Échantillonneur passif innovant à base de silicone pour l'extraction simultanée de pesticides polaires et apolaires dans les eaux de surface
/ L’échantillonnage passif représente une alternative simple et économique aux échantillonnages ponctuels et moyennés automatisés pour la détermination des niveaux de contamination des eaux de surface par les pesticides, en particulier pour mieux évaluer les effets de plans d’actions mis en ½uvre. L’échantillonnage passif permet la détermination de concentrations moyennes des composés cibles, intégrées sur la période d’exposition de l’échantillonneur, après un étalonnage réalisé en conditions contrôlées de laboratoire. Plusieurs échantillonneurs passifs ont été développés au cours de ces dernières décennies, avec pour cibles des pesticides aux propriétés physico-chimiques variées. Les outils à base d’élastomère de silicone (polydiméthylsiloxane, PDMS) tels que les feuilles de silicone, le MESCO ou la Passive SBSE sont utilisés pour les composés hydrophobes, tandis que le Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) est le mieux adapté pour l’échantillonnage passif de pesticides organiques plus polaires. Généralement, plusieurs outils doivent donc être déployés simultanément sur site pour couvrir l’échantillonnage et la quantification d’une large gamme de pesticides dans les milieux aquatiques. Ces travaux présentent le développement d’un matériau composite innovant pour l’échantillonnage passif de pesticides polaires et apolaires en utilisant une seule phase réceptrice. Ce matériau, dénommé PACSiR (Polar Apolar Composite Silicone Rubber), a été conçu pour la sorption d’une large gamme de composés organiques en combinant les propriétés de sorption du PDMS et de la phase Oasis HLB® utilisée dans le POCIS. Dans un premier temps, des essais préliminaires en laboratoire ont validé les capacités de sorption du PACSiR vis-à-vis d’une large gamme de pesticides avec des propriétés physico-chimiques variées (0,6 < log Kow <5,5). La comparaison de ces données avec du PDMS seul ont montré le gain d’extraction pour les pesticides les plus polaires. Dans un second temps, le PACSiR a été calibré comme échantillonneur passif pour une vingtaine de pesticides. Il est déployé sous forme d’une tige de silicone polaire (TSP) de petite taille (20 x 3x 3 mm) qui simplifie l’application sur le terrain et l’extraction des pesticides en laboratoire. Un suivi cinétique de l’accumulation de 20 pesticides sur 14 jours a été réalisé pour déterminer les constantes de calibration. Les taux d’échantillonnage (Rs) et les coefficients de partage (Ksw) ont été calculés pour la détermination des concentrations moyennes sur la période d’exposition des TSP. Une période d’exposition de 7 jours est ainsi préconisée pour les TSP. Des taux d’échantillonnage 1,5 à 12,5 fois plus importants ont été reportés pour les TSP que pour le PDMS. En conséquence les limites de quantification (LQ) pour les pesticides polaires sont nettement améliorées avec le PACSiR. Finalement, des TSP ont été exposées dans des petits cours d’eau de trois bassins versants agricoles au printemps 2015 pour évaluer la contamination en pesticides. D’un point de vue qualitatif, cet outil a permis de détecter une quinzaine de pesticides sur les 20 recherchés, principalement des fongicides de polarité moyenne et des insecticides hydrophobes mais aussi des herbicides plus polaires. L’application de cet outil a permis de mettre en évidence de manière simplifiée des pressions de contamination différentes suivant les cultures. La quantification de pesticides avec les TSP a permis d’évaluer les variations d’un point de vue spatial (gradient amont-aval) et temporel (4 semaines consécutives sur un mois). Des variations nettes de concentrations en pesticides d’amont en aval et en relation avec les conditions météorologique et les pratiques agricoles ont pu être mises en évidence. Les niveaux de concentration obtenus avec les TSP sont tout à fait cohérents avec les résultats obtenus par d’autres stratégies d’échantillonnage (ponctuels, moyennés au temps et autres échantillonneurs passifs tels que les POCIS). Cette étude a démontré le potentiel du nouveau matériau composite PACSiR en tant que phase réceptrice pour l’échantillonnage passif d’une large gamme de pesticides. Les capacités de sorption sont améliorées en comparaison du PDMS seul et des LQ plus basses peuvent être atteintes pour les pesticides polaires. L’exposition de ce matériau sous forme de tiges (TSP) dans trois rivières a montré l’intérêt d’un tel outil pour déterminer l’occurrence, évaluer les tendances spatiales et temporelles et estimer la concentration moyenne en pesticides dans les cours d’eau de petits bassins versants agricoles. Des études complémentaires sont à venir pour élargir la gamme d’utilisation du PACSiR pour d’autres types de composés (autres pesticides, hormones, pharmaceutiques, HAP ou PCB).
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