Analyse chimique environnementale - Définition

Analyse organique

Extraction dans les eaux et fluides corporels

Plusieurs techniques peuvent être utilisées :

• Extraction liquide-liquide (LLE), qui se fonde sur le partage de l'analyte entre l'échantillon aqueux et le solvant d'extraction.
• Extraction sur phase solide (SPE) : il implique une phase solide par laquelle on percole l'échantillon et qui retient les analytes. Une élution de cette phase permet de récupérer les analytes concentrés et purifiés.
• Microextraction sur phase solide (SPME) : une fibre est recouverte d'une couche de phase solide et est immergée dans l'échantillon pour extraction.
• Extraction sur phase solide de barreau d'agitation (SBSE) : variante de la précédente, avec un barreau aimantée au lieu d'une fibre.

Extraction dans les matrices solides

L'extraction dans les échantillons de sols et autres matières solides nécessite un solvant d'extraction, avec agitation et chauffage pour accélérer le passage des analytes vers le solvant.

• soxhlet, qui permet l'extraction de matières solides par des solvants à leur température d'ébullition. C'est encore la méthode de référence.
• extraction par agitation (shake-flask), où l'échantillon est mélangé à un solvant d'extraction avant agitation
• extraction par ultrasons, variante de la précédente mais avec agitation intime par ultrasons
• extraction assistée par micro-ondes, où l'échantillon mélangé à un solvant d'extraction est chauffé instantanément par micro-ondes.
• extraction par solvant pressurisée (PFE ou ASE) : mêlé à l'échantillon, le solvant d'extraction est maintenu à l'état liquide à des températures exceptionnellement élevées par application d'une pression, ce qui permet d'accélérer l'extraction.

L'exemple des phtalates

Les phtalates représentent actuellement un enjeu environnemental, il est donc important de posséder des techniques analytiques capables de les quantifier. Ces techniques doivent être aussi très sensibles étant donné les faibles concentrations en phtalates trouvées dans l’environnement.

Tout d’abord, voici les matrices les plus souvent analysées compte tenu des normes ou des risques encourus :

• L’eau (potable, de source, rivières)
• Les plastiques (jouets, emballages alimentaires)
• Les fluides corporels (sang, urine, plasma)
• Les cosmétiques
• Les aliments

L’étape clé dans l’analyse des phtalates va être leur extraction, de nombreuses méthodes sont utilisées dépendamment de la matrice. Par exemple, dans une matrice liquide, l’extraction peut être possible en utilisant simplement une extraction liquide-liquide. De même, le Soxhlet est parfois utilisé pour des matrices solides.

Des méthodes d’extraction plus récentes sont aussi utilisées comme la SPE (Solid Phase Extraction), la SPME (Solid Phase Micro Extraction) ou encore la SBSE (Stirring Bar Sorptive Extraction). Ces dernières semblent plus adaptées à ce type d’analyse car elles représentent un bon compromis entre temps d’extraction et rendement d’extraction. Il est en effet nécessaire d’avoir un bon rendement lorsqu’il s’agit d’analyse de traces.

L’analyse se fait ensuite généralement à l’aide d’un dispositif chromatographique (gazeux ou liquide) couplé à un spectromètre de masse même si la matrice n’est pas complexe car les performances sont bien meilleures. Citons par exemple la LC-MS (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) et la GC-MS (Gas Chromatography).

D’une manière générale, il est bon de limiter les manipulations et d’éviter les contaminations, un des problèmes dans l’analyse des phtalates réside dans la contamination inévitable de l’échantillon à cause des nombreux plastiques utilisés de l’extraction à l’analyse (gants, seringue, bouchons et même septum). De ce fait, il est essentiel de ne pas oublier de soustraire un blanc aux résultats obtenus pour l’échantillon.

Les performances analytiques de diverses méthodes qui sont données ici sont issues de revues scientifiques dont les références sont notées après :

1. On Line SPE-HPLC/MS/MS, matrice : urine, LD (limite de détection) 0,11 → 0,9 µg/L, recouvrement : environ 100% (2005)
2. SPME-GC/MS/MS, matrice : sérum, LD : 15 µg/L, RSD (Relative standard deviation) = 4%, 2004
3. Extraction liquide/liquide+SPE-LC/MS/MS, matrice : lait (toutes sortes), LD 0,01 → 0,5 µg/L, RSD : 5 à 15%, 2005
4. Capillary LC/MS (Nébulisation électrostatique (ESI), trappe ionique (QIT)), urine, LD : 1,6 → 3,5 µg/L, RSD : 4 à 18%, 2004
5. On Line SPE-LC/APCI-MS (Atmospheric Pressure Chemical Ionisation), méthode permettant l’analyse simultanée de phtalates, pesticides et phénols dans l’eau, LD<0,1 µg/L, RSD<25%, recouvrement>75%, 2004.
6. SBSE-LD/LVI-GC/MS (LVI :Large Volume Injection, LD :Liquid desorption), eau potable, LD : 3 → 40 µg/L, RSD<15%, 2006
7. Immuno-essais suivis par fluorescence, sensible et spécifique, eaux environnementales, LD=0,02 µg/L, 2006
8. PANI-SPME/GC (PANI : polyaniline), eaux environnementales (rivières, lacs..), LD=0,003 → 10 µg/L, 2006