Devenir des substances per et poly-fluoroalkyles (PFAS) dans les estuaires : focus sur les interactions avec les sédiments en suspension

Fate of per and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) in estuaries : focus on interactions with suspended sediments

• Auteur / Autrice : Chan Gao
• Direction : Pierre Labadie, Hélène Budzinski
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Analytique et Environnementale
• Date : Inscription en doctorat le 02/09/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LPTC - Physico et Toxico Chimie de l'environnement

Mots clés

Mots clés libres

Devenir

Per and polyfluoroalkyl substances (PFAS)

Sorption

Estuaires

Fate

Per and polyfluoroalkyl substances (PFAS)

Sorption

Estuaries

Résumé

Les substances per et poly-fluoroalkylées (PFAS) constituent un vaste groupe hétérogène de micropolluants émergents. Du fait de leur structure physico-chimique très stable, les PFAS sont persistantes et largement répandues dans l'environnement et posent de nombreux problèmes environnementaux. Ces dernières années, le devenir des PFAS a fait l'objet d'une attention croissante. Dans le cycle des PFAS, l'air, l'eau, le sol et les sédiments sont différents compartiments impliqués. À l'exutoire des grands bassins versants et à l'interface terre-mer, les estuaires sont considérés comme la principale voie d'entrée des PFAS vers le milieu océanique, puits ultime des PFAS. Les conditions estuariennes complexes affectent le comportement des PFAS dans les sédiments et déterminent le sort final des PFAS. Les estuaires jouent par ailleurs un rôle écologique majeur et sont soumis à une forte pression chimique, générant des risques environnementaux. Il est donc important d'étudier le devenir des PFAS dans les estuaires. Les sédiments estuariens constituent un réservoir important pour les PFAS, où la sorption et la désorption se produisent et contrôlent la distribution des PFAS. Les conditions géochimiques jouent un rôle essentiel dans ce processus. D'une part, les flux fluviaux apportent d'énormes quantités de particules en suspension qui absorbent les PFAS et se déposent finalement dans les sédiments estuariens. D'autre part, au cours des cycles de marée, les particules sont remises en suspension, transportées et remises en place, désorbant ou réabsorbant les PFAS. La distribution des PFAS entre les particules et l'eau est la clé de l'étude du devenir des PFAS dans les estuaires. Les conditions contrastées de salinité et de turbidité des estuaires peuvent influencer la distribution des PFAS entre les particules et l'eau en facilitant ou en entravant la sorption/désorption, ce qui complique l'interaction entre les sédiments et l'eau pour les PFAS. Il est donc très important de réaliser des études approfondies sur la distribution des PFAS entre les particules et l'eau dans les conditions estuariennes. Le projet vise à étudier la distribution des PFAS entre sédiments et eau dans des conditions estuariennes. Ces travaux sont divisés en deux parties : 1) étudier l'influence de la salinité et de la turbidité sur les isothermes de sorption et de désorption des PFAS et leurs interactions et 2) étudier l'influence de la salinité et de la turbidité sur la distribution particules-eau des PFAS au cours d'un cycle de marée. La zone d'étude est l'estuaire de la Gironde, qui est un estuaire macrotidal (amplitude de la marée : 1,5-5 m à l'embouchure), avec une zone de turbidité maximale (SPM > 1 g/L) s'étendant typiquement sur plusieurs dizaines de kilomètres. Des PFAS ont été détectés dans les sédiments estuariens, et la recherche pourrait fournir des données essentielles pour paramétrer les modèles de devenir des PFAS et estimer les bilans de masse.

Per and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) are a heterogeneous group of emerging micropollutants. They have persistent and widespread occurrence in the environment due to their strong and stable head-tail structure, and pose many serious environmental issues. In recent years, the fate of PFAS has attracted growing attention. In PFAS cycle, air, water, soil and sediment are different medias involved in complex transport. At the land-sea interface, estuaries are considered as the only channel for PFASs flowing from rivers into the ocean that is the ultimate global sink of PFAS. Complex estuarine conditions affect PFAS behaviour in sediments and determine the final fate of PFAS. Estuaries bear great environmental risk pressure. Thus, studies on the fate of PFAS in estuaries is important. Estuarine sediment is an important reservoir for PFAS, where sorption and desorption occur and control PFAS distribution. In the process, particles play an essential role. On the one hand, river flows bring tremendous amounts of suspended particles that sorb PFAS and finally settle into the estuarine sediments. On the other hand, during tidal cycles, particles resuspend, transport and resettle, desorbing or resorbing PFAS. Particles are like a bridge to realize the sediment-water interaction of PFAS, particle-water distribution of PFAS is the key to study the fate of PFAS in estuaries. And contrasting estuarine salinity and turbidity conditions could influence the particle-water distribution of PFAS through facilitating or hindering sorption/desorption, making the sediment-water interaction of PFAS more complicated. Hence, comprehensive studies on particle-water distribution of PFAS under estuarine conditions is significantly important. The project aims to study the sediment-water interaction of PFAS under estuarine conditions. Research is divided into two parts: 1) study the influence of salinity and turbidity on sorption and desorption isotherms of PFAS and their interaction effect. 2) investigate the influence of salinity and turbidity on the particle-water distribution of PFAS in tidal cycle. Study area is the Gironde estuary, that is a macrotidal estuary (tidal amplitude: 1.5−5 m at the mouth), with a maximum turbidity zone (SPM > 1 g/L) typically stretching over several tens of kilometers. PFAS has been detected in the estuarine sediments, and the research could provide key data to parametrize fate models of PFAS and estimate mass budgets.