Analyse séquentielle appliquée aux nutriments dans les sols

Une évolution naturelle des techniques d'analyse des flux segmentés.

Traditionnellement, l'analyse des éléments nutritifs dans les sols était réalisée à l'aide de l'analyse des flux segmentés (SFA). Cette technique permet d'automatiser la partie analytique du test complet, une fois l'étape d'extraction du sol terminée. Cette étape d'extraction du sol (méthodes d'extraction solide-liquide de Mehlich, Olsen, Bray, etc.) est sélectionnée en fonction des propriétés physico-chimiques du sol à étudier. Ils partagent des étapes communes, notamment la filtration, qui ne permet pas d'automatiser le processus d'extraction.

Étant donné que les étapes d'extraction du sol ne permettent pas une automatisation complète en ligne associée à une détermination automatisée, il est possible de définir deux étapes spécifiques : l'extraction (hors ligne) et la détermination.

Analyseurs discrets

Les analyseurs discrets, tels que le SmartChem® 450, sont des plateformes analytiques entièrement automatisées utilisant la détection colorimétrique pour l'analyse des éléments nutritifs et inorganiques pour l'analyse des extraits de sol (NH4, NO2, NO3, PO4, K, PolSen, TKN, TKP, SO4, etc.), entre autres applications.

KPM Analytics » AMS Alliance SmartChem® 450 fonctionne avec un spectrophotomètre Vis à double faisceau, basé sur une roue filtrante, comme principe de détection avec les méthodes colorimétriques des points finaux. Ceci est souvent utilisé dans l'analyse des extraits de sol.

Avec les analyseurs SmartChem®, le test chimique complet est effectué dans la cuvette, où l'absorbance sera lue une fois que la réaction aura atteint son point final. Cela signifie qu'une série d'ajouts discrets de différents réactifs est utilisée au lieu d'un processus en flux continu comme dans le SFA.

Traditionnellement, les laboratoires qui analysent les sols, les plantes et les engrais effectuent également les mêmes tests sur l'eau, avec des plages de travail très différentes d'une matrice à l'autre.

Cela se traduit par l'obligation d'avoir accès à des plages de mesure différentes et bien définies allant de la zone inférieure à la ppm pour les tests d'eau et d'extraits de plantes à des niveaux élevés de ppm pour les extraits de sol et d'engrais.

Comparaison des techniques d'analyse des flux discrets et segmentés

Dans les systèmes SFA, il existe deux manières d'avoir au moins deux plages définies pour un analyte déterminé :

• avoir au moins deux collecteurs par analyte, configurés pour différentes plages, ou
• modifier physiquement le collecteur d'analyse, en modifiant le diamètre des tubes, pour l'ajuster à la plage souhaitée.

De plus, une seule courbe d'étalonnage peut être chargée sur le collecteur de travail, ce qui signifie que cette courbe d'étalonnage doit couvrir l'étendue des plages souhaitées si vous travaillez avec plusieurs matrices.

Les analyseurs discrets diffèrent de cette solution d'automatisation et peuvent avoir des plages spécifiques définies de trois manières différentes :

• Étalonnage spécifique pour chaque matrice souhaitée, ainsi que la possibilité de charger différentes matrices avec différents solvants (par exemple, analyse de l'eau avec analyse des extraits de Mehlich) sur le même lot analytique.
• Plusieurs méthodes pour le même analyte avec différents ratios échantillon/réactif.
• Plusieurs méthodes utilisant différents réactifs, permettant d'intégrer des réactifs haut, moyen et bas de gamme.

Les analyseurs discrets offrent ainsi une plus grande flexibilité. De plus, l'ajout de nouveaux analytes (méthodes) à la routine de travail ne nécessite pas d'investissement dans de nouveaux collecteurs, consoles, détecteurs, etc., et seule la mise en œuvre de la méthode et des réactifs requis est affectée.

Il est juste de dire que l'ajustement des méthodes avec les analyseurs discrets devient une tâche plus simple qu'avec les analyseurs de flux segmentés, car aucun composant spécifique n'est lié à des méthodes spécifiques (tubes spécifiques, connecteurs en verre, bobines, etc.), mais chaque méthode repose sur les mêmes composants et routines d'utilisation courants.

Les analyseurs discrets et l'évolution de la simplification — Étude de cas sur les essais de phosphate

La figure 3 montre un collecteur d'analyseur de débit segmenté permettant de mesurer les phosphates dans les extraits de sol dans une plage de 2 à 100 ppm (PO4).

La figure 4 montre une routine d'analyseur discret pour les tests de phosphate, dans laquelle différentes plages peuvent être adaptées en fonction des différents éléments décrits dans cet article.

À partir de ces diagrammes, il apparaît également clairement que les analyseurs discrets consomment moins de réactifs, car un réactif n'est pas extrait en continu de son contenant pour passer par un collecteur, mais il n'est utilisé que lorsqu'il doit être ajouté à la cuvette. Cela signifie non seulement une utilisation réduite de réactifs, mais également une réduction de la production de déchets.

La simplicité du schéma de fonctionnement de l'analyseur discret par rapport au schéma d'analyse de flux segmenté pour le collecteur PO4 montre un certain degré de simplification d'un système par rapport au second. Cela signifie une période d'apprentissage plus courte et une manipulation plus facile de l'instrument pour le personnel du laboratoire, sans oublier un environnement plus stable pour les différents composants et consommables.

Les analyseurs discrets apportent plus de flexibilité et de simplicité à l'analyse des sols

Comme toutes les étapes d'extraction solide-liquide sont exécutées en dehors de l'étape de détermination, les analyseurs discrets constituent une évolution naturelle des techniques d'analyse en flux continu, apportant plus de flexibilité et de simplicité aux opérateurs, ainsi qu'une approche plus écologique. *

Outre leur facilité d'utilisation et de maintenance, le contrôle de l'utilisation des réactifs (et de la production de déchets), la flexibilité accrue des plages analytiques et la programmation de la charge de travail, les analyseurs discrets SmartChem® offrent au laboratoire de nombreux autres avantages, tels que des cuvettes de réaction/optiques réutilisables (évitant les plastiques à usage unique), un logiciel convivial et facile à utiliser, ainsi que de multiples variantes pour répondre aux exigences de charge de travail des laboratoires. Ces fonctionnalités aident les utilisateurs existants d'analyseurs à débit continu à envisager de passer à des analyseurs discrets.

*Ce principe s'applique également aux extraits de plantes, aux engrais, au tabac, aux denrées alimentaires, etc.