Caractérisation de nanoplastiques et microplastiques dans des matrices environnementales par des méthodes thermiques et séparatives

Characterization of nanoplastics and microplastics in environmental matrices by thermal and separative methods

• Auteur / Autrice : Corentin Le Juge
• Direction : Julien Gigault, Bruno Grassl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux - Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux
• Jury : Président / Présidente : Mélanie Davranche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Gigault, Bruno Grassl, Sébastien Sauvé, Alexandra Ter Halle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Sauvé, Alexandra Ter Halle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microplastiques

Mots clés libres

Nanoplastique

Py-GCMS

Detection

Microplastique

Isotope

Désorption thermique

Nanoplastic

Py-GCMS

Détection

Microplastic

Isotope

Thermo-Desorption

Résumé

On peut aisément qualifier le plastique comme étant l'un des matériaux le plus utilisé au monde. Le rejet de masse dans l'environnement entraîne la production de particule de taille et de forme aléatoire ont parlent de microplastiques (MPs) et de nanoplastiques (NPs). Les principaux risques liés à la formation de ces particules sont : (i) le relargage d'additif qu'il contiennent (ii) la capacité de transporter et de concentrer d'autres contaminants, tels que les métaux, pesticides ou encore composés organiques volatiles (VOCs). Cet effet porteur aussi appelé « effet cheval de Troie a pour conséquence la bioaccumulation des polluants et leur transfert à travers la chaîne trophique. A ce jour, les informations relatives à leur présence et leur comportement dans l'environnement ne reste peu voire pas documentée, ceci est dû au manque de méthodes capables de les détecter. Dans ce contexte l'objectif de la thèse a été de caractériser les NPs et MPs par des méthodes thermiques et séparative. La Py-GCMS est l'une des techniques analytiques les plus intéressantes pour identifier les polymères. Cependant, dans un échantillon environnemental, la matière organique (OM) masque cette potentialité, encore plus pour les PS à l'échelle nanométrique. C'est pourquoi nous avons proposé une étude complète de la possibilité de détecter et de quantifier les NPs de Ps dans une phase riche contenant de la OM. A l'inverse de NPs, il existe actuellement de nombreuses méthodes pour caractériser les MPs dans des échantillons environnementaux. Cependant, aucune ne permet d'évaluer les sources et processus des MPs dans l'environnement. C'est pourquoi nous présentons le développement d'un système original de Purge and Trap-GC-MS-C-IRMS pour explorer l'analyse des isotopes stables du carbone spécifique au VOCs extrait de MPs. Cette étude présente le développement de la méthode à l'aide d'un MPs de PS commercial selon la température, et la masse. Puis, une analyse exploratoire de la méthode optimisée sur d'autre type de MPs (Polyéthylène, Acide polylactique).

We can easily qualify plastic as one of the most used materials in the world. The mass released into the environment leads to the production of particles of random size and shape called microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs). The main risks associated to the formation of these particles are: (i) the release of additives, (ii) the ability to transport and concentrate others contaminants such as metals, pesticides or volatile organic compounds (VOCs). This lead effect, also known as the "Trojan horse effect", results in the bioaccumulation of pollutants and their transfer throughout the food chain. To date, the information on their presence and behavior in the environment remains poorly or not documented: this is due to the lack of methods capable of detecting them. In this context, the objective of the thesis was to characterize NPs and PMs by thermal and separative methods. Py-GCMS is one of the most interesting analytical technique to identify polymers. However, in an environmental sample, the organic matter (OM) masks this potentiality, even more so for nanoscale PS. Therefore, we proposed a comprehensive study of the possibility to detect and quantify Ps NPs in a rich phase containing OM. In contrast to NPs, there are currently many methods to characterize MPs in environmental samples. However, none of them are able to assess the sources and processes of MPs in the environment. Therefore, we present the development of an original Purge and Trap-GC-MS-C-IRMS system to explore the analysis of stable carbon isotopes specific to VOCs extracted from MPs. This study presents the development of the method using a commercial PS MPs according to temperature, and mass. Then, an exploratory analysis of the method optimized on other types of MPs (Polyethylene, Polylactic acid).