Echantillonnage et conservation

Des règles strictes de prélèvement, conditionnement, conservation, et transport sont à respecter afin de limiter toute dégradation de l’échantillon. Les lieux de prélèvement, la fréquence et les heures, les périodes d’échantillonnage prenant en compte des facteurs environnementaux (précipitations, température, ensoleillement) et le conditionnement des échantillons sont à définir préalablement à la mise en place d’une stratégie de surveillance. L’Annexe 4.1 détaille des conditions de prélèvement (volume prélevé, type de prélèvement et flaconnage utilisé) et de conditionnement des échantillons (température, etc.) répertoriés dans la littérature.

▪ Modes d’échantillonnage

Il existe trois principaux modes d’échantillonnage : ponctuel, moyenné et passif.

L’échantillonnage ponctuel consiste à prélever un volume d’échantillon à un endroit et à un

instant donné. Ce mode de prélèvement est le plus simple à mettre en œuvre. Cependant, les résultats de quantification obtenus à un instant t ne sont pas toujours représentatifs du niveau de contamination des ressources en eau car la période de prélèvement influe de façon non négligeable sur les concentrations des substances présentes dans l’échantillon (Samson-Robert et al., 2014). Les facteurs influençant le plus les résultats sont par exemple les fortes périodes de pluie, la température, l’ensoleillement et, notamment pour les pesticides, les périodes de traitement des parcelles agricoles (Amalric et al., 2012).

L’échantillonnage moyenné permet de s’affranchir des problèmes de représentativité de la

mesure mentionnés ci-dessus. On réalise plusieurs prélèvements à un endroit donné et à des moments différents (ex : prélèvement d’eau toutes les heures pendant 24 h à la sortie d’une station de traitement) ou à un même moment mais à des endroits différents (ex : différentes profondeurs pour une même masse d’eau ou en différentes zone d’un même champs agricole). L’échantillon

moyen peut-être ensuite soit recomposé à la fin de la période de prélèvement en mélangeant des aliquotes prélevées dans plusieurs flacons, soit obtenu directement dans le cas où les prélèvements ont été effectués sur une période donnée dans un seul et même flacon. Cet échantillonnage peut se faire manuellement ou à l’aide d’un préleveur automatique.

L’échantillonnage passif, contrairement à l’échantillonnage ponctuel, est déployé sur une

période de temps de quelques jours à plusieurs semaines dans le milieu souhaité. L’échantillonneur est constitué d’une phase spécifique sur laquelle les molécules présentes dans l’eau et présentant une affinité suffisante pour le matériau utilisé vont s’adsorber. C’est un outil intégratif qui permet de détecter et quantifier des traces. Il permet d’améliorer la représentativité de l’échantillonnage (mais uniquement pour les molécules ayant une affinité avec la phase réceptrice) en fournissant une information sur une période donnée et non sur un instant t et de réduire le nombre d’échantillons. Ce mode d’échantillonnage nécessite une étape de calibration préalable afin de déterminer pour chaque molécule les constantes cinétiques (taux d’échantillonnage, et constante d’équilibre) nécessaires pour retranscrire la quantité de pesticides accumulés sur la phase réceptrice (ng/outil) en une concentration dans le milieu (ng/L). Lorsque la période de suivi arrive à terme, l’échantillonneur est envoyé au laboratoire où il subit une phase d’extraction puis d’analyse pour pouvoir quantifier les composés. Ces outils ont été développés pour représenter au mieux l’exposition réelle dans le milieu pour l’évaluation des risques. Les échantillonneurs passifs adaptés à l’analyse des pesticides dans les milieux aqueux sont : (i) les POCIS (Polar Organic Compound Integrative Sampler), (ii) les CHEMCATCHER et les (iii) SPMD (Semi Permeable Membrane Dispersion). Ce sont des dispositifs faciles à déployer et à récupérer sur le terrain et qui présentent l’avantage d’avoir un fort taux de prélèvement mais qui peuvent être affectés par des turbulences et le biofilm. Pour mettre en place ces échantillonneurs passifs, il faut avoir une idée très précise du flux d’eau qui traverse le système, ce qui est problématique en milieu stagnant ou à régime hydraulique très variable. L’adsorbant doit être choisi en fonction des composés recherchés et peu présenter des limites en termes de nombre de composés retenus.

Dans la littérature, seulement 51% des auteurs précisent quel type de prélèvement est employé. Les échantillonnage ponctuel et moyenné sont les deux modes les plus utilisés. Dans certains travaux, ces deux modes sont utilisés simultanément. L’échantillonnage passif POCIS est moins utilisé, seulement dans 7 publications sur environ 60 articles, mais son utilisation tend à se répandre. De nouvelles phases spécifiques pouvant retenir des composés aux polarités variées se développent car il est actuellement difficile de suivre des composés très polaires de type glyphosate et pesticides ioniques avec les POCIS (Miège et al., 2015).

▪ Flaconnage

Des réactions d’adsorption, hydrolyse, photolyse, volatilisation et/ou biodégradation peuvent affecter l’échantillon au cours du prélèvement et pendant la mise en flacon. La nature du flacon, sa propreté, le temps et les conditions de transport doivent être bien définies pour éviter toute détérioration.

Sur les 62 références bibliographiques étudiées, 46 précisent la nature du flacon utilisé pour le prélèvement d’échantillons provenant principalement d’eau de surface (rivières, lacs), eau souterraine et entrée et sortie de stations de traitement des eaux usées. Le plastique (polypropylène, polyéthylène), le verre, l’aluminium et le polystyrène sont les quatre matériaux référencés (Annexe 4.1). La majorité des échantillons sont prélevés dans des contenants en verre et plus précisément des bouteilles en verre ambré pour éviter la dégradation des composés par les rayons UV. Dans certains cas, les flacons sont préalablement rincés, avec de l’eau ultrapure ou d’autres solvants (Rubirola et al., 2017) ou avec l’échantillon lui-même ; cette opération peut être répétée plusieurs fois. Aucune publication ne détaille si des tests de conservation dans différents types de flacons ont été effectués.

▪ Conservation

Deux principaux modes de conservation sont cités dans la littérature. Les échantillons avant analyse peuvent être conservés soit au réfrigérateur à une température de 4 °C, soit au congélateur à une température de -20 °C, de préférence à l’abri de la lumière. Dans l’étude menée par Rubirola et al. (2017), de l’acide ascorbique a été à des échantillons d’eau potable. L’acide ascorbique est un agent de déchloration utilisé pour la déchloration d’eau potable. En effet, la présence de chlore dans les échantillons d’eau peut modifier la structure chimique de certaines molécules cibles. Dans l’étude de Nurmi et al. (2011) portant sur des échantillons d’eaux usées, le pH est ajusté à 2, de l’acide ascorbique et de l’azoture de sodium sont ajoutés pour éviter l’altération des composés par oxydation ou par d’éventuelles dégradations microbiologiques. Le Tableau 4.1 présente les différents modes de conditionnement des échantillons pour l’analyse des carbamates et des organophosphorés selon la norme (NF EN ISO) 5667-3 de juin 2004.

Tableau 4.1. Flaconnage, mode et temps de conservation utilisés pour les analyses de pesticides de la famille des carbamates et organophosphorés (norme 5667-3, 2004).

Substances Nature du flaconnage Technique de conservation Durée de conservation

Carbamates Verre Plastique* Réfrigérer entre 1 et 5 °C Congeler à -20 °C 14 jours 1 mois Organophosphorés Verre avec septum ou

couvercle en PTFE

Réfrigérer entre 1 et 5 °C 1 - 7 jours

*Polyéthylène (PE), polytétrafluoroéthylène (PTFE), polychlorure de vinyle (PVC), ou polyéthylène téréphtalate (PET)

Dans le cadre de ce projet de thèse, les prélèvements ont été effectués de façon ponctuelle. Le choix du flaconnage, du mode et de la durée de conservation a été déterminé à la suite des tests décrits au chapitre 5, partie 5.3.