Développement de méthodes d'extraction et de quantification de résidus de polluants et substances émergentes substances dans les eaux naturelles résiduaires par GCxμGC et GCxGC/HRMS.

Extraction and analysis of pollutant residues and emerging substances in natural waters using GCxμGC and GCxGC-HRMS

• Auteur / Autrice : Amel Meziani
• Direction : Pascal Cardinael, Ouassila Ferroukhi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 11/07/2023
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Université des Sciences et de la Technologie Houari-Boumediène (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...)
• Jury : Président / Présidente : Foudil-Cherif Yazid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ali Boudina, Jérôme Vial, Valérie Peulon-Agasse, Raphaël Delépée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Boudina, Jérôme Vial

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodésorption

Extraction (chimie)

Chromatographie en phase gazeuse

Contaminants d'intérêt émergent dans l'eau

Polluants de l'eau

Pollution de l'eau -- Mesure

Mots clés libres

Μ-colonne GC

SBSE

GC×µGC

Polluants émergents

GC-HRMS Orbitrap

GC microchips

SBSE

GC×µGC

Emerging pollutants

GC-HRMS Orbitrap

Résumé

La pollution des eaux est une problématique majeure qui affecte tant les écosystèmes aquatiques que sur la santé humaine. Par conséquent, la prévention et la surveillance des pollutions constituent donc un enjeu prioritaire afin d’éviter la dissémination de ces polluants. Dans ce contexte, il est essentiel de recourir à la miniaturisation des systèmes et à des méthodes analytiques afin de surveiller en temps réel l'évolution de la pollution sur le terrain. Dans le cadre de ces travaux de thèse, tout d’abord, la préparation et l’évaluation de µ-colonnes de types multicanaux en GC a été réalisée. Des dépôts avec différentes phases stationnaires ont été effectués et des tests en GC unidimensionnel puis un système bidimensionnel « GC×µGC » avec un modulateur microfluidique ont été réalisés avec succès. Par la suite, une méthode d’extraction par sorption sur barreau magnétique (SBSE) suivi d’une thermo-désorption (TD) et d’une analyse non ciblée par spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) a été développée. Afin de pallier les contraintes de la SBSE classique, de nouvelles phases ont été déposées sur les barreaux magnétiques visant ainsi à améliorer les rendements d’extraction des composés les plus polaires. Enfin, des extractions SBSE des polluants ont été effectuées sur des eaux naturelles provenant d’Algérie et de France suivies d’analyses non ciblées par TD-GC-HRMS OrbitrapTM. Des informations sur la qualité des eaux de surfaces en Algérie mais aussi en France quant au niveau de leur contamination ont pu être données et les différents polluants identifiés ont été ensuite classés selon des niveaux confiances basés sur une échelle d’identification récentes.

Water pollution is a major problem that affects both aquatic ecosystems and human health. Therefore, the prevention and the control of the dissemination of contaminants in the environment has become a priority. To achieve that, the use of miniaturized analytical systems to control pollution in real-time on-site appears necessary. The evaluation of µ-columns with radially elongated pillars was performed using different stationary phases. Then the performances of the prepared µ-columns were evaluated on conventional GC and in a comprehensive two-dimensional system « GC×µGC » with a microfluidic modulator as a second columns. Afterwards, a stir bar sportive extraction (SBSE) method and a non-targeted analysis one using GC coupled to a high-resolution mass spectrometry (HRMS) were developed. In order to overcome the limitations of SBSE and improve the extraction yields, new SBSE phases were used for the coating of the stir bar. Finally, SBSE extractions of contaminants were performed on naturel waters collected from Algeria and France followed by a non-target analysis using TD-GC-HRMS OrbitrapTM. Information on the quality of surface waters and the level of pollution were collected for both countries and the annotation of the identified compounds were then classified according to levels of confidence.