Etude des interactions matière organique dissoute : contaminants organiques dans l'environnement aquatique

Chloé De Perre

Description

Sous la direction de Edith Parlanti, Hélène Budzinsky
Thèse soutenue le 16 décembre 2009: Bordeaux 1
Suite à une anthropisation généralisée des ressources aquatiques et des écosystèmes associés, on retrouve de nombreux contaminants chimiques organiques à l’état de traces dans l’environnement aquatique. En parallèle de ces contaminants, dans les milieux aquatiques on retrouve également des molécules rassemblées sous la dénomination « matière organique dissoute (MOD) », qui sont des mélanges complexes de molécules et macromolécules, qui peuvent s’associer à ces contaminants et influencer leur comportement et leur distribution. Les interactions entre MOD et contaminants peuvent s’avérer difficiles à étudier étant donné qu’elles sont dépendantes de nombreux facteurs tels que la nature des contaminants et de la MOD, ainsi que des paramètres physico-chimiques du milieu. L’objectif de ces travaux était donc d’étudier ces interactions. Les contaminants organiques choisis ont été les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et les substances pharmaceutiques. D’autre part, plusieurs types de MOD d’origine naturelle ou commerciale ont été utilisés. Pour étudier les interactions, plusieurs techniques analytiques ont été développées dont la micro-extraction sur phase solide couplée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse et l’extinction de fluorescence.
-contaminants organiques
-matière organique dissoute
-micro-extraction sur phase solide
-fluorescence
-interactions
-milieu aquatique
-Bassin d’Arcachon
-hydrocarbures aromatiques polycycliques
-substances pharmaceutiques
In relation with a widespread human impact on aquatic resources and ecosystems, many organic chemical contaminants are present at trace levels in aquatic environments. In parallel to these contaminants, dissolved organic matter (DOM), which is composed of complex mixtures of molecules and macromolecules, is also found and could be associated with these contaminants and influence their behavior and distribution. Interactions between DOM and contaminants can be very difficult to understand because they depend on many factors such as the nature of contaminants and DOM, as well as on environmental physico-chemical parameters. The aim of this work was thus to study these interactions. Organic contaminants studied were Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and pharmaceuticals. On the other hand, several types of natural and commercial DOM have been used. To study the interactions, several analytical techniques have been developed like solid phase microextraction coupled to gas chromatography and mass spectrometry and fluorescence quenching.
-organic contaminants
-dissolved organic matter
-solid phase microextraction
-aquatic environment
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13933/document

Sujets

• Eau
• Bassin d'Arcachon
• Hydrocarbure aromatique polycyclique

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 62
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 9 Mo

Extrait

N° d‘ordre : 3933






THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES

Par Chloé DE PERRE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : CHIMIE ANALYTIQUE ET ENVIRONNEMENT


ÉTUDE DES INTERACTIONS MATIÈRE ORGANIQUE
DISSOUTE – CONTAMINANTS ORGANIQUES DANS
L’ENVIRONNEMENT AQUATIQUE


Directrices de recherche : Édith PARLANTI et Hélène BUDZINSKI




Soutenue le : 16/12/2009

Devant la commission d‘examen formée de :

M. BENOIT Pierre, Chargé de recherche INRA AgroParisTech, Thiverval-Grignon Rapporteur
Mme BUDZINSKI Hélène, Directeur de recherche CNRS, Université Bordeaux 1
Mme DERENNE Sylvie, Directeur de recherche CNRS, Université Pierre et Marie Curie Rapporteur
Mme PARLANTI Édith, Chargée de recherche CNRS, Université Bordeaux 1
Mme PATUREAU Dominique, Directeur de recherche INRA, Narbonne Examinateur
M. SCHMITTER Jean-Marie, Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur



Université Bordeaux 1
Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement

REMERCIEMENTS

Je voudrais tout d‘abord remercier les membres du jury d‘avoir accepté d‘évaluer mon travail
et d‘avoir lu les 300 pages de mon manuscrit. J‘ai apprécié vos remarques justes et constructives.

Un très grand merci aussi à mes directrices de thèse pour m‘avoir encouragée à faire cette
thèse, pour m‘avoir encadrée afin que j‘arrive au bout de ces 3 ans avec des résultats à présenter et
aussi pour m‘avoir soutenue pour « l‘après thèse ». Merci aussi pour m‘avoir envoyée en congrès ici
et là pour m‘habituer à faire des oraux, sinon je crois que je ne serais vraiment pas venue à ma
soutenance. Le problème, maintenant, c‘est qu‘après la gaufre de l‘oral à Lyon, la crêpe de Saint
Tropez et la gaufre géante caramel-Nutella (merci Marie-Ange et Édith) de la soutenance, les bonnes
habitudes se sont installées et je ne pourrai pas faire d‘oraux sans réconfort chocolaté !

Je voudrais aussi remercier Anne-Marie Dorthe du groupe NSysA pour son aide et ses
précieux conseils concernant la pratique et la théorie des plans d‘expériences. À ce propos, merci
Hélène de m‘avoir appris que ces outils bien utiles existaient et d‘avoir eu l‘idée de cette collaboration,
c‘était une bonne idée.

Je remercie également Christian Béchemin pour nous avoir accueillis à l‘Ifremer de la
Tremblade afin de récupérer les échantillons d‘algues, pour les mesures de TOC du mois d‘août
dernier (d‘ailleurs je ne remercie pas notre analyseur de TOC qui, malgré mes mots doux, m‘a laissé
tomber quand il ne fallait pas) et aussi pour sa contribution essentielle à la crêpe de Saint Tropez,
finalement elle était bien tombée la tempête de janvier…

Ensuite, je remercie tous les membres du LPTC, permanents, doctorants et stagiaires, qui ont
croisé ma route en licence, master ou thèse et qui ont contribué au bon déroulement de ces travaux,
que ce soit pour les manips ou pour la vie de tous les jours ; ainsi que les membres de l‘ISM qui nous
simplifient parfois bien la vie (je pense surtout à Virginie, Fabrice…).

Je remercie plus particulièrement Karyn pour m‘avoir appris tout ce que je sais sur la SPME-
GC-MS et MS/MS et Hélène pour m‘avoir fait confiance et laissée bidouiller ses « joujoux ». D‘ailleurs,
j‘en profite aussi pour remercier tous les gens (Karyn, Fabienne, Marie-Ange…) qui se sont arrachés
les cheveux avec moi pour essayer de comprendre pourquoi les machines, des fois, n‘en font qu‘à
leur tête.

Merci aussi à Alexia, c‘est génial de travailler avec toi, les journées de dur labeur auraient pu
paraître interminables mais ta bonne humeur et nos fous rires ont fait des manips des moments très
agréables et en plus, on a finalement réussi à les écrire ces publis ! Alors, voisine de Cayac, j‘espère
que t‘oublieras pas ta cops de SPME et qu‘un jour on pourra retravailler ensemble. Merci aussi de
t‘être roulée dans la vase pour moi (ainsi que Fred, Ninette, Nath, and Co…) et de m‘avoir promenée
3 dans les ports du Bassin. En parlant de promenade, je remercie aussi Hélène et Karyn pour le tour de
bateau pour mon anniversaire, c‘est pas tout le monde qui a l‘honneur de se lever à 4h du mat pour
ses 24 ans… et le ponton à essence, c‘était quelque chose !!

Je remercie aussi Julien pour son aide précieuse à la réalisation des dernières manips.

Je remercie aussi tous les thésards pour leur soutien moral, leur bonne humeur, leurs blagues
pas toujours drôles et des fois leurs bons conseils qu‘ils soient scientifiques ou non. Merci aussi à
Ninette pour m‘avoir fait goûter sa cuisine libanaise maison, Alexia pour sa soupe patates-chorizo et
Fred pour m‘avoir permis de faire de la raclette au camembert. Finalement, c‘est des mauvaises
langues ceux qui disent que j‘aime rien !

Je remercie aussi Marie-Ange qui est arrivée pile poil au bon moment pour me réconforter à
coup de chocolat et de piscine, faut bien ça pour survivre à la rédaction d‘une thèse ! Et encore merci
pour la méga gaufre, j‘ai mis 5 jours à la manger mais j‘ai relevé le défi !

Nearly last but not least at all, merci Caroline pour tout !! Sans toi, j‘aurais sans doute
abandonné avant la fin mais vu qu‘on a réussi à finir, faut croire que nos thérapies de groupe du midi
ont bien marché ! Maintenant, je sais pas comment on va faire pour la suite, mais va falloir qu‘on
trouve un boulot dans le même labo (ceci est bien un appel à toi lecteur de ces remerciements et
potentiel recruteur…). Je ne vais pas m‘étendre plus sur ce paragraphe, j‘aurais encore 10 pages à
écrire à ce sujet mais on m‘a déjà fait remarquer que mon manuscrit était assez long… Donc pour
conclure, désolée pour les miettes !!

Et enfin, je remercie toute ma famille qui m‘ont toujours encouragée et soutenue et je pense
que, maintenant que vous savez ce que c‘est qu‘une thèse, vous êtes bien contents de ne pas en
avoir fait ! Mais comme chaque famille a son lot de fous, fallait bien que je me dévoue… Quoi qu‘il en
soit, je remercie mes parents de m‘avoir permis de faire les études que je voulais et surtout de m‘avoir
fait rabâcher le charabia de mes cours de chimie orga, n‘est-ce pas maman ?

Pour terminer, je remercie tous ceux que j‘ai involontairement oubliés…


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TABLES DES MATIERES

Liste des abréviations ______________________________________________ 9
Liste des tableaux ________________ 11
Liste des figures __________________ 12
Introduction ______________________ 15
Chapitre 1 : synthèse bibliographique ________________________________ 19
I. La contamination organique : comportement et devenir dans l‘environnement___________ 21
II. La matière organique _______________________ 25
III. Les interactions matière organique - contaminants organiques ______________________ 28
IV. Contexte et problématique de ces travaux de thèse _______________________________ 30
IV.1. Choix des composés et contexte de l‘étude _________________________________ 30
IV.1.1. Les HAP dans l‘environnement aquatique ______________________________ 30
IV.1.1.1. Sources, distribution et devenir des HAP _____________________________ 30
IV.1.1.1.1. Propriétés physico-chimiques des HAP __________________________ 30
IV.1.1.1.2. Source des HAP et distribution dans l‘environnement aquatique _______ 31
IV.1.1.1.3. Dégradation des HAP dans l‘environnement aquatique ______________ 32
IV.1.1.1.4. Toxicité des HAP ____________________________________________ 32
IV.1.1.2. Interactions des HAP avec la matière organique _______________________ 33
IV.1.1.2.1. Effet de la composition de la MOD sur les interactions avec les HAP ___ 33
IV.1.1.2.2. Effet de la structure de la MOD sur les interactions avec les HAP ______ 34
IV.1.1.2.3. Effet des propriétés des contaminants organiques __________________ 35
IV.1.1.2.4. Effet des facteurs environnementaux ____________________________ 36
IV.1.1.2.4.1. Effet du pH _____________________________________________ 36
IV.1.1.2.4.2. Effet de la force ionique ___ 38
IV.1.1.2.4.3. Effet de la concentration en COD ___________________________ 38
IV.1.1.2.4.4. Effet de la température ___ 39
IV.1.1.2.4.5. Effet de la luminosité _____ 39
IV.1.1.2.5. Nature des interactions HAP-MOD ______________________________ 39
IV.1.1.2.6. Linéarité des i