Application à des effluents de STEP

L’entrée et la sortie de la STEP Clos de Hilde le 29 mai 2012 (prélèvement instantané) ont été analysés en triplicats par le protocole classique avec et sans déconjugaison préalable. Le rapport de la concentration des analytes dans les échantillons déconjugués (fraction libre + conjuguée) à celle dans les échantillons non traités (fraction libre) est calculé en entrée et en sortie de STEP (Figure 70). En entrée comme en sortie, les rapports de concentration ne sont pas significativement supérieurs à 1 : les médicaments sous forme conjuguée sont donc absents des effluents d’entrée et de sortie de STEP. Le même plan expérimental appliqué à des échantillons moyennés 24 h de la STEP Louis Fargue prélevés les 29, 30 et 31 mai 2012 donne des résultats similaires (Figure 71).

Les résultats précédents paraissent en contradiction avec les données de métabolisation des médicaments analysés qui confirment la présence de formes glucuro-conjuguées lors de l’excrétion dans les urines (cf. chapitre 1, section 4.2.3). La concentration en enzyme pourrait avoir une influence sur la déconjugaison d’effluents. En effet, en raison de la complexité des matrices, une perte d’efficacité de la β-glucuronidase pourrait être envisagée aux concentrations du protocole. La concentration en enzyme a donc été augmentée d’un facteur 20 en ajoutant 200 µL d’enzyme à 10 mL de prise d’essai d’une eau d’entrée de STEP de Clos de Hilde du 3 octobre 2011 puis comparée à un témoin non déconjugué, le tout traité en triplicats. En l’absence de rapport supérieur à 1 aux écarts-types près, les résultats présentés sur la Figure 72 confirment l’observation précédente d’absence de formes conjuguées en entrée de STEP et n’invalident pas le protocole de déconjugaison. Les rapports inférieurs à 1 sont attribués à des dégradations lors de la mise à l’étuve pendant 12 h.

Figure 70. Rapports de concentration entre les échantillons ponctuels traités et non traités par le protocole de déconjugaison. Les molécules sont rangées par ordre décroissant de concentration dans l’effluent concerné. n=3.

Figure 71. Rapports de concentration entre les échantillons moyennés 24 h du 29, 30 et 31 mai 2012 traités et non traités par le protocole de déconjugaison. Les molécules sont rangées par ordre décroissant de concentration dans l’effluent

concerné. n=3.

Figure 72. Rapports de concentration entre les échantillons d’entrée traités et non traités par le protocole de déconjugaison avec augmentation de la concentration en enzyme. Les molécules sont rangées par ordre décroissant de

concentration dans l’effluent. n=3.

secrétée par les bactéries fécales (Escherichia coli) s’y trouvant (D’Ascenzo et al., 2003). Les réseaux d’eaux usées pourraient donc se comporter comme un premier incubateur de dégradation des effluents urbains avant arrivée en STEP. Reddy et al. (2005) ont reporté de faibles concentrations en stéroïdes glucuronidés relativement aux formes libres en entrée de STEP, les auteurs attribuant ces faibles concentrations à une déconjugaison spontanée dans le réseau. Dans le cas du paracétamol, son dérivé glucuronidé n’a pas été détecté en entrée de STEP malgré les concentrations élevées de la forme libre et l’excrétion sous forme conjuguée du paracétamol (Sunkara et Wells, 2010). Les dérivés glucuronidés d’atorvastatine, diclofénac, oxazépam, propranolol et sulfaméthoxazole n’ont pas été détectés dans les eaux souterraines sous Barcelone, et ce même si les formes libres y étaient presque systématiquement détectées (López-Serna et al., 2013). Kumar et al. (2012) ont estimé à 0,4 h le temps de demi-vie d’estrone et d’estradiol conjugué dans les effluents urbains bruts contre 2 j en eau de rivière et ont observé la génération des formes libres associées.

L’absence de formes conjuguées dans les effluents d’entrée de STEP de Bordeaux permet ainsi d’étendre le constat de labilité des stéroïdes conjugués aux formes conjuguées des médicaments du protocole de ces travaux.

Par conséquent, l’extrapolation aux sources ou aux contributions par habitant (exemple de l’évaluation de la consommation de drogues illicites), à partir de concentrations relevées en entrée de STEP, ne peut en toute rigueur s’affranchir d’une étude préalable de l’influence du transit des eaux dans les égouts sur les concentrations mesurées.

1.7 Conclusions

Les tests méthodologiques conduits dans cette partie permettent de qualifier les performances de l’intégralité du protocole, de l’échantillonnage à la quantification. Les différentes conclusions sont listées ci-dessous dans l’ordre des étapes du protocole, il convient de se référer à chaque partie pour le détail et les conditions d’application de chaque conclusion.

Aspects préparatifs

L’échantillonnage par préleveur automatique assure une bonne conservation des médicaments de l’étude. En revanche, en raison de la tuyauterie et des contenants en plastique, il est inadapté aux filtres UV, ceux-ci montrant une adsorption pouvant atteindre 95 % de la quantité initiale sur le contenant (cf. chapitre 2, section 1.1.2). Une version adaptée composée d’une tuyauterie en Teflon et de bonbonne en verre pourrait cependant être testée.

La filtration n’altère pas la composition des échantillons en médicaments mais est susceptible d’entraîner jusqu’à 50 % de perte des filtres UV les plus hydrophobes (avobenzone, ODPABA et octocrylène), même si du matériel en verre est utilisé.

La conservation des échantillons à -20°C en vue de l’analyse des médicaments est envisageable au moins un an. Néanmoins, une perte d’approximativement 20 % de la composition initiale en

dégradation. L’ajout d’étalons internes préalablement à la congélation permet de compenser cette perte.

Les méthodes d’extraction d’eaux, de matrices solides et de phase réceptrice de POCIS ont montré de bons rendements, dans une gamme de 80 à 120 % pour 44, 39 et 48 médicaments, respectivement. Les rendements d’extraction des filtres UV sont globalement plus variables, en raison de l’absence d’homologues marqués comme étalons internes pour 5 des 6 analytes. Les rendements restent toutefois dans une gamme tout à fait acceptable de 50 à 120 %. Par ailleurs, l’extraction d’eaux par SPE est sujette à des pertes aux différentes étapes du protocole : lors de la percolation, lors de la reconcentration sous flux et lors du transfert en flacons d’injection. Concernant la percolation, les filtres UV, plus hydrophobes, ont montré une bonne affinité avec la phase et un volume de fuite supérieur à 1 L.

Aspects instrumentaux

La linéarité des analytes a été validée sur la gamme testée. La répétabilité est bonne, avec une variabilité inférieure à 10 % pour les filtres UV et pour 39 des médicaments et inférieure à 30 % pour les 8 autres médicaments testés.

Les tests de robustesse sur deux années d’analyse (protocole « médicaments ») ont montré une certaine variabilité des coefficients de réponse, correctement compensée par un étalonnage systématique en début de séquence d’analyse.

La sensibilité mesurée est compatible avec les niveaux de concentration attendus dans l’environnement. Toutefois, lors de l’analyse d’extraits d’eaux d’entrée de STEP, des effets de matrice peuvent éteindre le signal (jusqu’à 50 fois), élargir les pics chromatographiques (jusqu’à un facteur 4), augmenter le bruit de fond et augmenter les temps de rétention, cela dégradant la sensibilité de la méthode pour les molécules affectées.

Aspects quantitatifs

Les pertes dues aux étapes préparatives ainsi que les effets de matrice étant propres à chaque composé d’intérêt, il est recommandé d’utiliser les homologues marqués des analytes comme étalons internes afin d’assurer une quantification rigoureuse. Dans le cas contraire, la variabilité des mesures est augmentée et des sous-estimations ou surestimations sont possibles. Il convient alors d’évaluer le comportement des analytes à chaque étape et d’y associer le plus souvent possible un étalon interne à comportement équivalent. Lors de l’établissement de méthodes de référence, cela peut aller jusqu’à la fabrication à façon de l’étalon interne correspondant à chaque analyte, s’il n’est pas commercialement disponible. Dans le cas des filtres UV, le lien entre la justesse du rendement d’extraction et l’adéquation de l’hydrophobie de l’étalon interne et de l’analyte a été démontré. Cas des formes conjuguées

L’absence de formes conjuguées dans les effluents d’entrée et de sortie de STEP justifie le protocole appliqué dans ces travaux qui ne nécessite pas l’application d’une étape de déconjugaison préalable pour évaluer les concentrations totales en médicaments.

Chapitre 3.2 : Développement des POCIS

2.1 Calibrations en laboratoire ... 185

2.1.1 Cas des médicaments ... 185

2.1.2 Cas des filtres UV ... 191

2.1.3 Méthodologie de calcul des concentrations équivalentes dans l’eau ... 193

2.2 Validation in-situ... 199

2.3 Application de l’outil à la Jalle de Blanquefort ... 204

2.4 Application de l’outil à la Gironde ... 205

2.4.1 Cas des désorptions des PRC ... 205

2.4.2 Cas des constantes d’élimination (ke)... 209

2.4.3 Cas des concentrations équivalentes dans l’eau ... 212

2.4.4 Comparaison des méthodes de calcul ... 214