Analyse

Une fois les échantillons extraits et reconcentrés au maximum, ils peuvent être analysés.

L’analyse constitue la dernière étape. Il est important d’avoir une méthode qui permette d’ana-lyser le plus de produits de manière précise, ce qui permet un gain de temps. Dans notre étude trois appareils ont été utilisés (ICP MS (Inductively coupled plasma mass spectroscopy) ; GC MS MS ; HPLC Fluo). Ces techniques sont présentées par la suite.

Pour les composés organiques, à partir des équations des droites d’étalonnage les limites de détection et de quantification ainsi que le facteur de réponse correspondant au coefficient directeur des droites, ont été calculés pour chaque composés.

Soit la droite d’étalonnage y=ax+b, la limite de détection a été calculée suivant la formule suivante :

LD= b+ 3Sb₀

a (2.2)

Avec Sb l’écart type sur l’ordonnée à l’origine. Cette méthode statistique revient à tester l’hy-pothèse (hyl’hy-pothèse nulle= H0) d’égalité de la réponse SLD à celle d’un blanc analytique a₀, soit SLD=a₀. Le risqueαest d’accepter l’hypothèse alternative H₁, qui est d’affirmer que la solution analysée renferme l’analyte alors qu’il est absent( ou alors affirmer que le signal analytique est différent du blanc). La probabilité est donc P=1-α. Par cet évaluation on a une probabilité de 99% d’obtenir la limite de détection.

Le calcul de la limite de quantification se fait suivant le même principe, par la formule suivante : LQ= b+ 10Sb₀

a (2.3)

Il est à noter cependant que sur chaque analyse faite les réponses analytiques ont été intégrées manuellement, la valeur du rapport signal/bruit a systématiquement été calculés. Nous avons considéré qu’un composé était quantifiable lorsque cette valeur était supérieure à 10.

En revanche pour les ETM les seuils de détection et de quantification sont données déjà par le laboratoire.

Avant l’analyse des polluants chaque échantillon d’eau (pluie et exutoire) les paramètres globaux ont été mesurés.

2.5.1 Mesure des paramètres globaux

Lors de ce suivi de septembre 2010 à octobre 2011 les échantillons d’eau (pluie + exutoire) ont été analysés en termes de paramètres globaux, de concentrations en éléments traces mé-talliques et de micropolluants organiques (Hydrocarbures aromatiques polycycliques et produits phytosanitaires). En ce qui concerne les eaux, les paramètres globaux systématiquement analysés sur l’échantillon moyen du mois sont :

- Le pH

- La conductivité

- Les Matières en suspension (M.E.S) - Le Carbone organique total (C.O.T) - Le Carbone organique dissous (C.O.D)

La détermination du pH est effectuée à l’aide d’un pH-mètre TIM 900 titralab, selon la norme NFT 90-008. Le pH mètre est étalonné quotidiennement avec des solutions étalons de pH 4,7 et 9.

La mesure de la conductivité est réalisée selon la norme NF EN 27888 avec un conductimètre CDM210 Meterlab. La sonde est étalonnée à l’aide d’une solution de KCl à 10⁻² mole dont la conductivité est de 1413 µS cm⁻¹ à 25℃. La conductivité est extrêmement dépendante de la température. Il est donc très important de corriger les mesures à une température de référence de 25℃, même si la température de l’échantillon diffère légèrement de cette température. Une correction est donc appliquée en fonction de la température grâce à des abaques.

Les matières en suspension (MES) sont déterminées par filtration sur filtre en fibre de verre suivant la norme NF EN 872. La limite inférieure de dosage est de 2 mg L^-1. Avant chaque utilisation les filtres sont lavés avec environ 200 mL d’eau ultrapure, puis séchés à l’étuve à 105℃ jusqu’à ce qu’ils atteignent une masse constante. Un pesage initial après passage au dés-sicateur est réalisé. Les filtres sont placés sur les dispositifs de filtration, l’échantillon est ensuite filtré après homogénéisation. Les fioles ayant contenu l’échantillon et les parois de l’entonnoir du dispositif de filtration sont bien rincées à l’eau ultrapure. Le filtre est ensuite séché pendant au moins deux heures à 105℃ puis refroidi au déssicateur puis pesé. La constance de la masse est vérifiée en remettant le filtre pendant quelques heures à l’étuve.

Le dosage du Carbone Organique total (COT) et du Carbone Organique Dissous (COD) est effectué selon la norme NF EN 1484 à l’aide d’un analyseur de carbone O.I. Analytical modèle 1010. Toute la verrerie utilisée est préalablement pyrolysée pour éviter tout risque de contamination. Pour le COD, les échantillons sont préalablement filtrés sur des filtres seringues à 0,45 µm. Les résultats sont exprimés en mg de carbone par litre, la limite de quantification est d’environ 2 mg L⁻¹

2.5.2 Analyse du Béryllium 7(⁷Be)

Le ⁷Be est analysé au laboratoire de radioécologie de Cherbourg-Octeville à l’aide d’un spectromètre gamma couplé à un détecteur de type N coaxial avec un détecteur germanium d’une efficacité relative de 40 %. Le tout est entouré d’une gaine de plomb de 10 cm d’épaisseur.

La durée de mesure va de 80 000 à 240 000 secondes, et le taux de comptage est de 1 000 coups par seconde. L’acquisition des données et le traitement des spectres sont faits à l’aide d’un Interwinner 6.0. Le détecteur est isolé thermiquement à l’aide d’un cryostat de type SHF 00 30 A.

2.5.3 Analyse des ETM

Les concentrations en Cd, Cu, Zn, Cr, Pb, Ni, V, Sr et As sont déterminées par ICP MS avec un appareil de type VARIAN 820-MS, selon la norme NF EN ISO 17294. La validité du protocole d’attaque totale acide (HF/HClO₄) ainsi que la validité des résultats ont été vérifiées par l’utilisation du CRM 7002 correspondant à des sols légèrement sableux (concentration éle-vée). Par la suite nous avons utilisé également un échantillon atmosphérique urbain particulaire certifié : le CRM 1648a. Les limites de quantification vont de 0,1 à 0,2 µg L⁻¹.

2.5.4 Analyse du glyphosate, de l’AMPA et du glufosinate

Le dosage du glyphosate et de l’AMPA se fait par chromatographie liquide à haute perfor-mance couplée à un détecteur fluorimétrique avec dérivation par le FMOC (fluorenylmethyloxy-carbonyl chloride) AFNOR(2009). Cette réaction a pour but de rendre le composé fluorescent.

Le principe de réaction de fluorescence par le FMOC est présenté sur la figure 2.13

Figure2.13: Réaction de dérivation du glyphosate, de l’AMPA, et du glufosinate par le FMOC d’après (Ibáñezet al.,2005)

Les modalités du dosage du glyphosate, de l’AMPA et du glufosinate sont reprises dans la thèse de DRUART (2011). La séparation des composés est réalisée à l’aide d’une colonne en phase inverse (Waters NovaPak C₁₈, 300*3,9 mm, id), avec comme phase mobile un solvant A [de l’acide orthophosphorique 0.2% (H₃PO₄)] et un solvant B [de l’acétronitrile (CH₃CN)]. Le débit est de 1mL min^-1. La colonne est maintenue à une température de 25℃ dans un four, le volume d’injection est de 20 µL. Le gradient d’élution du solvant B va de 10% à 45% en 32 minutes puis de 45 à 10% en 3 minutes. La détection des herbicides est faite àλEx=260 nm et λEm=310 nm.

2.5.5 Analyse des HAP

Le dosage des HAP se fait par séparation en chromatographie en phase liquide couplée à un détecteur par fluorescence (cf fig2.14). Les HAP sont fluorescents, c’est-à-dire qu’ils réémettent sous forme de lumière tout ou une partie du rayonnement de la source excitatrice, auquel ils sont soumis. L’HPLC est munis d’ :

- un système de pompage KONTRON 420.

- une chambre de mélange M491 KONTRON.

- un système de dégazage 3493 KONTRON.

- un passeur automatique d’échantillons.

- un injecteur KONTRON modèle 465.

- un four à colonne KONTRON modèle 482 avec un contrôleur de température 402 KON-TRON.

- une colonne Macherey- Nagel EC 250/8/4 Nucléosil 5 C18 PAH, 4 mm X 250mm.

- une pré-colonne CC 8/4 Nucleosil 100-5 C₁₈ PAH (Macherey Nagel).

- un détecteur fluorimétrique JASCO modèle FP-1520 (lampe Xenon 150 W).

La mise au point de la séparation des composés par chromatographie liquide a déjà été réalisée au laboratoire par (Delhomme, 2008). Afin d’obtenir un maximum de sensibilité et de sélectivité, des longueurs d’ondes d’excitation et d’émission (λ EX/λ EM) spécifiques aux différents composés étudiés ont été retenues. Le problème résolu par Delhomme(2008) était de trouver un déclenchement pour avoir une détection optimale pour tous les composés. En effet, lorsque l’espace temps entre deux composés ne le permet pas, il faut sélectionner un couple d’ondes (λEx/λEm) commun. Des choix ont été faits pour obtenir un rapportλEx/λEm avec deux signaux moyens plutôt que de prendre un rapportλEx/λEm donnant un signal fort pour un composé et un signal faible pour l’autre composé. Depuis ces travaux, les temps de rétention ont été décalés. Il a fallu recaler les fenêtres (λ Ex/λ Em), étant donné qu’on n’obtenait pas la totalité des pics. En effet, certains étaient coupés à la base. Les conditions d’analyse sont présentées sur la figure ci-dessous. Les limites de détection et de quantification des HAP dans l’air sont données dans le tableau 2.2. L’ensemble des données sur les HAP est présenté dans l’annexe A.

Figure2.14: Chromatographie liquide haute performance couplée à un détecteur fluorimétrique

2.5.6 Analyse des pesticides

Les pesticides sont caractérisés par leur diversité notamment concernant leurs propriétés physico-chimiques et par des concentrations faibles dans les échantillons d’air et d’eau (pluie exutoire). Il paraît donc important d’utiliser une technique d’analyse permettant la détection d’un grand nombre de composés avec des seuils de détection bas. Il a été choisi de doser les pesticides par une méthode de chromatographie en phase gazeuse (CPG) couplée à la spectro-métrie de masse en tandem (MS/MS) suivant la technologie de la trappe d’ions et ceci en impact électronique (Scheyer,2004). Cette méthode est la plus couramment utilisée pour l’analyse des pesticides, car elle est un outil performant pour l’identification dans les matrices complexes.

La spectrométrie de masse tandem permet d’améliorer les limites de détections ainsi que la spé-cificité des composés à analyser. Dans la MS/MS la formation des ions fragments commence par la sélection d’un ion stable issu de la source d’ions (appelé ion parent). Cet ion est ensuite excité afin d’augmenter son énergie interne puis fragmenté. Les ions fragmentés sont ensuite analysés.

Toutes les étapes de fragmentations ont lieu à l’intérieur de la trappe à ions dont le principe de fonctionnement est décrit en détail dans la thèse deScheyer(2004). L’ensemble des données sur les pesticides est présenté dans l’annexe B.