Compréhension de l’analyse du cyanure

Le cyanure fait partie de la liste des contaminants réglementés par de nombreuses lois provinciales à travers le Canada. Bien qu’il s’agisse d’un paramètre courant dans les demandes d’échantillonnage et d’analyse, la complexité des espèces chimiques formées par l’interaction du cyanure avec d’autres composés inorganiques et métaux lourds peut créer une certaine confusion. Pour les demandes d’analyse et l’évaluation des résultats, il est important de souligner que les diverses formes de cyanure requièrent l’application de méthodes d’analyse différentes.

Le cyanure est utilisé dans maints domaines d’activités industrielles, tels que l’électrodéposition et le traitement des métaux, le raffinage du pétrole et la fabrication de produits chimiques et pharmaceutiques de spécialité. L’une des principales causes de libération de cyanure dans l’environnement est son utilisation dans l’industrie minière pour l’extraction de minerai par processus de lixiviation. Le cyanure est un produit chimique hautement réactif à toxicité élevée pour la faune et la flore.

Chimie du cyanure

La molécule de cyanure (CN) forme des complexes avec certains composés inorganiques et métaux traces. La forme que prend le cyanure dans un milieu spécifique est déterminée par les équilibres, qui eux, sont tributaires de la température et du pH. Comme il est possible que plusieurs formes de cyanure soient présentes simultanément, l’analyse peut s’avérer délicate. En conséquence, diverses méthodes ont été développées pour quantifier chacune de ces formes. Comme la classification des différentes espèces de cyanure dépend très fortement du pH, les méthodes d’analyse ont été corrélées en ce sens.

Les espèces de cyanure libre sont composées d’ions (CN^–) et de cyanure d’hydrogène (HCN). Ces formes sont hautement biodisponibles et présentent le plus grand risque de toxicité. D’un point de vue analytique, le cyanure libre est la somme du HCN et de l’anion CN^– dans une solution. Ces espèces sont séparées des autres formes de cyanure par diffusion à travers une membrane à l’aide d’une solution avec un pH entre 6,0 et 7,0.

Les espèces de cyanure dissociables par des acides faibles (CN_DAF) comprennent des complexes simples, tels que ceux formés par les métaux alcalins, ainsi que par certains métaux lourds qui se séparent à un pH entre 4,0 et 6,0. Comme l’illustre la figure 1, les CN_DAF incluent les composés cyanurés simples, ainsi que les cyanures métalliques facilement dissociables et les complexes de cyanures métalliques à liaison modérée à forte.

Le cyanure total représente l’ensemble des espèces de cyanure, dont les cyanures libres, les CNDAF et les complexes de cyanures métalliques à liaison forte. Cette analyse est effectuée en milieu très acide (pH <2) afin de séparer les espèces de cyanure métallique à liaison forte.

La stabilité relative des composés du cyanure est mentionnée dans l’illustration ci-dessous. Plus la stabilité des espèces augmente, il faut alors diminuer progressivement le pH et augmenter successivement la chaleur et le rayonnement UV pour les dissocier sous la forme CN^–/HCN.

Figure 1 : Formes de cyanure de la plus stable à la moins stable

Protocoles d’échantillonnage

Les échantillons d’eau destinés à l’analyse du cyanure doivent être conservés immédiatement avec de l’hydroxyde de sodium (NaOH) à un pH supérieur à 12,0 pour éviter les pertes de HCN par volatilisation et dégradation biologique. Pour les échantillons de sol, la seule conservation prescrite est l’entreposage entre 4 et 10 °C avant la livraison au laboratoire.

Une fois les échantillons prélevés, le délai de conservation autant pour les eaux que les sols est de 14 jours. Selon les espèces de composés chimiques présents à concentrations élevées dans un échantillon précis, des traitements supplémentaires peuvent être requis en laboratoire ; dont, l’élimination des interférences telles que le chlore, les sulfures, les nitrates/nitrites, les aldéhydes et les sucres.

Tableau 1 : Exigences relatives à l’échantillonnage

	SOL*	EAU
Quantité minimale	10 g	50 mL
Contenants d’échantillonnage	Verre ambré, 100 mL	PEHD ou verre ambré, 120 mL
Agent de conservation requis	Aucun	NaOH, pH > 12.0
Délai de conservation	14 jours	14 jours

* Comprend la méthode de lixiviation pour déterminer les caractéristiques de la toxicité et autres lixiviats.

Interférences chimiques : thiocyanate

Le thiocyanate (SCN^–) est largement reconnu comme un interférent potentiel lors de l’analyse du cyanure par colorimétrie. Dans des conditions normales, le SCN^– peut être complètement transformé en cyanure. En optimisant la température de distillation, les réactifs et la longueur d’onde du rayonnement UV utilisés lors du processus de digestion pour l’analyse du cyanure total, Bureau Veritas a réussi à éliminer complètement l’interférence causée par le SCN^–. On s’en assure chaque jour en vérifiant que la récupération est inférieure à la limite de détection rapportée (LDR) pour l’analyse d’un étalon fortement concentré en SCN^–.

Analyse du cyanure par Bureau Veritas

Nous offrons l’analyse des cyanures libres, des CN_DAF et du cyanure total dans les échantillons d’eau, de sol, d’air et les lixiviats.

• L’analyse du cyanure libre dans les échantillons d’air est effectuée sur des échantillons de gaz de cheminée par chromatographie ionique ; il s’agit d’une méthode à un seul instrument pour la détermination du HCN.
• L’analyse du cyanure libre dans les échantillons d’eau consiste à les faire passer dans une membrane de diffusion au pH neutre. Le perméat est ensuite analysé par colorimétrie.
• L’analyse du cyanure total est effectuée à l’aide d’une distillation en milieu acide et d’une étape d’irradiation par UV afin de séparer complètement les complexes de cyanures métalliques à liaison forte. Une fois dissociées, les espèces de cyanure sont mesurées à l’aide de la méthode colorimétrique automatisée.
• L’analyse des CN_DAF dans les échantillons d’eau et de sol est effectuée à l’aide d’une distillation en milieu peu acide sans étape d’irradiation UV, suivi de la colorimétrie automatisée.

Il convient de noter que l’analyse des CN_DAF réalisée par Bureau Veritas mesure tous les cyanures simples et facilement dissociables qui composent le HCN à un pH de 4,0. Selon les descriptions mentionnées auparavant, cela comprend les cyanures libres (CN^–/HCN) et les complexes de métaux alcalins et de cyanures métalliques à liaison modérée à forte. Les critères de réglementation du ministère de l’Environnement de la Protection de la nature et des Parcs (MEPP) de l’Ontario sont basés sur les CN_DAF. Les critères du CCME et de l’Alberta Tier 1, quant à eux, sont basés seulement sur le cyanure libre. Comme l’analyse des CN_DAF comprend toujours le cyanure libre, si le résultat pour les CN_DAF est inférieur aux critères, il l’est forcément pour le cyanure libre.

Tableau 2 : Limites de détection rapportées pour le cyanure

	SOL	EAU
Cyanure libre (eau et lixiviat)	-	1 μg/L
CNDAF	0,01 μg/g	1 μg/L
Cyanure total (SAD)	0,5 μg/g	1 μg/L