Soutenances autorisées pour l'école doctorale
[ED 508 NC] Normande de Chimie
Liste des soutenances à venir 1
Variabilité spatiο-tempοrelle des Ηydrοcarbures Arοmatiques Ροlycycliques en atmοsphère urbaine : étude du cοmpοrtement d’une plante biοindicatrice, l’Elaeagnus Ebbingei
MILLET MAURICE Professeur des universités UNIVERSITE STRASBOURG
VULLIET EMMANUELLE Directeur de recherche Université Lyon 1 Claude Bernard
Membres du jurys
LEDAUPHIN Jerome,
Maître de conférences,
Université de Caen Normandie
MILLET MAURICE,
Professeur des universités,
UNIVERSITE STRASBOURG
NET-DAVID-BUYTAERT SOPHEAK,
Maître de conférences HDR,
Université de Lille
SAURET NATHALIE,
Maître de conférences,
UNIVERSITE NICE SOPHIA ANTIPOLIS
VILLENAVE ERIC,
Professeur des universités,
Université de Bordeaux
VULLIET EMMANUELLE,
Directeur de recherche,
Université Lyon 1 Claude Bernard
Résumé
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont des polluants retrouvés principalement en atmosphère urbaine. Lorsqu’ils sont surveillés par des échantillonneurs passifs, des disques en mousse de polyuréthane (disques PUF) sont souvent utilisés. Le premier objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode pour extraire et purifier les HAPs capturés par des disques PUF. Cette méthode doit utiliser un solvant moins nocif pour l’environnement tout en réduisant la quantité nécessaire. Les végétaux sont également parfois utilisés comme bioindicateurs des concentrations atmosphériques en HAPs du fait de leur contamination naturelle dans leur environnement. Le second objectif de cette thèse est d’identifier un végétal, présent sur tout le territoire français, ayant un potentiel de bioindicateur performant.
La méthode d’extraction développée utilise uniquement 120 mL d’éthanol par disque PUF, au moyen d’un bain à ultrasons. La purification est réalisée à l’aide de la micro-extraction en phase solide (MEPS). Cette technique permet de n’utiliser que 0,8 mL d’acétate d’éthyle et 0,8 mL d’éthanol pour purifier un extrait éthanolique ayant été obtenu à l’aide des ultrasons et préconcentré à l’aide d’un SpeedVac®. Cette nouvelle méthodologie permet de quantifier des quantités inférieures à 2 ng de HAP par disque. Les analyses sont réalisées par Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (GC-MS).
Cette méthodologie a été appliquée pour la surveillance de HAPs sur des sites "urbains", "trafic routier", "périurbains", et "ruraux" dans les deux villes françaises de Caen et de Nice. En parallèle et sur ces mêmes sites, les concentrations en HAPs dans les feuilles d’Elaeagnus ebbingei ont été surveillées. De fortes corrélations entre les concentrations atmosphériques et les concentrations retrouvées dans les végétaux ont été déterminées, notamment pour le phénanthrène, l’anthracène, le fluoranthène ainsi que le pyrène. Ces résultats ont permis de mettre en évidence le rôle de bioindicateur de l’Elaeagnus ebbingei. Issus de ces résultats, deux modèles d’estimation des concentrations atmosphériques en HAPs ont été développés et validés.
Enfin, des études sur le comportement des HAPs ont mis en évidence une distribution hétérogènedes HAPs en fonction de la face des feuilles, ainsi qu’une cinétique d’ordre 1 de disparition du phénanthrène dans les feuilles.
Abstract
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are pollutants primarily found in urban atmospheres. When monitored using passive samplers, polyurethane foam disks (PUF disks) are often used. The first objective of this thesis is to develop a new method to extract and purify PAHs captured by PUF disks. This method should use a solvent that is less harmful to the environment while reducing the required quantity. Plants are also sometimes used as bioindicators of atmospheric PAH concentrations due to their natural contamination in the environment. The second objective of this thesis is to identify a plant, present throughout French territory, with a potential for effective bioindication.
The developed extraction method uses only 120 mL of ethanol per PUF disk, using an ultrasonic bath. Purification is carried out using microextraction by packed sorbent (MEPS). This technique requires only 0.8 mL of ethyl acetate and 0.8 mL of ethanol to purify an ethanol extract obtained using ultrasound and preconcentrated using a SpeedVac®. This new methodology allows to quantify amounts below 2 ng of PAH per PUF disk. The analyses are performed using Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC-MS).
This methodology was applied for monitoring PAHs at "urban," "traffic," "suburban," and "rural" sites in the French cities of Caen and Nice. In parallel, the concentrations of PAHs in Elaeagnus ebbingei leaves were monitored at these same sites. Strong correlations between atmospheric concentrations and concentrations found in plants were determined, particularly for phenanthrene, anthracene, fluoranthene, and pyrene. These results highlighted the bioindicator role of Elaeagnus ebbingei. Based on these results, two models for estimating atmospheric PAH concentrations were developed and validated.
Finally, studies on the behavior of PAHs revealed a non-homogeneous distribution of PAHs depending on the leaf surface and a first-order disappearance kinetics of phenanthrene in the leaves.
