Photolyse et oxydation par le chlore et l'ozone de la tembotrione et de la sulcotrione : étude cinétique, identification des produits de transformation et impact sur la toxicité et la biodégradabilité

Photolysis and oxidation by chlorine and ozone of tembotrione and sulcotrione : kinetic study, identification of transformation products and impact on toxicity and biodegradability

• Auteur / Autrice : Alice Tawk
• Direction : Hervé Gallard, Marie Deborde, Jérôme Labanowski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Cooper
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Gallard, Marie Deborde, Jérôme Labanowski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Wolbert, Claire Richard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toxicologie

Ozonation

Chloration

Photochimie

Herbicides

Mots clés libres

Tembotrione

Sulcotrione

Béta-Tricétones

Photolyse

Chloration

Ozonation

Sous-Produits

Toxicité

Biodégradabilité

Tembotrione

Sulcotrione

Béta-Triketones

Photolysis

Chlorination

Ozonation

By-Products

Toxicity

Biodegradability

Résumé

Aujourd’hui, la présence de pesticides dans les eaux fait l’objet d’une forte préoccupation car ils constituent un risque majeur pour la qualité des eaux. Ce travail s’est intéressé à étudier la transformation de deux herbicides de la famille des béta-tricétones, la tembotrione et la sulcotrione, lors de réactions de photolyse appliquées à leur devenir dans l’environnement et lors de l’utilisation du chlore et de l’ozone dans les filières de production d’eau potable. Dans un premier temps, la photolyse directe a été étudiée en condition de lumière polychromatique puis des expériences ont été réalisées en présence d’ions nitrate et de peroxyde d’hydrogène afin d’obtenir les constantes de réaction des molécules avec le radical hydroxyle. Dans un second temps, les constantes de réaction avec le chlore et l’ozone ont été déterminées afin de prédire leur cinétique de transformation. Des sous-produits de transformation ont été identifiés par LC-MS/MS et des mécanismes réactionnels ont été proposés. Des tests de toxicité utilisant la mesure de l’inhibition de la luminescence de Vibrio fischeri ont été réalisés en parallèle du suivi des sous-produits de transformation. Une augmentation de la toxicité a été observée lors de la photolyse et de la chloration de ces deux composés, tandis qu’une diminution a été notée au cours de l’ozonation. Enfin, une augmentation de la biodégradabilité des solutions de pesticides, déterminée par le test OCDE 301D, a été observée en cours d’ozonation et pour les premiers taux de photodégradation.

Today, the presence of pesticides in water is a major concern and a threat to water quality. This work has focused on the behavior of two béta-triketones herbicides, tembotrione and sulcotrione, under photolysis with direct applications for their behavior in surface water resources, and also during chlorination and ozonation in drinking water treatment plant. First, direct photolysis was studied under polychromatic irradiations, and then experiments were conducted in the presence of nitrates and hydrogen peroxide in order to determine the rate constants of molecules with hydroxyl radical. Secondly, chlorination and ozonation kinetic rate constants were determined in order to predict their transformation kinetics. Transformation by-products were identified by LC-MS/MS and reaction mechanisms were proposed. Toxicity tests performed by using measurement of Vibrio fischeri luminescence inhibition were compared with the evolution of transformation by-products. An increase in toxicity was observed for both compounds during photolysis and chlorination, while it decreased under ozonation. Finally, an increase in biodegradability of pesticide solutions, determined by using the OCDE 310D test, was observed during ozonation and for the first yields of photolysis.