Adaptation du DGT et fiabilisation du POCIS pour le suivi des pesticides et résidus de médicaments dans les eaux de surfaces

Adaptation of DGT and reliability of POCIS for pesticides and pharmaceuticals monitoring in surface waters

• Auteur / Autrice : Robin Guibal
• Direction : Gilles Guibaud, Sophie Lissalde, Adeline Charriau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 29/10/2018
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PEIRENE
• Jury : Président / Présidente : Patrick Leprat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Guibaud, Sophie Lissalde, Adeline Charriau, Bagdad Ouddane, Cécile Miège
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Lévi, Hélène Budzinski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Teneur en médicaments

Pesticides -- Résidus

Échantillonneurs passifs

Mots clés libres

POCIS

Tête de bassin versant

Résidus pharmaceutiques

Pesticides

O-DGT

POCIS

Headwater stream

Pharmaceuticals

Pesticides

O-DGT

Résumé

Les techniques d’échantillonnage passif comme le POCIS (« Polar Organic Chemical Integrative Sampler ») ou le o-DGT (« Diffusive Gradient in Thin films » pour composés organiques) permettent d’obtenir une bonne représentativité de la contamination des eaux de surface par les micropolluants organiques. Cependant, ces dispositifs sont soumis à des conditions environnementales qui engendrent des biais sur la quantification des analytes cibles. Une meilleure connaissance des données issues de l’échantillonnage passif a donc été essentielle afin de les utiliser sur deux têtes de bassin versant. Pour cela un dispositif innovant, utilisant la technique DGT, a été développé et testé sur 4 pesticides ioniques. La robustesse du o-DGT étudiée sur une plage de pH allant de 3 à 8 et de force ionique allant de 0,01 à 1 mol.L-1, lui permette d’être utilisé dans la plupart des eaux naturelles. Des déploiements en milieu naturel et dans une rivière artificielle, en même temps que le déploiement de POCIS, a permis de comparer les performances de ces 2 échantillonneurs. Le POCIS, avec des limites de quantification plus basses, était l’échantillonneur le plus adapté au suivi de contamination des têtes de bassin versant, cependant il a été nécessaire de l’améliorer pour fiabiliser les concentrations de micropolluants mesurées.. Une libération de polyéthylène glycol issu des membranes utilisées pour la fabrication de POCIS provoquant des effets de matrice a été supprimé grâce à deux bains successifs d’1h d’un mélange 50:50 méthanol:eau suivi d’un bain de rinçage à l’eau. De même, une quantification des molécules cibles est obtenue grâce à des taux d’échantillonnage (Rs) déterminés dans conditions proches de celle de l’environnement. Les Rs de 44 molécules pharmaceutiques ont été déterminés grâce à une rivière artificielle. Après cette étape de fiabilisation, le POCIS a été appliqué à deux têtes de bassin versant avec des suivis de 1 et 3 ans sur, respectivement, l’Aixette et l’Auvézère. Des prélèvements ponctuels ont également été réalisés et ont pu mettre en évidence des pics de pollution de pesticides (> 2,3 g.L-1). Ces suivis « semi-continus » ont permis de mettre en évidence et de caractériser l’existence d’une pollution des têtes de bassin versant par les pesticides et les résidus pharmaceutiques.

Passive samplers, such as POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) or o-DGT (Diffusive Gradient in Thin films for organic compounds), allow to estimate surface water contamination by organic micropollutants. However, these devices are influenced by environmental conditions and quantification error can occur. A better knowledge of passive sampling data was therefore essential before the samplers’ application on headwater streams. An innovative sampler, using DGT technique, has been developed and tested on 4 ionic pesticides. The sampler is robust in a pH range from 3 to 8 and an ionic strength range from 0,01 to 1 mol.L-1, which allows to use it in the most of natural waters. Field deployments of POCIS alongside o-DGT in natural waters and in an artificial river made it possible to compare their performances. POCIS with lower limits of quantification was the most suitable sampler for monitoring organic compounds in headwater stream. A release of polyethylene glycol from membranes used in POCIS causing matrix effects was removed by two successive baths of 1h of a 50:50 mix of methanol:water followed by a rinsing bath of water. Quantification is achieved through sampling rates (Rs) estimated under revelant conditions. Rs of 44 pharmaceuticals were estimated in an artificial river. After these steps, POCIS was applied in two headwater streams for 1 and 3 years on Aixette and Auvézère, respectively. Grab samples were also collected and pollution peaks of pesticides were detected (> 2,3 g.L-1). These “semi-continuous” monitorings highlighted a pollution of headwater streams by pesticides and pharmaceuticals.