La chimie et l’analyse de l’environnement  

Depuis la révolution industrielle du XIXe siècle et avec les nombreuses percées technologiques réalisées jusqu’à ce jour, un grand nombre d’entreprises ont été créées au Canada comme ailleurs dans le monde. Bien que ces sociétés produisent en général des articles destinés à améliorer la condition humaine, les déchets et les gaz s’échappant de leurs usines ont eu et ont encore pour effet de nuire à l’environnement. Au pays, c’est avant tout Environnement Canada qui se charge d’échantillonner et d’analyser la pollution de l’air et de l’eau. Pour y arriver, ce ministère a recours à des chimistes et des techniciens en chimie analytique qui évaluent les taux de pollution et de contamination dans la nature. Environnement Canada est l’un des ministères dont les nombreux laboratoires embauchent des spécialistes en chimie. 

L’un d’eux est Stephen Beauchamps, chimiste à l’évaluation de la qualité de l’air au service d’Environnement Canada à Dartmouth (Nouvelle?Écosse). Son travail consiste à dépister les différents polluants dans l’air et à les doser. Pour ce faire, il utilise des appareils comme le « détecteur de mercure en phase gazeuse » ou encore le « spectrophotomètre par brassage », tous deux de conception et de fabrication purement canadienne. Ce second instrument sert notamment à déterminer le taux d’ozone au niveau du sol, excellent indice de la qualité de l’air urbain (à ne pas confondre avec la couche d’ozone). En effet,  la combustion d’hydrocarbures (essence, gaz naturel, huile, charbon, etc.) rejette dans l’air des molécules polluantes (NO₂, NO, composés organiques volatils) qui réagissent avec la lumière du soleil pour produire des molécules d’ozone, indicatives du niveau de pollution. 

D’autres instruments comme des analyseurs de gaz, conçus par des équipes multidisciplinaires dont des chimistes et des ingénieurs chimistes, servent plus précisément à identifier les gaz polluants et leur concentration (SO₂, SO₂, CO₂...). Ces analyseurs captent des échantillons d’air, lesquels sont exposés à une lumière spéciale. Les molécules de gaz reçoivent cette énergie lumineuse sous la forme d’une longueur d’onde qu’elles absorbent. Elles retransmettent ensuite cette énergie sous la forme d’une autre longueur d’onde spécifique qui, elle, sera captée par un détecteur photosensible. Chaque longueur d’onde réémise étant spécifique et caractéristique de chaque molécule polluante, l’ordinateur intégré peu déduire la nature du polluant et sa concentration dans l’atmosphère.

L’analyse de la qualité de l’eau est tout aussi importante que celle de l’air pour déterminer le tauxde pollution régionale, surtout dans les Maritimes où les précipitations de pluies acides sont nombreuses. Des échantillons d’eau prélevés dans des lacs et des cours d’eau sont analysés par des chimistes en laboratoire qui leur font passer une batterie de tests. Les premiers tests visent à évaluer les propriétés de l’eau comme le pH, la conductance et la turbidité (détection de particules en suspension). D’autres permettent de déterminer la présence de coliformes fécaux (bactéries) et autres micro-organismes. On procède ensuite à l’analyse des polluants contaminants. On retrouve dans cette catégorie les engrais, les pesticides et les herbicides des régions agricoles, les métaux lourds comme le mercure, le cadmium, le zinc et le cuivre ainsi que les retombées des pluies acides sous forme d’oxydes d’azote et de dioxydes de soufre. Tous ces produits chimiques peuvent être identifiés et quantifiés grâce à une panoplie de tests et de réactions chimiques élaborés par des chercheurs en laboratoire.

Un exemple, l’analyse des nitrates (NO₃) par colorimétrie : elle consiste à verser une partie de l’échantillon dans un tube de verre en serpentin contenant du cadmium. Ce catalyseur transforme le nitrate en nitrite (NO₂), lequel est récupéré et mis en présence d’un réactif appelé sulphanilamide pour former un composé diazoté. Ce dernier composé réagit avec une certaine quantité de N(1naphtyl) éthylènediaminedi‑hydrochlorure pour être transformé en teinture azotée de couleur rougeâtre. L’intensité de la couleur est directement proportionnelle à la quantité initiale de nitrate et peut être déterminée par un colori mètre. 

Bien que de nouvelles lois aient été adoptées pour limiter la pollution au Canada, il n’en reste pas moins que des milliers de nouveaux produits chimiques voient le jour chaque année et que ces produits ou leurs procédés de fabrication polluent notre air et nos eaux. De ce point de vue, l’avenir de la chimie sera de développer de plus en plus de produits non toxiques et non polluants et de concevoir des techniques de dépollution.