Développement et utilisation d'échantillonneurs passifs de type DGT pour la surveillance de la qualité de la ressource en eau vis-à-vis des micropolluants

Development and use of DGT-type passive samplers for monitoring the quality of water resources with respect to micropollutants

• Auteur / Autrice : Juliette Rougerie
• Direction : Gilles Guibaud, Rémy Buzier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 03/10/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Eau Environnement Limoges
• Jury : Président / Présidente : Véronique Deluchat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Guibaud, Rémy Buzier, Jean-Pierre Rebillard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marie Mouchel, Gabriel Billon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micropolluants

Indicateurs de la qualité de l'eau

Mots clés libres

Échantillonnage passif

Ressource en eau

Réseaux de surveillance

DGT

Micropolluants

Passive sampling

Water resource

Monitoring networks

DGT

Micropollutants

Résumé

L’échantillonnage passif par DGT (« Diffusive Gradients in Thin films ») des métaux/métalloïdes est largement étudié depuis plus 25 ans et s’est récemment étendu aux micropolluants organiques. Du fait de ses nombreux avantages (préconcentration in situ, intégration des variations temporelles, modèle simple de quantification peu impacté par les conditions environnementales), cet outil apparaît prometteur pour complémenter la surveillance de la ressource en eau. Toutefois, son intégration en réseaux de surveillance n’a pas encore été effectuée. Différentes limitations à cette intégration ont été étudiées au cours de cette thèse, comme des problèmes de sensibilité ou d’identification de la fraction échantillonnée. La sensibilité de la DGT peut être limitée pour les micropolluants présents à de faibles concentrations. L’étude d’une DGT avec une plus grande aire d’échantillonnage a révélé que ce dispositif améliore la surveillance des pesticides neutres et métabolites en contexte peu contaminé tout en respectant le modèle de quantification. Un travail spécifique sur les métaux/métalloïdes a mis en évidence que la sensibilité de la technique peut également être altérée par l’importance de la contamination intrinsèque des dispositifs. L’étude et la limitation de cette contamination apparaissent alors comme une étape primordiale lors de l’utilisation de la DGT en réseaux de surveillance. Par ailleurs, ces travaux ont montré que pour assurer un échantillonnage fiable et représentatif de la contamination des éléments présentant une spéciation complexe comme l’aluminium, la stratégie de déploiement doit être adaptée à chaque site d’étude. Cette étape complexifie l’utilisation de la DGT à l’échelle d’un réseau de mesures car elle nécessite une bonne connaissance des sites étudiés et de la chimie des éléments. De plus, les résultats sont encore difficiles à interpréter du fait d’un manque d’information sur la nature de la fraction échantillonnée et ne peuvent pas être comparés aux référentiels actuels, ce qui limite l’utilisation de la DGT dans un cadre réglementaire.

Passive sampling by DGT (Diffusive Gradient in Thin films) of metals/metalloids has been widely studied for more than 25 years and has recently been extended to organic micropollutants. Due to its many advantages (in situ preconcentration, integration of temporal variations, simple quantification model weakly impacted by environmental conditions), this tool appears promising to complete the water resource monitoring. However, its implementation into monitoring networks has not yet been carried out. Various limitations to this implementation have been studied during this thesis, such as problems of sensitivity or identification of the sampled fraction. The DGT sensitivity may be limited for micropollutants present at low concentrations. The study of a DGT with a larger exposure area revealed that this device improves the monitoring of neutral pesticides and metabolites in a low contaminated context while still respecting the quantification model. A specific work on metals/metalloids has shown that the sensitivity of the technique can also be altered by an intrinsic contamination of the devices. Studying and limiting this contamination then appear to be an essential step when using DGT in monitoring networks. Furthermore, this work has shown that to ensure reliable and representative sampling of the contamination of elements with complex speciation such as aluminum, the deployment strategy must be adapted to each site. This step complicates the use of DGT on a measurement network scale because it requires a good knowledge of the sampling sites and of the chemistry of the elements. In addition, the results are still difficult to interpret due to a lack of information on the nature of the sampled fraction and cannot be compared with current references, which limits the use of DGT in a regulatory framework.