Oxydation par le chlore et l'ozone de composés organiques à effets modulateurs endocriniens

Chlorination and ozonation of some organic endocrine disruptors

• Auteur / Autrice : Marie Deborde
• Direction : Bernard Legube, Sylvie Rabouan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et microbiologie de l'eau
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions chimiques -- Mécanismes

Sous-produits

Oxydation

Cinétique chimique

Perturbateurs endocriniens

Résumé

L'objectif de ce travail a été de contribuer à une meilleure connaissance du devenir des composés perturbateurs endocriniens au cours de la filière de traitement des eaux. Pour cela, une étude de l'oxydation par le chlore et l'ozone (deux procédés de désinfection fréquemment employés comme étapes de potabilisation) de sept composés à effets modulateurs endocriniens (17β-estradiol, estriol, estrone, progestérone, 17α-éthinylestradiol, 4-n-nonylphénol et bisphénol A) a été menée. Dans un premier temps, une étude cinétique a été conduite à 20 ± 2 °C et différents pH. Dans ces conditions, pour l'ensemble des composés phénoliques étudiés (17β-estradiol, estriol, estrone, 17α-éthinylestradiol, 4-n-nonylphénol et bisphénol A), quel que soit l'oxydant employé, une dégradation possible et plus ou moins rapide suivant le pH a été observée. Les réactions élémentaires d'oxydation et leur constante cinétique associée ont alors été déterminées. Pour la progestérone (dépourvue de cycle phénolique), aucune dégradation notable par le chlore n'a été relevée. Quel que soit le pH, une oxydation possible par l'ozone a, en revanche, été notée. Dans un second temps, pour deux des composés perturbateurs endocriniens étudiés (le bisphénol A et la progestérone), un travail d'identification des sous-produits d'ozonation a été entrepris. Par analyses chromatographiques (CLHP/UV, CLHP/SM, CLHP/SM/SM, CG/SM), pour chacun ces composés, de nombreux sous-produits d'ozonation ont été mis en évidence. Leur stabilité à l'ozone a alors été évaluée et les schémas réactionnels impliqués ont été discutés.

The objective of this work was to improve the present knowledge about fate of endocrine disruptors during water treatment process. Chlorination and ozonation (two disinfection steps frequently applied) of seven endocrine disruptors (17β-estradiol, estriol, estrone, 17α-ethinylestradiol, 4-n-nonylphenol et bisphenol A) were then studied. In a first time, a kinetic study was performed at 20 ± 2 °C and different pH levels. Under these conditions, all molecules with a phenolic group in their structure (17β-estradiol, estriol, estrone, 17α-ethinylestradiol, 4-n-nonylphenol et bisphenol A) were removed more or less rapidly as function of pH, irrespective of the studied oxidant. Elementary oxidation reactions and associated rate constants were then determined. Concerning progesterone (devoid of phenolic ring), no removal in presence of chlorine was shown. However, a possible oxidation by ozone was observed. In a second time, by-products ozonation of two studied endocrine disruptors (bisphenol A, progesterone) were studied. Numerous by-products were identified by chromatographic analyses (HPLC/UV, HPLC/MS, HPLC/MS/MS, GC/MS). Stability by-products in presence of ozone was then studied and reactional pathways were suggested.