Analyse de polymères à l'état de traces dans des matrices environnementales par source d'ionisation DART et Pyrolyseur-DART-Orbitrap-Lumos

Analysis of low-concentration polymers in environmental samples using DART ionization source and Pyrolyser-DART-Orbitrap-Lumos

• Auteur / Autrice : Louise Cadona
• Direction : Frédéric Aubriet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie et Physique - Approche Multi-Echelle des Milieux Complexes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Durable et Environnement (CDE)

Mots clés

Mots clés libres

Polymères fluorés

Thermodésorbeur/Pyrolyseur-DART-Orbitrap

Spectrométrie de masse haute résolution

Analyses environnementales

Fluorinated polymers

Thermodesorber/Pyrolyser-DART-Orbitrap

High resolution mass spectrometry

Environmental analysis

Résumé

Les traces et les ultra-traces présentes dans des échantillons environnementaux ou industriels témoignent des différents procédés industriels employés et des pollutions associées. L'objectif de ce doctorat est d'assurer l'analyse par spectrométrie de masse haute résolution de substances à l'état de traces dans des matrices complexes, en limitant, voire en évitant les étapes de préparation d'échantillon. Les substances recherchées dans le cadre de ces travaux seront des polymères présents à faibles teneurs dans des sols et autres échantillons environnementaux tels que des suies ou des prélèvements d'origine biologique (feuilles, etc.). Différents marqueurs sont envisageables : les polymères proprement dits, assez persistants dans l'environnement, des additifs ou des produits de dégradation qui témoignent du cycle de vie de ces matériaux. L'apport d'un module de thermodésorption-pyrolyse associé à une source d'ionisation à pression atmosphérique DART [TD/Py-DART] est particulièrement attractif pour l'analyse directe d'échantillons, y compris des composés pulvérulents ou fragiles. Une étude paramétrique du module de TD/Py-DART, couplé à un spectromètre de masse Orbitrap Lumos sera menée afin d'évaluer les capacités du module et d'optimiser les réglages pour un polymère modèle de type polyfluorure de vinylidène (PVDF). L'effet de la concentration en polymères sera ensuite évalué dans différentes sols standards, dépourvus de matière organique naturelle (NOM). Ces travaux permettront d'étudier les interactions polymères-sols et l'impact de potentiels interférents. Enfin, les travaux seront menés sur ces sols en présence de NOM et de traces de polymères. Ces résultats devront être comparés, autant que possible, à ceux obtenus jusqu'à présent avec la source DART. Les travaux pourront également être mis en parallèle avec d'autres techniques d'analyse, telles les analyses thermogravimétriques ou les analyse par pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse.

The traces and ultra-traces present in environmental and industrial samples bear witness to the various industrial processes employed and the associated pollution. The aim of this PhD is to provide high-resolution mass spectrometry analysis of trace substances in complex matrices, while limiting or even avoiding sample preparation steps. The substances sought in this work will be polymers present at low levels in soils and other environmental samples such as soot or biological samples (leaves, etc.). Various markers are conceivable: the polymers themselves, which are fairly persistent in the environment, additives or degradation products that bear witness to the life cycle of these materials. The contribution of a thermodesorption-pyrolysis module combined with a DART [TD/Py-DART] atmospheric pressure ionization source is particularly attractive for the direct analysis of samples, including powdery or fragile compounds. A parametric study of the TD/Py-DART module, coupled to an Orbitrap Lumos mass spectrometer, will be carried out to evaluate the module's capabilities and optimize settings for a model polymer of the polyvinylidene fluoride (PVDF) type. The effect of polymer concentration will then be evaluated in various standard soils, devoid of natural organic matter (NOM). This work will enable us to study polymer-soil interactions and the impact of potential interferents. Finally, work will be carried out on these soils in the presence of NOM and polymer traces. These results should be compared, as far as possible, with those obtained to date with the DART source. The work may also be compared with other analytical techniques, such as thermogravimetric analysis or analysis by pyrolysis-gas chromatography coupled with a mass spectrometer.