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Chromatographie liquide à haute résolution (LC-TOF) pour l’identification de polluants organiques émergents. © BRGM - Cyril Bruneau

Qualité des eaux : des techniques de pointe pour traquer les polluants émergents

20.12.2016
D’origine, de nature et de dangerosité très diverses, les micro polluants dits "émergents" constituent un nouveau défi pour les gestionnaires des ressources en eau. Depuis plusieurs années, le BRGM développe des procédés innovants visant leur identification et leur caractérisation.

Issues de l’industrie, de l’assainissement, des épandages agricoles... des milliers de molécules sont aujourd’hui émises dans l’environnement. Certaines, ainsi que leurs produits de dégradation, sont déjà connues et visées par la réglementation. Beaucoup d’autres ne le sont pas. Ces composés, qui dégradent la qualité des ressources en eau, constituent un danger pour l’environnement et la santé.

"La Directive cadre européenne sur l’eau, explique Laurence Amalric, du BRGM, a donné le véritable coupd’envoi des recherches sur cette thématique. Dans le cadre du plan national d’action sur les résidus de médicaments, le BRGM et l’Agence de l’eau Loire-Bretagne ont ainsi dès 2008 recherché la présence d’une trentaine de médicaments dans les eaux de surface et souterraines. Depuis lors, le BRGM a contribué à la campagne nationale exceptionnelle de recherche de 411 contaminants émergents. Mais cette préoccupation, déjà ancienne, nous avait  antérieurement conduits à nous intéresser à la présence dans les eaux de produits de dégradation des pesticides."

LC-Tof, chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse haute résolution, dont l’objectif est la recherche de composés non connus. © BRGM - Philippe Négrel

LC-Tof, chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse haute résolution, dont l’objectif est la recherche de composés non connus. © BRGM - Philippe Négrel

Un outil très innovateur, le LC-TOF

Améliorer la détection et la caractérisation des composés organiques est une priorité dans la lutte contre ces nouvelles formes de pollution. Elle s’est concrétisée au BRGM par l’acquisition récente d’un spectromètre de masse haute-résolution, fondé sur l’accélération des ions et l’analyse de leur vitesse. Le LC-TOF (Liquid chromatography/time-of-flight/mass spectrometry) présente un double intérêt, en ce qu’il permet non seulement la détection - même à de très faibles quantités -, de composés connus, mais également de molécules inconnues - donc potentiellement intéressantes - puis leur caractérisation.

"Nous sommes aujourd’hui impliqués dans de nombreux programmes de recherche dédiés à ces substances, poursuit L. Amalric, notamment au sein du réseau français Aquaref, avec des actions sur la méthodologie et les capacités d’analyse de la spectrométrie de masse haute résolution ou l’emploi et le développement des échantillonneurs passifs (voir encadré). Mais beaucoup d’autres initiatives mettent à profit l’expertise BRGM et les possibilités du LC-TOF, tel le réseau européen Norman, où nous participons au développement d’un outil méthodologique de priorisation des polluants émergents."

D’autres approches sont également utilisées pour cibler spécifiquement les nanoparticules (projets européens NanoHeter et NanoRem), ou les contaminants po laires (molécules organiques aptes à se dissoudre dans l’eau) via des bio-indicateurs (projets InterEau et MIP WQT). Autant de connaissances indispensables en amont des réglementations, de mesures éventuelles de remédiation et de toute politique de gestion durable des ressources en eau.

Échantillonneur passif développé dans le cadre du projet ANR "Origami". © BRGM

Échantillonneur passif développé dans le cadre du projet ANR "Origami". © BRGM

Métrologie : le développement de l’échantillonnage passif

Implantés dans une rivière ou à différents niveaux d’une nappe, les échantillonneurs passifs absorbent et accumulent les composés présents dans l’eau, préalablement à des analyses en laboratoire. Souples, économiques et permettant la détection de substances à très faible dose, ils constituent une voie de recherche très prometteuse.

Le BRGM est très investi en ce domaine. Il a ainsi, dans le cadre de plusieurs projets, calibré et validé des échantillonneurs intégratifs de type POCIS, qui visent les composés polaires, en particulier les phytosanitaires et les molécules pharmaceutiques.

Avec le projet ANR "Origami", le BRGM et ses partenaires ont développé un nouvel échantillonneur passif fondé sur un polymère à empreintes moléculaires (MIP) permettant de mesurer les concentrations du glyphosate (désherbant) et de son composé de dégradation l’AMPA. Ils ont mis au point une méthodologie pour l’analyse des métaux, qui couple échantillonneurs passifs et mesures isotopiques (à partir de prélèvements profonds) permettant une meilleure stratification de la pollution et une identification optimisée de sa (ses) source(s) par rapport à l’approche  classique.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34