Prélèvement simultané de nombreuses familles de molécules organiques sur des adsorbants à base de carbure de silicium (NMC@SiC®) : application à l’échantillonnage actif et passif dans l’air ambiant

Simultaneous sampling of many families of organic molecules on adsorbents based on silicon carbide (NMC @ SiC®) : application to active and passive sampling in ambient air

• Auteur / Autrice : Supansa Chimjarn
• Direction : Maurice Millet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 26/11/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Sabatier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Delhomme, Yannis François
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Budzinski, Valérie Desauziers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atmosphère

Pesticides

Composés organiques volatils

Carbure de silicium

Chimie analytique

Mots clés libres

Échantillonage passif de l'air

COSVs

Mousse de SiC

ASE

SPE

SPME

HAP

PCB

Pesticides

Débit d'échantillonnage

Passive air sampling

SVOCs

SiC foam

ASE

SPE

SPME

PAHs

PCBs

Pesticides

Sampling rate

Résumé

Les composés organiques semi volatiles (COSVs) sont rejetés continuellement dans l’atmosphère, ce qui rend leur analyse importante pour évaluer la qualité de l'air ambiant. Le nouveau matériau comme la mousse NMC@SiC® a été choisi comme échantillonneur passif dans l’air. Ce mousse de Carbure de Silicium (SiC) greffé présente des propriétés (telles que surface spécifique et porosité) qui en font un adsorbant mixte permettant de piéger phase gazeuse et phase particulaire. La campagne a été réalisée sur six sites à Strasbourg et alentours entre juin 2018 et fin février 2020 et à côté du site au centre de Strasbourg, un échantillonneur actif est exploité en parallèle. Les composés ciblés dans ce travail étaient les HAP, PCB, les pesticides organochlorés et non organochlorés, les phénols, les acides et les amines. Une couplage de méthode analytique entre ASE, SPE et SPME a été développé et optimisée pour ces composés. La méthode optimisée permet d’obtenir de faibles LOD et LOQ pour les composés recherchés. Le prélèvement réalisé par l’échantillonneur passif et actif permet de déterminer les débits d’échantillonnage qui sont comparables aux valeurs publiés dans la littérature pour la mousse PUF et la résine XAD-2. Les résultats de campagnes obtenues de chaque site sont convertis en ng m-3, ce qui permet de montrer l’efficacité de cette mousse. Elle peut adsorber un grand nombre de composés plus volatils comme des pesticides, des composés moins volatils comme les HAPs et PCBs lourds, et avec son hydrophobicité faible, elle permet de piéger des composés polaires (phénols et acides). De plus, les compagnes ont montré les tendances de concentrations de composés sur chaque site étudiés et les différentes variations temporelles.

Semi-volatile organic compounds (SVOCs) are continuously released into the atmosphere, lead to their analysis important for understanding ambient air quality. New material like NMC@ SiC® foam is chosen as the passive sampler in air. This grafted Silicon Carbide (SiC) foam exhibits properties (such as specific surface area and porosity) which make it a mixed adsorbent making it possible to trap gas phase and particulate phase. The campaign was carried out at the six sites in Strasbourg and the surrounding area during from June 2018 until the end of February 2020 and next to a site in the centre of Strasbourg, the active sampler is operated in parallel. The compounds targeted in this work were PAHs, PCBs, organochlorine and non-organochlorine pesticides, phenols, acids and amines. An analytical method coupling between ASE, SPE and SPME has been developed and optimized for these compounds. The optimized method achieves low LOD and LOQ for the desired compounds. The sample taken by the passive and active sampler makes it possible to determine the passive flow rates which are comparable to the values published in the literature for PUF foam and XAD-2 resin. The campaign results obtained from each site are converted into ng m-3, which shows the efficiency of this foam. It can absorb large numbers of more volatile compounds like pesticides, less volatile compounds like heavy PAHs and PCBs, and with its low hydrophobicity allows it to trap polar compounds (phenols and acids). In addition, the companions showed the trends in the concentration of compounds at each site studied and the different temporal variation.