Adaptation de l'outil analytique et d'échantillonnage passif pour les micropolluants organiques dans les eaux : focus sur les hormones naturelles ou de synthèse

Adaptation of the analytical and passive sampling tool to organic micropollutants in water : focus on natural or synthetic hormones

• Auteur / Autrice : Rachel Martins de Barros
• Direction : Gilles Guibaud, Sophie Lissalde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 05/10/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Eau Environnement Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Eau Environnement Limoges
• Jury : Président / Présidente : Vincent Gloaguen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Guibaud, Sophie Lissalde, Nicolas Mazzella Di Bosco
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hélène Budzinski, Laure Malleret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Échantillonneurs passifs

Eau -- Échantillonnage

Hormones

Mots clés libres

Hormones

Surveillance en rivière

POCIS

Échantillonnage passif

O-DGT

Large o-DGT

Hormones

River monitoring

POCIS

Passive sampling

O-DGT

Large o-DGT

Résumé

Pour répondre avec pertinence aux préoccupations du grand public concernant la présence d’hormones naturelles et de synthèse dans la ressource en eau et leurs effets néfastes sur la faune aquatique et l’Homme à de très faibles doses, des outils analytiques et d’échantillonnage sensibles et fiables doivent être mis à disposition. Pour cela, une méthode d’analyse unique par chromatographie liquide couplée à un triple quadrupôle pour 12 hormones appartenant à trois familles différentes (oestrogènes, progestatifs, androgènes) a été développée, validée (NT T90-210, AFNOR 2018) et associée à une méthode d’échantillonnage passif par « Diffusive Gradients in Thin films » (o-DGT). La o-DGT a été adaptée en laboratoire via le choix d’une configuration et la détermination des paramètres de calibration (facteur d’élution et coefficient de diffusion). Des déploiements dans plusieurs rivières ont néanmoins illustré la limite de la méthode en termes de sensibilité (i.e., proximité des concentrations naturelles avec les limites de quantification) par rapport à d’autres échantillonneurs passifs, plus sensibles mais souvent semi-quantitatifs, comme le « Polar Organic Chemicals Integrative Sampler » (POCIS). L’utilisation d’une o-DGT améliorée i.e., Lo-DGT avec une surface d’échantillonnage augmentée d’un facteur 4,8 et conservant l’intérêt de la faible influence des conditions environnementales sur l’échantillonnage, a été validée lors de déploiements dans plusieurs rivières. Ainsi, la Lo-DGT s’est révélée fonctionnelle et résistante malgré la grande taille des hydrogels en agarose, apporte un avantage d’un point de vue fiabilité de la mesure par rapport au POCIS et une meilleure fréquence de détection/quantification par rapport à la o-DGT conventionnelle. L’application de la méthode a révélé la présence d’estrone et d’androsténédione dans les rivières étudiées à des concentrations inférieures à 2 ng.L-1. Finalement, la Lo-DGT apparait alors comme un outil prometteur de surveillance des hormones dans l’eau permettant de respecter, par exemple, les seuils analytiques imposés par la Directive Cadre européenne sur l’Eau (2000/60/CE), à l’exception de celui de l’éthinylestradiol.

To appropriately respond to the concerns concerning the presence of natural and synthetic hormones in water resources and their harmful effects on aquatic fauna and humans at very low doses, analytical and sampling tools that are sensitive and reliable must be made available. For this, a unique method of analysis by liquid chromatography coupled with a triple quadrupole for 12 hormones belonging to three different families (estrogens, progestins, androgens) has been developed, validated (NT T90-210, AFNOR 2018) and associated with “Diffusive Gradients in Thin films” (o-DGT). o-DGT has been adapted in the laboratory by choosing a configuration and determining the calibration parameters (elution factor and diffusion coefficients). Deployments in several rivers have nevertheless illustrated the limit of the method in terms of sensitivity (i.e., proximity of the concentrations to the quantification limits) compared to other passive samples, more sensitive but often semi-quantitative, such as the ''Polar Organic Chemicals Integrative Sampler” (POCIS). The use of an improved o-DGT i.e., Lo-DGT with sampling area increased by a factor of 4.8 and retaining the interest of the low influence of environmental conditions on sampling, has been validated during deployments in several rivers. Thus, Lo-DGT was found to be functional and resistant despite the large size of agarose hydrogels, provides an advantage from a measurement reliability point of view compared to POCIS and a better detection/quantification frequency compared to conventional o-DGT. The application of the method revealed the presence of estrone and androstenedione in the rivers studied at concentrations below 2 ng L-1. Lo-DGT therefore appears to be a promising tool for monitoring hormones in water, allowing compliance with the analytical thresholds imposed by the European Water Framework Directive (2000/60/EC), except for ethinylestradiol.