Les échantillonneurs passifs, des «mouchards» pour traquer les micropolluants

POCIS, SBSE, SPDM… sont des sigles un peu barbares qui désignent une nouvelle génération d'échantillonneurs qualifiés de passifs. Leur point fort : concentrer différents types de polluants présents même à l'état de trace dans la rivière.

Les techniques de prélèvement d’eau utilisées par les réseaux de surveillance pour mesurer le niveau de contamination d’une rivière sont classiques et bien rodées. Le prélèvement ponctuel mesure la dose de contaminants d’un échantillon prélevé à un endroit et à un instant donnés. Le prélèvement moyenné collecte un échantillon à intervalle de temps régulier ou à un volume d’eau passé. Il restitue à la fin de la semaine un niveau moyen de contamination.

Mais ces deux techniques, onéreuses et lourdes à mettre en place, ne parviennent pas à évaluer des niveaux de contaminations faibles d’un milieu sur un temps long. À Irstea, les chimistes utilisent les échantillonneurs passifs qui concentrent les polluants, même à l’état de trace. Ils révèlent ainsi le vrai cocktail de polluants présents dans l’eau.

Des échantillonneurs passifs pour les pesticides

Le site d’étude du projet interdisciplinaire Pestexpo est un petit bassin agricole du Beaujolais occupé jusqu’à 80 % par les vignes, traitées de mars à septembre de produits phytosanitaires. Les chimistes y ont testé toutes les techniques de prélèvements mais aussi les échantillonneurs passifs. Plongés dans l’eau pendant quelques jours à quelques semaines, ces échantillonneurs piègent et concentrent les pesticides de natures différentes présents dans l’eau même à l’état de trace. En laboratoire, les scientifiques procèdent à l’extraction des polluants retenus. Quand le POCIS concentre les pesticides hydrophiles qui ont une plus forte affinité pour l’eau, le SBSE attire les pesticides hydrophobes qui se fixent plus particulièrement sur les matrices solides.
Ces deux "mouchards" permettent de repérer la présence d’un large panel de pesticides. Les microbiologistes utilisent les extraits de POCIS pour exposer des espèces cibles à ce cocktail de contaminants.

Qui traquent aussi certaines substances émergentes

Bêta-bloquants, hormones, alkyphénols… autant de substances dites émergentes que l’homme rejette dans les milieux aquatiques. Les chimistes Irstea de Lyon ont effectué plusieurs campagnes d’échantillonnages sur cinq sites différents à différentes saisons avec des POCIS et des SPMD. L’objectif : apprécier l’efficacité de ces deux outils pour le suivi des contaminants. Les échantillonneurs ont été exposés en amont et en aval des stations d’épuration, ainsi que dans  les effluents. Résultats ? Le POCIS est plus adapté que le SPMD pour les bêtabloquants et les hormones, molécules relativement hydrophiles. Le SPMD est plus adapté aux molécules hydrophobes, telles que les PCB ou les HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques).

Les différentes techniques d’échantillonnage passif

L’échantillonnage « passif » est une technique basée sur les mécanismes de diffusion des polluants du milieu aquatique vers la phase réceptrice du dispositif. Cette phase réceptrice peut être un liquide comme dans les semipermeable membrane devices (SPMD) ou un adsorbant microporeux (POCIS, Polar Organic Compounds Integrative Samplers).
La SBSE est basée sur l’extraction par sorption de molécules dissoutes, en phase aqueuse le plus souvent, par un barreau magnétique recouvert d’un polymère (PDMS : PolyDiMéthylSiloxane) et plongé directement dans le milieu à analyser. Les composés de faible polarité, qui ont plus d’affinité pour le PDMS que pour l’eau, se concentrent alors sur le barreau.

Photo SPMD

Membranes semi perméables (ou SPMD) prêtes à être installées dans une cage de protection dans la rivière. Chaque membrane est constituée d'un tube en polyéthylène, renfermant une couche mince de lipide. Les pores de la membrane (diamètre maximal de l'ordre de 10 Å), ainsi que son hydrophobie permettent de piéger les composés organiques hydrophobes comme les PCB, les HAP, les pesticides organochlorés ou encore les phénols ou benzènes chlorés.

 

 

 

 

Photo POCIS 

Les substances hydrophiles (résidus médicamenteux, hormones, pesticides) sont considérées comme étant essentiellement présentes dans la phase dissoute. Les POCIS, de par leur membrane hydrophile et microporeuse, échantillonnent de façon prédominante cette phase.