Pollution des eaux - roles de la sciences forensique Flashcards
def pollution
« Toute altération nuisible des propriétés physiques, chimiques ou biologiques”
comment un contaminant devient un polluant
polluant lorsqu’il atteint un seuil d’altération nuisible.
donner un ex de sources ponctuelle
déversements industriels ou les STEP,
Donner des sources diffuses
les champs (ruissellement), routes, pâturages, où les points d’entrée dans l’environnement sont assez étendus (aspect spatial).
quelle type de source est plus difficile a investiguer
sources diffuse
donner des exemple de source continues
toilettes, et les ménages des sources
definir sources intermittente
l’agriculture (pesticides déversés à un moment particulier de l’année) (aspect temporel).
comment se fait l’evaluation du risque de polluant
se fait en fonction de la fréquence d’exposition (mesure de la concentration dans les eaux, modélisation de la charge de polluants dans les eaux) et de la gravité de la substance.
De quoi depend la concentration
polluant se fait en fonction de la fréquence d’exposition (mesure de la concentration dans les eaux, modélisation de la charge de polluants dans les eaux) et de la gravité de la substance
En quoi s’exprime la gravite
en toxicité, à l’aide d’un critère de qualité (CQ) où il n’y aurait pas d’effet néfaste en dessous de ce seuil et ensuite se fonde sur les effets écotoxicologiques. On distingue les concentrations d’effet acceptable aigu (CQA) et chronique (CQC). Pour les mélanges ont peut avoir des effets additifs ou de synergie, effets des substances aux propriétés similaires peuvent se cumuler
Ou sont les impacts
sur la biodiversité (destruction/modification des écoystèmes)
sur des aspects sanitaires (diarrhées, perturbations endocriniens, cancers)
sociaux (privation des eaux récréatives, perte du sentiment de sécurité)
et économiques (diminution du tourisme, perte de salaire)
Comment sont donc classe les differents polluants?
-Physique
-Chimique
–> Inorganique, Organique
-Biologique
Donner des ex de polluants chimique inorganique
metaux lourds
Nutriments
Donner des exemples de polluants chimique oeganique
-consommateurs d’oxygene (eaux usee)
-produits de shynthese
- hydrocarbure (essence, reactif)
Donner des ex de produits de synthese
-pesticide
-pharmaceutique
-industriels
-non-intentionnels
Definir pesticide
produits chimiques utilisés pour tuer, réduire ou repousser les organismes nuisibles
tel que
-insecticide
-herbicide
-fongicides
donner des ex de pharmaceutique
- Antibiotiques
- Anti-inflammatoires (diclofénac)
- Antidiabétiques (metformine)
definir et donner des ex de produits industriel
composés chimiques souvent utilisés comme additifs de par leurs propriétés physicochimiques (stabilité chimique, résistance au feu, capacité diélectrique …)
- Solvants
- Fluides isolants : PCB
- Anticorrosif : benzotriazole ->mal éliminé par les STEPs
quel caractéristiques physico-chimiques sont importante por comprendre le comportement des polluants
- Organique / inorganique
- Hydrophile / Hydrophobe, polarité (logKow), solubilité dans l’eau (mg/l)
- Volatilité (pression de vapeur saturante, kPa)
- Temps de demi-vie
- Toxicité (DL50)
Dans quoi s’accumule les polluants?
- les sédiments (hydrophobes), mais comme c’est une accumulation il est difficile de trouver la source. Question de l’homogénéité car on sait pas trop comment échantillonner (quelle profondeur ?)
- les organismes (biote) qui est une matrice complexe, généralement ce sont aussi les hydrophobes qui s’accumulent, il peut y avoir une différence entre la peau et les organes. L’extraction est compliquée, de m^me que l’interprétation des résultats. Et il faut tuer des petits poissons, …
- l’eau : matrice simple, qu’on peut concentrer et analyser directement, elle représente les émissions actuelles (en temps réel), il y a plutôt les substances hydrophiles, les concentrations sont faibles (ng ou pg/L), les Volumes à prélever peuvent être importants, fluctuations de la concentration (pluies, barrages, …)
Quels sont les differentes facon d’echantilloner?
-actif
–> ponctuelle
–> automatique
-passif
Expliquer l’echantillonage actif, ponctuelle?
Image de la situation a un moment donne
–> sediments, biote, eau
avantage: bon marche simple
desaventage: peu representatif, grand volume d’eau
Expliquer echantillonnage automatique
prélever des échantillons représentatifs des eaux usées à des intervalles réguliers de manière automatisée
avantage: Représentatif, evolution concentration
desavantage: Cher
Energie
Site sécurisé
Grands volumes d’eau
expliquer l’échantillonnage passif
Capteurs qui permettent d’avoir une concentration moyenne, les contaminants s’adsorbent sur un adsorbant de différentes natures (silicone, LDPE, POCIS, Chemcatcher), qui retiennent des molécules de différents Kow. Il y a une première phase linéaire d’augmentation de la masse de molécule dans le capteur, puis une phase curviligne pour arriver à un équilibre, il faut donc pas laisser trop longtemps car une fois l’équilibre atteint il y a du relarguage. S’il y a un pic de polluant, il sera pris en compte dans la concentration moyenne mais on ne saura pas quand il a eu lieu.
avantage: Enrichissement in situ
Concentration moyenne
Pas cher
Pas d’énergie
Pas de transport d’eau
desavantage: Calibration nécessaire
Influencé par facteurs environnementaux
Quel aspects sont a prendre en compte lors du choix de la technique d’analyse
-aspect temporel
-aspect spatial
-nbr et taille des echantillons
-stockage, transport et preparation
Comment varier l’aspect temporel
D’un point de vue temporel, on peut le faire de manière ponctuelle (image de la situation à un moment donné, dans certains cas la seule solutions, lorsque pollution apparente), mais on risque de mal évaluer la concentration si on est sur un pic ou dans un creux, on peut faire avec une fréquence élevée donc déjà une meilleure idée, ou alors de manière intégrative en laissant un capteur pendant un certain temps, on aura donc une concentration moyenne. Tout dépend de la question de recherche.
Expliquer le pdv spatial
outre l’endroit géographique ou on va prélever (par exemple : quelle distance pour obtenir un mélange homogène après une confluence ou l’arrivée d’un rejet ?), il y a aussi la question de la profondeur car il y a différentes couches, et donc une certaine intravariabilité du site
Expliquer le pdv nbr et taille de l’echantillon
il faut en faire assez pour tenir compte de la variabilité, y compris entre l’aval et l’amont, et il faut suffisamment de matériel pour une contre-expertise. Il faut aussi atteindre une sensibilité suffisante car les concentrations sont faibles (ng/L).
expliquer le pdv du stockage, transport et la préparation
- Le contenant utilisé peut induire des problèmes
o adsorption sur les parois de certains composés (exemple : huile avec un flacon en plastique, les PCB s’adsorbent sur les parois en verre)
o évaporation (flacon avec mauvaise étanchéité)
o dégradation par la lumière (verre blanc vs verre brun)
o contamination (si pas propre ou mauvaise manipulation) - Les échantillons de lac et rivières sont « vivants »
o Certains organismes dégradent les polluants
o Acidification des échantillons
Comment limiter les erreurs d’anayse?
- Blancs de procédure
o Subit toutes les mêmes étapes que les échantillons (sauf la mise à l’eau, mais contient par exemple les polluants de l’air)
o Permet de tenir compte d’éventuelles contaminations, en faire plusieurs pour avoir une moyenne du bruit de fond - Ajout d’un standard interne
o Ajout dans l’échantillon aussi vite que possible (souvent au labo)
o Permet de tenir compte d’éventuelles pertes
Dans quel cas doiton faire un extraction/concentration, donner les diff
Parfois, la concentration est suffisante pour l’analyse instrumental, mais lorsque ce n’est pas le cas, une étape d’extraction/ concentration est nécessaire :
* Extraction liquide liquide (LLE)
Peu cher, peu d’investissement, plus ou moins possible de concenter -> microextraction, mais il faut bcp de solvant et la mise en œuvre est contraignante.
* Extraction en phase solide (SPE) -> généralement utilisé après l’échantillonnage automatique. Séelctif, automatisable et permet de concentrer mais coute cher et la mise en œuvre est relativement contraignante.
* Microextraction en phase solide -> intéressant car pas besoin de solvant, désorbé de façon thermique dans l’injecteur, automatisable, la fibre peut être utilisée plusieurs fois mais la concentration est dépendante du temps d’extraction et c’est du one shot.
* Extraction par sorption sur barreau magnétique (SBSE) -> Analyte récupéré par une phase solide, greffée sur un barreau magnétique, pour laquelle il a une grande affinité (puis désorbé thermiquement ou par solvant), utilise pas ou peu de solvant, extraction possible sur le site, et le barreau est réutilisable un certain nombre de fois. Le facteur de concentration est par contre réduite (plus que la SPME) et c’est aussi du one shot.
Quels sont les deux extractions a faire quand la matrice n’est pas de leau ?
- Extraction accélérée par solvant (ASE)
- Extraction par Soxhlet
Donner els differents methode d’extraction des polluants
-Extraction Liquide-Liquide (LLE)
-Extraction en phase solide (SPE)
-Micro-extraction en phase solide (SPME)
-Extraction par sorption sur barreau magnetique (SBSE)
-Soxhlet
-ASE
-Purification des extraits
Pourquoi une etape de purification des extraits peut etre neccessaire?
en cas de matrices complexes
pour éliminer des composés interférant (augmentant l’effet de matrice lors de l’analyse
Expliquer LLE
analyte récupéré par un solvant non miscible pour lequel il a une grande affinité (attention concentration parfois nécessaire et grand volume de solvant)
Expliquer SPE
analyte récupéré par une phase solide pour lequel il a une grande affinité puis élué à l’aide d’un solvant
Expliquer SPME
analyte récupéré par une phase solide, greffé sur une fibre, pour lequel il a une grande affinité (puis désorbé thermiquement) (attention : concentration dépendante du temps d’extraction et facteur de concentration réduit)
Expliquer SBSE
analyte récupéré par une phase solide, greffé sur une fibre, pour lequel il a une grande affinité (puis désorbé thermiquement) (attention : concentration dépendante du temps d’extraction et facteur de concentration réduit)
Expliquer ASE
(extraction accélérée par solvant)
Donner des ex de purification
Chromatographies d’adsorption
Chromatographie par perméation de gel
Ajout de réactifs (HCl, KOH, H2SO4, cuivre activé, mercure, …)
Comment se fait ensuite la separation
GC ou LS
Def GC
Composés volatils, MW<1000 Composés non thermolabiles
–> Pour PCB, PBDE, Hydrocarbures
Def LC
Composés volatils, MW<1000 Composés non thermolabiles
–> Plupart des pesticides et pharmaceutique
Que se passe t’il apres la separation et comment?
Pas d’info de masse : FID, UV
Info de masse : MS, MSMS
Masse exacte : QTOF, Orbitrap
Quel autre methode existe il?
in situ tel que les sondes (pour le pH par ex)
Quels sont les 3 roles de la sciences forensiqeus
- Investigation : fournir des éléments d’enquêtes, formuler et tester des hypothèses
- Expertise : fournir des éléments de preuve, évaluer une hypothèse et son alternative
- Renseignement : détecter et expliquer des tendances, proposer et évaluer des actions (veille, surveillance, erreur ponctuelle négligeable).
Comment se fait l’investigation
Méthode hypothético-déductive : Considérer l’ensemble des sources pouvant potentiellement être à l’origine de la pollution, puis exclure certaines de ces sources en fonction des résultats des tests/analyses, jusqu’à idéalement ne retenir qu’une source individuelle.
On formule des hypothèses concernant la nature du polluant et la source de pollution. On teste ces hypothèses en faisant appel à nos sens (vue, odorat), réalisant des prélèvements aux sites pertinents et en procédant à des analyses, parfois déjà in-situ.
L’investigation est importante pour réduire le nombre de sources où des prélèvements doivent être réalisés et la meilleure des évaluations ne compensera jamais un mauvais travail de terrain. Cela peut aussi être une aide pour les autres intervenants (mesures d’urgence) pour la protection de la population et des écosystèmes.
La méthodologie d’investigation est proche de celle d’une scène de crime classique (date, heure, croquis, photos, lieu, descriptions, observations et évaluation par l’intervenant).
Sur quoi doit se baser les choix de methode
–> maximiser les chances d’extraire l’information pertinente des traces
–>aboutir à une évaluation robuste
Que faut il donc definir avant la methode
types de sources de pollution envisagées caractéristiques à mesurer sur les traces méthodes les plus appropriées
hypothèses sous lesquelles les observations seront évaluées
Pourquoi est ce que cest important de definir la source
Minimise les risques de recourir à des techniques inadaptées et de se méprendre quant à l’information potentielle qui pourra être fournie
Utiliser le maximum de connaissances à disposition sur les sources potentielles
Efficacité : exploiter les traces avec le plus grand potentiel informatif Efficience : engagement du moins de moyens possible
Comment doit se faire l’evaluation des resultats
Lien entre une trace et une source est toujours entaché d’uneincertitude
Toujours considérer qu’une autre cause peut être à l’origine de la trace
Quels sont els perspectives d’etude ?
Ce qui reste à faire est la compréhension des capteurs pour les composés polaires, car ceux utilisés en silicone marchent que pour les apolaires. Il serait également intéressant de pouvoir tenir compte de la vitesse de l’eau (pour avoi le taux d’échantillonnage), ce qui n’est pas le cas actuellement, on doit utiliser les PRCs.
