La surveillance de traces de micropolluants est essentielle, notamment dans les eaux usées, rejetées après traitement dans l’environnement, et les eaux souterraines, utilisées comme ressources en eau potable. La surveillance se réalise généralement de façon ciblée sur des listes de polluants prioritaires issues des réglementations nationales et européennes en fonction de l’usage et de la toxicité des substances. Cependant des composés caractérisés d’émergents ou des produits de dégradation ou métabolites, non soupçonnés et donc non recherchés, échappent à cette surveillance. Aussi le groupe Traces développe de nouvelles méthodes non ciblées pour traquer ces très discrets micropolluants afin de les identifier. Ces nouvelles stratégies ont déjà permis de révéler la présence de nouvelles molécules d’intérêts peu ou pas suivies auparavant.
La spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) permet l’analyse non ciblée de substances présentes dans les eaux ; il s’agit d’une approche sans connaissance a priori des composés présents dans un échantillon. L’analyseur haute résolution repose sur l’acquisition de l’intégralité de l’information présente dans l’échantillon. Le traitement des milliers de données ainsi générées peut être appréhendée par une stratégie dite de criblage de suspects. Il consiste en la comparaison des signaux obtenus avec des bases de données contenant les paramètres d’identification d’une molécule (temps de rétention, masse exacte, profil isotopique, données de fragmentation).
Dans le cadre d’un partenariat de recherche avec le SIAAP (service public de l’assainissement francilien), l’efficacité d’un nouveau type de traitement tertiaire des eaux usées, à base de charbon actif à micro-grain, a été testée. Les scientifiques ont analysé des effluents, avant et après traitement tertiaire, par chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse à haute résolution (LC-QToF). Le criblage de suspects a mis en évidence 83 substances pharmaceutiques, pesticides et métabolites dans les effluents. La capacité du traitement par charbon actif à micro-grain à éliminer une large gamme de composés (ex antihypertenseurs, analgésiques, antiviraux, antidépresseurs, divers pesticides…) a été démontrée. Cependant l’analyse a également mis en évidence des composés (drogues illicites, produits pharmaceutiques) réfractaires aux traitements.
Une recherche, soutenue par l’Ecole Urbaine de Lyon, a été menée afin d’évaluer et prioriser le risque écotoxicologique lié au rejet de polluants émergents mal dégradés par les stations d’épuration mais non inclus dans les listes de surveillance. L’analyse non ciblée d’influents et d’effluents d’une dizaine de stations d’épuration de la région lyonnaise a permis d’identifier une quarantaine de micropolluants d’intérêt : pesticides et surtout médicaments parmi lesquels des molécules jamais identifiées auparavant dans des eaux de rejets. Ils ont ensuite été analysés de manière ciblée quantitative. Associée à une évaluation des risques écotoxicologiques, cette étude a permis d’apporter de nouvelles données d’occurrence, de concentrations et d’impact écotoxicologique de nouvelles molécules, données nécessaires pour la mise à jour des listes de surveillance établies par la Commission Européenne.
Concernant les eaux souterraines, elles sont de plus en plus utilisées comme réserve d’eau potable. Une solution pour recharger les nappes phréatiques dont le niveau baisse est l’utilisation de systèmes d’infiltration des eaux de pluies. Afin d’étudier l’impact de ces systèmes sur la qualité des eaux souterraines, le groupe Traces, en collaboration avec les chercheurs du LEHNA et de l’Université de Portsmouth, a développé un nouvel échantillonneur passif associé à la spectrométrie haute résolution (LC-HRMS) pour suivre des molécules médicamenteuses et pesticides. Des eaux de ruissellement et souterraines, en amont et aval des systèmes d’infiltration, ont été échantillonnées en région lyonnaise. L’approche par criblage de suspects a permis l’identification d’une centaine de micropolluants (fongicides, herbicides, insecticides, antibiotiques, antiépileptiques, anti-inflammatoires, antihypertenseurs, non stéroïdiens et leurs métabolites…). L’analyse statistique des données a révélé un faible transfert des molécules du bassin d’infiltration vers la nappe phréatique et donc l’absence de contamination supplémentaire des eaux souterraines par les systèmes d’infiltration.
Le groupe Traces de l’Institut des Sciences Analytiques est expert en développement de méthodes pour l’analyse ciblée ou non ciblée de micropolluants dans les milieux aquatiques mais aussi les sols, sédiments et espèces sentinelles de l’environnement. Il a participé à des essais interlaboratoires NORMAN, à des campagnes nationales d’analyse de polluants dans les milieux aquatiques notamment dans le cadre d’actions du plan national micropolluants. Il a créé et mis en oeuvre des méthodes permettant la détection simultanée d’ultra-traces de centaines de molécules avant de s’orienter vers de nouvelles approches non ciblées.
Contact : emmanuelle.vulliet{@}isa-lyon.fr
Références
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Gosset A., Wiest L, Fildier A., Libert C., Giroud B., Hammada M., Hervé M., Sibeud E., Vulliet E., Polomé P., Perrodin Y. Ecotoxicological risk assessment of contaminants of emerging concern identified by “suspect screening” from urban wastewater treatment plant effluents at a territorial scale. Science of the Total Environment, 2021, 778, 146275. ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.146275⟩.
Pinasseau L., Wiest L., Fildier A., Volatier L., Fones G.F., Mills G.A., Mermillod-Blondin F., Vulliet E. Use of passive sampling and high resolution mass spectrometry using a suspect screening approach to characterise emerging pollutants in contaminated groundwater and runoff. Science of the Total Environment, 2019, 672, 253-263 10.1016/j.scitotenv.2019.03.489
Bergé A., Buleté A., Fildier A., Mailler R., Gasperi J., Coquet Y., Nauleau F., Rocher V., Vulliet E. Non-target strategies by HRMS to evaluate fluidized micro-grain activated carbon as a tertiary treatment of wastewater. Chemosphere, 2018, 213, 587-595. 10.1016/j.chemosphere.2018.09.101