Présence et distribution des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques Carbonylés (CO-HAPs) dans les fruits et légumes : mises au point méthodologiques et applications à des jardins potagers urbains

Presence and distribution of Carbonyl Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (CO-HAPs) in fruits and vegetables : methodological developments and applications to vegetables grown in urban gardens

• Auteur / Autrice : Chaimaa Nassamer
• Direction : Jérôme Ledauphin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/06/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Maurice Millet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Ledauphin, Pauline Poinot, Guido Rychen, Pascal Cardinael, Claire Piffet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pauline Poinot, Guido Rychen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants atmosphériques

Agriculture urbaine

Spectrométrie de masse

Chromatographie en phase gazeuse

Composés aromatiques polycycliques

Mots clés libres

Hydrocarbures aromatiques polycycliques carbonylés (CO-HAPs

Extraction QuEchERS

Hromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (GC-MS)

Fruits and vegetables

Exposition aux polluants

Carbonyl Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (CO-PAHs)

QuEChERS extraction

Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS)

Fruits and vegetables

Urban agriculture

Exposition to pollutants

Résumé

L’alimentation à travers l'ingestion de végétaux contaminés est une source potentiellement importante d'exposition humaine aux hydrocarbures aromatiques polycycliques carbonylés (CO-HAPs). Ce travail de thèse vise à vérifier la présence des CO-HAPs dans les fruits et légumes issus de l’agriculture urbaine.Une stratégie d’analyse permettant la détection de 28 CO-HAPs et la quantification de 12 d’entre-eux à l’état de traces dans les fruits et légumes a été mise au point. Cette stratégie comprend une étape optimisée d’extraction QuEchERS utilisant de l’acétate d’éthyle et un mélange de sels, puis une étape de purification par Extraction en Phase Solide (SPE) au moyen d’une phase stationnaire de type HLB. Les CO-HAPs extraits sont séparés, identifiés et quantifiés par Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (GC-MS). Cette méthodologie offre de bonnes linéarités pour des teneurs dans les fruits et légumes inférieures à 10 g/kg, une bonne fidélité ainsi qu’une sensibilité adaptée à une quantification à l’état de traces (limites de détection comprises entre 0,01 et 2,6 g/kg). Elle ne présente pas d’effet matrice pour une dizaine de végétaux et peut ainsi être transposable à une palette végétale très large.Cette stratégie d’analyse a été appliquée avec succès à différents végétaux issus de jardins potagers urbains localisés en Normandie. Des teneurs relativement faibles en CO-HAPs (excédant rarement 5 µg/kg) sont retrouvées. Une présence globale plus importante en CO-HAPs est observée pour les végétaux possédant les plus grandes surfaces spécifiques permettant d’envisager une contamination majoritairement aérienne. Les concentrations les plus faibles en CO-HAPs ont pu être déterminées pour les sites les plus éloignés d’activités industrielles denses ou d’infrastructures routières importantes. L’exposition de végétaux à trois sources de combustion a permis de montrer une adsorption différente des CO-HAPs selon la nature du végétal ainsi que de proposer certains CO-HAPs comme marqueurs d’exposition pour chacun des processus de combustion étudié.

Ingestion of contaminated fruits and vegetables is a potential important source of human exposure to carbonyl polycyclic aromatic hydrocarbons (CO-PAHs). This PhD work aims to verify the presence of CO-HAPs in fruits and vegetables from urban agriculture.During this research an analytical procedure for the detection of 28 CO-HAPs and the quantification of 12 of them under trace form in fruits and vegetables was developed. This strategy included firstly an optimized step of a QuEChERS extraction using ethyl acetate and a salt mixture and secondly a step of purification using a Solid Phase Extraction (SPE) with an HLB stationary phase. Extracted CO-PAHs were separated, identified and quantified using Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS). This methodology offered adequate linearities for amounts in fruits and vegetables lesser than 10 g/kg, an adequate fidelity and a sensitivity suitable for a trace amount quantification (limits of detection between 0.01 and 2.6 g/kg). No matrix effect was recorded for about 10 different plants and can be further implemented to a wide range of fruits and vegetables.This procedure was successfully applied to various fruit and vegetable samples harvested in several urban gardens in Normandy. The presence of low contents of CO-PAHs (rarely exceeding 5 g/kg) was confirmed in urban vegetation. Highest amounts of CO-PAHs were determined for plants presenting the highest specific surface so that an aerial contamination may be suspected. Lowest concentrations in CO-PAHs were conversely obtained for plants located far from important industrial activities or from significant road traffic. Exposition of fruits and vegetables to three combustion processes led to different adsorption of CO-PAHs according to the type of plant and, then, some CO-PAHs could be identified as markers of contamination of particular sources of combustion.