extractions et analyses des hydrocarbures aromatiques

THESE

Pour obtenir le diplocircme de doctorat

Speacutecialiteacute Sciences agronomiques biotechnologies agro-alimentaires

Preacutepareacutee au sein de lrsquoUniversiteacute de Caen Normandie

Extractions et analyses des hydrocarbures aromatiques

Approches meacutethodologiques

et

Applications agrave des matrices fruitiegraveres

Preacutesenteacutee et soutenue par

Alice PARIS

Thegravese dirigeacutee par Jean-Luc GAILLARD et co-dirigeacutee par Jeacuterocircme LEDAUPHIN Uniteacute de

Recherche laquo Aliments Bioproceacutedeacutes Toxicologie Environnements raquo

Thegravese soutenue publiquement le 8 deacutecembre 2017

devant le jury composeacute de

Mme Claire ELFAKIR Professeur des Universiteacutes Universiteacute drsquoOrleacuteans Rapporteur

M Guido RYCHEN Professeur des Universiteacutes Universiteacute de Lorraine - ENSAIA Rapporteur

Mme Pauline POINOT Maicirctre de Confeacuterences Universiteacute de Poitiers Examinateur

M Jeacuterocircme LEDAUPHIN Maicirctre de Confeacuterences HDR Universiteacute de Caen Normandie Codirecteur de thegravese

M Jean-Luc GAILLARD Professeur des Universiteacutes Universiteacute de Caen Normandie Directeur de thegravese

THESE






et



Alice PARIS










Remerciements

Je tiens tout drsquoabord agrave remercier la Reacutegion Normandie pour mrsquoavoir financeacutee au cours des

trois premiegraveres anneacutees de thegravese

Je souhaite eacutegalement sincegraverement remercier Madame Claire ELFAKIR et Monsieur Guido

RYCHEN drsquoavoir accepteacute drsquoecirctre les rapporteurs de cette thegravese et de faire partie du jury Je

suis tregraves reconnaissante pour le temps que vous avez consacreacute agrave la lecture de ce travail

Un grand merci agrave Monsieur Jean-Luc GAILLARD et agrave Monsieur Jeacuterocircme LEDAUPHIN de

mrsquoavoir fait confiance pour mener agrave bien ce projet de thegravese Merci drsquoavoir partageacute votre

enthousiasme et vos compeacutetences Votre encadrement vos conseils et vos encouragements

mrsquoont permis de progresser personnellement et professionnellement

Merci agrave Madame Pauline POINOT drsquoavoir eacuteteacute agrave lrsquoinitiative et de mrsquoavoir encourageacutee agrave

reacutediger le projet de revue Ce fut long (tregraves long) mais ce travail est sur le point drsquoaboutir et

jrsquoen tirerai une immense satisfaction

Je remercie eacutegalement Monsieur Didier HENNEQUIN pour mrsquoavoir aiguilleacute et aideacute pour le

traitement statistique des reacutesultats

Mes remerciements vont aussi agrave tous les membres de lrsquoeacutequipe du Laboratoire Aliments

Bioproceacutedeacutes Toxicologie Environnements pour la bonne ambiance plus chaleureuse que la

tempeacuterature des locaux de lrsquouniversiteacute (mais crsquoest connu le froid ccedila conserve)

A Meacutelanie et Vanessa pour mrsquoavoir aideacute dans mes premiers pas au laboratoire et aussi agrave

Marielle pour ta disponibiliteacute et ta reacuteactiviteacute pour les demandes de derniegraveres minutes

Un grand merci agrave Benoicirct bien sucircr pour avoir eacuteteacute agrave mes cocircteacutes dans la lutte contre le

soulegravevement des machines une aventure bien remplie dont je te laisse eacutecrire la suite avec

Chaiumlmaa (mes amitieacutes au laquo lutin du labo raquo si vous le croisez)

Merci aux enseignants du deacutepartement Geacutenie Chimique de lrsquoIUT de Caen et plus

particuliegraverement agrave David et agrave Claire qui mrsquoont permis drsquoameacutenager mon emploi du temps

drsquoATER en fonction des contraintes imposeacutee par les manipulations et par la reacutedaction de

thegravese

Merci agrave tous ceux avec qui jrsquoai partageacute le bureau theacutesards et post-doc pour le calme de cet

espace de travail

Merci au service informatique du Campus 2 de lrsquoIUT de Caen qui mrsquoa aideacute agrave reacutecupeacuterer une

grande partie de mon manuscrit apregraves qursquoune attaque de ransomware ai crypteacute tous mes

fichiers (eh non ccedila nrsquoarrive pas que dans les films)

Je rajoute une petite penseacutee pour toutes les pommes sacrifieacutees au nom de la science

nombreux sont ceux qui auraient preacutefeacutereacute vous voir disparaitre dans laquo le triangle des

Bermudes raquo (ou salle de pause) sous forme de tarte ou autres pacirctisseries

Je salue eacutegalement tous ceux qui mrsquoont klaxonneacute quand je cueillais des pommes avec mes

gants verts sur le bord des routes

Mes remerciements vont aussi agrave Ceacutedric qui mrsquoa preacutepareacute de bons petits plats et fait en sorte

que lrsquoappartement reste dans un eacutetat deacutecent au cours de ces derniegraveres semaines de reacutedaction

Enfin Je ne pourrais jamais assez remercier mes parents pour leur soutien indeacutefectible votre

preacutesence ainsi que celle drsquoAnne-Line et de Calie mrsquoest plus qursquoindispensable

Je tiens tout particuliegraverement agrave deacutedier ce travail agrave mes deux grands-megraveres qui sont pour moi

de tregraves beaux exemples de femme intelligente et indeacutependante

Table des matiegraveres

Liste des figures i

Liste des tableaux iv

Liste des abreacuteviations viii

Introduction geacuteneacuterale 1

Chapitre 1 Introduction Bibliographique 3

11 Preacutesentation des hydrocarbures aromatiques 3

111 Structure et proprieacuteteacutes 3

112 Origines 6

113 Identification de profils drsquohydrocarbures aromatiques eacutemis en fonction des sources drsquoeacutemissions 7

114 Formation 8

12 Dispersion et meacutecanismes de deacutegradation des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoenvironnement 10

121 Dispersion des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoair 10

122 Dispersion des hydrocarbures aromatiques au niveau du sol 13

123 Dispersion des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoenvironnement aquatique 17

13 Conseacutequences eacutecologiques 18

131 Contamination des veacutegeacutetaux 18

132 Contamination de la faune terrestre 20

133 Conseacutequences sur les micro-organismes du sol 22

134 Contamination des espegraveces aquatiques 22

135 Contamination des aliments 23

1351 Contenu en hydrocarbures aromatiques dans les fruits et les leacutegumes 24

13511 Contenu en BTEX dans les fruits et leacutegumes 24

13512 Contenu en HAP dans les fruits et leacutegumes 25

1352 Impact de lrsquoemballage et du stockage sur le contenu en hydrocarbures aromatiques dans les

aliments 28

1353 Impact des proceacutedeacutes de cuisson sur le contenu en hydrocarbures aromatiques dans les aliments28

1354 Exposition humaine aux hydrocarbures aromatiques via lrsquoalimentation 31

14 Exposition et meacutetabolisme des hydrocarbures aromatiques potentielle toxiciteacute par voie orale 31

141 Les BTEX 31

1411 Meacutetabolisme des BTEX 31

1412 Toxiciteacute des BTEX chez lrsquoHomme 32

1413 Toxiciteacute des BTEX chez les animaux 34

142 Les hydrocarbures aromatiques polycycliques 34

1421 Meacutetabolisme des HAP 35

1422 Toxiciteacute des HAP chez lrsquoHomme 36

1423 Toxiciteacute des HAP chez lrsquoanimal 36

15 Reacuteglementation concernant la preacutesence drsquohydrocarbures aromatiques lrsquoeau de consommation et les

aliments 38

151 Lrsquoeau 38

151 Les aliments 38

16 Meacutethodes de deacutetermination des hydrocarbures aromatiques 41

161 Meacutethodes drsquoextraction 42

1611 Techniques drsquoextraction par solvant 43

16111 Soxhlet 43

16112 Extractions liquideliquide et solideliquide (LLE et SLE) 48

161121 Extraction assisteacutee par les ultrasons (UAE) 49

161122 Extraction assisteacutee par les micro-ondes (MAE) 50

161123 Extraction par liquide pressuriseacute (PLE) 51

1612 Purification 55

16121 Extractions en phase solide (SPE) 55

16122 Chromatographie drsquoexclusion 58

1613 Proceacutedures drsquoeacutevaporation de solvant 59

16131 Concentration sous flux gazeux 59

16132 Concentration par eacutevaporateur rotatif 59

1614 Techniques drsquoextraction avec support drsquoextraction miniaturiseacute 60

16141 Micro-extraction en phase solide (SPME) 61

16142 Extraction dynamique en phase solide (SPDE) 67

16143 Extraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE) 67

16144 Micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) 69

162 Seacuteparation et deacutetection analytique des hydrocarbures aromatiques 75

1621 Seacuteparation par chromatographie liquide agrave hautes performances (HPLC) 75

1622 Deacutetection apregraves seacuteparation en chromatographie liquide 76

16221 Deacutetecteur de fluorescence (FLD) 76

16222 Deacutetecteur ultraviolet-visible (UV) 79

16223 Deacutetecteur agrave barrettes de diode (DAD) 79

16224 Spectromegravetre de masse (MS) 79

1623 Seacuteparation par chromatographie en phase gazeuse 80

16231 Modes drsquoinjection en chromatographie en phase gazeuse 80

16232 Colonnes et phases stationnaires en chromatographie en phase gazeuse 81

1624 Deacutetection apregraves seacuteparation par chromatographie en phase gazeuse 83

16241 Deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) 83

16242 Spectromeacutetrie de masse (MS) 84

162421 Modes drsquoionisation lors du couplage avec la chromatographie en phase

gazeuse 84

1624211 Ionisation eacutelectronique (EI) 84

1624212 Ionisation chimique (CI) 85

162422 Analyseurs de masse mis en œuvre lors du couplage avec la

chromatographie en phase gazeuse 85

1624221 Quadripocircle 85

1624221 Triple quadripocircle et trappe ionique 85

163 Bilan sur les meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse des hydrocarbures aromatiques pour les fruits et les

leacutegumes 86

Chapitre 2 Contexte et objectifs de lrsquoeacutetude 87

21 La pomme Preacutesentation et inteacuterecircts agricole et eacuteconomique 87

211 La pomme Un produit agricole local 90

212 Composition de la matrice pomme 92

22 Lrsquoenvironnement des vergers normands 96

23 Objectifs de la thegravese 99

Chapitre 3 Mateacuteriels et meacutethodes 102

31 Echantillons 102

32 Solvants et standards 106

33 Extractions 108

331 Mateacuteriels drsquoextraction 108

332 Proceacutedures drsquoextraction 109

3321 Extraction des composeacutes volatils et semi-volatils BTEX et HAP leacutegers 109

3322 Extraction des hydrocarbures aromatiques les plus lourds 111

33221 Extraction assisteacutee par les ultrasons coupleacutee agrave une extraction sur phase solide

(UAESPE) 111

33222 Extraction assisteacutee par les ultrasons coupleacutee agrave une micro-extraction par solide

compacteacute (UAEMEPS) 114

34 Proceacutedures de deacutecontamination du mateacuteriel drsquoextraction et de la verrerie 116

341 Nettoyage de la verrerie 116

342 Nettoyage des capillaires du montage Visiprep Solid Phase Extraction Vacuum Manifold 117

35 Analyses par GC-MS 118

351 Mateacuteriel drsquoanalyse (GC-MS) 118

352 Proceacutedures analytiques de seacuteparation et de deacutetection en GC-MS 118

3521 Analyse des BTEX et HAP leacutegers 118

3522 Proceacutedure de deacutesorption compleacutementaire pour le conditionnement des fibres avant extraction 122

3523 Analyse des HAP lourds 122

3524 Programme compleacutementaire pour lrsquoeacutelimination de reacutesidus avant et apregraves analyse par GC-MS 124

3525 Veacuterification des seacuteparations chromatographiques 124

36 Validation des meacutethodes 125

361 Lineacuteariteacute et justesse gammes drsquoeacutetalonnage 126

362 Fideacuteliteacute tests de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire 126

363 Sensibiliteacute limites de deacutetection et de quantification (LOD et LOQ) 126

364 Analyses statistiques des donneacutees 126

37 Tests drsquoutilisation des meacutethodologies drsquoextraction 127

371 Deacutetermination du taux de reacutecupeacuteration apregraves micro-extraction par solide compacteacute 127

372 Veacuterification de lrsquoaddition de HAP agrave une pomme entiegravere 128

373 Essais de conservation des eacutechantillons et des extraits 129

3731 Congeacutelation de broyats de pomme additionneacutes de BTEX en vue drsquoune extraction ulteacuterieure en

HS-SPME 129

3732 Reacutefrigeacuteration de lrsquoextrait apregraves extraction assisteacutee par les ultrasons en vue drsquoune purification

ulteacuterieure par micro-extraction par solide compacteacute 129

Chapitre 4 Hydrocarbures Aromatiques Monocycliques 131

Partie 41 Approches meacutethodologiques pour la deacutetermination des hydrocarbures aromatiques

monocycliques dans des matrices fruitiegraveres 131

411 Choix des meacutethodologies drsquoextraction de seacuteparation et de deacutetection pour les hydrocarbures

aromatiques monocycliques 132

4111 Choix de la meacutethodologie drsquoextraction pour les hydrocarbures aromatiques monocycliques 132

4112 Choix du revecirctement du support drsquoextraction en HS-SPME 132

4113 Choix de la meacutethode seacuteparative et de la phase stationnaire 133

4114 Choix de la meacutethode de deacutetection 133

4115 Application des meacutethodologies agrave la seacuteparation et agrave la deacutetection des hydrocarbures aromatiques

monocycliques 134

412 Optimisation de la proceacutedure de deacutesorption de la fibre apregraves extraction en HS-SPME 135

4121 Donneacutees de deacutesorption thermique en HS-SPME dans la litteacuterature 136

4122 Paramegravetres seacutelectionneacutes pour la deacutesorption de la fibre HS-SPME 137

4123 Application de la HS-SPME agrave la deacutetermination des BTEX preacutesents agrave faibles concentrations

(microgkg) dans la pomme 138

413 Optimisation de la proceacutedure de drsquoextraction en HS-SPME 141

4131 Veacuterification de lrsquoutilisation du nonane comme eacutetalon interne pour la proceacutedure drsquoextraction en

HS-SPME (meacutethode HS-SPME 1) 141

4132 Choix du mode de conservation pour les eacutechantillons de pomme broyeacutee 143

414 Validation de la meacutethode HS-SPME 1 avec la pomme et la poire 147

4141 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la meacutethode HS-SPME 1 avec la pomme147

4142 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage pour la meacutethode HS-SPME 1 avec la pomme 148

4143 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification pour la meacutethode HS-SPME 1 avec la

pomme 150

4144 Reacutealisation des droites drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 1 appliqueacutee agrave la poire 150

4145 Deacutetermination des limites de deacutetection et quantification pour la meacutethode HS-SPME 1 appliqueacutee

agrave la poire 152

415 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres 152

4151 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 avec la pomme 152

41511 Reacutepeacutetabiliteacute et fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la meacutethode HS-SPME 2 avec la pomme 154

41512 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage pour la meacutethode HS-SPME 2 avec la pomme

155

41513 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification pour la meacutethode HS-

SPME 2 avec la pomme 156

4152 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 avec drsquoautres matrices fruitiegraveres 156

41521 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 2 pour diverses

matrices fruitiegraveres 157

41522 Deacutetermination des limites de deacutetection et quantification pour la meacutethode HS-SPME 2

pour diverses matrices fruitiegraveres 158

416 Mise en place et eacutevaluation drsquoun nouveau support drsquoextraction e HS-SPME pour lrsquoanalyse des BTEX

dans la pomme 159

4161 Essais de revecirctements PDMS pour la fibre utiliseacutee en micro-extraction en phase solide dans

lrsquoespace de tecircte 159

4162 Validation du revecirctement PDMS 100 microm comme support drsquoextraction en HS-SPME 160



pomme 163

417 Comparaison des performances des meacutethodes HS-SPME avec la pomme 163

Partie 42 Applications agrave des matrices fruitiegraveres 169

421 Contenu en BTEX dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie 169

422 Estimation de lrsquoapport de BTEX agrave travers lrsquoingestion des pommes reacutecolteacutees 171

423 Estimation du contenu en BTEX dans des fruits du commerce 173

424 Deacutetermination du contenu en BTEX dans des fruits du commerce exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement

drsquoune motorisation diesel 174

425 Deacutetermination des BTEX les pommes avant et apregraves exposition aux fumeacutees de combustion de

biomasse 176

426 Conclusion 178

Chapitre 5 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques 179


polycycliques dans des matrices fruitiegraveres 179

511 Adaptation drsquoune meacutethode drsquoextraction des HAP dans la pomme par UAESPE pour leur dosage agrave

lrsquoeacutetat de traces (0 agrave 10 microgkg) 179

5111 Choix de la meacutethodologie drsquoextraction pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques 179

5112 Preacuteparation de lrsquoeacutechantillon et extraction assisteacutee par les ultrasons 180

51121 Solvants drsquoextraction 180

51122 Mateacuteriel de preacuteparation des eacutechantillons 180

5113 Elution en SPE 181

51131 Montage de purification en SPE 181

51132 Etape drsquoeacutelution en SPE 181

5114 Etapes de concentration 183

5115 Choix drsquoun eacutetalon interne adapteacute agrave la meacutethodologie UAESPE 186

5116 Seacuteparation et deacutetection en GC-MS 188

51161 Introduction 188

51162 Condition de seacuteparation en GC-MS 189

51163 Conditions de deacutetection en GC-MS 189

512 Validation drsquoune strateacutegie combinant la HS-SPME et lrsquoUAESPE pour lrsquoextraction et la deacutetermination

des HAP agrave lrsquoeacutetat de traces dans diverses matrices fruitiegraveres 190


5122 Validation du dosage des HAP lourds dans diffeacuterentes matrices fruitiegraveres par UAESPE 193

51221 Lineacuteariteacute des HAP lourds pour une gamme de concentrations de 0 agrave 10 microgkg 193

51222 Limites de deacutetection et de quantification des HAP lourds 195

5123 Validation du dosage des HAP leacutegers par HS-SPME 196

51231 Seacuteparation des HAP leacutegers en GC-MS apregraves extraction par HS-SPME 196

51232 Choix de la fibre drsquoextraction en HS-SPME pour la deacutetermination des HAP leacutegers 197

51233 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la deacutetermination des HAP

leacutegers par HS-SPME 199

51234 Veacuterification de la lineacuteariteacute des courbes drsquoeacutetalonnage pour la deacutetermination de HAP

leacutegers agrave des teneurs infeacuterieures agrave 10 microgkg par HS-SPME (meacutethodes HS-SPME 2 et 3) 200

51235 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification des HAP leacutegers par HS-

SPME pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres 204

5124 Conclusion sur les meacutethodes HS-SPME et UAESPE 207

513 Validation drsquoune meacutethodologie de dosage rapide des HAP dans les pommes par UAEMEPS 208

5131 Optimisation de la proceacutedure drsquoextraction des HAP par MEPS dans la pomme 208

51311 Seacutelection du support drsquoextraction MEPS 208

51312 Reproductibiliteacute des reacutesultats avec diffeacuterents supports de type PEP pour lrsquoextraction

en MEPS 210

51313 Deacutetermination du volume drsquoextrait agrave preacutelever pour lrsquoextraction en MEPS 211

51314 Deacutetermination des conditions drsquoeacutelution optimales pour lrsquoextraction en MEPS 213

51315 Taux de reacutecupeacuteration des HAP par UAEMEPS et veacuterification meacutethodologique 215

51316 Test de conservation de lrsquoextrait UAE pour extraction diffeacutereacutee en MEPS 217

5132 Validation du dosage des HAP par UAEMEPS et comparaison avec la strateacutegie combinant

lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE 219

51321 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire 219

51322 Reacutealisation de lrsquoeacutetalonnage pour le dosage de HAP dans la pomme par UAEMEPS

220

51323 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification pour le dosage des HAP

dans la pomme par UAEMEPS 223

51324 Comparaison de la meacutethodologie UAEMEPS avec la strateacutegie combinant lrsquoHS-

SPME et lrsquoUAESPE 224


521 Deacutetermination des HAP dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie 226

522 Estimation de lrsquoingestion de HAP agrave travers la consommation des pommes reacutecolteacutees en Normandie 230

523 Estimation du contenu en HAP dans les fruits et produits agrave base de fruits du commerce 233

5231 Deacutetermination des HAP dans les fruits du commerce 233

5232 Deacutetermination des HAP dans des produits agrave base de pomme du commerce 235

524 Deacutetermination des HAP dans des fruits exposeacutes aux eacutemissions de gaz de moteur diesel 237

525 Deacutetermination des HAP dans des pommes exposeacutees agrave des fumeacutees issues de la combustion de

biomasse 238

526 Conclusion sur la preacutesence de HAP dans les pommes 242

Conclusions et perspectives 243

Valorisation 247

Reacutefeacuterences 248

i

Liste de figures

Figure 1 Structure des BTEX (a) et des 16 hydrocarbures aromatiques polycycliques prioritaires de la liste de lrsquoUS-

EPA (b)

Figure 2 Pyrosynthegravese du benzegravene agrave partir de lrsquoeacutethane (Ravindra 2008)

Figure 3 Formation du benzegravene par polymeacuterisation de laceacutetylegravene

Figure 4 Formation du pyregravene par combinaison de laceacutetylegravene avec le radical pheacutenanthregravene

Figure 5 Formation du naphtalegravene par pyrolyse agrave partir du pheacutenol (Sharma 2003)

Figure 6 Composeacutes de deacutegradation obtenus apregraves reacuteaction de lrsquoaceacutenaphtylegravene avec un radical hydroxyle (bullOH)

lrsquoozone (O3) ou le radical nitrate (bullNO3) (Zhou 2013)

Figure 7 Devenir des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoatmosphegravere

Figure 8 Devenir des hydrocarbures aromatiques au niveau du sol

Figure 9 Cis-dihydrodiols et composeacutes aromatiques dihydroxyleacutes formeacutes apregraves oxydation du naphtalegravene et du

pheacutenanthregravene

Figure 10 Evolution du contenu en HAP (microgkg) en fonction du mode de cuisson

Figure 11 Evolution du contenu en HAP (microgkg) des eacutepinards et des pommes de terre apregraves cuisson par eacutebullition

Figure 12 Formation du benzegravene agrave partir du benzoate de sodium (meacutecanisme proposeacute par Gardner et Laurence 1993)

Figure 13 Meacutetabolisme du benzegravene

Figure 14 Meacutetabolisme du naphtalegravene

Figure 15 Scheacutema drsquoun appareillage de soxhlet

Figure 16 Principe drsquoune extraction en phase solide (SPE) avec reacutetention des analytes

Figure 17 Principe de la chromatographie drsquoexclusion

Figure 18 Principe de lrsquoeacutevaporateur rotatif

Figure 19 Comparaison des supports drsquoextraction miniaturiseacutes

Figure 20 Principe de la micro-extraction en phase solide (SPME)

Figure 21 Principe de lrsquoextraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE)

Figure 22 Chromatogrammes obtenus par Purcaro et al (2009) en HPLC-FLD pour des eacutechantillons de viandes

fumeacutees contenant des HAP (conditions drsquoexcitation et drsquoeacutemission preacutesenteacutees dans le tableau)

Figure 23 Chromatogramme obtenus par chromatographie en phase gazeuse preacutesentant la seacuteparation du

benzo(b)fluoranthegravene (BbF) du benzo(j)fluoranthegravene (BjF) et du benzo(k)fluoranthegravene (BkF) avec trois phases

stationnaires diffeacuterentes (a) Colonne Optimareg δ-6 (longueur 30 m 025 mm id eacutepaisseur de film 025 μm) (b)

colonne DB-5MS (60 m 025 mm id 025 μm) (c) colonne DB-17MS (60 m 025 mm id 025 μm) (Goacutemez-Ruiz

2009b)

Figure 24 Diagrammes repreacutesentant les principales sources de contamination aux HAP (benzo(a)anthracegravene

chrysegravene benzo(b)fluoranthegravene benzo(k)fluoranthegravene benzo(a)pyregravene indeacuteno(l23-cd)pyregravene

dibenzo(ah)anthracegravene benzo(ghi)perylegravene) chez lrsquoHomme (Menzie 1992)

Figure 25 Evolution de la surface deacutedieacutee aux vergers de pommiers et de la quantiteacute de pommes produites en France

entre 1994 et 2014 (source Food and Agriculture Organization of the United Nations)

ii

Figure 26 Quantiteacute de pommes de table (en milliers de tonnes) reacutecolteacutee par les principales reacutegions productrices

franccedilaise en 2014 (Source Agreste France AgriMer)

Figure 27 Scheacutema geacuteneacuteral dune pomme (source Formation en Biologie Veacutegeacutetale)

Figure 28 Structure de la cuticule (Murtic 2012)

Figure 29 Structure chimique de lrsquoacide ursolique

Figure 30 Structure chimique de lrsquoα-farneacutesegravene

Figure 31 Reacutepartition des eacutemissions de COV NM (en kg) par commune en 2010 (Donneacutees SISTER 2010)

Figure 32 Localisation des sites de preacutelegravevements (points rouges) des pommes en Normandie

Figure 33 Photographies de quelques sites de preacutelegravevement dans des pommiers normands

Figure 34 Montage utiliseacute pour lrsquoexposition intentionnelle des fruits (30 min) aux gaz drsquoeacutechappement diesel

Figure 35 Produits industriels agrave base de pomme

Figure 36 Scheacutema de la proceacutedure drsquoextraction par micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte (HS-

SPME)

Figure 37 Bain agrave ultrasons thermostateacute agrave 30 degC utiliseacute pour lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons (UAE)

Figure 38 Scheacutema de la proceacutedure de purification par extraction sur phase solide (SPE)

Figure 39 Scheacutema repreacutesentant un micro-tube en verre de 15 mL dans lequel est introduit un micro-insert en verre

de 200 microL

Figure 40 Scheacutema de la proceacutedure de purification de lrsquoextrait obtenu apregraves extraction assisteacutee par les ultrasons

(UAE) par micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) constitueacute drsquoun polymegravere PEP

Figure 41 Photographie de la partie supeacuterieure du montage Visiprep Solid Phase Extraction Vacuum Manifold

(Supelco) preacutesentant les valves de controcircle du flux ainsi que les capillaires en polyteacutetrafluoroeacutethylegravene (PTFE)

Figure 42 Chromatographe en phase gazeuse (GC) et spectromegravetre de masse quadripolaire (qMS) utiliseacutes pour

lrsquoanalyse des extraits contenant des HAP et des BTEX

Figure 43 Programme de tempeacuterature initialement utiliseacute pour lrsquoanalyse des extraits obtenus avec la meacutethode HS-

SPME 1 en GC-MS

Figure 44 Programme de tempeacuterature du four de la GC pour lrsquoanalyse des extraits obtenus avec les meacutethodes HS-

SPME 1 2 et 3

Figure 45 Programme de tempeacuterature initial de la GC pour lrsquoanalyse des extraits obtenus avec la meacutethode UAESPE

1

Figure 46 Programme de tempeacuterature de la GC pour lrsquoanalyse des extraits obtenus avec les meacutethodes UAESPE 2 et

UAEMEPS

Figure 47 Calcul du facteur drsquoasymeacutetrie

Figure 48 Illustration de la proceacutedure drsquoaddition de HAP agrave une pomme entiegravere

Figure 49 Chromatogramme obtenu (entre 11 et 27 min) en GC-qMS apregraves injection directe drsquoune solution de BTEX

Figure 50 Chromatogramme obtenu lors de la deacutesorption de la fibre dans lrsquoinsert de la GC-MS (blanc)

Figure 51 Chromatogramme obtenu en GC-qMS apregraves analyse drsquoune nouvelle fibre HS-SPME (CARPDMS 75 microm)

exposeacutee agrave une pomme additionneacutee de BTEX agrave 4 microgkg

Figure 52 Optimisation des paramegravetres de deacutesorption de la fibre drsquoextraction

iii

Figure 53 Chromatogramme obtenu en GC-qMS avec la meacutethode HS-SPME 1 pour une pomme additionneacutee de

BTEX agrave 10 microgkg et de nonane agrave 500 microgkg

Figure 54 Comparaison des aires relatives obtenues en HS-SPME pour une pomme additionneacutee de BTEX agrave 4 microgkg

dans diffeacuterentes conditions de conservation

Figure 55 Comparaison des aires brutes obtenues en HS-SPME pour une pomme additionneacutee de BTEX agrave 4 microgkg


Figure 56 Droites drsquoeacutetalonnage pour les BTEX dans la pomme avec la meacutethode HS-SPME 1

Figure 57 Droites drsquoeacutetalonnage pour les BTEX dans la poire avec la meacutethode HS-SPME 1

Figure 58 Chromatogramme obtenu en GC-qMS apregraves lrsquoanalyse des BTEX agrave 10 microgkg dans la pomme avec la

meacutethode HS-SPME 2



Figure 61 Diagramme en radar comparatif des performances des meacutethodes HS-SPME pour la deacutetermination des

BTEX dans les eacutechantillons de pomme

Figure 62 Reacutecupeacuteration et variabiliteacute du contenu en HAP apregraves eacutelution de fraction de 12 et 21 mL en SPE

Figure 63 Reacutecupeacuteration et variabiliteacute du contenu en HAP en aires relatives apregraves concentration drsquoune solution par

eacutevaporateur rotatif ou sous flux drsquoazote afin drsquoobtenir une concentration finale de 80 microgL

Figure 64 Reacutecupeacuteration et variabiliteacute du contenu en HAP en aires brutes apregraves concentration drsquoune solution par


Figure 65 Chromatogramme obtenu en GC-qMS pour une pomme additionneacutee en HAP agrave 10 microgkg extraits de la

pomme avec la meacutethode UAESPE 2

Figure 66 Droites drsquoeacutetalonnage pour le benzo(ghi)perylegravene benzo(b)fluoranthegravene chrysegravene pyregravene reacutealiseacutees avec la

meacutethode UAESPE 2 pour des ajouts compris entre 0 et 10 microgkg agrave une pomme

Figure 67 Chromatogramme obtenu en GC-qMS avec la meacutethode HS-SPME 2 pour un eacutechantillon de pomme

additionneacute en HAP et BTEX agrave 10 microgkg

Figure 68 Droites drsquoeacutetalonnage reacutealiseacutees avec la pomme pour des ajouts compris entre 0 et 10 microgkg pour les 4 HAP

les plus leacutegers (meacutethode HS-SPME 2)

Figure 69 Droites drsquoeacutetalonnage reacutealiseacutees avec la pomme pour les HAP leacutegers entre 0 et 10 microgkg extraits avec la


Figure 70 Evolution de lrsquoaire relative des pics de quelques HAP en fonction du volume drsquoextrait preacuteleveacute en MEPS

Figure 71 Droites drsquoeacutetalonnage pour le pyregravene le benzo(b)fluoranthegravene le chrysegravene et le benzo(ghi)perylegravene reacutealiseacutee

dans la pomme additionneacutee en HAP entre 0 et 10 microgkg avec la meacutethode UAEMEPS

iv

Liste des tableaux

Tableau 1 Donneacutees physico-chimiques sur les BTEX et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (16 HAP de la

liste de polluants prioritaire eacutetablie par lrsquoUS-EPA)

Tableau 2 Exemples de ratios utiliseacutes pour deacuteterminer la provenance des HAP (Tobiszewski 2012)

Tableau 3 Effets toxiques des BTEX chez lrsquoHomme

Tableau 4 Donneacutees de toxiciteacute aiguumle pour lrsquoabsorption des hydrocarbures aromatiques monocycliques par voie orale

Tableau 5 Donneacutees de toxiciteacute aiguumle pour lrsquoabsorption des hydrocarbures aromatiques polycycliques par voie orale

Tableau 6 Teneurs maximales (ML) pour le benzo(a)pyregravene (Regraveglement CE ndeg2082005)

Tableau 7 Facteurs drsquoeacutequivalence toxique (TEF) pour les HAP prioritaires deacutefini par lrsquoUS-EPA (Nisbet 1992)

Tableau 8 Applications de la meacutethode soxhlet pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques dans des matrices

environnementales et alimentaires

Tableau 9 Constantes dieacutelectriques pour quelques solvants usuels

Tableau 10 Applications des meacutethodes drsquoextraction par solvant pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques

dans des matrices environnementales et alimentaires

Tableau 11 Applications de la micro-extraction en phase solide (SPME) pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures

aromatiques dans des eacutechantillons environnementaux et alimentaires

Tableau 12 Applications de la micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) pour la reacutecupeacuteration des

hydrocarbures aromatiques dans des eacutechantillons drsquoeau

Tableau 13 Applications de la micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) pour la reacutecupeacuteration drsquoanalytes dans

des matrices solides

Tableau 14 Quantiteacute de pommes de bouche reacutecolteacutees par varieacuteteacutes en France en 2015

Tableau 15 Varieacuteteacutes de pommiers agrave cidre recommandeacutees dans le Calvados la Manche et lrsquoOrne par lrsquoarrecircteacute du 16

juin 1958 du Ministegravere de lrsquoAgriculture

Tableau 16 Principaux constituants de la pomme (donneacutees pour 100 g de fruit)

Tableau 17 Distribution des composeacutes organiques volatils non meacutethaniques eacutemis en Normandie selon les secteurs

drsquoactiviteacute (Donneacutees SISTER 2010)

Tableau 18 Emission de benzegravene et de benzo(a)pyregravene agrave Caen et agrave Cherbourg en 2008 et pourcentage de reacutepartition

en fonction des activiteacutes productrices (donneacutees 2008 ATMO Normandie)

Tableau 19 Rapports mz des ions isoleacutes en mode SIM pour la deacutetection des BTEX et HAP

Tableau 20 Programme initial des rapports mz balayeacutes lors de lrsquoanalyse des extraits obtenus avec la meacutethode HS-

SPME 1

Tableau 21 Programme des rapports mz balayeacutes lors de lrsquoanalyse des extraits obtenus avec les meacutethodes HS-SPME

1 2 et 3

v

Tableau 22 Programme des rapports mz balayeacutes lors de lrsquoanalyse des extraits obtenus avec les meacutethodes UAESPE 2

et UAEMEPS

Tableau 23 Etalons interne utiliseacutes pour chaque meacutethode drsquoextraction

Tableau 24 Evaluation de lrsquoeacutetape de conditionnement (30 min 250 degC) sur la preacutesence des BTEX sur la fibre SPME

de type CARPDMS

Tableau 25 Effet de la modification des conditions de deacutesorption sur lrsquoefficaciteacute chromatographique (nombre de

plateaux) et sur le facteur drsquoasymeacutetrie des pics de BTEX

Tableau 26 Aires brutes du nonane (500 microgkg) en preacutesence ou absence de dichloromeacutethane

Tableau 27 Coefficients de variation pour la reacutepeacutetabiliteacute et la fideacuteliteacute intermeacutediaire des BTEX avec la meacutethode HS-

SPME 1

Tableau 28 Limites de deacutetection et de quantification pour les BTEX dans la pomme avec la meacutethode HS-SPME 1

Tableau 29 Limites de deacutetection et de quantification pour les BTEX dans la poire avec la meacutethode HS-SPME 1


SPME 2


Tableau 32 Comparaison des donneacutees de lineacuteariteacute obtenues dans les diffeacuterentes matrices fruitiegraveres avec la meacutethode

HS-SPME 2

Tableau 33 Limites de deacutetection et de quantification pour les BTEX dans les diffeacuterentes matrices fruitiegraveres avec la


Tableau 34 Comparaison des aires brutes obtenues apregraves extraction des BTEX drsquoune pomme pollueacutee agrave 10 microgkg avec

la meacutethode HS-SPME 2 utilisant des revecirctements de fibres diffeacuterents


SPME 3

Tableau 36 Donneacutees de lineacuteariteacute obtenues pour les BTEX de 0 agrave 10 microgkg dans la pomme avec la meacutethode HS-SPME

3


Tableau 38 Comparaison des performances des diffeacuterentes meacutethodes deacuteveloppeacutees pour lrsquoanalyse des BTEX dans la

pomme par HS-SPME

Tableau 39 Estimation du contenu en BTEX dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie

Tableau 40 Quantiteacute de BTEX (en nanogrammes) susceptible drsquoecirctre ingeacutereacutee lors de la consommation drsquoune pomme

de 150 g reacutecolteacutee en Normandie

Tableau 41 Estimation du contenu en BTEX dans divers fruits du commerce

Tableau 42 Contenu en BTEX (microgkg masse fraicircche) dans les fruits apregraves 30 minutes drsquoexposition aux eacutechappements

diesel (n=3)

Tableau 43 Estimation du contenu en BTEX dans les pommes du commerce apregraves 1 h drsquoexposition aux fumeacutees de

combustion de biomasse

vi

Tableau 44 Preacutelegravevement du dichloromeacutethane (DCM) avec diffeacuterentes micro-seringues

Tableau 45 Coefficients de variation (CV ) pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire reacutealiseacutes agrave 4

microgkg avec la pomme pour les meacutethodes UAESPE

Tableau 46 Donneacutees de lineacuteariteacute pour les HAP leacutegers entre 0 et 10 microgkg avec la meacutethode UAESPE 2

Tableau 47 Temps de reacutetention et ions utiliseacutes pour la deacutetection des HAP cibleacutes par les diffeacuterentes meacutethodologies

Tableau 48 Donneacutees de lineacuteariteacute obtenues pour les HAP lourds avec la meacutethode UAESPE 2 pour diffeacuterentes

matrices fruitiegraveres

Tableau 49 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) obtenus pour les HAP lourds avec la meacutethode

UAESPE 2 pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres (microgkg de masse fraicircche)

Tableau 50 comparaison des aires brutes obtenues apregraves HS-SPME pour un eacutechantillon de pomme additionneacute en

HAP leacutegers agrave 10 microgkg avec des fibres ayant diffeacuterents revecirctements CARPDMS 75 microm PDMS 30 microm et PDMS 100

microm

Tableau 51 Coefficients de variation (CV ) des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire obtenus pour les

meacutethodes HS-SPME avec les HAP leacutegers introduits agrave 4 microgkg dans des pommes du commerce

Tableau 52 Donneacutees de lineacuteariteacute pour les HAP leacutegers extraits agrave partir de diffeacuterentes matrices fruitiegraveres avec la


Tableau 53 Donneacutees de lineacuteariteacute obtenues pour des ajouts en HAP entre 0 et 10 microgkg dans la pomme avec les

meacutethodes HS-SPME 2 et HS-SPME 3

Tableau 54 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) pour les HAP leacutegers avec la meacutethode HS-SPME 2

dans diffeacuterentes matrices fruitiegraveres en microgkg de masse fraicircche

Tableau 55 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) deacutetermineacutees pour les HAP leacutegers dans la pomme

Tableau 56 Strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE meilleures performances pour la deacutetermination des

HAP dans la pomme

Tableau 57 Comparaison des supports MEPS C18 et PEP pour la reacutecupeacuteration des HAP dans la pomme

Tableau 58 Comparaison des reacutesultats obtenus en MEPS avec 3 supports PEP

Tableau 59 Comparaison des aires brutes obtenues en MEPS apregraves eacutelution avec lrsquoheptane et le dichloromeacutethane

Tableau 60 Comparaison des aires brutes obtenues avec diffeacuterents volumes drsquoeacutelution en MEPS et drsquoinjection en

GCMS

Tableau 61 Estimation du pourcentage de HAP reacutecupeacutereacute avec la meacutethode UAEMEPS

Tableau 62 Estimation du niveau en HAP dans une pomme contamineacutee (267 microgkg)

Tableau 63 Reacutesultats (en aires relatives) des essais de conservation des extraits UAE pour extraction diffeacutereacutee en

MEPS

Tableau 64 Coefficients de variation (CV ) des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la

deacutetermination des HAP dans la pomme par UAEMEPS

vii

Tableau 65 Donneacutees de lineacuteariteacute en UAEMEPS pour des ajouts en HAP entre 0 et 10 microgkg dans la pomme et

comparaison avec les performances de la meacutethode combinant la HS-SPME et lrsquoUAESPE

Tableau 66 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) pour les HAP dans la pomme en UAEMEPS

Tableau 67 Deacutetermination du contenu en HAP dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie (microgkg masse fraicircche)

Tableau 68 Estimation de la quantiteacute en HAP ingeacutereacutee (en ng) lors de la consommation drsquoune pomme de 150 g

Tableau 69 Estimation du contenu en HAP dans des fruits provenant du commerce

Tableau 70 Contenu en HAP (microgkg masse fraicircche) dans les diffeacuterents fruits apregraves 30 minutes drsquoexposition aux

eacutemissions diesel (n=3)

Tableau 71 Contenu en HAP dans la pomme entiegravere la peau et la chair exposeacutees ou non aux fumeacutees de combustion

des veacutegeacutetaux

Tableau 72 Contenu en HAP dans la peau et la chair de pommes dans diffeacuterentes conditions drsquoexposition aux fumeacutees

de combustion de biomasse

viii

Liste des abbreacuteviations

ACN Aceacutetonitrile

ACP Aceacutenaphthegravene

ACY Aceacutenaphtylegravene

Afssa Agence franccedilaise de seacutecuriteacute sanitaire des aliments

ANT Anthracegravene

APCI Ionisation chimique agrave pression atmospheacuterique

APPI Photoionisation agrave pression atmospheacuterique

ASE Extraction acceacuteleacutereacutee par solvant

BaA Benzo(a)anthracegravene

BaP Benzo(a)pyregravene

BbFA Benzo(b)fluoranthegravene

BghiIP Benzo(ghi)perylegravene

BjFA Benzo(j)fluoranthegravene

BkFA Benzo(k)fluoranthegravene

BTEX Benzegravene toluegravene eacutethylbenzegravene xylegravene

Car Carbowax

CAR Carboxen

CHR Chrysegravene

CI Ionisation chimique

CIRC Centre international de recherche sur le cancer

COV Composeacutes organiques volatils

CPcdP Cyclopenta(cd)pyregravene

CPG Chromatographie en phase gazeuse

DAD Deacutetecteur agrave barrettes de diodes

DBahA Dibenzo(ah)anthracegravene

DCM Dichloromeacutethane

DI-SPME Micro-extraction en phase solide par immersion directe

ix

DVB Divinylbenzegravene

dw Poids sec

EI Ionisation eacutelectronique

ESI Ionisation par eacutelectrospray

FA Fluoranthegravene

FAB Bombardement par atomes rapides

FID Deacutetecteur agrave ionisation de flamme

FLD Deacutetecteur de fluorescence

FLR Fluoregravene

FT-ICR Reacutesonance cyclotronique ionique par transformeacutee de Fourier

GC Chromatographie en phase gazeuse

GPC Chromatographie par permeacuteation de gel

HAM Hydrocarbure(s) aromatique(s) monocyclique(s)

HAP Hydrocarbure(s) aromatique(s) polycyclique(s)

HPLC Chromatographie liquide agrave hautes performances

HS-SPME Micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte

IARC International Agency for Research on Cancer

id Diamegravetre interne

IP Indeacuteno(123-cd)pyregravene

itMS Spectromegravetre de masse agrave trappe ionique

Koc coefficient de partage carbone organiqueeau

Kow coefficient de partage octanoleau

LD50 Dose leacutetale pour 50 drsquoune population

LLE Extraction liquide-liquide

LOD Limite de deacutetection

LOQ Limite de quantification

LVI Injection agrave large volume

MAE Extraction assisteacutee par les micro-ondes

MALDI Deacutesorption-ionisation laser assisteacutee par matrice

x

MASE Extraction par solvant assisteacutee par une membrane

MEPS Micro-extraction par solide compacteacute

MM Masse moleacuteculaire

MS Spectromegravetre de masse

MSMS Spectromeacutetrie de masse en tandem

NOx Oxydes drsquoazote

NPH Naphtalegravene

PA Polyacrylate

PDMS Polydimeacutethylsiloxane

PEP Polar enhanced polymer

PER Peacuterylegravene

PHE Pheacutenanthregravene

PLE Extraction par liquide sous pression

POP Polluants organiques persistants

PS-DVB Polystyregravenedivinylbenzegravene

PTV Vaporisation par tempeacuterature programmeacutee

PYR Pyregravene

qMS Spectromegravetre de masse quadripolaire

QqQ Triple quadripocircle

rpm Rotation par minute

RT Tempeacuterature ambiante

SBSE Extraction par sorption sur barreau magneacutetique

SFE Extraction par fluide supercritique

SIM Mode de seacutelection drsquoion

SLE Extraction solide-liquide

SPDE Extraction dynamique en phase solide

SPE Extraction en phase solide

SPME Micro-extraction en phase solide

xi

TEF Facteur drsquoeacutequivalence toxique

TEQ Quantiteacute eacutequivalente toxique

TOF Analyseur de masse agrave temps de vol

tR Temps de reacutetention

UHPLC Chromatographie liquide agrave ultra hautes performances

UAE Extraction assisteacutee par les ultrasons

US-EPA Agence de protection de lrsquoenvironnement ameacutericaine

UV Deacutetecteur ultravioletndashvisible

ww Masse fraicircche

1

Introduction geacuteneacuterale

Les activiteacutes humaines fixes telles que le chauffage ou les industries mais aussi les activiteacutes

mobiles avec le trafic routier fluvial et aeacuterien sont les principales responsables du rejet

drsquohydrocarbures aromatiques dans lrsquoatmosphegravere Ces polluants sont ensuite largement

distribueacutes dans lrsquoensemble des compartiments environnementaux lair leau les seacutediments le

sol et les plantes entraicircnant ainsi une contamination des espegraveces aquatiques et terrestres La

mise en place de dispositifs de surveillance des hydrocarbures aromatiques dans

lrsquoenvironnement est donc neacutecessaire

Chez lrsquoHomme certains hydrocarbures aromatiques sont associeacutes agrave des excegraves de cancer apregraves

exposition par inhalation Cependant bien que la toxiciteacute des hydrocarbures aromatiques soit

geacuteneacuteralement reconnue par inhalation lrsquoimpact de ces composeacutes absorbeacutes agrave travers

lrsquoalimentation reste globalement meacuteconnu et assez peu eacutetudieacute Le benzo(a)pyregravene est par

exemple le seul hydrocarbure aromatique agrave faire lrsquoobjet drsquoune reacuteglementation dans les

produits alimentaires

Lrsquoobjectif du travail de thegravese vise donc agrave deacutevelopper les connaissances sur le niveau de

contamination des hydrocarbures aromatiques dans les pommes seacutelectionneacutees comme aliment

drsquoeacutetude

Le premier chapitre de ce document propose tout drsquoabord une preacutesentation geacuteneacuterale des

hydrocarbures aromatiques puis traite de la dispersion de ces composeacutes dans

lrsquoenvironnement Ce chapitre eacutetudie ensuite la preacutesence des hydrocarbures aromatiques dans

les aliments et particuliegraverement leur contenu dans les fruits et les leacutegumes Apregraves avoir

preacutesenteacute la toxiciteacute potentielle des hydrocarbures aromatiques via lrsquoalimentation les

diffeacuterentes meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse disponibles dans la litteacuterature pour la

deacutetermination de ces composeacutes sont passeacutees en revue

Le second chapitre est consacreacute aux deacutetails du contexte de lrsquoeacutetude agrave travers la preacutesentation du

principal fruit investigueacute qui est la pomme ainsi que de lrsquoenvironnement des vergers en

Normandie Une preacutesentation des objectifs du travail de thegravese est eacutegalement apporteacutee agrave la fin

de ce chapitre

Le troisiegraveme chapitre preacutesente le mateacuteriel ainsi que les conditions opeacuteratoires des diffeacuterentes

techniques drsquoextraction et drsquoanalyse permettant la deacutetection et la quantification des

hydrocarbures aromatiques dans les fruits

Le quatriegraveme chapitre consacreacute aux hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX)

aborde dans une premiegravere partie les meacutethodologies mises en œuvre pour la deacutetermination de

ces composeacutes dans la pomme mais eacutegalement dans drsquoautres fruits la poire la prune et le

raisin Le choix des meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse est tout drsquoabord discuteacute puis le

2

processus drsquooptimisation est deacutetailleacute Les performances des meacutethodologies optimiseacutees sont

finalement preacutesenteacutees et compareacutees entre elles ainsi qursquoavec les donneacutees de la litteacuterature

Dans une seconde partie les meacutethodes sont appliqueacutees agrave la deacutetermination des hydrocarbures

aromatiques monocycliques dans des matrices fruitiegraveres Ainsi le contenu en BTEX dans des

fruits (pomme poire prune et raisin) provenant drsquoun supermarcheacute et dans des pommes

reacutecolteacutees en Normandie est eacutevalueacute Les BTEX reacutesultants drsquoexpositions aux fumeacutees de

combustion de biomasse et aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel sont eacutegalement

quantifieacutes

Le cinquiegraveme chapitre reprend la mecircme structure que le chapitre preacuteceacutedent et preacutesente les

reacutesultats obtenus pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Enfin le sixiegraveme et dernier chapitre fait office de conclusion geacuteneacuterale des travaux de thegravese et

propose des perspectives au regard du potentiel des meacutethodologies optimiseacutees

Chapitre 1 Introduction Bibliographique

3


La pollution atmospheacuterique repreacutesente une preacuteoccupation mondiale majeure agrave cause du

reacutechauffement climatique observeacute depuis le deacutebut du XXegraveme siegravecle mais aussi en raison du

lien eacutetabli entre les polluants atmospheacuteriques et de nombreux problegravemes de santeacute tels que des

problegravemes respiratoires cardiovasculaires ou encore neurologiques (Curtis 2006) Mecircme si la

qualiteacute de lrsquoair tend agrave srsquoameacuteliorer en Europe depuis les anneacutees 1980 la pollution

atmospheacuterique reste une cause importante de morbiditeacute et de surmortaliteacute (Elichegaray 2010)

La plus grande partie des polluants retrouveacutes dans lrsquoatmosphegravere est drsquoorigine anthropique En

effet les activiteacutes humaines fixes chauffage industries agriculturehellip et mobiles trafic

automobile fluvial et aeacuterien entraicircnent le rejet de nombreux polluants sous forme gazeuse tels

que le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes drsquoazotes (NOx) mais aussi dans la phase

particulaire comme les meacutetaux Lrsquoagence de protection de lrsquoenvironnement ameacutericaine (US-

EPA) a eacutetabli une liste de polluants prioritaires agrave surveiller dans les eacutechantillons

environnementaux (US-EPA derniegravere mise agrave jour deacutecembre 2014) 16 Hydrocarbures

aromatiques polycycliques (HAP) ainsi que 3 composeacutes monocycliques (benzegravene toluegravene et

eacutethylbenzegravene) figurent dans cette liste Les hydrocarbures aromatiques sont des composeacutes

ubiquitaires associeacutes agrave des excegraves de cancer chez les personnes les ayant inhaleacutes Cette

introduction bibliographique cible plus particuliegraverement ces hydrocarbures aromatiques et va

dans un premier temps ecirctre consacreacutee agrave la preacutesentation de leurs principales caracteacuteristiques

(structure proprieacuteteacutes physico-chimiques origine sources et formation) La dispersion des

hydrocarbures aromatiques dans les diffeacuterents compartiments de lrsquoenvironnement ainsi que

les conseacutequences eacutecologiques engendreacutees par leur preacutesence seront dans un second temps

abordeacutees La contamination des aliments et la toxiciteacute de ces composeacutes par voie orale sera

ensuite eacutevoqueacutee Enfin la derniegravere partie de cette introduction bibliographique traitera des

diffeacuterentes meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse des hydrocarbures aromatiques

11 Preacutesentation des hydrocarbures aromatiques

Il existe un tregraves grand nombre drsquohydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) (plus de

1000) mais les 16 de la liste de lrsquoUS-EPA eacutetablissant les polluants prioritaires agrave surveiller

seront plus particuliegraverement abordeacutes Ces HAP possegravedent au minimum 2 cycles aromatiques

et peuvent en comporter jusqursquoagrave 6 ou plus En ce qui concerne les hydrocarbures aromatiques

monocycliques ils regroupent le benzegravene le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes (BTEX)

Les dimeacutethylbenzegravenes eacutegalement appeleacutes xylegravenes se composent de trois isomegraveres (meacuteta ortho

et para)

111 Structure et proprieacuteteacutes

Les hydrocarbures aromatiques sont composeacutes drsquoatomes de carbone et drsquohydrogegravene formant

un ou plusieurs cycles insatureacutes Les BTEX comportent un seul cycle aromatique tandis que


4

les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont constitueacutes drsquoau moins deux cycles

benzeacuteniques (figure 1)

a BTEX

Benzegravene (B)

Toluegravene (T)

Ethylbenzegravene (E)

meta-Xylegravene (m-X)

ortho-Xylegravene (o-X)

para-Xylegravene (p-X)

b HAP selon la liste de lrsquoUS-EPA

Naphtalegravene (NPH)

Aceacutenaphtylegravene (ACY)

Aceacutenaphtegravene (ACP)

Fluoregravene (FLR)

Anthracegravene (ANT)

Pheacutenanthregravene (PHE)

Fluoranthegravene (FA)

Pyregravene (PYR)

Benzo(a)anthracegravene

(BaA)

Chrysegravene (CHR)

Benzo(a)pyregravene (BaP)

Benzo(b)fluoranthegravene

(BbF)


5

Dibenzo(ah)anthracegravene (DBahA)

Benzo(k)fluoranthegravene (BkF)

Benzo(ghi)perylegravene (BghiP)

Indeacuteno(123-cd)pyregravene (IP)

Figure 1 Structure des BTEX (a) et des 16 hydrocarbures aromatiques polycycliques prioritaires

de la liste de lrsquoUS-EPA (b)

Les hydrocarbures aromatiques sont des composeacutes lipophiles et possegravedent une bonne

solubiliteacute dans les solvants organiques et sont faiblement solubles dans lrsquoeau Le benzegravene est

par exemple 4 fois moins soluble dans lrsquoeau que lrsquohexan-1-ol 7 fois moins que lrsquoacide

hexanoiumlque et 54 fois moins que la cyclohexanone Parmi les hydrocarbures aromatiques les

BTEX sont des composeacutes plus volatils et plus solubles dans lrsquoeau que les HAP Le benzegravene

est le composeacute le plus soluble dans lrsquoeau avec une solubiliteacute de 16 x 103 mgL La preacutesence

suppleacutementaire de groupements carboneacutes au noyau benzeacutenique entraine une diminution de la

solubiliteacute des composeacutes Lrsquoaceacutenaphtylegravene comportant 3 cycles aromatiques a une solubiliteacute

dans lrsquoeau de 39 mgL contre 57 x 10-3 mgL pour le benzo(a)anthracegravene qui possegravede 4

cycles (tableau 1) Certains HAP possegravedent le mecircme nombre de cycle benzeacutenique mais leur

diffeacuterence de configuration leur confegravere des proprieacuteteacutes diffeacuterentes La solubiliteacute des HAP dans

lrsquoeau varie notamment en fonction de la complexiteacute de leur structure moleacuteculaire

Les pressions de vapeur eacuteleveacutees des BTEX expliquent en partie leur forte volatiliteacute (tableau

1) Comme pour la solubiliteacute la preacutesence de groupements carboneacutes suppleacutementaires diminue

la pression de vapeur du composeacute ce qui reacuteduit sa capaciteacute agrave se volatiliser Les HAP sont

quant agrave eux assez peu volatils Le naphtalegravene qui est le HAP le plus volatil possegravede une

pression de vapeur 80 agrave 1200 fois infeacuterieure agrave celles des BTEX (tableau 1) Neacuteanmoins les

HAP leacutegers de masse moleacuteculaire infeacuterieure ou eacutegale agrave 178 gmol sont consideacutereacutes comme

plus volatils (avec des pressions de vapeur supeacuterieures agrave 23 x 10-3 Pa) que les HAP lourds

(MM ge 202 gmol) dont les pressions de vapeur sont infeacuterieures agrave 67 x 10-4 Pa (tableau 1)

Les HAP possegravedent une importante capaciteacute agrave se lier agrave la matiegravere organique Cette propension

est exprimeacutee par un coefficient de partage carbone organiqueeau (Koc) eacuteleveacute (tableau 1) Le

caractegravere lipophile des hydrocarbures aromatiques est estimeacute par le coefficient de partage

octanoleau (Kow) Ces deux proprieacuteteacutes sont lieacutees agrave la masse moleacuteculaire du composeacute

consideacutereacute (tableau 1 INERIS 2005 Skupinska 2004)


6



BTEX et HAP Abbreacuteviation Masse

moleacuteculaire

(gmol)

CAS Ndeg Nombre

de

cycles

Solubiliteacute

dans lrsquoeauab

agrave 25 degC

(mgL)

log

Kowa

Log Koca Pression

vapeura (Pa)

Benzegravene B 78 71-43-2 1 16 103 c 213a 181a 13 104 (25 degC)c

Toluegravene T 92 108-88-3 1 52 102 c 334a 304a 38 103 (25 degC)c

Ethylbenzegravene E 106 100-41-4 1 17 102 c 279a 248a 13 103 (25 degC)c

meta-Xylegravene m-X 106 108-38-3 1 16 102 c 320d 222e 11 103 (25 degC)c

para-Xylegravene p-X 106 106-42-3 1 16 102 c 315d 231e 12 103 (25 degC)c

ortho-Xylegravene o-X 106 95-47-6 1 18 102 c 312d 211e 88 102 (25 degC)c

Naphtalegravene NPH 128 91-20-3 2 32 101 329a 297a 11 101 (25 degC)

Aceacutenaphthylegravene ACY 152 208-96-8 3 39 372a 339a 39 100 (20 degC)

Aceacutenaphthegravene ACP 154 83-32-9 3 34 398a 366a 21 10-1 (25 degC)

Fluoregravene FLR 166 86-73-7 3 17 418a 386a 86 10-2 (25 degC)f

Anthracegravene ANT 178 120-12-7 3 45 10-2 445a 415a 23 10-3 (25 degC)

Pheacutenanthregravene PHE 178 85-01-8 3 10 445a 415a 13 10-1 (25 degC)

Fluoranthegravene FA 202 206-44-0 4 21 10-1 490a 458a 67 10-4 (25 degC)

Pyregravene PYR 202 129-00-0 4 13 10-1 490a 458a 33 10-4 (25 degC)

Benz(a)anthracegravene BaA 228 56-55-3 4 57 10-3 561a 530a 29 10-6 (20 degC)

Chrysegravene CHR 228 218-01-9 4 18 10-3 561a 530a 84 10-7 (25 degC)

Benzo(b)fluoranthegravene BbF 252 205-99-2 5 14 10-2 606a 574a 67 10-5 (20 degC)

Benzo(k)fluoranthegravene BkF 252 207-08-9 5 43 10-3 606a 574a 67 10-5 (20 degC)

Benzo(a)pyregravene BaP 252 50-32-8 5 38 10-3 606a 674a 75 10-7 (25 degC)

Indeno(123-cd)pyregravene IP 276 193-39-5 6 53 10-4 650a 620a 13 10-8 (20 degC)

Benzo(ghi)perylegravene BghiP 276 191-24-2 6 26 10-4 650a 620a 14 10-8 (25 degC)

Dibenz(ah)anthracegravene DBahA 278 53-70-3 5 50 10-4 684a 652a 13 10-8 (20 degC)

Kow coefficient de partage octanoleau Koc coefficient de partage carbone organiqueeau a Mabey 1982

b May 1978 c Sanemasa 1982 d Hansch 1995 e Abdul 1987 f Verevkin 2004

112 Origines

Les hydrocarbures aromatiques (HAP et BTEX) peuvent ecirctre drsquoorigine naturelle ou

anthropogeacutenique Ils sont notamment preacutesents agrave leacutetat naturel dans le peacutetrole brut et des

processus tels que les eacuteruptions volcaniques ou les feux de forecircts sont agrave lrsquoorigine de leurs

eacutemissions dans lrsquoenvironnement

Le naphtalegravene est eacutegalement suspecteacute drsquoecirctre un composant physiologique de certaines fleurs

de magnolia permettant drsquoidentifier le sous genre Yulania Le naphtalegravene est retrouveacute (100 agrave

365 de la composition de lrsquoextrait eacutethereacute) dans les peacutetales de 5 taxons de Magnolia

(Magnolia (M) denudata M liliiflora M tomentosa M p var praecocissima et var

borealis) alors qursquoil nrsquoest rencontreacute ni dans leurs feuilles ni dans aucune partie des autres

taxons eacutetudieacutes (Azuma 1996) Dans la forecirct amazonienne 20 HAP sont eacutegalement retrouveacutes


7

dans des nids de termites (201-4208 microgkg) et agrave proximiteacute (dans les branches de bois 477-

1464 microgkg et dans le sol 15-397 microgkg) avec une preacutedominance pour le naphtalegravene le

pheacutenanthregravene et le perylegravene Dans les nids de termites la concentration en naphtalegravene atteint

3645 microgkg et 547 microgkg pour celle du peacuterylegravene Dans le bois et le sol agrave proximiteacute des

termitiegraveres le perylegravene (14 et 11 microgkg respectivement) et le naphtalegravene (jusqursquoagrave 1436 et 400

microgkg respectivement) ont de plus faibles concentrations ce qui laisse penser que ces

composeacutes sont produits dans les nids de termites Le peacuterylegravene pourrait ecirctre produit lors de la

digestion anaeacuterobie du bois et du sol dans lrsquointestin des termites (Wilcke 1999) En ce qui

concerne le naphtalegravene il est libeacutereacute par les termites pour la fumigation de leurs nids afin de

les proteacuteger des preacutedateurs il leur sert eacutegalement drsquoagent antiseptique contre les micro-

organismes pathogegravenes (Chen 1998) De mecircme en raison drsquoune quantiteacute importante de

pheacutenanthregravene observeacutee dans les eacutecorces et les branches des arbres Vismia cayennensis les

auteurs considegraverent une origine biologique possible pour ces deux HAP (Krauss 2005)

Malgreacute leur preacutesence agrave lrsquoeacutetat naturel les principales sources drsquoeacutemission des hydrocarbures

aromatiques sont anthropogeacuteniques Ces composeacutes peuvent ecirctre issus de la combustion du

bois des gaz deacutechappement automobile de lrsquoeacutevaporation de carburant au cours de son

stockage de son transport et de sa distribution Ils sont aussi retrouveacutes dans de nombreux

solvants ainsi que dans la fumeacutee de cigarette Les transports sont responsables de lrsquoeacutemission

de 30 des HAP retrouveacutes dans lrsquoatmosphegravere Les secteurs reacutesidentiel et tertiaire auxquels

appartient notamment le chauffage domestique repreacutesentent la principale source drsquoeacutemission

avec plus de 60 des HAP eacutemis De mecircme en Aquitaine en 2010 88 des eacutemissions de

benzegravene ont eacuteteacute imputeacutees aux secteurs reacutesidentiel et tertiaire (AIRAQ Atmo Aquitaine 2013)

113 Identification de profils drsquohydrocarbures aromatiques eacutemis en

fonction des sources drsquoeacutemission

En fonction de la source de combustion (biomasse produits peacutetroliershellip) diffeacuterents types

drsquohydrocarbures aromatiques sont eacutemis Les composeacutes de faibles masses moleacuteculaires

preacutesentant moins de trois cycles benzeacuteniques se forment agrave de faibles tempeacuteratures de

combustion lors de la combustion du bois par exemple Les composeacutes de masses

moleacuteculaires plus eacuteleveacutees (trois cycles ou plus) sont majoritairement eacutemis agrave de plus fortes

tempeacuteratures comme au cours de la combustion de lrsquoessence (Tobiszewski 2012) La

dominance des HAP leacutegers est eacutegalement suggeacutereacutee pour les eacutemissions de veacutehicules de fort

tonnage agrave motorisation diesel tandis que les veacutehicules leacutegers agrave essence sont la principale

source de benzo(a)pyregravene et de dibenzo(ah)anthracegravene (Miguel 1998) Ces diffeacuterences ont

permis la mise en place de ratios ayant pour but drsquoidentifier la source des eacutemissions

drsquohydrocarbures aromatiques (tableau 2)


8


Ratio Valeur Source drsquoeacutemission Reacutefeacuterence

FA(FA + PYR) 04-05

gt05

Combustion de combustibles fossiles

Combustion dherbe bois charbon

De La

Torre-Roche

2009

IP(IP + BghiP) 02-05

gt05

Combustion de produits peacutetroliers


Yunker 2002

BaPBghiP gt06

lt06

Eacutemissions lieacutees au trafic

Eacutemissions non lieacutees au trafic

Katsoyiannis

2007

FA fluoranthegravene PYR pyregravene IP indeacuteno(123-cd)pyregravene BaP benzo(a)pyregravene BghiP benzo(ghi)perylegravene

Ces ratios sont des outils de diagnostic permettant de deacuteterminer lrsquoorigine des hydrocarbures

aromatiques ils peuvent ecirctre utiliseacutes pour lrsquoair le sol les seacutediments lrsquoeau et certains bio-

indicateurs tels que les feuilles les aiguilles de pins ou les moules (Li 2008 Tobiszewski

2012) Neacuteanmoins certains ratios sont eacutetablis avec des composeacutes tels que le chrysegravene le

benzo(a)anthracegravene lrsquoanthracegravene et le pheacutenanthregravene dont les niveaux peuvent ecirctre affecteacutes

par la preacutesence de lumiegravere ou par les changements climatiques (Tobiszewski 2012)

114 Formation

Les hydrocarbures aromatiques sont geacuteneacuteralement issus de combustions incomplegravetes Les

deux principaux meacutecanismes de formation des hydrocarbures aromatiques sont la

pyrosynthegravese et la pyrolyse (Kislov 2013) Les hydrocarbures aromatiques peuvent ecirctre

syntheacutetiseacutes dans des conditions deacuteficitaires en oxygegravene agrave partir drsquohydrocarbures satureacutes tels

que lrsquoeacutethane (figure 2)



9

Le benzegravene peut eacutegalement ecirctre geacuteneacutereacute par polymeacuterisation de lrsquoaceacutetylegravene (figure 3) Les

deacuteriveacutes substitueacutes du benzegravene que sont le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes peuvent

ensuite ecirctre formeacutes par substitution aromatique eacutelectrophile


Les hydrocarbures monocycliques peuvent ensuite ecirctre agrave lrsquoorigine des HAP gracircce agrave une

pyrosynthegravese A une tempeacuterature exceacutedant 500 degC les liaisons carbonecarbone et

carbonehydrogegravene sont rompues et forment des radicaux libres La combinaison de

lrsquoaceacutetylegravene agrave ces radicaux creacutee alors les structures aromatiques (figure 4 Kislov 2013)

Figure 4 Formation du pyregravene par combinaison de laceacutetylegravene avec le radical pheacutenanthregravene (Kislov 2013)

En ce qui concerne la pyrolyse des hydrocarbures aromatiques les produits primaires sont

principalement des composeacutes pheacutenoliques La reacuteaction de deacutegradation pyrolitique du pheacutenol

implique tout drsquoabord lrsquoeacutelimination de monoxyde de carbone agrave partir du carbone porteur de la

fonction hydroxyle Les radicaux cyclopentadiegraveniques srsquoassocient ensuite deux agrave deux pour

former la teacutetraline dont la deacutecomposition thermique conduit au naphtalegravene (figure 5) mais

eacutegalement agrave la plupart des hydrocarbures aromatiques (Cypres 1975)


10


12 Dispersion et meacutecanismes de deacutegradation des hydrocarbures

aromatiques dans lrsquoenvironnement

Les sources drsquoeacutemission des hydrocarbures aromatiques sont multiples Ces composeacutes se

dispersent dans lrsquoenvironnement puis sont retrouveacutes dans lrsquoensemble des matrices

environnementales (air eau sol)

121 Dispersion des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoair

Les hydrocarbures aromatiques preacutesents dans lrsquoatmosphegravere peuvent se trouver agrave lrsquoeacutetat gazeux

ou associeacutes aux particules La distribution des HAP dans la phase particulaire ou gazeuse

deacutepend de la pression de vapeur des composeacutes (donneacutees dans le tableau 1) qui est lieacutee agrave leur

masse moleacuteculaire Les HAP avec de faibles pressions de vapeur comme le benzo(a)pyregravene

(75 10-7 Pa agrave 25 degC) ont tendance agrave ecirctre adsorbeacutes sur des particules tandis que les

hydrocarbures aromatiques agrave fortes pressions de vapeur comme les BTEX ou le naphtalegravene

(11 101 Pa agrave 25 degC) se trouvent principalement en phase vapeur (Abdel-Shafy 2016) Ainsi

les HAP lourds (MM ge 252 gmol) caracteacuteriseacutes par leur faible volatiliteacute et leurs tempeacuteratures

de condensation relativement eacuteleveacutees sont geacuteneacuteralement adsorbeacutes sur les particules

atmospheacuteriques (Tobiszewski 2012) Les HAP semi-volatils (228 ge MM ge 202 gmol)

peuvent ecirctre rencontreacutes dans les phases particulaires et gazeuses tandis que les HAP leacutegers

(MM le 178 gmol) et les BTEX se retrouvent principalement dans la phase gazeuse

(Tobiszewski 2012) La plupart des HAP preacutesents dans la phase particulaire sont adsorbeacutes sur

des particules atmospheacuteriques ayant un diamegravetre aeacuterodynamique compris entre 01 et 20 μm

(Kiss 1998)


11

La reacutepartition de ces composeacutes dans les deux phases deacutepend eacutegalement de la tempeacuterature Les

fortes tempeacuteratures (en eacuteteacute ou dans les reacutegions tropicales) engendrent une augmentation de la

repreacutesentation des HAP dans la phase gazeuse tandis que les plus faibles tempeacuteratures

(pendant lrsquohiver ou dans les reacutegions arctiques) augmentent le niveau de HAP dans la phase

particulaire (Li 2006) Le contenu important en HAP dans la phase particulaire pendant

lrsquohiver est aussi ducirc agrave lrsquoaugmentation du chauffage domestique Dans la reacutegion de la Haute-

Sileacutesie en Pologne la concentration en fluoranthegravene (HAP semi-volatil) dans la phase

particulaire est environ 30 fois plus eacuteleveacutee en hiver quen eacuteteacute notamment en raison de

lutilisation du charbon pour le chauffage domestique (Bodzek 1993)

Les hydrocarbures aromatiques de la phase gazeuse peuvent ecirctre transporteacutes dans lair sur de

longues distances contrairement aux HAP lourds (agrave partir de 4 cycles) sur les particules qui

ne sont que leacutegegraverement mobiles et sont principalement deacuteposeacutees pregraves de leur source

deacutemission (Hautala 1995 Wania 1996 Yang 1991) Le vent est un paramegravetre

meacuteteacuteorologique ayant une influence importante sur le transport et la dispersion des

hydrocarbures aromatiques aussi bien gracircce agrave sa vitesse qursquoagrave sa direction En effet la

direction du vent oriente les retombeacutees de polluants quant agrave la vitesse elle influe sur leur

dilution et leur dispersion Des vents faibles favorisent laccumulation locale de polluants De

plus lorsque les vents sont faibles lrsquoinfluence du relief local devient plus forte La vitesse du

vent augmente avec laltitude par conseacutequent la dispersion est faciliteacutee avec lrsquoeacuteleacutevation des

composeacutes dans lrsquoatmosphegravere (Diaf 2003) Les situations deacutepressionnaires correspondent

geacuteneacuteralement agrave des zones de fortes turbulences ce qui implique que la dispersion des

composeacutes en phase gazeuse soit faciliteacutee Par contre ces conditions instables empecircchent le

deacutepocirct des particules puisque les forts courants atmospheacuteriques permettent leur maintien en

suspension Les fortes pressions caracteacuterisant les situations anticycloniques induisent une

stabiliteacute favorable agrave lrsquoaccumulation de polluants agrave lrsquoeacutetat gazeux et aux retombeacutees des

particules (Abdel-Shafy 2016 Diaf 2003)

Lrsquoadsorption des hydrocarbures aromatiques agrave la surface des poussiegraveres les rend hautement

thermo- et photo-sensibles Dans lrsquoatmosphegravere la photo-oxydation constitue la voie de

deacutegradation la plus importante pour les HAP (Skupinska 2004) Les hydrocarbures

aromatiques reacuteagissent notamment avec lozone les oxydes dazote (NOx) les oxydes de

soufre (SOx) et les radicaux hydroxyle (bullOH) Leur dureacutee de vie dans lrsquoatmosphegravere varie de

quelques heures agrave plusieurs mois pendant lrsquohiver (INERIS 2004) La reacuteaction de

laceacutenaphtylegravene avec le NO3 induit notamment laddition du NO3 agrave la double liaison insatureacutee

carbone-carbone du cycle cyclopentane La figure 6 preacutesente diffeacuterents composeacutes de

deacutegradations obtenus en phase gazeuse ou particulaire apregraves reacuteaction de lrsquoaceacutenaphtylegravene avec

les radicaux hydroxyle et nitrate ainsi qursquoavec lrsquoozone en phase gazeuse


12



Lrsquoindication entre parenthegraveses preacutecise si le composeacute est retrouveacute en phase gazeuse ou particulaire

Les HAP ont des vitesses de reacuteaction similaires avec les radicaux bullOH Certains comme le

chrysegravene lrsquoanthracegravene le pheacutenanthregravene le benzo(a)pyregravene et le perylegravene reacuteagissent plus

rapidement avec le NO2 que le pheacutenanthregravene par exemple (Esteve 2004 Fraser 1998

Tobiszewski 2012 Niu 2007)

Les hydrocarbures aromatiques peuvent eacutegalement ecirctre soustraits de latmosphegravere par deacutepocirct

sec (particules et poussiegraveres) et humides (preacutecipitations) et contaminer les eaux les sols ainsi

que les veacutegeacutetaux (figure 7)


13


122 Dispersion des hydrocarbures aromatiques au niveau du sol

Influence des conditions climatiques

Lrsquohumiditeacute de lrsquoatmosphegravere influe sur les concentrations des polluants retrouveacutes au niveau du

sol Les preacutecipitations permettent drsquoentraicircner les poussiegraveres ainsi que les polluants de

lrsquoatmosphegravere vers le sol avec une plus grande efficaciteacute pour les grosses particules

(Deacutegremont 2009) La pluie lessive tout drsquoabord les HAP de fortes masses moleacuteculaires (plus

de quatre cycles) associeacutes aux particules atmospheacuteriques Lorsque les preacutecipitations

augmentent le lessivage des hydrocarbures aromatiques de plus faibles masses moleacuteculaires

(jusqursquoagrave 4 cycles) devient plus efficace (Deacutegremont 2009 Kipopoulou 1999)

La tempeacuterature agit eacutegalement sur les proprieacuteteacutes physiques des polluants de faibles

tempeacuteratures vont entraicircner la diminution de la volatiliteacute des composeacutes qui vont donc

srsquoaccumuler au niveau du sol (Kipopoulou 1999) Au contraire lrsquoeacuteleacutevation de la tempeacuterature

augmente la solubiliteacute et la pression de vapeur saturante des hydrocarbures aromatiques

diminuant ainsi leur adsorption dans le sol

Les caracteacuteristiques du sol influent sur lrsquoeacutecoulement des flux gazeux et donc sur la dispersion

des polluants Par exemple la rugositeacute du sol augmente la turbulence des masses drsquoair

induisant ainsi le deacutepocirct des particules par capture aeacuterodynamique La quantiteacute de polluants

eacutelimineacutes de lrsquoair par deacutepocirct sec deacutepend du type de sol et plus particuliegraverement de sa sensibiliteacute

aux pheacutenomegravenes drsquoeacuterosion et de sa capaciteacute agrave adsorber les composeacutes ou agrave les remettre en

suspension (Diaf 2003 Desalme 2013)


14

Influence de la distance avec la source drsquoeacutemission

Les concentrations en hydrocarbures aromatiques retrouveacutees dans les sols sont tregraves variables

en raison de la distance avec les sources de pollution de la profondeur deacutechantillonnage ou

mecircme des eacuteventuels deacuteversements accidentels

La contamination des sols urbains et industriels est geacuteneacuteralement plus importante que celle

des sites ruraux En Suisse le niveau en HAP (somme de 16 HAP) dans le sol de surface (0-

20 cm) atteint 8465 microgkg de poids sec (dw) dans un parc urbain contre 32 microgkg dw pour

un site proteacutegeacute de toute activiteacute humaine directe (Desaules 2008) Dans des eacutechantillons de

sol (forecircts et prairies) en surface (0-5 cm) provenant du Royaume-Uni (27 eacutechantillons) et de

Norvegravege (26 eacutechantillons) les concentrations en HAP (somme de 15) varient respectivement

entre 42 et 11200 microgkg (dw) et entre 86 et 1100 microgkg (dw) Dans cette eacutetude les

eacutechantillons de sol se trouvent plus contamineacutes au Royaume-Uni qursquoen Norvegravege en raison

drsquoune industrialisation et une densiteacute de population plus importante (Nam 2008)

Les concentrations en polluants diminuent avec lrsquoeacuteloignement de la source de contamination

La quantiteacute en HAP (somme de 17 composeacutes) retrouveacutee dans le sol agrave 10 megravetres (2627 microgkg

dw) drsquoune autoroute franccedilaise (70 000 veacutehicules par jour) est significativement supeacuterieure (p

lt 005) aux concentrations mesureacutees agrave 50 (1228 microgkg dw) et 150 megravetres (1078 microgkg dw)

(Creacutepineau 2003) Le deacutepocirct dhydrocarbures aromatiques se produit principalement sur une

distance de 15 megravetres drsquoune circulation routiegravere (Yang 1991) La quantiteacute en HAP pregraves drsquoune

autoroute tchegraveque (05 m) est 30 fois plus importante que la concentration releveacutee agrave 500 m de

lrsquoautoroute (respectivement 3095 et 106 microgkg de sol sec) (Tuhaacutečkovaacute 2001) Ce sont

principalement les composeacutes de plus haute masse moleacuteculaire (plus de 4 cycles) qui sont

deacuteposeacutes agrave proximiteacute de la voie alors que les composeacutes plus leacutegers (MM lt 252 gmol) sont

quant agrave eux distribueacutes plus largement (Yang 1991 Hautala 1995)

Devenir dans le sol

Le caractegravere lipophile des hydrocarbures aromatiques leur permet de srsquoadsorber sur la fraction

organique des particules du sol (Jaacutenskaacute 2006) Leur adsorption sur les matiegraveres organiques

implique une faible mobiliteacute dans le sol et une accumulation sur de longues peacuteriodes de

temps Les composeacutes de faibles masses moleacuteculaires tels que les BTEX sont moins

susceptibles drsquoecirctre retrouveacutes dans le sol agrave long terme car ils possegravedent des pressions de vapeur

saturantes et des solubiliteacutes eacuteleveacutees Ils vont donc facilement se volatiliser de la surface du sol

ou ecirctre entraicircneacutes dans lrsquoeau par ruissellement ou lixiviation La volatilisation la lixiviation

les deacutegradations biotiques et abiotiques ainsi que labsorption par les plantes sont les

principales voies drsquoeacutelimination des hydrocarbures aromatiques preacutesents dans les sols

(figure 8 Kipopoulou 1999)


15


Les sols tempeacutereacutes et tropicaux sont fortement soumis agrave ces processus deacutelimination en raison

des conditions meacuteteacuteorologiques telles que lexposition importante au soleil des tempeacuteratures

eacuteleveacutees et des preacutecipitations freacutequentes et substantielles (Li 2008 Wilcke 1999) La

diminution de la tempeacuterature inhibe quant agrave elle la croissance et le deacuteveloppement des

micro-organismes du sol reacuteduisant ainsi les reacuteactions biochimiques et donc la deacutegradation des

hydrocarbures aromatiques (Kipopoulou 1999) Cette biodeacutegradation est le fait de bacteacuteries

ou de champignons par le biais drsquooxydase libeacutereacutees dans des conditions aeacuterobies et concerne

plus particuliegraverement les hydrocarbures aromatiques ayant une masse moleacuteculaire infeacuterieure

ou eacutegale agrave 202 gmol (Posada-Baquero 2011) Le champignon Cladophialophora et les

bacteacuteries Pseudomonas putida ou Mycobacterium sp6PY1 sont notamment connus pour

deacutegrader les hydrocarbures aromatiques (Chevron Cottin 2007 Prenafeta-Bolduacute 2002

Christofoletti Mazzeo 2010) Au cours de la deacutegradation bacteacuterienne les hydrocarbures

aromatiques sont dabord oxydeacutes en cis-dihydrodiols puis en composeacutes aromatiques

dihydroxyleacutes (cateacutechols) (figure 9 Johnsen 2005 Prenafeta-Bolduacute 2002 Christofoletti

Mazzeo 2010)


16



La preacutesence de racines de plantes favorise leacutelimination des hydrocarbures aromatiques du sol

Des diminutions rapides des quantiteacutes de pyregravene ont eacuteteacute montreacutees dans des sols cultiveacutes avec

des plants de poivre et de radis En 8 semaines 74 du pyregravene est eacutelimineacute des sols cultiveacutes

contre 40 pour les sols sans veacutegeacutetaux (Liste 2000)

Divers meacutecanismes sont proposeacutes pour expliquer la remeacutediation des composeacutes organiques

preacutesents dans le sol par les plantes Tout drsquoabord la phytoremeacutediation peut srsquoexpliquer par la

deacutegradation importante des composeacutes organiques au niveau de la rhizosphegravere en raison des

densiteacutes eacuteleveacutees de microorganismes agrave cet endroit (Cunningham 1996) Ensuite la

transpiration des plantes peut favoriser le transport des contaminants dissous dans lrsquoeau vers

les racines avec une plus grande probabiliteacute pour les composeacutes organiques les plus solubles

dans lrsquoeau (Ferro 1994 Nyer 1996)

Malgreacute les divers processus drsquoeacutelimination la plupart des hydrocarbures aromatiques sont

persistants dans le sol (Kipopoulou 1999) Les meacutecanismes de biodeacutegradation peuvent ecirctre

limiteacutes en fonction de la solubiliteacute des hydrocarbures aromatiques la disponibiliteacute des

nutriments la tempeacuterature mais aussi de la preacutesence ou lrsquoabsence drsquooxygegravene (Zhang 2006)

De plus la biodeacutegradation est affecteacutee par la bioaccessibiliteacute reacuteduite des hydrocarbures

aromatiques Lrsquoadsorption des hydrocarbures aromatiques sur la matiegravere organique du sol


17

implique une faible surface drsquoeacutechange entre la fraction potentiellement biodeacutegradable des

composeacutes et les micro-organismes (Posada-Baquero 2011)

123 Dispersion des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoenvironnement

aquatique

Les eacutevegravenements climatiques tels que le vent la pluie et le lessivage des sols sont responsables

de fortes concentrations en hydrocarbures aromatiques retrouveacutees dans lrsquoeau et les seacutediments

des oceacuteans et des riviegraveres (Cavalcante 2009 et 2010) Dans un environnement aquatique les

composeacutes les moins hydrophobes les BTEX et les HAP leacutegers (2 et 3 cycles aromatiques)

sont principalement retrouveacutes dans lrsquoeau Les HAP plus hydrophobes (4 agrave 6 cycles

aromatiques) srsquoaccumulent preacutefeacuterentiellement dans la fraction organique des seacutediments

(Kafilzadeh 2015)

Eau douce

Le lessivage des sols par la pluie est notamment responsable de la preacutesence de HAP (somme

de 14 composeacutes) entre 04 et 163 microgL dans lrsquoeau de la ville de Colombia en Caroline du Sud

(11 eacutechantillons) (Ngabe 2000) Aux Etats-Unis le toluegravene et le xylegravene font partie des

composeacutes organiques les plus freacutequemment deacutetecteacutes dans les eaux urbaines Dans la riviegravere

Sava qui est le deuxiegraveme plus grand affluent du Danube et qui traverse la Sloveacutenie la Croatie

et la Serbie les niveaux de BTEX releveacutes dans les seacutediments varient de moins de 54 microgkg agrave

3886 microgkg (dw) Cet important niveau de pollution mesureacute suite agrave une inondation est

notamment expliqueacute par des rejets deaux useacutees ainsi que par la preacutesence drsquoindustries de

raffinage du peacutetrole (Medunić 2015) Pour la riviegravere de Tonghui (Peacutekin) toucheacutee par

lrsquoimportant deacuteveloppement urbain et industriel des alentours la concentration totale en HAP

(somme de 16) retrouveacutee dans les seacutediments est supeacuterieure agrave celle mesureacutee dans lrsquoeau avec

des valeurs variant de 127 agrave 928 microgkg et de 02 agrave 26 microgL respectivement Les HAP

composeacutes de 2 (385 ) et 3 (365 ) cycles aromatiques sont les plus repreacutesenteacutes dans les

eacutechantillons drsquoeau tandis que les HAP avec 3 (408 ) et 4 (288 ) cycles sont majoritaires

dans les eacutechantillons seacutedimentaires (Zhang 2004)

Murphy et al (1988) indiquent que plus de 90 des hydrocarbures sont adsorbeacutes sur les

matiegraveres particulaires dans les riviegraveres et ne traversent pas la zone de lrsquoestuaire en raison des

changements physico-chimiques entraicircneacutees par le meacutelange de lrsquoeau douce et lrsquoeau saleacutee

Lrsquoaugmentation de la saliniteacute entraine ladsorption des polluants sur les particules qui se

retrouvent donc concentreacutes dans les estuaires par floculation (Brunk 1997) En Normandie

en 2003 le contenu en HAP (somme de 21 HAP) retrouveacute dans les seacutediments de lrsquoestuaire de

Seine varie entre 1275 et 12492 microgkg dw et entre 1763 et 2457 microgkg dw pour les

seacutediments de la baie de Seine Dans ces mecircmes seacutediments le niveau de BaP atteint jusqursquoagrave

1122 microgkg de poids sec dans lrsquoestuaire et 176 microgkg dw dans la baie (Cachot 2006)


18

Eau saleacutee

Lrsquoenvironnement aux abords du lieu de preacutelegravevement influence le niveau drsquohydrocarbures

aromatiques releveacutes dans les eaux saleacutees et les seacutediments Dans lrsquoOceacutean Atlantique sur les

cocirctes de Fortaleza au Breacutesil le toluegravene est retrouveacute agrave un niveau de 163 μgL et de 115 μgL

pour le xylegravene Pour ces composeacutes le principal contributeur agrave cette pollution apparait ecirctre le

ruissellement urbain (Cavalcante 2010) La Lagune de Karavasta (Albanie) est impacteacutee par

de nombreuses sources de contamination telles que les deacuteversements drsquoeaux urbaines et de

lindustrie peacutetroliegravere les courants marins provenant de la mer Adriatique ou encore les

transports routier et maritime Le contenu total dans lrsquoeau de cette lagune est de 07 agrave 1 5

microgL pour les BTEX et de 01 agrave 12 microgL pour les HAP (somme de 13) Dans les seacutediments

les HAP sont retrouveacutes dans les mecircmes concentrations que dans lrsquoeau avec des valeurs entre

01 et 10 microgkg (Dukaj 2015) Dans des lagunes de la cocircte turque le contenu en BTEX

releveacute dans les seacutediments varie de 1 agrave 370 microgkg (dw) Le toluegravene est le composeacute le plus

retrouveacute (515 ) avec les mp-xylegravenes (403 ) La preacutedominance du toluegravene est notamment

expliqueacutee par lutilisation excessive de produits chimiques provenant des activiteacutes agricoles

(engrais et pesticides) et de la lutte contre les moustiques puisque les lagunes ne se trouvent

pas agrave proximiteacute de sites industriels (Uumlnluuml 2017)

Les activiteacutes portuaires sont eacutegalement responsables de fortes teneurs en hydrocarbures

aromatiques rencontreacutes dans les seacutediments Dans le port de Boston qui est le port le plus

pollueacute des Etats-Unis les concentrations en HAP (somme de 16) dans les seacutediments de

surface (environ 10 cm) varient de 7300 agrave 358000 microgkg (dw) Les HAP y sont retrouveacutes 4 agrave

7 fois plus associeacutes aux particules seacutedimentaires les plus grosses (gt 250 microm) qursquoagrave celles

infeacuterieures agrave 62 microm avec une preacutedominance (79-93 ) des composeacutes de 3 cycles et plus

(Wang 2001)

13 Conseacutequences eacutecologiques

131 Contamination des veacutegeacutetaux

Le contenu en hydrocarbures aromatiques dans les veacutegeacutetaux varie principalement en fonction

du niveau de pollution du site de croissance Les plantes cultiveacutees dans les zones urbaines

sont geacuteneacuteralement plus contamineacutees que dans les zones rurales Dans la zone meacutetropolitaine

de Campinas au Breacutesil (6 lieux de preacutelegravevements) le niveau de HAP (somme de 10 HAP)

mesureacute dans la laitue en zone rurale est de 912 microgkg de poids frais (3 deacuteterminations) et

atteint 1793 microgkg de poids frais (3 deacuteterminations) agrave proximiteacute de la route (Camargo 2003)

Les hydrocarbures aromatiques majoritairement preacutesents dans les fruits et leacutegumes sont ceux

ayant moins de 3 cycles aromatiques (Lei 2011) Ces composeacutes srsquoaccumulent

preacutefeacuterentiellement dans la peau qui est la partie la plus lipophile des veacutegeacutetaux (Goacuterna Binkul

1996 Goacuterna-Binkul 1997) Le benzegravene est notamment retrouveacute en concentration plus

importante dans la peau des fruits comme lrsquoorange (558 microgkg) la pomme (266 microgkg) et le

kiwi (321 microgkg) que dans la pulpe ougrave il nrsquoa pas pu y ecirctre deacutetecteacute (Goacuterna-Binkul 1996)

Lrsquoeacutelimination de la peau des concombres apregraves eacutepluchage permet de reacuteduire le contenu en

HAP (somme de 8 HAP) de 116 agrave 76 microgkg de poids frais (Ashraf 2012)


19

Contamination des veacutegeacutetaux par voie aeacuterienne

Lrsquoadsorption des hydrocarbures aromatiques deacutepend du mode de croissance (aeacuterien ou

souterrain) du veacutegeacutetal La concentration moyenne en HAP (somme de 16 HAP) rencontreacutee

dans 3 leacutegumes souterrains (pomme de terre radis et navet) est de 3226 microgkg de poids sec

contre 6073 microgkg de poids sec pour 6 leacutegumes feuillus (eacutepinard fenugrec ou le chou-fleur

par exemple) La diffeacuterence significative observeacutee entre ces deux groupes de veacutegeacutetaux montre

que les eacutechanges aeacuteriens semblent ecirctre les principaux responsables de leur contamination par

les HAP (Tuteja 2011) Dans une eacutetude meneacutee en Gregravece en 1993 le profil en HAP deacutetermineacute

dans des leacutegumes (choux carottes laitues poireaux et endives) cultiveacutes pregraves dune zone

industrielle est similaire agrave celui observeacute dans lair (Kipopoulou 1999) Les transferts

drsquohydrocarbures aromatiques de lair vers les plantes deacutependent du coefficient de partage

octanolair des composeacutes (Goacuterna-Binkul 2001 Kipopoulou 1999) Le facteur de

bioconcentration entre lrsquoair et la veacutegeacutetation qui est le ratio entre les concentrations en

hydrocarbures aromatiques dans lrsquoair et dans la plante est plus important lorsque le

coefficient de partage octanolair augmente (Kipopoulou 1999)

Lrsquoadsorption des composeacutes organiques volatils de lrsquoatmosphegravere deacutepend de la morphologie de

la plante De grandes surfaces deacutechange avec la phase gazeuse favorisent la contamination

Ce pheacutenomegravene est notamment observeacute pour le chou (14 cm2g) et le maiumls (36 cm2g) dont les

grandes feuilles repreacutesentent une large surface deacutechange par rapport au raisin (19 cm2g) ou

la tomate (055 cm2g) Dans les eacutechantillons preacuteleveacutes pregraves dune industrie chimique ayant

brucircleacutee une semaine auparavant la teneur totale en HAP (somme de 10 HAP) est beaucoup

plus importante dans les feuilles de chou et de maiumls avec 42plusmn35 μgkg et 24plusmn18 μgkg

ww respectivement que dans le raisin (03plusmn02 μgkg) et la tomate (environ 009plusmn004

μgkg) Lorsque la concentration en HAP est rameneacutee agrave la surface externe du veacutegeacutetal eacutetudieacute il

apparaicirct que le niveau de contamination agrave la surface du raisin (176 pg de HAP cm2) et de la

tomate (160 pg de HAP cm2) est supeacuterieur agrave celui des feuilles de maiumls (67 pg de HAP cm2)

La plus faible teneur des HAP en microgkg dans ces fruits est due selon les auteurs agrave leur

biomasse plus importante (Rey-Salgueiro 2008b)

De plus dans des conditions de culture similaires des teneurs en HAP plus eacuteleveacutees sont

retrouveacutees dans les leacutegumes agrave feuilles larges et rugueuses (Vernonia amygdalina) que dans

ceux posseacutedant des petites feuilles lisses (Lasianthera africanum) (Inam 2016)

Contamination des veacutegeacutetaux par le sol

Mecircme si les eacutechanges avec la phase gazeuse constituent la principale voie de contamination

des veacutegeacutetaux aeacuteriens un transfert des hydrocarbures aromatiques du sol vers les fruits via le

xylegraveme peut eacutegalement ecirctre envisageacute Le transfert du sol vers les parties aeacuteriennes a eacuteteacute

deacutemontreacute pour des cultures de leacutegumes (laitue carotte pomme de terre haricots et tomates)

sous atmosphegravere controcircleacutee dans des pots contenant des sols pollueacutes Les parties aeacuteriennes y

sont environ 10 fois moins contamineacutees que les racines Un faible transfert des HAP vers les

fruits est donc constateacute (Fismes 2004) Pour les plantes (12 espegraveces) poussant dans des sols

additionneacutes de pheacutenanthregravene et de pyregravene les parties aeacuteriennes sont moins contamineacutees

(jusquagrave 196 et 737 mgkg dw respectivement) que les racines (jusquagrave 672 et 199 mgkg


20

dw respectivement) (Gao 2004) Les auteurs suggegraverent un transfert restreint des composeacutes

eacutetudieacutes des racines vers les parties aeacuteriennes mais aussi une possible contamination provenant

de la volatilisation des HAP du sol

En ce qui concerne les leacutegumes souterrains des concentrations eacuteleveacutees en hydrocarbures

aromatiques ont notamment eacuteteacute mesureacutees dans les pommes de terre et les carottes (Ashraf

2012 Kipopoulou 1999 Samsoslashe-Petersen 2002) Dans le sol des champs de cultures la

concentration en BaP la plus importante est rencontreacutee pour un ancien site denfouissement

pregraves de Copenhague avec 15 mgkg (dw) Les quantiteacutes en BaP retrouveacutees dans les carottes

et les pommes de terre non peleacutees atteignent des concentrations extrecircmes drsquoenviron 14 mgkg

et 08 mgkg poids humide respectivement Le transfert des hydrocarbures aromatiques du sol

vers les veacutegeacutetaux souterrains est lieacute agrave leur solubiliteacute ainsi qursquoau coefficient de partage

octanoleau Le facteur de bioconcentration sol-veacutegeacutetal (soit la concentration en HAP dans le

veacutegeacutetal diviseacutee par leur concentration dans le sol) augmente avec la solubiliteacute des HAP dans

leau et avec la diminution du coefficient de partage octanoleau (Kipopoulou 1999) Les

hydrocarbures aromatiques de faible poids moleacuteculaire sont relativement solubles dans lrsquoeau

(tableau 1) volatils et mobiles dans le sol Ils sont ainsi facilement eacutelimineacutes par volatilisation

ou lessivage Les BTEX sont par conseacutequent absents des leacutegumes souterrains (navet pomme

de terre radis panais ceacuteleri-rave carotte) (Goacuterna-Binkul 1996)

Le niveau de contamination des sols ne semble pas ecirctre systeacutematiquement correacuteleacute agrave la

concentration des HAP retrouveacutee dans les plantes Cela peut srsquoexpliquer drsquoune part par la

faible mobiliteacute des HAP comportant plus de 4 cycles qui ne peuvent pas migrer vers le

veacutegeacutetal et drsquoautre part par les processus de biodeacutegradation au niveau du sol qui entraicircne

lrsquoeacutelimination drsquoune partie des HAP (Li 2008 Samsoslashe-Petersen 2002)

Labsorption des HAP par les racines est renforceacutee par la preacutesence de la microflore du sol

Linoculation dun champignon mycorhiziens dans le sol facilite le transfert des HAP vers la

racine de ray-grass Apregraves 60 jours les niveaux de fluoregravene et de pheacutenanthregravene releveacutes dans

les racines des sols non inoculeacutes sont de 12 et 02 μgkg dw respectivement alors quils

atteignent 626 et 48 μgkg dw respectivement pour les racines des sols inoculeacutes avec des

champignons mycorhiziens (Gao 2010) Linoculation des champignons (Lewia sp) dans le

sol (contamineacute avec du pyregravene et du pheacutenanthregravene agrave 1500 mgkg dw) favorise eacutegalement la

sorption du pyregravene par les racines de feacutetuque La concentration de pyregravene est de 695 plusmn 246

mgkg dw dans les racines provenant des sols non inoculeacutes et de 1603 plusmn 336 mgkg dw

dans les racines des sols inoculeacutes (3 eacutechantillons par conditions) (Cruz-Hernaacutendez 2013)

132 Contamination de la faune terrestre

Les insectes tels que les abeilles sont souvent utiliseacutes comme indicateurs de la qualiteacute de

lrsquoenvironnement en raison de leur exposition et de leur sensibiliteacute aux polluants mais aussi de

leur large distribution dans lrsquoenvironnement et de lrsquoaccegraves agrave un nombre suffisant drsquoindividus

pour obtenir des reacutesultats significatifs (Fernaacutendez 2001 Kevan 1999 Lambert 2012) Les

abeilles sont exposeacutees aux hydrocarbures aromatiques pendant leur vol mais aussi par

ingestion lors de la reacutecolte du pollen et du nectar des fleurs (Lambert 2012) Une eacutetude


21

reacutealiseacutee en Bretagne sur diffeacuterents ruchers situeacutes agrave proximiteacute ou non drsquoagglomeacuterations du

trafic routier ou du trafic maritime a montreacute la preacutesence de HAP dans le miel et les abeilles

De plus fortes concentrations sont mesureacutees dans le corps des abeilles (703plusmn125 microgkg dw

en moyenne) que dans le miel (082plusmn001 microgkg ww en moyenne) Des teneurs significatives

sont retrouveacutees dans les abeilles (087-7383 microgkg) le miel (048-580 microgkg) et le pollen

(079-12941 microgkg) de licircle dOuessant probablement en raison du trafic intensif de bateaux

(Lambert 2012)

Lrsquoabsorption drsquohydrocarbures aromatiques agrave partir du sol par des animaux terrestres tels que

la chegravevre ou la vache engendre lrsquoexcreacutetion de meacutetabolites par les voies lacteacutee et urinaire

(Costera 2009 Ounnas 2009 Grova 2006 Lutz 2006) Les meacutetabolites principalement

retrouveacutes dans les fluides biologiques (3-hydroxypheacutenanthregravene 1-hydroxypyregravene) sont mono-

hydroxyleacutes (Ounnas 2009 Lutz 2006) Une relation dose-reacuteponse (R2 = 096) a pu ecirctre

eacutetablie entre les doses de pyregravene ingeacutereacutees et les quantiteacutes de 1-hydroxypyregravene excreacuteteacute dans

lurine et le lait de chegravevre (Ounnas 2009) Les meacutetabolites de HAP sont majoritairement

excreacuteteacutes par voie urinaire puisque leur concentration est 20 agrave 30 fois plus importante dans les

urines que dans le lait des ruminants (Costera 2009 Ounnas 2009) Le 1-hydroxypyregravene

atteint par exemple jusqursquoagrave 8000 microgL dans les urines et 450 microgL dans le lait des chegravevres 9

h apregraves la consommation de 49 mg de pheacutenanthregravene 43 mg de pyregravene et 50 mg de

benzo(a)pyregravene provenant drsquoun eacutechantillon de sol (Costera 2009) Lrsquoingestion involontaire de

sol par les ruminants repreacutesente une source non neacutegligeable de transfert des HAP dans la

chaine alimentaire car le sol est plus contamineacute par les HAP que les fourrages (Costera 2009

Ounnas 2009 Grova 2006 Lutz 2006)

En Coreacutee les concentrations en meacutetabolites hydroxyleacutes retrouveacutees dans lurine de vaches

laitiegraveres sont comprises entre 01 et 59 microgL pour le 3-hydroxypheacutenanthregravene et entre 05 et

36 microgL pour le 1-hydroxypyregravene Ces concentrations en meacutetabolites hydroxyleacutes sont assez

correacuteleacutees agrave celles des HAP non meacutetaboliseacutes retrouveacutees dans les muscles squelettiques avec

07 agrave 48 microgkg de poids frais pour le pheacutenanthregravene (R2 = 058) et 04 agrave 41 microgkg de poids

frais pour le pyregravene (R2 = 066) (Kang 2011)

Une eacutetude reacutealiseacutee en Reacutepublique tchegraveque (administration de HAP par apport alimentaire

percutaneacute et par inhalation) montre que les HAP non meacutetaboliseacutes sont retrouveacutes dans tous les

tissus bovins et porcins eacutetudieacutes (le foie les reins les poumons les muscles les tissus adipeux

le cristallin et lhumeur vitreacutee) Les plus fortes concentrations en HAP (somme de 16) sont

mesureacutees au niveau du cristallin avec 20 agrave 170 microgkg de poids frais pour les porcs et 72 agrave

219 microgkg de poids frais pour les bovins Malgreacute le caractegravere hydrophobe des HAP leurs

concentrations restent faibles dans les tissus adipeux 002 agrave 011 microgkg de poids frais pour les

porcs et 002 agrave 032 microgkg de poids frais pour les bovins en raison de leur meacutetabolisation

rapide (Ciganek 2006)


22

133 Conseacutequences sur les micro-organismes du sol

La contamination du sol par les HAP a des conseacutequences sur la composition lrsquoabondance

ainsi que sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes (champignons et bacteacuteries) La preacutesence des

HAP dans le sol affecte la composition de la communauteacute microbienne Par rapport au sol non

contamineacute le sol contamineacute par les HAP montre plus de γ-Proteobacteria et moins de

Bacteroidetes Les actinobacteacuteries semblent ecirctre les plus repreacutesenteacutees dans les sols

contamineacutes par le fluoranthegravene (Sawulski 2014)

Labondance en microorganismes est affecteacutee par le niveau des HAP dans le sol et deacutepend de

la distance avec la source de contamination Pregraves de lautoroute dans un sol contamineacute par

3095 μgkg dw (Somme de 10 HAP) la quantiteacute en bacteacuteries et champignons est

respectivement 8 et 3 fois supeacuterieure au niveau rencontreacute agrave 500 megravetres dans une prairie dont

le sol possegravede une teneur en HAP de 106 μgkg dw (Tuhaacutečkovaacute 2001) Lrsquoaugmentation de

la preacutesence de ces micro-organismes avec le rapprochement de la source de pollution est due agrave

lrsquoutilisation des hydrocarbures aromatiques comme source drsquoeacutenergie pour le deacuteveloppement

des colonies (Tuhaacutečkovaacute 2001) Neacuteanmoins lrsquoeffet inverse est observeacute pour drsquoautre

bacteacuteries telles que les actinomycegravetes (majoritairement des nocardioformes) dont la preacutesence

se trouve diminueacutee avec le rapprochement de la source en HAP

La preacutesence des HAP dans le sol reacuteduit significativement (p lt 005 par rapport au sol non

contamineacute) drsquoenviron 50 lrsquoactiviteacute (deacuteshydrogeacutenase) des bacteacuteries des archeacutees et des

champignons 2 jours apregraves la contamination Cependant 20 jours apregraves la contamination

lrsquoactiviteacute de ces micro-organismes dans les sols contamineacutes nrsquoest pas significativement

diffeacuterente de celle observeacutee dans le sol non contamineacute (Sawulski 2014)

134 Contamination des espegraveces aquatiques

Contamination des espegraveces en eau douce

Une eacutetude meneacutee dans diffeacuterents lac drsquoEurope et du Groenland montre la preacutesence de HAP

dans le foie des poissons Des concentrations similaires en HAP (somme de 14) sont releveacutees

dans le foie des truites (2 et 65 microgkg ww) et des ombles (11 et 65 microgkg ww) Les reacutesultats

montrent chez ces poissons la dominance de HAP leacutegers principalement le pheacutenanthregravene

(plus de 50 ) et dans de moindres mesures le fluoregravene le fluoranthegravene et le pyregravene (environ

10 chacun) (Vives 2003) Dans une reacuteserve naturelle en Camargue le pheacutenanthregravene est

geacuteneacuteralement le HAP le plus retrouveacute dans le foie (32-166 microgkg) et la veacutesicule biliaire (27-

111 microgkg) des poissons (carrassins anguilles poissons chat) (Pointet 2000)

Contamination des espegraveces en eau saleacutee

Dans les algues Fucus serratus et Fucus vesiculosus provenant drsquoun petit port de Norvegravege ougrave

les activiteacutes principales sont lindustrie et la circulation des bateaux les niveaux de BaP

releveacutes sont respectivement eacutegaux agrave 20 et 64 microgkg dw (Knutzen 1982)

De nombreuses espegraveces marines telles que les mollusques bivalves les phytoplanctons et les

zooplanctons se deacuteveloppent et se nourrissent dans le compartiment seacutedimentaire impliquant


23

lrsquoabsorption et lrsquoaccumulation des hydrocarbures aromatiques Une eacutetude reacutealiseacutee sur

diffeacuterentes espegraveces de poissons (thon maquereau saumon lespadon et autres poissons

blancs) et de fruits de mer (moules palourdes et crevettes) provenant du commerce espagnol

montre que les plus fortes concentrations en HAP (16 composeacutes) sont retrouveacutees dans les

coquillages Dans les moules les palourdes et les crevettes les fortes teneurs en HAP (2 agrave 21

microgkg ww) sont associeacutees agrave leur incapaciteacute agrave meacutetaboliser ces polluants impliquant une

importante accumulation (Martiacute-Cid 2007) Dans la moule bleue provenant des zones cocirctiegraveres

nordiques (Islande Norvegravege et Suegravede) les niveaux en HAP fluctuent entre 40 et 11670 microgkg

dw (Skarpheacuteethinsdoacutettir 2007) Pour les moules Mytilus galloprovincialis preacuteleveacutees le long

des cocirctes europeacuteennes (Allemagne France et Espagne) la contamination en BaP varie entre

022 microgkg dw en Meacutediterraneacutee (cocirctes franccedilaises Corse et Sardaigne) et 166 microgkg dw dans

le Bassin dArcachon (zones hautement urbaniseacutees avec espaces de loisirs) (Baumard 1999)

Ces valeurs restent tregraves infeacuterieures aux critegraveres deacutevaluation eacutecotoxicologique (EAC) compris

entre 5000 et 50 000 microgkg dw pour le BaP dans les moules (OSPAR 2000)

135 Contamination des aliments

La contamination des aliments bruts (animaux et veacutegeacutetaux) se produit pendant la croissance

mais aussi pendant le transport le stockage ainsi qursquoau cours des processus de transformation

(produits seacutecheacutes grilleacutes rocirctis fumeacutes ou fris)

Les concentrations en HAP (somme de 16 composeacutes en microgkg ww) sont geacuteneacuteralement plus

faibles dans les fruits (de 07 pour la banane agrave 1 microgkg pour la pecircche) et les leacutegumes (de 07

pour lrsquooignon agrave 41 microgkg pour le chou-fleur) que dans les produits gras (de 181 pour le

beurre agrave 192 microgkg pour la margarine) les produits laitiers (de 06 pour le yaourt agrave 128

microgkg pour le fromage) et la viande (de 12 pour la longe de porc agrave 3649 microgkg pour le

salami) Le niveau de toluegravene est eacutegalement plus eacuteleveacute dans les eacutechantillons de margarine

(272 microgkg) de fromage (255 microgkg) et de bacon (230 microgkg) que dans les fruits tels que

lrsquoorange (183 microgkg) la banane (36 microgkg) et la fraise (16 microgkg) ou dans les leacutegumes comme

lrsquoavocat (3 microgkg) (Fleming-Jones 2003) Ceci peut notamment ecirctre expliqueacute par le caractegravere

lipophile des hydrocarbures aromatiques qui ont une plus forte affiniteacute pour les lipides

(Camargo 2003 Martiacute-Cid 2008)

La viande et les produits carneacutes ainsi que les huiles et les graisses sont consideacutereacutes comme les

principaux contributeurs agrave lrsquoabsorption journaliegravere de HAP par ingestion avec respectivement

57-71 et 8-12 pour les adultes (Martorell 2010) La consommation de fruits et de

leacutegumes (environ 31 de lrsquoapport alimentaire total) contribue pour 5 agrave 10 agrave lrsquoabsorption

des HAP (Martorell 2010) Neacuteanmoins lrsquoabsorption journaliegravere drsquohydrocarbures aromatiques

peut varier selon la proportion de fruits et de leacutegumes inteacutegreacutee agrave lrsquoalimentation ou le niveau de

contamination de ces aliments qui deacutepend de leur environnement de culture de leur stockage

ou des proceacutedeacutes utiliseacutes pour leur transformation Les fruits et les leacutegumes repreacutesentent donc

une source significative drsquoapport drsquohydrocarbures aromatiques qui doit ecirctre consideacutereacutee


24

1351 Contenu en hydrocarbures aromatiques dans les fruits et les

leacutegumes

13511 Contenu en BTEX dans les fruits et leacutegumes

Dans la litteacuterature tregraves peu de donneacutees sont disponibles sur la preacutesence de BTEX dans les

fruits et les leacutegumes De plus la plupart de ces eacutetudes visent agrave deacuteterminer les concentrations

en BTEX dans des produits acheteacutes en supermarcheacute geacuteneacuterant un manque drsquoinformation sur

leurs conditions de culture mais aussi de stockage et de transport

Reacutepartition des BTEX dans les fruits et leacutegumes

Pour certains fruits et leacutegumes les contenus en BTEX dans la peau et la pulpe sont compareacutes

Les concentrations en toluegravene retrouveacutees dans la pulpe des tomates des kiwis des prunes des

poires et des pommes sont moins importantes que celles deacutetermineacutees dans leurs peaux

respectives En ce qui concerne le benzegravene qui nrsquoest pas deacutetecteacute dans la pulpe des pommes sa

concentration dans la peau est de 002 microgkg (ww) Dans le cadre drsquoune contamination

aeacuterienne les BTEX semblent preacutefeacuterentiellement srsquoadsorber et srsquoaccumuler au niveau de la

peau qui forme une barriegravere lipophile et qui est plus hydrophobe que la pulpe

Lrsquoeacutetude des BTEX dans des leacutegumes souterrains tels que le navet les pommes de terre le

radis le panais le celeri et la carotte nrsquoa reacuteveacuteleacute la preacutesence drsquoaucun hydrocarbure aromatique

monocyclique Ces reacutesultats semblent indiquer que lrsquoabsence de contact avec lrsquoair au cours de

la croissance preacutevient drsquoune contamination de ces veacutegeacutetaux par les BTEX (Goacuterna-Binkul

1996) Cette hypothegravese est conforteacutee par les pressions de vapeur eacuteleveacutees des BTEX

impliquant une importante volatilisation de ces composeacutes au niveau du sol

Distribution des BTEX

Parmi les BTEX le toluegravene semble ecirctre lrsquohydrocarbure aromatique monocyclique le plus

freacutequemment retrouveacute dans les eacutechantillons de fruits et de leacutegumes Le niveau de toluegravene dans

les fruits varie de 003 microgkg ww dans la pulpe de kiwi agrave 36 microgkg ww dans la pulpe de

banane En ce qui concerne les leacutegumes les concentrations en toluegravene sont comprises entre

002 microgkg ww dans les feuilles de chou et 3 microgkg ww dans lrsquoavocat

Le benzegravene peut atteindre une concentration tregraves forte de 132 microgkg ww pour la banane

(Fleming-Jones 2003)

Lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes ne sont deacutetecteacutes que dans un faible nombre drsquoeacutechantillons

Lrsquoeacutethylbenzegravene est preacutesent dans la peau drsquoorange les olives et lrsquoavocat avec des quantiteacutes

respectives de 002 15 et 5 microgkg ww Le niveau en mp-xylegravenes est drsquoenviron 008 microgkg

ww dans la peau drsquoorange et est compris entre 1 et 39 microgkg ww dans les olives Seule la

peau drsquoorange montre une preacutesence drsquoo-xylegravene avec environ 0002 microgkg ww

Des contenus importants en BTEX ont eacuteteacute deacutetermineacutes dans les bananes les fraises et les

avocats notamment en raison de concentrations en benzegravene eacuteleveacutees entre 11 et 132 microgkg

(ww) Les investigations pour ces fruits et leacutegumes sont meneacutees par les mecircmes auteurs

(Fleming-Jones 2003) Il est donc possible drsquoenvisager que les conditions de culture et de


25

stockage si elles sont similaires pour lrsquoensemble des fruits et legumes eacutetudieacutes soient agrave

lrsquoorigine des niveaux de contamination eacuteleveacutes

13512 Contenu en HAP dans les fruits et leacutegumes

Compareacutes aux BTEX un plus grand nombre de travaux visant agrave deacuteterminer le contenu en

HAP dans les fruits et les leacutegumes sont disponibles dans la liteacuterature La plupart de ces

investigations sont meneacutees dans des environnements contamineacutes par des sources particuliegraveres

de HAP (brucirclage de deacutechets industries activiteacutes urbaines) Les niveaux de HAP deacutetecteacutes dans

les fruits et les leacutegumes sont globalement faibles Des quantiteacutes entre 001 et 05 microgkg (ww)

sont retrouveacutees pour les HAP classeacutes comme polluants prioritaires par lrsquoUS-EPA Cependant

plusieurs eacutetudes reacutevegravelent dans divers fruits et leacutegumes des concentrations supeacuterieures agrave 05

microgkg ww pour certains composeacutes qui peuvent mecircme atteindre jusqursquoagrave 5 microgkg (ww) Le

niveau de HAP est deacutependant du fruit ou du leacutegume eacutetudieacute de son environnement de

croissance ainsi que du HAP consideacutereacute

Influence de lrsquoenvironnement des cultures sur le contenu en HAP dans les fruits et leacutegumes

Parmi les eacutetudes disponibles certains environnements apparaissent plus contamineacutes par les

HAP entraicircnant de plus importantes concentrations retrouveacutees dans les cultures Des quantiteacutes

eacuteleveacutees en HAP (freacutequemment gt 6 microgkg jusqursquoagrave 110 microgkg) peuvent ecirctre observeacutees dans

diffeacuterents leacutegumes (chou carotte chou-fleur laitue et tomate) provenant de Chine (Lei

2011 Mo 2009 Wang 2012 Wu 2016 Zhong 2002) La proximiteacute des cultures avec un

site de combustion de deacutechet eacutelectronique dans le sud de la Chine reacutesulte en drsquoimportants

niveaux de HAP (somme de 8 HAP lourds) dans les pois et les eacutechalotes avec 655 et 488

microgkg ww respectivement (Wang 2012) Des concentrations en HAP lourds (somme de 8)

supeacuterieures agrave 10 microgkg sont trouveacutes dans le chou (11plusmn16 microgkg) le ceacuteleri (jusqursquoagrave 19plusmn46

microgkg dans les feuilles) le concombre (15plusmn14 microgkg dans la peau) lrsquoaubergine (12plusmn15 microgkg

dans la peau) la pomme de terre (15plusmn15 microgkg) et la tomate (13plusmn14 microgkg dans la peau)

cultiveacutes dans une reacutegion du nord de la Chine ougrave le charbon trouve de multiples applications

(industrie chauffage cuisson) (Zhong 2002) Certains niveaux en HAP sont associeacutes agrave des

eacutecarts types importants La quantiteacute drsquoanthracegravene retrouveacutee dans la peau des pommes de terre

(26 eacutechantillons) est estimeacutee agrave 102plusmn328 microgkg ww indiquant une importante variabiliteacute des

concentrations retrouveacutees dans les diffeacuterents eacutechantillons (Zhong 2002) Dans les leacutegumes

provenant de zones denseacutement peupleacutees et industrialiseacutees de Chine (Nanjing 8 millions

drsquohabitants preacutesence drsquoindustries peacutetrochimique et sideacuterurgique Wuhan 10 millions

drsquohabitants preacutesence drsquoindustries sideacuterurgique important trafic terrestre fluvial et aeacuterien) le

fluoregravene et pyregravene sont deacutetecteacutes en fortes concentrations Le pyregravene atteint 100 microgkg dans le

chou fleur et la concentration en fluoregravene est drsquoenviron 39 microgkg dans le luffa (Lei 2011

Wu 2016) Dans ces deux eacutetudes les taux de reacutecupeacuteration obtenus pour certains HAP

excegravedent les 100 Quelques estimations des niveaux de naphtalegravene drsquoaceacutenaphtegravene et de

fluoregravene sont infeacuterieures aux gammes de lineacuteariteacute deacutetermineacutees par Lei et al (2011) (entre 10

et 2000 microgkg pour le naphtalegravene et lrsquoaceacutenaphthegravene et de 2 agrave 2000 microgkg pour le fluoregravene)


26

La proximiteacute des cultures avec une source de pollution influe sur la quantiteacute en HAP

retrouveacutee dans les veacutegeacutetaux Les veacutegeacutetaux provenant de zones urbaines ou industrielles

preacutesentent un contenu en HAP plus important que ceux cultiveacutes dans les zones rurales Le

niveau de HAP lourds (somme de 8) retrouveacute dans la laitue (moyenne de 3 deacuteterminations) est

drsquoenviron 13plusmn04 microgkg ww lorsqursquoelle est cultiveacutee dans une zone rurale contre 41plusmn15

microgkg ww pour celle reacutecolteacutee pregraves drsquoune route agrave proximiteacute drsquoune meacutetropole (Camargo

2003) Pour les feuilles drsquoaneth provenant drsquoune zone urbaine le niveau total en HAP (somme

de 15) est drsquoenviron 52 microgkg ww alors qursquoil est de 07 microgkg ww pour celles cultiveacutees

dans une zone rurale (Soceanu 2014)

Dans un environnement pollueacute par les HAP lrsquoexposition aeacuterienne semble ecirctre la principale

voie contribuant agrave la contamination des veacutegeacutetaux La comparaison des niveaux en HAP dans

des veacutegeacutetaux aeacuteriens et souterrains cultiveacutes dans un mecircme environnement montre que les

parties aeacuteriennes sont geacuteneacuteralement plus contamineacutees que les parties souterraines La

concentration moyenne en HAP (somme de 16) dans 6 leacutegumes agrave feuilles (607 microgkg dw)

reacutecolteacutes aux alentours drsquoune ville indienne (Panipat) est significativement supeacuterieure agrave celle

trouveacutee dans 3 leacutegumes souterrains (323 microgkg dw) (Tuteja 2011) De mecircme dans une zone

urbaine en Roumanie le niveau en HAP (somme de 15 composeacutes) deacutetecteacute dans les feuilles de

chou se situe autour de 10 microgkg ww contre 3 microgkg ww pour les pommes de terre

(Soceanu 2014)

Influence de la varieacuteteacute sur le contenu en HAP dans les fruits et leacutegumes

Lrsquoaccumulation des HAP dans les fruits et les leacutegumes semble ecirctre deacutependante de la varieacuteteacute

Parmi 3 varieacuteteacutes de carottes provenant de fermes biologiques les carottes de varieacuteteacute

laquo Nairobi raquo (3 eacutechantillons) avec 160plusmn25 microgkg ww dans la peau et 51plusmn08 microgkg ww

dans la chair sont celles absorbant la plus grande quantiteacute de HAP (somme de 15 HAP) par

rapport au niveau de contamination du sol (5897plusmn430 microgkg dw) Parmi 4 varieacuteteacutes de

pommes de terre eacutetudieacutees la pomme de terre de type laquo Deacutesireacutee raquo (3 eacutechantillons) preacutesente la

plus forte absorption de HAP avec des concentrations de 206plusmn22 microgkg ww dans la peau et

105plusmn13 microgkg ww dans la chair pour un niveau de HAP de 9780plusmn692 microgkg dw dans le

sol Lrsquoadsorption des HAP du sol est significativement deacutependante de la varieacuteteacute de leacutegume

cultiveacute (Zohair 2006) Pour les tomates agrave maturiteacute provenant de Constanta en Roumanie le

niveau de HAP (somme de 15 HAP) retrouveacute pour la varieacuteteacute laquo Campbell 146 raquo est de 529

microgkg ww et de 298 microgkg ww pour la varieacuteteacute laquo cœur de bœuf raquo (Soceanu 2012)

Influence du stade de maturiteacute sur le contenu en HAP dans les fruits et leacutegumes

Le niveau en HAP dans les fruits et leacutegumes ne semble pas deacutependre de leur stade de

maturiteacute Le contenu en HAP (somme de 8 HAP lourds) mesureacute dans les varieacuteteacutes de tomates

laquo cœur de bœuf raquo cultiveacutees dans une zone urbaine est drsquoenviron 2 microgkg pour les tomates agrave

maturiteacute et de 1 microgkg ww pour les tomates non arriveacutees agrave maturiteacute (Soceanu 2012) Le

contenu en HAP (somme de 15 HAP) semble plus faible pour les pommes (06 microgkg ww)

les cerises (51 microgkg) les nectarines (33 microgkg) et les abricots (04 microgkg ww) non mucircrs ou

agrave quasi maturiteacutes compareacute aux fruits agrave maturiteacute (52 77 76 et 39 microgkg respectivement)


27

Neacuteanmoins la relation entre le contenu en HAP et le stade de maturiteacute nrsquoa pas pu ecirctre eacutetablie

par les auteurs (Soceanu 2016)

Diffeacuterences de contenus en HAP entre les fruits et les leacutegumes

Les fruits et les leacutegumes-fruits tels que les tomates ont geacuteneacuteralement un plus faible contenu

en HAP que les leacutegumes Dans les fruits et les tomates eacutetudieacutes dans la litteacuterature (excepteacute

ceux preacutesenteacutes pour la Chine) les teneurs en HAP lourds (somme de 8) excegravedent rarement 4

microgkg Par contre dans les leacutegumes tels que les eacutepinards et le navet les HAP lourds peuvent

ecirctre retrouveacutes autour de 6 microgkg (Ashraf 2012 2013) Le contenu total en HAP (somme de

10 HAP) varie entre 438 et 1793 microgkg ww pour les leacutegumes contre 377 agrave 405 microgkg ww

pour les fruits provenant du Breacutesil (Camargo 2003)

Distribution des HAP dans les fruits et leacutegumes

Les HAP semblent srsquoaccumuler preacutefeacuterentiellement au niveau de la peau des fruits et des

leacutegumes Le niveau en HAP (somme de 15 HAP) releveacute dans la pulpe (eacutechantillons extraits en

triplicat) de banane (072plusmn001 microgkg ww) est environ 8 fois plus faible que celui preacutesent

dans la peau (551plusmn024 microgkg ww) (Soceanu 2016) Concernant les carottes laquo Major raquo et

laquo Autumn Kings raquo provenant de fermes biologiques anglaises le contenu en HAP total

(somme de 15 HAP) dans la peau est environ 4 fois plus important que celui rencontreacute dans

leur chair respective (Zohair 2006) Pour 4 varieacuteteacutes de pommes de terre les concentrations en

HAP (somme de 15 HAP) dans la peau sont environ deux fois supeacuterieures agrave celles de la chair

(Zohair 2006) Lrsquoeacutepluchage des pommes de terre cultiveacutees en Egypte permet de reacuteduire

fortement le niveau de 7 HAP susceptibles drsquoecirctre canceacuterogegravenes (somme de 7 composeacutes) de

36 agrave 02 microgkg ce qui repreacutesente une perte drsquoenviron 93 (Abou-Arab 2014) Le contenu

lipidique de la peau est geacuteneacuteralement plus important que celui de la chair ce qui peut

expliquer lrsquoaccumulation preacutefeacuterentielle des contaminants hydrophobes dans la peau des

veacutegeacutetaux (Chiou 2001)

Dans les fruits et leacutegumes les HAP leacutegers avec des masses moleacuteculaires comprises entre 128

et 202 gmol sont rencontreacutes en plus fortes concentrations que les HAP lourds (MM ge 228

gmol) (Bishnoi 2002 Jaacutenskaacute 2006) Excepteacute pour le kiwi et le pamplemousse (Soceanu

2016) les contenus en HAP lourds (somme de 8) rencontreacutes dans les fruits (Bishnoi 2002

Jaacutenskaacute 2006 Soceanu 2016) sont infeacuterieurs agrave 6 microgkg ww tandis que la valeur de 8 microgkg

ww est freacutequemment atteinte pour les HAP leacutegers (somme de 8) Pour les fruits (pomme

sapota papaye raisin et ananas) provenant de Mumbai en Inde les HAP possegravedant 2 et 3

cycles repreacutesentent 60 agrave 85 du contenu total en HAP (somme de 14 HAP) (Bishnoi 2006)

En ce qui concerne les leacutegumes excepteacute pour certaines eacutetudes reacutealiseacutees en Chine les

quantiteacutes en HAP lourds (somme de 8) excegravedent rarement 8 microgkg tandis que les niveaux en

HAP leacutegers (somme de 8 HAP) atteignent jusqursquoagrave 31 microgkg ww dans le chou (Jaacutenskaacute 2006)

et environ 19 microgkg ww dans le taro (Bishnoi 2002 Wang 2012) Pour lrsquoeacutepinard et la

courge blanche (leacutegumes aeacuteriens) les HAP leacutegers (sans lrsquoaceacutenaphtegravene) repreacutesentent environ

89 du contenu total en HAP (16 composeacutes) et ce pourcentage atteint 95 pour la pomme

de terre et le radis (leacutegumes souterrains) (Tuteja 2011) Les HAP leacutegers (somme de 8)

constituent plus de 75 du contenu total en HAP (somme de 15 HAP) pour les carottes ainsi


28

que pour la peau et la chair des pommes de terre (Zohair 2006) Cette preacutedominance des HAP

leacutegers peut ecirctre expliqueacutee par leur mobiliteacute plus importante dans lrsquoair et le sol ainsi que par

leur solubliteacute plus eacuteleveacutee dans lrsquoeau cela induit une adsorption preacutefeacuterentielle des HAP leacutegers

par rapport aux HAP lourds sur les veacutegeacutetaux (Bishnoi 2006)

1352 Impact de lrsquoemballage et du stockage sur le contenu en

hydrocarbures aromatiques dans les aliments

La contamination de certains produits alimentaires bruts par les hydrocarbures aromatiques

peut se produire pendant le transport ou le stockage Les niveaux de HAP dans la cachaccedila

une boisson obtenue agrave partir de la canne agrave sucre conserveacutee 24 mois agrave tempeacuterature ambiante

dans diffeacuterents emballages ont pu ecirctre compareacutes La quantiteacute de HAP (somme de 16 HAP)

retrouveacutee dans la cachaccedila stockeacutee dans des contenants en polyeacutethylegravene est significativement

plus eacuteleveacutee (4924 μgL) que celle observeacutee apregraves conservation dans des bouteilles en verre

(689 μgL) (Machado 2014) Neacuteanmoins les emballages en polyeacutethylegravene teacutereacutephtalate

semblent eacutegalement ecirctre responsables drsquoune sorption de BaP La concentration en BaP dans

lhuile de tournesol stockeacutee dans des reacutecipients de polyeacutethylegravene teacutereacutephtalate diminue de 371 agrave

259 μgkg apregraves 50 h de stockage (eacutecart-type de 12 μgkg) (Šimko 2006) Au cours du

stockage agrave tempeacuterature ambiante la preacutesence dun grand volume dair dans les reacutecipients

fermeacutes peut induire une formation de HAP par oxydation drsquoun produit alimentaire comme

lrsquohuile Dans des reacutecipients avec 50 cm3 dair les niveaux en fluoregravene et en naphtalegravene dans

lhuile sont supeacuterieurs de 72 et 16 respectivement agrave ceux retrouveacutes pour des eacutechantillons

stockeacutes avec 11 cm3 dair (Guilleacuten 2008)

1353 Impact des proceacutedeacutes de cuisson sur le contenu en hydrocarbures

aromatiques dans les aliments

Au cours de la cuisson des hydrocarbures aromatiques peuvent eacutegalement ecirctre produits par

pyrolyse de la matiegravere organique (proteacuteines lipides steacuteroiumldes et sesquiterpegravenes) contenue

dans les veacutegeacutetaux et les tissus animaux (Chen 2001 Britt 2003 Francis 2012) La

formation des hydrocarbures aromatiques pendant les processus de cuisson deacutepend du type

drsquoaliment de la tempeacuterature de cuisson de la preacutesence doxygegravene de la dureacutee et du type de

cuisson La comparaison de diffeacuterents proceacutedeacutes de cuisson (figure 10 Perelloacute 2009) durant

entre 5 et 7 min montre que les concentrations en HAP (somme de 16 HAP) sont plus

importantes pour le merlu et le poulet rocirctis (1926 et 2793 microgkg de masse fraicircche

respectivement pour des tempeacuteratures de cuisson de 187 degC et 170 degC) que pour le merlu et le

poulet frits (1330 et 1496 microgkg de masse fraiche respectivement pour des tempeacuteratures de

cuisson de 119 degC et 174 degC) ou grilleacutes (respectivement 658 et 625 microgkg de masse fraiche

pour des tempeacuteratures de cuisson de 224 degC et 221 degC)


29


drsquoapregraves les reacutesultats de Perelloacute et al 2009 (pas drsquoeacutecarts-type disponibles)

somme de 16 HAP exprimeacutee en microgkg de masse fraicircche

nd non deacutetermineacute

Le niveau maximal de benzegravene retrouveacute dans les viandes et les produits carneacutes seacutecheacutes fumeacutes

ou fermenteacutes (environ 6 microgkg) est 5 fois plus eacuteleveacute que dans ces produits crus (125 microgkg)

De mecircme les poissons crus gras (9 microgkg) ou non gras (2 microgkg) ont un contenu 8 agrave 38 fois

moins important que les poissons fumeacutes (76 microgkg) (Medeiros 2012)

Une autre eacutetude montre que 3 fois plus de HAP (5268 microgkg) sont retrouveacutes dans le magret

de canard fumeacute agrave 60 degC pendant 3 h qursquoapregraves un fumage de 30 min (1546 microgkg) (Chen

1997) Pendant la cuisson au barbecue les graisses tombeacutees sur la source de chaleur geacutenegraverent

des fumeacutees concentreacutees en hydrocarbures aromatiques Ces fumeacutees sont les principales

responsables du transfert dhydrocarbures aromatiques sur les denreacutees alimentaires preacutepareacutees

au barbecue (Viegas 2012 Saint-Aubert 1992) Lutilisation de charbon de bois de noix de

coco permet la reacuteduction de la formation des HAP dans les aliments carneacutes gras par rapport agrave

lrsquoutilisation du charbon de bois (Viegas 2012)

Les fruits et les leacutegumes sont principalement consommeacutes crus mais quelques-uns neacutecessitent

une eacutetape de cuisson avant drsquoecirctre consommeacutes crsquoest notamment le cas pour la pomme de

terre Leacutebullition qui est la proceacutedure la plus courante pour la cuisson des leacutegumes peut

entraicircner une diminution du contenu total en HAP Par exemple la quantiteacute en HAP (somme

de 15 HAP) est reacuteduite de 88 pour les pommes de terre et 81 pour les eacutepinards apregraves

eacutebullition (figure 11 Abou-Arab 2014)


30


drsquoapregraves les reacutesultats de Abou-Arab et al 2014 somme de 15 HAP

Drsquoautres proceacutedeacutes de transformation peuvent eacutegalement ecirctre agrave lrsquoorigine de la formation

drsquohydrocarbures aromatiques Dans la province de Fujian en Chine les diffeacuterentes eacutetapes de

transformation du theacute noir (fleacutetrissage laminage fermentation et seacutechage) augmentent la

teneur en HAP (somme de 16) de 132 microgkg de masse segraveche pour les feuilles de theacute fraicircches agrave

9650 microgkg de masse segraveche agrave la fin du proceacutedeacute (Lin 2004) Pour les pommes de terre le

contenu en HAP (somme de 16 HAP) est 9 fois plus important apregraves friture (2869 microgkg

ww) qursquoapregraves eacutebullition (315 microgkg ww) (Perelloacute 2009)

La formation de composeacutes aromatiques tels que le benzegravene est eacutegalement possible par

deacutecarboxylation oxydative du benzoate de sodium de potassium ou de calcium (figure 12) en

preacutesence dacide ascorbique qui favorise la formation de radicaux hydroxyles Ces deux

substances sont utiliseacutees comme additifs alimentaires ou peuvent ecirctre dorigine naturelle dans

les aliments et les boissons (Medeiros 2010)



31

1354 Exposition humaine aux hydrocarbures aromatiques via

lrsquoalimentation

La preacutesence drsquohydrocarbures aromatiques dans les aliments expose les consommateurs agrave

lrsquoingestion de ces composeacutes potentiellement toxiques

En Reacutepublique tchegraveque lrsquoapport journalier alimentaire en HAP a eacuteteacute estimeacute pour certains

fruits et leacutegumes Il varie de 4486 ngjour pour les pommes agrave 136 ngjour pour le chou avec

des proportions de benzo(a)pyregravene respectivement eacutegales agrave 23 et 01 ngjour (Jaacutenskaacute 2006)

Lrsquoexposition aux HAP par voie alimentaire a eacutegalement eacuteteacute estimeacutee en Catalogne pour des

personnes dacircge et de sexe diffeacuterent ce sont les adolescents de sexe masculin qui absorbent

les plus grandes quantiteacutes de HAP avec 83 microgjour En revanche lexposition alimentaire aux

HAP est moins importante chez les personnes acircgeacutees de sexe feacuteminin avec 27 microgjour Cette

diffeacuterence est due agrave leurs habitudes alimentaires les viandes et produits carneacutes transformeacutes

fortement contamineacutes par les HAP repreacutesentent respectivement 78 et 38 de lrsquoalimentation

des adolescents masculins et des personnes acircgeacutees de sexe feacuteminin (Martorell 2010)

Les hydrocarbures aromatiques eacutetant des composeacutes ubiquitaires lrsquoHomme est exposeacute

quotidiennement agrave ces composeacutes par voie alimentaire Le sous-chapitre suivant srsquointeacuteresse

donc aux voies meacutetaboliques utiliseacutees par les hydrocarbures aromatiques ainsi qursquoagrave leur

potentielle toxiciteacute par voie orale

14 Exposition et meacutetabolisme des hydrocarbures aromatiques


141 Les BTEX

Parmi les BTEX seul le benzegravene est reconnu comme canceacuterogegravene pour lrsquoHomme par

lrsquoagence internationale de recherche sur le cancer (IARC) En ce qui concerne le toluegravene

lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes il nrsquoexiste pas de preuves suffisantes pour eacutetablir leur

canceacuterogeacuteniciteacute chez lrsquoHomme En effet lrsquoexposition agrave ces composeacutes srsquoeffectue

simultaneacutement agrave drsquoautres substances dangereuses (IARC 2000)

1411 Meacutetabolisme des BTEX

Le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et le xylegravene sont facilement eacutelimineacutes de lrsquoorganisme soit

directement dans lrsquoair expireacute soit par les urines apregraves avoir eacuteteacute meacutetaboliseacutes Apregraves absorption

par voie orale respiratoire et cutaneacutee le benzegravene est rapidement distribueacute dans lrsquoorganisme Il

est surtout retrouveacute dans les tissus riches en lipides comme les tissus adipeux le cerveau les

reins le sang et le foie Apregraves absorption le benzegravene est principalement meacutetaboliseacute au niveau

du foie et de la moelle osseuse Les transformations biochimiques preacutesenteacutees en figure 13

sont celles relieacutees aux effets toxiques du benzegravene


32

La premiegravere reacuteaction de meacutetabolisation subie par le benzegravene lorsqursquoil peacutenegravetre dans

lrsquoorganisme est une catalyse par le cytochrome P450 2E1 (CYP 2E1) Lrsquoabsence du gegravene

CYP 2E1 codant pour le cytochrome P450 induit une meacutetabolisation significativement reacuteduite

du benzegravene par rapport aux individus exprimant le gegravene apregraves 6 heures passeacutees dans une

atmosphegravere contamineacutee par le benzegravene (200 ppm) (Valentine 1996) Labsence de

geacutenotoxiciteacute et de cytotoxiciteacute du benzegravene dans la moelle osseuse le sang et les tissus

lymphoiumldes des souris sans CYP 2E1 montre que son meacutetabolisme par le CYP2E1 est

neacutecessaire au deacuteveloppement de sa toxiciteacute (Valentine 1996) Les meacutetabolites hydroquinone

et acide transtrans-muconique responsables des effets toxiques sont formeacutes agrave partir de

lrsquoeacutepoxybenzegravene (INRS FT 49 figure 13)

1412 Toxiciteacute des BTEX chez lrsquoHomme

Lrsquoensemble des BTEX induisent des effets toxiques chez lrsquoHomme comme lrsquoindique le

tableau 3 Neacuteanmoins tregraves peu de donneacutees sont disponibles sur la toxiciteacute de ces composeacutes

par ingestion en raison des difficulteacutes lieacutes agrave la reacutealisation drsquoessais sur lrsquoHomme Parmi les

BTEX le benzegravene est reconnu comme eacutetant le plus toxique


CYP 2E1 le cytochrome P450 en bleu un meacutetabolite urinaire et en vert les meacutetabolites urinaires eacutelimineacutes sous forme de

conjugueacutes glucuronide ou sulfate (INRS FT 49)


33


benzegravene toluegravene eacutethylbenzegravene xylegravenes

Toxiciteacute aiguumle -Voie orale

troubles digestifs

-Voie cutaneacutee

irritations cutaneacutees

-Voie respiratoire

effets neurologiques

centraux

-Voie orale

troubles digestifs

deacutepression du systegraveme

nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee

irritation

-Voie respiratoire

irritation des voies

aeacuterienne affection

reacuteversible du systegraveme

nerveux central

-Voie orale

fausses routes

atteinte bronchique

-Voie cutaneacutee

rougeur

-Voie respiratoire


aeacuterienne deacutepression

du systegraveme nerveux

ventral

-Voie orale

troubles digestifs

deacutepression systegraveme

nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee

irritation cutaneacutee

-Voie respiratoire


reacuteversibles irritation

des voies aeacuteriennes

Toxiciteacute

chronique

Troubles

neuropsychiques

atteinte du systegraveme

heacutematopoiumleacutetique

Modifications

heacutematologiques

troubles

neuropsychiques

toxiciteacute

neurosensorielle

Troubles

neuropsychiques

perturbations

heacutematologiques et

heacutepatiques

Troubles

neuropsychiques

Classement

carcinogeacutenique

Canceacuterigegravene pour

lrsquohomme groupe 1

CIRC (1982)

Inclassable quant agrave sa

canceacuterogeacuteniciteacute pour


CIRC (1999)

Suspecteacute

canceacuterogegravene groupe

2 B CIRC (2012)




CIRC (1999)

Lrsquoinhalation de benzegravene induit une augmentation du risque de deacutevelopper des leuceacutemies

myeacuteloiumldes aiguumles et des modifications heacutematologiques agrave partir de faibles doses (Johnson

2007 Lan 2004) Une diminution des globules blancs des lymphocytes et des granulocytes

est observeacutee chez des travailleurs de la reacutegion de Tianjin en Chine ayant inhaleacute moins drsquo1

ppm de benzegravene au cours de lrsquoanneacutee (Lan 2004) Tregraves peu drsquoeacutetudes deacutecrivent lrsquoimpact de

lrsquoabsorption de benzegravene par voie orale A la fin du XIXegraveme siegravecle le benzegravene eacutetait administreacute

sous forme de capsules de geacutelatine afin de traiter la leuceacutemie chez lhomme Le benzegravene est

connu pour induire une leucopeacutenie crsquoest-agrave-dire une diminution des globules blancs

(leucocytes) dont la production est excessive chez les personnes atteintes par la leuceacutemie

(Huff 1989 Boardman 1915) Le traitement (3 agrave 5 g de benzegravene par jour) induisait dans un

premier temps une ameacutelioration de lrsquoeacutetat des patients leuceacutemiques avec une diminution de la

taille de la rate et des ganglions lymphatiques une augmentation du nombre de globules

rouges et une diminution du nombre de leucocytes Puis quelques mois apregraves le deacutebut du

traitement survenaient des complications telles que des troubles gastro-intestinaux des maux

de tecircte des eacuteruptions cutaneacutees lirritation des bronches et des reins des aneacutemies et des

heacutemorragies aboutissaient finalement agrave la mort des patients (Huff 1989 Boardman 1915)


34

1413 Toxiciteacute des BTEX chez les animaux

Les animaux et plus particuliegraverement les rongeurs sont utiliseacutes pour deacuteterminer la dose qui

absorbeacutee par voie orale provoque la mort de 50 de la population animale (DL 50) Ces

valeurs sont preacutesenteacutees dans le tableau 4


Composeacutes Toxiciteacute aiguumle par voie orale DL 50 a

Benzegravene 50-500 mgkg (Homme)

3306 mgkg (rat)a

4700 mgkg (souris)a

Toluegravene 2600-7500 mgkg (rat)a

Ethylbenzegravene 3500-5460 mgkg (rat)a

Xylegravenes 3523-8600 mg (meacutelange de xylegravenes)kg (rat)a

a valeurs provenant de National Institutes of Health (NIH)

DL 50 dose leacutetale pour 50 drsquoune population

Ladministration de benzegravene par ingestion agrave des rats et des souris provoque des tumeurs

malignes et des carcinomes Les effets canceacuterogegravenes du benzegravene par ingestion varient selon

les animaux testeacutes Lingestion de benzegravene est associeacutee aux carcinomes de la glande de

Zymbal et du preacute-estomac chez les rats et les souris Seuls les rats sont affecteacutes par les

carcinomes de la caviteacute buccale et les tumeurs du poumon ne sont retrouveacutees que chez la

souris (Maltoni 1989 Huff 1989)

Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a estimeacute que les eacutetudes

eacutepideacutemiologiques et animales apportent des preuves suffisantes de la canceacuterogeacuteniciteacute du

benzegravene crsquoest pourquoi il est classeacute comme canceacuterogegravene pour lrsquoHomme (1982) ougrave il est

notamment responsable drsquoheacutemopathies malignes et de lymphopathies

142 Les hydrocarbures aromatiques polycycliques

En raison de la multitude des sources drsquoeacutemission les HAP se retrouvent dans lrsquoenvironnement

sous forme de meacutelanges Il est ensuite impossible drsquoeffectuer des eacutetudes eacutepideacutemiologiques sur

un HAP en particulier crsquoest pourquoi les effets toxicologiques individuels de ces composeacutes

restent souvent inconnus Les HAP les plus lourds comportant 4 agrave 6 cycles aromatiques sont

stables et ont un grand potentiel canceacuterigegravene Le benzo(a)pyregravene qui comporte 5 cycles

est notamment classeacute comme canceacuterogegravene aveacutereacute par le CIRC le cyclopenta(cd)pyregravene (5

cycles) le dibenzo(ah)anthracegravene (5 cycles) ainsi que le dibenzo(al)pyregravene (6 cycles) sont

classeacutes dans le groupe des canceacuterogegravenes probables et 11 autres HAP lourds sont des

canceacuterogegravenes possibles Les HAP leacutegers (2 agrave 3 cycles) sont quant agrave eux geacutenotoxiques et


35

induisent une toxiciteacute aiguumle agrave faible dose (Purcaro 2013 Deacutegremont 2009 Tuhaacutečkovaacute

2001 Kim 2013)

1421 Meacutetabolisme des HAP

Les HAP peacuteneacutetrant dans lrsquoorganisme humain interagissent avec les meacutecanismes cellulaires par

fixation directe sur les sites lipophiles ou par lrsquointermeacutediaire de leurs meacutetabolites Lors de la

meacutetabolisation les transformations biochimiques mises en œuvre pour tenter drsquoeacuteliminer les

HAP de lrsquoorganisme entraicircnent une augmentation de la polariteacute des composeacutes par lrsquoajout de

groupements polaires (figure 14 INRS FT 204 Purcaro 2013) Les meacutetabolites plus

hydrophiles que les HAP se fixent sur des structures cellulaires telles que les proteacuteines ou

lrsquoADN et peuvent induire des tumeurs par la formation drsquoadduits (Ifremer environnement

Purcaro 2013) Les adduits agrave lADN entraicircnent des mutations au niveau des gegravenes

Lrsquoeacutevolution de la cellule vers le stade canceacutereux deacutepend de la capaciteacute individuelle agrave reacuteparer

les leacutesions agrave lrsquoADN Si lrsquoorganisme nrsquoest pas capable drsquoeffectuer la reacuteparation enzymatique

des adduits ou drsquoinduire la mort cellulaire par apoptose alors la cellule devient canceacutereuse

Les adduits agrave lrsquoADN participent donc agrave lrsquoaugmentation du risque de deacuteveloppement de

cancers (van Schooten 1995 Kim 2013)


CYP P450 cytochrome P450 en bleu les meacutetabolites urinaires (INRS FT 204)


36

1422 Toxiciteacute des HAP chez lrsquohomme

Les effets neacutefastes des HAP sur la santeacute humaine deacutependent de la voie et de la dureacutee

drsquoexposition de la concentration de la toxiciteacute ainsi que de lrsquoacircge de lrsquoeacutetat de santeacute et des

habitudes notamment tabagiques et alimentaires de lrsquoindividu (Kim 2013)

Les eacutetudes eacutepideacutemiologiques portant sur les HAP sont majoritairement reacutealiseacutees en milieu

professionnel cokerie raffinerie ou fonderie et sont repreacutesentatives des effets de meacutelanges de

HAP par inhalation (Kim 2013 Okona-Mensah 2005 Theacuteriault 1984 Blot 1983

Armstrong 1994 Chau 1993) Ces eacutetudes rapportent un risque accru de deacuteveloppement de

cancers au niveau des poumons du colon de lrsquoestomac ou encore de la vessie chez les

travailleurs exposeacutes aux HAP (Kim 2013 Okona-Mensah 2005 Theacuteriault 1984 Blot

1983 Armstrong 1994 Chau 1993)

Il nrsquoexiste aucune donneacutee eacutepideacutemiologique sur lrsquoeffet de lrsquoabsorption des HAP par voie

digestive chez lrsquoHomme Neacuteanmoins la contamination de lrsquoorganisme par les hydrocarbures

aromatiques peut ecirctre eacutetudieacutee par le suivi de meacutetabolites urinaires Lrsquoexcreacutetion urinaire de 1-

hydroxypyregravene est 4 agrave 12 fois plus importante lorsque le reacutegime alimentaire se compose

drsquoaliments grilleacutes ou frits que lorsque lrsquoalimentation est principalement constitueacutee de fruits et

de leacutegumes Cette diffeacuterence srsquoexplique par la preacutesence de 100 agrave 250 fois plus de

benzo(a)pyregravene dans les repas contenant des aliments grilleacutes et frits (2267 agrave 5613 ngrepas)

que ceux comprenant des fruits et leacutegumes (22 agrave 47 ngrepas) (Buckley 1992)

1423 Toxiciteacute des HAP chez lrsquoanimal

Chez lrsquoHomme lrsquoimpact des HAP par voie alimentaire reste peu documenteacute mais de

nombreuses donneacutees existent pour les animaux La majoriteacute des eacutetudes porte sur le BaP qui a

eacuteteacute le premier HAP agrave ecirctre identifieacute comme canceacuterigegravene et qui est souvent utiliseacute comme

marqueur de canceacuterogeacuteniciteacute pour les meacutelanges de HAP

Des eacutetudes sur les animaux ont notamment permis de deacuteterminer les doses leacutetales (tableau 5)

Tableau 5 Donneacutees de toxiciteacute aiguumle pour lrsquoabsorption drsquohydrocarbures aromatiques polycycliques par voie

orale


Naphthalegravene 490 mgkg (rats)

2200 (male) - 2400 (femelle) mgkg (rat Sherman)

1200 mgkg (cobayes)

Anthracegravene 18000 mgkg (souris)

Pheacutenanthregravene 700-1000 mgkg (souris)

Fluoranthegravene 2000 mgkg (rats)

Benzo(a)pyregravene gt1600 mgkg (souris)

a valeur de lrsquoorganisation mondiale de la santeacute (WHO 2006)



37

Espegraveces aquatiques

Des travaux sur lrsquoexposition drsquoespegraveces piscicoles comme les flets (en milieu naturel) et le

meacutedaka japonais (en laboratoire) aux seacutediments de lrsquoestuaire de Seine ont deacutemontreacute le

caractegravere mutagegravene et canceacuterogegravene ainsi que le potentiel embryotoxique et teacuteratogegravene de

composeacutes organiques tels que les HAP de haut poids moleacuteculaires contenus dans les

seacutediments (Deacutegremont 2009) Les conseacutequences observeacutees sur les flets sont la diminution de

lrsquointeacutegriteacute de lrsquoADN lrsquoaugmentation de la freacutequence des tumeurs heacutepatiques et de la

mortaliteacute Le caractegravere geacutenotoxique des seacutediments exerce eacutegalement une pression seacutelective au

profit des individus les plus reacutesistants et donc une diminution de la diversiteacute geacuteneacutetique De

plus les eacutetapes de reacuteparation de lrsquoADN ont un coucirct eacutenergeacutetique important et se font donc au

deacutetriment drsquoautres processus biologiques comme la croissance la feacuteconditeacute ou la fertiliteacute

(Deacutegremont 2009 White 1999 Cachot 2006)

Les hydrocarbures aromatiques sont principalement retrouveacutes dans le foie des poissons

comme pour la sole ce qui provoque le deacuteveloppement de tumeurs heacutepatiques Pour les

mollusques bivalves tels que la moule bleue les hydrocarbures aromatiques srsquoaccumulent au

niveau des branchies et dans les organes digestifs induisant la formation dadduits agrave lrsquoADN

(Landahl 1990 Skarpheacuteethinsdoacutettir 2007)

Rongeurs

La consommation de benzo(a)pyregravene affecte la prise de poids ainsi que le deacuteveloppement

neurologique des souriceaux allaiteacutes par des souris auxquelles sont administreacutes par voie orale

2 et 20 mgkg de benzo(a)pyregravene Les petits ainsi exposeacutes au benzo(a)pyregravene par la lactation

ont une masse plus importante et montrent plus de difficulteacutes de motriciteacute par rapport aux

souriceaux non exposeacutes (Bouayed 2009) Les rats exposeacutes (gavage) au BaP (015 mgkg)

dissous dans une solution de cafeacuteine deacuteveloppent plus de tumeurs du preacute-estomac que ceux

contamineacutes via lrsquoalimentation (Altromin) Lrsquoexposition agrave 39 18 et 6 mgkgan de BaP dissous

dans une solution agrave 15 de cafeacuteine provoque la formation de papillomes du preacute-estomac

chez respectivement 22 39 et 17 des rats (Brune 1981)

Concernant lrsquoabsorption de BaP (10 mgkg) par voie orale les adduits agrave lrsquoADN sont 25 fois

plus preacutesents dans les globules blancs que dans lrsquoestomac ce qui montre que le BaP passe

facilement agrave travers la muqueuse gastro-intestinale Lrsquoalimentation est donc une voie

drsquoabsorption et de contamination importante pour le BaP (Godschalk 2000) Certains

aliments selon leur hydrophobiciteacute et leur composition peuvent modifier lrsquoabsorption des

HAP au niveau de lrsquointestin Ainsi le carbone ou encore la querceacutetine et lrsquoacide

chlorogeacutenique preacutesents dans les leacutegumes verts reacuteduisent le transfert du benzo(a)pyregravene agrave

travers la paroi intestinale alors que les aliments gras facilitent lrsquoabsorption intestinale de cet

HAP (Purcaro 2013 Van Veld 1987 Stavric 1994)

Le Comiteacute scientifique de lalimentation humaine considegravere que les preuves de

mutageacuteniciteacutegeacutenotoxiciteacute sur des cellules somatiques animales in vivo sont suffisantes pour

consideacuterer le benzo(a)pyregravene le dibenzo(ah)anthracegravene le benzo(a)anthracegravene le

benzo(b)fluoranthegravene le benzo(j)fluoranthegravene le benzo(k)fluoranthegravene le chrysegravene le


38

benzo(ghi)perylegravene et lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene comme potentiellement geacutenotoxiques et

canceacuterogegravenes pour lrsquoHomme via lalimentation (EFSA 2008)

15 Reacuteglementations concernant la preacutesence drsquohydrocarbures

aromatiques dans lrsquoeau de consommation et les aliments

La potentielle toxiciteacute des hydrocarbures aromatiques par voie orale srsquoest traduite par

lrsquoexistence de normes pour les eaux destineacutees agrave la consommation ainsi que pour les aliments

151 Lrsquoeau

Les limites de pollution de lrsquoeau potable par le benzegravene varient en fonction des pays La

norme europeacuteenne fixe une limite de 1 μgL alors que les valeurs pour lrsquoUS EPA

(Environmental Protection Agency) et lrsquoOMS sont respectivement de 5 microgL et 10 microgL

LrsquoUS EPA donne eacutegalement des concentrations maximales leacutegales (MCL) dans lrsquoeau pour le

toluegravene 1000 microgL lrsquoeacutethylbenzegravene 700 microgL et les xylegravenes 10000 microgL LrsquoOMS (2006)

indique quant agrave elle des valeurs guides pour ces mecircmes composeacutes qui sont de 700 microgL pour

le toluegravene 300 microgL pour lrsquoeacutethylbenzegravene et 500 microgL pour les xylegravenes En Europe agrave

lrsquoexception du benzegravene il nrsquoexiste pas de norme pour les BTEX

En France lrsquoarrecircteacute du 11 janvier 2007 portant sur lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine

(sauf lrsquoeau mineacuterale naturelle) impose que la somme de quatre HAP le

benzo(b)fluoranthegravene le benzo(k)fluoranthegravene le benzo(ghi)peacuterylegravene et lrsquoindeacuteno(123-

cd)pyregravene soit en concentration infeacuterieure agrave 01 μgL et fixe la limite de qualiteacute pour le

benzo(a)pyregravene agrave 001 microgL Pour lrsquoeau potable lrsquoOMS fixe une teneur limite de 02 μgL

pour six HAP (fluoranthegravene benzo(b)fluoranthegravene benzo(k)fluoranthegravene benzo(a)pyregravene

benzo(ghi)peacuterylegravene et indeacuteno(123-cd)pyregravene) avec une valeur limite pour le benzo(a)pyregravene

de 07 μgL (WHO Guidelines for drinking-water quality third edition ndash Chemical fact

Sheets p429)

152 Les aliments

Drsquoapregraves lrsquoensemble des donneacutees collecteacutees jusqursquoen juin 1991 Santeacute Canada a pu eacutevaluer la

dose journaliegravere admissible (DJA) exprimeacutee en fonction du poids corporel (pc) qui

repreacutesente ce qursquoune personne pourrait ingeacuterer quotidiennement au cours de sa vie entiegravere

sans effet nuisible Les valeurs obtenues pour les xylegravenes et le toluegravene sont respectivement de

15 et 022 mgkg pcjour (Santeacute Canada 1996)

Linstitut national de la santeacute publique et de lenvironnement des Pays-Bas (RIVM

Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu) a eacutevalueacute la dose virtuellement sucircre (VSD)

pour le benzo(a)pyregravene sa VSD est de 5 ngkg pcjour Cette dose absorbeacutee par voie orale

provoque un cas suppleacutementaire de cancer pour 1 million de personnes exposeacutees et est

deacutetermineacutee agrave partir des eacutetudes de canceacuterogeacuteniciteacute chez les animaux (Afssa 2003)


39

Dans le cadre de lrsquoUE les directives du conseil 88388EEC du 22 juin 1988 fixent pour le

BaP preacutesent suite agrave lrsquoutilisation drsquoexhausteurs de goucirct une limite de 003 microgkg dans les

aliments et les boissons

Selon le Regraveglement (CE) ndeg 2082005 du 4 Feacutevrier 2005 le benzo(a)pyregravene peut ecirctre utiliseacute

comme marqueur de la preacutesence ainsi que des effets canceacuterogegravenes des HAP dans les aliments

Cette regraveglementation europeacuteenne impose des concentrations maximales en BaP (tableau 6)

dans diffeacuterents aliments

Aliments ML (microgkg masse fraicircche)

Huiles et graisses (sauf beurre de cacao)

2

Produits carneacutes fumeacutes

5

Produits de la pecircche fumeacutes (sauf mollusques bivalves chair brune de

crabe homard et crustaceacutes semblables)

5

Crustaceacutes et ceacutephalopodes non fumeacutes (avec les mecircmes exclusions que

preacuteceacutedemment)

5

Poissons non fumeacutes

2

Mollusques bivalves

10

Aliments pour nourrissons et enfants en bas acircge 1

La toxiciteacute des aliments contamineacutes par des meacutelanges de HAP peut ecirctre eacutevalueacutee gracircce agrave

lapplication de facteurs deacutequivalence toxique (TEF) pour chaque composeacute La toxiciteacute des

aliments eacutevalueacutee avec les facteurs deacutequivalence toxique est exprimeacutee en quantiteacute eacutequivalente

toxique (TEQ) (Nisbet 1992 Afssa 2003) Le TEF est un facteur de pondeacuteration eacutetabli par

rapport agrave un composeacute de reacutefeacuterence consideacutereacute comme eacutetant le plus toxique de la famille Les

TEF sont utiliseacutes pour exprimer la toxiciteacute drsquoun produit contamineacute par un meacutelange de

polluants Pour les HAP ces facteurs sont eacutetablis agrave partir du BaP qui a eacuteteacute le premier HAP

reconnu comme canceacuterigegravene et qui sert de reacutefeacuterence le TEF appliqueacute agrave ce composeacute est donc

de 1 (Afssa 2003 Nisbet 1992 Okona-Mensah 2005) Les facteurs drsquoeacutequivalence toxique

pour les HAP prioritaires deacutecrits par lUS-EPA sont preacutesenteacutes dans le tableau 7 Le facteur

deacutequivalence toxique de 5 attribueacute par Nisbet et al pour le dibenzo(ah)anthracegravene a eacuteteacute

reacuteeacutevalueacute par lAgence franccedilaise de seacutecuriteacute sanitaire des aliments (Afssa) Cet organisme

indique que le potentiel carcinogegravene du dibenzo(ah)anthracegravene (DBahA) est eacutequivalent agrave celui

du BaP et donc qursquoun facteur deacutequivalence toxique de 1 est plus approprieacute pour le

dibenzo(ah)anthracegravene Le BaP et le DBahA sont les composeacutes consideacutereacutes comme eacutetant les

plus toxiques (TEF=1) suivi par lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene le benzo(k)fluoranthegravene le



40

benzo(b)fluoranthegravene et le benzo(a)anthracegravene (TEF=01) Les HAP les plus leacutegers sont

geacuteneacuteralement associeacutes agrave un TEF plus faible (0001) que les HAP les plus lourds


Composeacutes TEF

Naphtalegravene 0001

Aceacutenaphtylegravene 0001

Aceacutenaphtegravene 0001

Fluoregravene 0001

Anthracegravene 001

Pheacutenanthregravene 0001

Fluoranthegravene 0001

Pyregravene 0001

Benzo(a)anthracegravene 01

Chrysegravene 001

Benzo(a)pyregravene 1

Benzo(b)fluoranthegravene 01

Dibenzo(ah)anthracegravene 1

Benzo(k)fluoranthegravene 01

Benzo(ghi)perylegravene 001

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 01 valeur de lrsquoAfssa (2003) pour le dibenzo(ah)anthracegravene

Lrsquoemploi de ces facteurs deacutequivalence toxique a eacuteteacute remis en cause par le groupe deacutetude sur

les contaminants de la chaicircne alimentaire (groupe CONTAM) de lrsquoautoriteacute europeacuteenne de

seacutecuriteacute des aliments (EFSA) Selon eux lapplication de ces facteurs ne permet pas une

eacutevaluation satisfaisante de la toxiciteacute des aliments en raison du manque de donneacutees sur la

canceacuterogeacuteniciteacute orale des HAP pris individuellement (EFSA 2008) Le groupe CONTAM

preacuteconise agrave la place la caracteacuterisation du risque toxique des aliments agrave partir de HAP pour

lesquels des donneacutees de canceacuterogeacuteniciteacute par voie orale sont disponibles Lrsquousage de la somme

des benzo(a)pyregravene chrysegravene benzo(a)anthracegravene et benzo(b)fluoranthegravene (HAP4) ou des

benzo(a)pyregravene benzo(a)anthracegravene benzo(b)fluoranthegravene benzo(k)fluoranthegravene

benzo(ghi)perylegravene chrysegravene dibenzo(ah)anthracegravene et indeacuteno(123-cd)pyregravene (HAP8) est

donc conseilleacute (EFSA 2008)

Les hydrocarbures aromatiques sont des polluants consideacutereacutes comme prioritaires leur

preacutesence doit donc ecirctre surveilleacutee dans lrsquoensemble des matrices environnementales

Lrsquoaccumulation des hydrocarbures aromatiques au long de la chaicircne alimentaire conduit agrave des

niveaux eacuteleveacutes chez les omnivores comme lrsquoHomme qui est au sommet de la chaicircne

alimentaire Lubiquiteacute des hydrocarbures aromatiques et leur potentiel canceacuterogegravene pour


41

lHomme neacutecessite de surveiller et deacutevaluer lapport de ces polluants via lrsquoalimentation Pour

cela les techniques dextraction et danalyse doivent ecirctre efficaces reproductibles sensibles

et adapteacutees aux matrices alimentaires afin drsquoestimer de faccedilon fiable le contenu en BTEX et

HAP dans les aliments

16 Meacutethodes de deacutetermination des hydrocarbures aromatiques

Le suivi global des hydrocarbures aromatiques dans les eacutechantillons peut dans un premier

temps ecirctre mis en œuvre agrave travers lrsquoapplication de meacutethodes spectroscopiques Lrsquoutilisation

des caracteacuteristiques de fluorescence drsquoabsorbance et de vibration speacutecifiques aux

hydrocarbures aromatiques permet leur identification au sein de la matrice (Kumke 1995

Pirali 2006 Tommasini 2016)

Les principales difficulteacutes rencontreacutees lors du suivi des hydrocarbures aromatiques sont lieacutees

agrave leurs proprieacuteteacutes physiques (volatiliteacute) leurs faibles concentrations et la complexiteacute de la

matrice environnementale biologique ou alimentaire dans laquelle ils sont contenus La

recherche individuelle plus preacutecise des hydrocarbures aromatiques dans un eacutechantillon

requiert donc une meacutethode drsquoextraction permettant de reacutecupeacuterer speacutecifiquement les composeacutes

drsquointeacuterecirct

Deacutetermination simultaneacutee des BTEX et des HAP

Dans la litteacuterature les meacutethodologies de dosage des hydrocarbures aromatiques sont

nombreuses Certaines strateacutegies ont permis lrsquoanalyse simultaneacutee des BTEX et des HAP pour

un nombre limiteacute de matrices La micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte (HS-

SPME) est notamment utiliseacutee pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques contenus dans

lrsquohuile drsquoolive avec une fibre DivinylbenzegraveneCarboxenPolydimeacutethylsiloxane (Vichi 2005)

Cependant seuls les BTEX et les HAP jusqursquoagrave quatre cycles aromatiques ont pu ecirctre

identifieacutes Au Breacutesil une eacutetude reacutealiseacutee sur lrsquoeau (de bouteille de riviegravere et du robinet) utilise

une eacutetape de micro-extraction en phase solide en immersion directe (DI-SPME) suivie drsquoune

eacutetape de HS-SPME afin de deacutetecter les BTEX et les HAP lourds (5 et 6 cycles) comme le

dibenzo(ah)anthracegravene ou le benzo(ghi)perylegravene (Bianchin 2012) Neacuteanmoins cette meacutethode

ne peut srsquoappliquer qursquoagrave des eacutechantillons liquides

Globalement la diffeacuterence de volatiliteacute entre le groupe des BTEX et des HAP leacutegers et celui

des HAP lourds (plus de quatre cycles) neacutecessite lrsquoutilisation de techniques drsquoextraction

distinctes Les principales meacutethodologies appliqueacutees aux eacutechantillons alimentaires et

environnementaux seront preacutesenteacutees

La preacutesence des hydrocarbures aromatiques agrave faibles teneurs dans les eacutechantillons peut

neacutecessiter de compleacuteter la proceacutedure drsquoextraction par une eacutetape de concentration afin

drsquoobtenir une meilleure sensibiliteacute La seacuteparation des composeacutes extraits en meacutelange requiert

lrsquoutilisation drsquoun systegraveme reacutesolutif Cette seacuteparation peut ecirctre effectueacutee au moyen drsquoune

meacutethode chromatographique telle que la chromatographie liquide agrave hautes performances

(HPLC) ou la chromatographie en phase gazeuse (CPG) Lrsquoeacutevaluation des quantiteacutes

individuelles drsquohydrocarbures aromatiques preacutesents agrave des concentrations de lrsquoordre du mgkg

ou du microgkg dans les eacutechantillons implique lrsquousage drsquoun deacutetecteur suffisamment sensible en

aval du systegraveme de seacuteparation chromatographique


42

Contraintes expeacuterimentales pour la preacuteparation des eacutechantillons

La manipulation deacutechantillons contenant des hydrocarbures aromatiques neacutecessite certaines

preacutecautions Les eacutechantillons doivent notamment ecirctre proteacutegeacutes de la lumiegravere car les

hydrocarbures aromatiques sont photo-sensibles et peuvent ecirctre deacutegradeacutes par photo-irradiation

et oxydation (Mottier 2000 Purcaro 2013) Le chrysegravene et le benzo(a)anthracegravene ainsi que

lrsquoanthracegravene et le pheacutenanthregravene sont particuliegraverement affecteacutes par la lumiegravere et subissent une

photodeacutegradation importante (Tobiszewski 2012 Niu 2007) En raison de lrsquoomnipreacutesence

des hydrocarbures aromatiques dans notre environnement tout le mateacuteriel en contact avec

lrsquoeacutechantillon doit ecirctre preacutealablement nettoyeacute avec un solvant afin de limiter la contamination

De plus seuls les mateacuteriaux inertes comme laluminium le verre et lacier inoxydable peuvent

ecirctre utiliseacutes car les hydrocarbures aromatiques sadsorbent sur les matiegraveres plastiques telles

que le polyeacutethylegravene (Purcaro 2013)

Pour les eacutechantillons liquides non gras dans lesquels les hydrocarbures aromatiques sont

faiblement solubles les composeacutes organiques sont susceptibles de srsquoadsorber sur les parois de

la verrerie ou sur les surfaces des cartouches utiliseacutees pour lrsquoextraction Lajout de petites

quantiteacutes de solvants organiques (entre 1 et 25) tels que le meacutethanol laceacutetonitrile ou le 2-

propanol permet de minimiser la perte dhydrocarbures aromatiques (Purcaro 2013)

En raison de la volatiliteacute des hydrocarbures aromatiques des pertes peuvent eacutegalement se

produire pendant les eacutetapes deacutevaporation qui sont freacutequemment utiliseacutees afin de concentrer

lrsquoeacutechantillon en analytes drsquointeacuterecirct Les conditions drastiques deacutevaporation doivent ecirctre eacuteviteacutees

en particulier pour les composeacutes les plus volatils tels que les BTEX

Pour certaines de ces matrices des meacutethodes standardiseacutees pour lrsquoextraction des

hydrocarbures aromatiques sont disponibles En ce qui concerne les fruits et les leacutegumes

aucune meacutethode standardiseacutee nrsquoest rapporteacutee dans la litteacuterature Pour ces matrices une

synthegravese plus exhaustive des meacutethodologies permettant la deacutetermination des hydrocarbures

aromatiques sera apporteacutee

161 Meacutethodes drsquoextraction

Les meacutethodes les plus communeacutement utiliseacutees pour lrsquoextraction des hydrocarbures

aromatiques dans les aliments sont des techniques drsquoextraction par solvant parmi lesquelles se

trouvent le soxhlet ainsi que lrsquoextraction liquide-liquide (LLE) ou solide-liquide (SLE)

pouvant ecirctre assisteacutees par les ultrasons (UAE) la pression (PLE) ou les micro-ondes (MAE)

Ces techniques drsquoextraction par solvant sont faiblement seacutelectives et requiegraverent geacuteneacuteralement

une eacutetape de purification qui peut ecirctre reacutealiseacutee par extraction sur phase solide (SPE) ou par

chromatographie drsquoexclusion La preacutesence des hydrocarbures agrave lrsquoeacutetat de traces dans les

eacutechantillons ainsi que les quantiteacutes importantes de solvants mises en jeu au cours des

extractions par un liquide neacutecessitent geacuteneacuteralement de concentrer lrsquoextrait en composeacutes

drsquointeacuterecirct Cette eacutetape de concentration consiste en une eacutevaporation du solvant notamment

gracircce agrave un flux drsquoazote ou par lrsquoutilisation drsquoun eacutevaporateur rotatif

Lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques peut eacutegalement ecirctre effectueacutee par des techniques

utilisant des supports drsquoextraction comme dans le cas de la micro-extraction en phase solide


43

(SPME) de lrsquoextraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE) de la micro-extraction

par solide compacteacute (MEPS) ou encore de lrsquoextraction dynamique en phase solide (SPDE)

Lrsquoensemble de ces techniques a pour objectif lrsquoextraction sensible et seacutelective des

hydrocarbures aromatiques afin de permettre leur deacutetermination Le principe de chacune de

ces techniques va ecirctre dans un premier temps deacutetailleacute Dans un deuxiegraveme temps des

exemples drsquoapplication de ces proceacutedures agrave des matrices environnementales et alimentaires

seront preacutesenteacutees et selon les donneacutees disponibles dans la litteacuterature les applications aux fruits

et leacutegumes seront plus particuliegraverement cibleacutees

1611 Techniques drsquoextraction par solvant

16111 Soxhlet

Le soxhlet est une technique apparue en 1879 elle a eacuteteacute deacuteveloppeacutee par Franz von Soxhlet

pour lrsquoextraction de lipides agrave partir drsquoune matrice solide

Le soxhlet est une meacutethode drsquoextraction utilisant (i) la solubiliteacute (mecircme limiteacutee) des composeacutes

cibles dans un solvant organique pour les extraire drsquoeacutechantillons solides et (ii) lrsquoinsolubiliteacute du

reste de lrsquoeacutechantillon dans le solvant choisi

Le montage soxhlet (figure 15) permet le chauffage du solvant agrave reflux Les vapeurs de

solvants sont condenseacutees par le systegraveme de refroidissement afin de retomber dans la chambre

contenant lrsquoeacutechantillon Une partie des analytes cibles sont transfeacutereacutes de la matrice vers le

solvant chaud Le solvant se charge en composeacutes drsquointeacuterecirct puis est recycleacute pour un nouveau

cycle de distillation A chaque cycle le solvant se concentre en composeacutes drsquointeacuterecirct et le

processus peut srsquoeacutetendre sur plusieurs heures ou journeacutees La partie du solide non soluble dans

le solvant reste dans la chambre drsquoextraction et peut ainsi ecirctre facilement eacutelimineacutee sans eacutetape

suppleacutementaire de filtration



44

Lrsquoextraction des eacutechantillons est geacuteneacuteralement reacutealiseacutee au point deacutebullition du solvant et sur

de longues peacuteriodes Ces conditions sont susceptibles drsquoentraicircner une deacutecomposition

thermique des analytes si les composeacutes cibleacutes sont thermolabiles La technique est difficile agrave

automatiser et est limiteacutee agrave la seacutelectiviteacute des solvants En raison de la grande quantiteacute de

solvant utiliseacutee une eacutetape deacutevaporationconcentration est souvent neacutecessaire apregraves

lextraction La proceacutedure drsquoextraction est geacuteneacuteralement longue (2 agrave 25h pour les

hydrocarbures aromatiques tableau 8) et consommatrice de solvant (60-300 mL pour les

hydrocarbures aromatiques tableau 8) neacuteanmoins le soxhlet est une meacutethode simple utilisant

un appareillage peu couteux qui peut ecirctre reacuteutiliseacute Des variantes agrave lrsquoextraction

conventionnelle par soxhlet permettent de reacuteduire la dureacutee et la quantiteacute de solvant gracircce agrave

lrsquoutilisation de hautes pressions (de 7x106 agrave 107 Pa) drsquoultrasons ou de micro-ondes

Lrsquoeacutequipement Soxtecreg peut eacutegalement ecirctre mis en place afin drsquoautomatiser la proceacutedure en

combinant la solubilisation des analytes dans le solvant chaud le rinccedilage pour lrsquoextraction des

composeacutes solubles la distillation et la reacutecupeacuteration du solvant et le seacutechage pour concentrer

les reacutesidus drsquoextraction

Applications aux hydrocarbures aromatiques

Diffeacuterents paramegravetres sont susceptibles drsquoinfluer sur le rendement drsquoextraction comme la

nature (polariteacute) du solvant la composition de la matrice dans laquelle est contenu

lrsquoeacutechantillon et les caracteacuteristiques des analytes (hydrophobiciteacute volatiliteacute masse

moleacuteculairehellip)


45

Tableau 8 Applications de la meacutethode soxhlet pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques dans des matrices environnementales et alimentaires

Reacutefeacuterence Matrice et analytes Extraction-Purification Seacuteparation-Deacutetection

Echantillons environnementaux

Helaleh 2005 boues 16 HAP (MM 128-

278 gmol)

25 g drsquoeacutechantillon sec de boue

Etude comparative Soxhlet (150 mL DCMhexane (11) 18 h) Soxtecreg (50 mL

DCMhexane (11) 3 h) ASE (60 ml DCMhexane (11) 20 min 100 atm Tdeg 100

C) GPC (10 g silice activeacutee 5 g Al2O3 activeacute 1 cm sulfate de sodium eacutelution 120

mL DCMhexane (11)) GPC (SX-3 eacutelution 75 mL DCMhexane (11))

GC-itMS (colonne DB-5MS 30 m x 032mm id x 01

microm)

Hollender

2003

sol 15 HAP (MM 128-278

gmol)

Etude comparative Soxhlet (30 g drsquoeacutechantillon de sol

8 h 300mL n-pentane ou DCM) UAE (10 g drsquoeacutechantillon de sol sonication 100mL

aceacutetone DCM n-pentane toluegravene ACN meacutethanol aceacutetonetoluegravene

meacutethanoltoluegravene eacutethanolamineaceacutetone acide aceacutetiqueaceacutetone 40 min RT

20kHz) concentration des extraits soxhlet et UAE (eacutevaporateur rotatif ajout 10 mL

ACN concentration ajout 5 mL ACN concentration par eacutevaporateur rotatif)

SFE (5 g drsquoeacutechantillon de sol CO2+co-solvant 10 MPa augmentation 5 MPa toutes

les 3 min jusqursquoagrave 40 MPa 90 degC)

ASE (5 g drsquoeacutechantillon de sol 90 degC 14MPa ACN meacutethanol aceacutetone n-pentane

DCMaceacutetone (8515) aceacutetonetoluegravene (11) meacutethanoltoluegravene (11) eacutevaporation agrave

sec et ajout 10 mL ACN)

HPLC-FLD-DAD (colonne RP-C18 250 mm x 3 mm id

x 5 microm preacute-colonne 125mm x 3mm)

Smith 2006 Veacutegeacutetaux de pacircture 31 HAP

(MM 128-278 gmol)

Etude comparative Comparaison UAE (DCM) et Soxhlet (30 g drsquoeacutechantillon de

veacutegeacutetaux + 50 g sulfate de sodium 350 mL drsquohexane DCM ou hexaneaceacutetone 41

2x4h) + saponification (meacutethanolKOH) colonne chromatographique (colonne 1

cm de granule de sulfate de sodium anhydre activeacute 20 g de gel de silice et 10 g

dalumine activeacutee)

GC-qMS (colonne HP-5MS 30m x 025 mm id x 025

microm)

Fruits et leacutegumes

Abou-Arab

2014

18 fruits et 78 leacutegumes 15

HAP (MM 152-278 gmol)

30 g drsquoeacutechantillon frais + 90 g de sulfate de sodium anhydre

Soxhlet (hexaneaceacutetone 11 300 mL 24h) colonne chromatographique

(Florisilreg activeacute et sulfate de sodium anhydre eacutelution DCM et n-hexane)

eacutevaporation agrave sec (eacutevaporateur rotatif RT) dissolution dans 1 mL hexane

GC-qMS (colonne HP-5 50

m x 02 mm id x 03 μm)


46

Ashraf 2012 9 leacutegumes 8 HAP (MM

178-278 gmol)

50 g drsquoeacutechantillon frais et peleacute + 100-150 g de sulfate de sodium anhydre Soxhlet

(cyclohexaneaceacutetone 21 8h) colonne chromatographique (gel de silice + sulfate

de sodium anhydre eacutelution 75 mL DCM) eacutevaporation (N2) dissolution 2 mL ACN

HPLC-UV (colonne C18 250 mm x 46 mm id x 5 microm

phase mobile ACNndasheau 7525 15 mLmin)

Jaacutenskaacute 2006 3 fruits et 5 leacutegumes 16


20 g drsquoeacutechantillon + 80 g de sulfate de sodium anhydre

Soxhlet (170 mL hexaneaceacutetone 11 6h) eacutevaporation agrave sec (eacutevaporateur rotatif 40

degC) GPC (Bio-Beads S-X3 500 mm x 8mm id chloroforme 25 mL 06 mLmin)

eacutevaporation agrave sec (eacutevaporateur rotatif 40 degC) dissolution dans 05 mL ACN

HPLC-FLD (colonne SupelcosilTM LC-PAH 250 mm x

46 mm id colonne de garde SupelcosilTM LC-18 20

mm x 4 mm id phase mobile gradient 0 min ACNndasheau

5545 40 min 100 ACN 1 mLmin)

Kipopoulou

1999

5 Leacutegumes 16 HAP (MM

128-278 gmol)

5-10 g de leacutegume deacuteshydrateacute + 5-10 g de sulfate de sodium anhydre

Soxhlet (DCM 6h) eacutevaporation jusqursquoagrave 2 mL (eacutevaporateur rotatif) SPE (Florisilreg

2g eacutelution DCM) eacutevaporation agrave sec (N2) dissolution dans ACN

HPLC-FLD (colonne Hypersil Green PAH 100 mm x 46

mm id x 5 microm colonne de garde 46 mm id x 5 microm

phase mobile gradient 0-5 min ACN-eau 5050 5-20

min 100 ACN 15 mLmin)

Samsoslashe-

Petersen 2002



10 g drsquoeacutechantillon

Soxwave (Soxhlet + micro-ondes hexaneaceacutetone 11) rinccedilage (3x hexaneaceacutetone

11) centrifugation SPE (colonne NH2-SAX) eacutevaporation

HPLC-FLD et GC-MS

Soceanu 2012 Tomates 15 HAP (MM

128-278 gmol)

Soxhlet proceacutedure de purification (5 g de Al2O3 activeacute + 5 g de gel de silice activeacute

+ sulfate de sodium anhydre eacutelution hexaneDCM 31) eacutevaporation (Kudernandash

Danish et N2)

GC-qMS (colonne capillaire silice HP-5 296m x

025mm id x 025 microm)

Soceanu 2014 10 Leacutegumes 15 HAP (MM

128-278 gmol)



Danish et N2)



Abbreacuteviations ACN aceacutetonitrile ASE extraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ou PLE extraction liquide pressuriseacutee) DCM dichloromeacutethane (CH2Cl2) GC chromatographie en phase gazeuse (itMS spectromegravetre

de masse trappe ionique qMS spectromegravetre de masse quadripolaire) GPC chromatographie par permeacuteation de gel HPLC chromatographie liquide agrave hautes performances (DAD deacutetecteur agrave barettes de diode

FLD deacutetecteur agrave fluorescence UV deacutetecteur ultravioletndashvisible) id diamegravetre interne MAE extraction assisteacutee par les micro-ondes MM masse moleacuteculaire RT tempeacuterature ambiante SPE extraction sur

phase solide UAE extraction assisteacutee par les ultrasons


47

Choix du solvant

Pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques les solvants utiliseacutes sont organiques en

raison de la forte solubiliteacute de ces composeacutes dans ces solvants Les solvants organiques

utiliseacutes pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques doivent avoir un point drsquoeacutebullition

faible (lt115 degC) puisque les solvants ayant un haut point drsquoeacutebullition induisent la perte des

HAP les plus volatils tels que le naphthalegravene et lrsquoaceacutenaphthegravene (Hollender 2003) Quelle que

soit la matrice sol boue fruit leacutegume (tableau 8) les solvants les plus utiliseacutes pour

lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques sont le dichloromeacutethane (DCM) lrsquohexane le

cyclohexane mais aussi des meacutelanges de solvants tels que le meacutelange hexaneaceacutetone ou

cyclohexaneaceacutetone (Jie 2007 Smith 2006 Serrano 2006) Lrsquoensemble des hydrocarbures

aromatiques nrsquoest pas extrait de la mecircme maniegravere selon le solvant utiliseacute Les solvants peu

polaires ayant une constante dieacutelectrique faible (tableau 9) sont plus favorables agrave lrsquoextraction

des composeacutes lourds tandis que les solvants plus polaires avec une constante dieacutelectrique plus

eacuteleveacutee permettent une meilleure extraction des composeacutes leacutegers Les valeurs des constantes

dieacutelectriques pour certains solvants drsquoextraction sont indiqueacutees dans le tableau 9


Solvant Constante dieacutelectrique ε

Pentane 184 (20 degC)

Hexane 188 (25 degC)

Heptane 192 (20 degC)

Cyclohexane 202 (20 degC)

Toluegravene 238 (25 degC)

Ether eacutethylique 433 (20 degC)

Aceacutetate drsquoeacutethyle 602 (25 degC)

Dichloromeacutethane (DCM) 893 (25 degC)

Aceacutetone 2070 (25 degC)

Meacutethanol 3270 (25 degC)

Aceacutetonitrile (ACN) 3750 (20 degC)

Eau 8010 (20 degC) Donneacutees issues des proprieacuteteacutes de solvants eacutetablies par Riddick et Bunger (1970)

Lrsquoextraction par soxhlet (pendant 4h avec 350 mL de solvant) meneacutee sur des veacutegeacutetaux de

pacircture (30 g) avec trois solvants (le dichloromeacutethane (DCM) un meacutelange hexaneaceacutetone

(41 vv) et lrsquohexane) proposant des solubilisations diffeacuterentes pour les HAP a montreacute que la

quantiteacute totale de HAP extraite varie significativement en fonction du solvant Le DCM qui

est le solvant le plus polaire parmi ceux testeacutes permet lrsquoextraction la plus efficace des HAP

dans les conditions opeacuteratoires eacutetablies avec 382 microgkg de masse fraicircche contre 312 microgkg

avec lrsquohexane Cependant les diffeacuterences srsquoavegraverent non significatives pour les composeacutes pris

seacutepareacutement (Smith 2006) Lrsquoextraction par soxhlet des HAP contenus dans des eacutechantillons

de sols (durant 8h avec 300 mL de solvant) montre que lrsquoutilisation du pentane permet

drsquoobtenir un meilleur rendement drsquoextraction que le DCM en particulier pour les HAP de

fortes masses moleacuteculaires (Hollender 2003)


48

Applications aux matrices environnementales

Le soxhlet est appliqueacute agrave lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques dans de nombreuses

matrices environnementales et alimentaires (tableau 8) La norme ISO 13877 1998 preacuteconise

notamment lrsquoutilisation du Soxhlet avec un solvant drsquoextraction non polaire pour lrsquoextraction

de fortes quantiteacutes de HAP agrave partir du sol afin de dissoudre les composeacutes associeacutes aux

particules de suie ou de goudron

La reacutecupeacuteration des HAP peut ecirctre ameacutelioreacutee par lrsquoaddition drsquoune eacutetape de saponification sur

les reacutesidus de lrsquoextrait de soxhlet La quantiteacute en HAP extraite agrave partir des veacutegeacutetaux de pacircture

est plus importante lorsque le soxhlet est combineacutee agrave la saponification Cette association

permet de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 90 des HAP contenus dans les veacutegeacutetaux de pacircture (Smith

2006) Neacuteanmoins la saponification peut induire des pertes de composeacutes tels que le BaP en

raison de la formation deacutemulsions et de la deacutecomposition des analytes par photo-deacutegradation

oxydation ou deacutegradation alcaline

Applications aux fruits et leacutegumes

La meacutethode soxhlet peut facilement srsquoadapter agrave lrsquoextraction des HAP dans les fruits et

leacutegumes puisque les HAP sont des composeacutes hydrophobes et les fruits et leacutegumes des

matrices solides et hydrophiles Les solvants principalement utiliseacutes pour ces matrices sont

geacuteneacuteralement sous forme de meacutelange hexaneaceacutetone ou cyclohexaneaceacutetone (tableau 8)

Lrsquoutilisation de solvants avec des polariteacutes diffeacuterentes est favorable agrave lrsquoextraction des HAP

compris dans une large gamme de masses moleacuteculaires entre 128 et 278 gmol Pour les fruits

et leacutegumes selon Soceanu et al (Soceanu 2014 Soceanu 2012) les taux de reacutecupeacuteration

observeacutes apregraves lrsquoextraction des HAP par soxhlet sont geacuteneacuteralement satisfaisants avec

notamment un recouvrement de 96 agrave 99 (tableau 8) Neacuteanmoins les valeurs sont variables

selon les composeacutes Pour la pomme des taux de reacutecupeacuteration infeacuterieurs agrave 50 sont observeacutes

pour les HAP leacutegers (naphtalegravene et aceacutenaphtegravene) alors que le pourcentage atteint jusqursquoagrave 117

(forte variabiliteacute de lrsquoextraction) pour les composeacutes plus lourds (Jaacutenskaacute 2006)

16112 Extractions liquideliquide et solideliquide (LLE et SLE)

Lrsquoextraction liquide-liquide (LLE) et lrsquoextraction solide-liquide (SLE) consistent agrave mettre en

contact lrsquoeacutechantillon liquide pour la LLE et solide pour la SLE avec un solvant Les composeacutes

drsquointeacuterecirct agrave extraire doivent avoir une plus forte affiniteacute pour ce solvant que pour la matrice

dans laquelle ils sont contenus La seacuteparation solideliquide utilise geacuteneacuteralement la

centrifugation lrsquoampoule agrave deacutecanter sert agrave la seacuteparation liquideliquide La LLE est

notamment utiliseacutee pour lrsquoextraction des HAP agrave partir drsquoeacutechantillons drsquoeaux souterraines

apregraves agitation avec de lrsquohexane et utilisation drsquoune ampoule agrave deacutecanter (Adekunle 2017)

La SLE est appliqueacutee agrave lrsquoextraction des BTEX par addition de dichloromeacutethane aux

eacutechantillons de fruits et leacutegumes et centrifugation pendant 6h (Goacuterna-Binkul 1996) La norme

ISO 13877 1998 recommande lrsquoextraction liquide avec un solvant polaire (aceacutetone) pour

lrsquoanalyse de faibles quantiteacutes de HAP dans les sols Une agitation meacutecanique est neacutecessaire

afin de briser les agreacutegats et augmenter la surface de contact de lrsquoeacutechantillon avec le solvant

drsquoextraction La norme ISO 157532006 indique que lrsquoextraction des HAP contenus dans les


49

corps gras dorigine animale ou veacutegeacutetale srsquoeffectue avec un meacutelange de solvants polaires

aceacutetonitrileaceacutetone

Les principaux inconveacutenients rencontreacutes en LLE sont la dureacutee de preacuteparation de lrsquoeacutechantillon

et lrsquoutilisation de grandes quantiteacutes de solvants toxiques et inflammables mais eacutegalement la

formation drsquoeacutemulsions qui entraicircne la perte drsquoanalytes (Purcaro 2009 Rodil 2007 Zhao

2009)

Afin de reacuteduire la quantiteacute de solvant ainsi que le temps drsquoextraction et ameacuteliorer le

rendement de reacutecupeacuteration les techniques drsquoextraction liquide-liquide et solide-liquide sont

geacuteneacuteralement assisteacutee (Purcaro 2009 Purcaro 2013)

- des ultrasons (ultrasound assisted extraction UAE)

- des micro-ondes (microwave assisted extraction MAE)

- de la pressurisation (pressurized liquid extraction PLE)

161121 Extraction assisteacutee par les ultrasons (UAE)

Lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons (UAE) est geacuteneacuteralement utiliseacutee pour des eacutechantillons

solides Lrsquoeacutechantillon placeacute dans un solvant drsquoextraction est soumis agrave des ondes de pression

acoustiques ayant des freacutequences geacuteneacuteralement autour de 20 kHz Lrsquoutilisation des ultrasons

induit une augmentation de la pression et de la tempeacuterature dans le milieu ce qui favorise la

peacuteneacutetration du solvant dans la matrice et ameacuteliore la solubiliteacute et la diffusiviteacute des analytes

vers le solvant Lrsquoutilisation des ultrasons engendre un deacuteplacement de lrsquoeacutequilibre qui permet

de reacuteduire la dureacutee drsquoextraction

LrsquoUAE est une proceacutedure dont lrsquoautomatisation est difficile mais qui permet lrsquoextraction des

analytes thermolabiles qui sont eacuteventuellement deacutegradeacutes par les conditions appliqueacutees au

moyen drsquoun soxhlet


LrsquoUAE a eacuteteacute utiliseacutee pour lrsquoextraction de nombreux contaminants tels que les pesticides les

produits pharmaceutiques (notamment des hormones) les HAP ou encore des meacutetaux agrave partir

drsquoeacutechantillons environnementaux et alimentaires (Farreacute 2012 Tadeo 2010)

Extraction des hydrocarbures aromatiques dans les matrices environnementales

LrsquoUAE est appliqueacutee agrave lrsquoextraction des HAP dans des eacutechantillons de sol (aceacutetone) de bois

(hexane) et de lichens (cyclohexane) (tableau 10 Guidotti 2003 Moret 2007)

Choix du solvant

Lrsquoextraction par UAE des HAP agrave partir drsquoeacutechantillons de sol avec diffeacuterents solvants montre

que le meacutethanol et lrsquoaceacutetonitrile deux solvants polaires sont peu efficaces pour la

reacutecupeacuteration des analytes Au contraire le dichloromeacutethane et lrsquoaceacutetone qui sont moins

polaires permettent un meilleur rendement drsquoextraction pour les HAP (Hollender 2003)


50

Dureacutee drsquoextraction

Les dureacutees drsquoextraction sont geacuteneacuteralement comprises entre 15 min et 2 h (tableau 10)

Neacuteanmoins Tadeo et al indiquent que des cycles de sonication trop longs (supeacuterieurs agrave 60

min) ne permettent pas drsquoameacuteliorer le rendement drsquoextraction agrave partir drsquoeacutechantillons de sols

en raison de lrsquoeacutevaporation des HAP les plus volatils Geacuteneacuteralement deux cycles de 15 min

suffisent pour lrsquoextraction en UAE (Tadeo 2010)

Application aux aliments

La norme ISO 15753 2006 deacutecrit une meacutethode de deacutetermination pour 15 HAP preacutesents dans

les graisses dorigine animale et veacutegeacutetale Les HAP sont extraits par une meacutethode drsquoextraction

assisteacutee par les ultrasons (UAE) avec un meacutelange aceacutetonitrileaceacutetone (6040 vv)

Neacuteanmoins lrsquohexane est le solvant le plus utiliseacute pour lrsquoextraction des HAP dans les aliments

en UAE (tableau 10) Ce solvant est notamment appliqueacute aux eacutechantillons de viande fumeacutee

de pain grilleacute ou encore de fruits et de leacutegumes (Bishnoi 2006 Purcaro 2009 Rey-

Salgueiro 2008a Rey-Salgueiro 2008b Tuteja 2011) Lrsquohexane est un solvant apolaire

dans lequel les HAP sont particuliegraverement solubles

161122 Extraction assisteacutee par les micro-ondes (MAE)

Lrsquoutilisation de lrsquoeacutenergie des micro-ondes pour la proceacutedure drsquoextraction a eacuteteacute pour la

premiegravere fois deacutecrite au milieu des anneacutees 1980 par Ganzler et al (Ganzler 1986) et Lane et

Jenkins (Lane 1984) pour lrsquoextraction de divers composeacutes dans des produits alimentaires tels

que les agrumes les plantes aromatiques ou les ceacutereacuteales La MAE est particuliegraverement

adapteacutee aux eacutechantillons solides qui sont placeacutes dans un solvant et soumis aux micro-ondes

Les micro-ondes sont des rayonnements eacutelectromagneacutetiques non ionisants dont les freacutequences

varient de 300 MHz agrave 300 GHz Les rayonnements chauffent le milieu par la rotation des

dipocircles et la conduction ionique La chaleur apporteacutee au milieu drsquoextraction permet la

dissolution et le transfert des analytes dans le solvant

La proceacutedure MAE utilise une quantiteacute faible de solvant (entre 6 et 30 mL) et la dureacutee

drsquoextraction est plus courte (geacuteneacuteralement entre 5 et 15 min) que lors drsquoune extraction par

soxhlet (Ridgway 2007a Serrano 2006)

Les principaux paramegravetres susceptibles drsquoinfluer sur le rendement drsquoextraction sont le choix

du solvant et le temps drsquoextraction ainsi que la quantiteacute drsquoeacutechantillon

Choix du solvant

Les solvants non-polaires nrsquoabsorbent pas lrsquoeacutenergie des micro-ondes et ne sont donc

geacuteneacuteralement pas utiliseacutes en MAE (Ridgway 2007a) Neacuteanmoins lrsquoagitateur Carboflonreg

technologie mise au point par la socieacuteteacute CEM France est capable drsquoabsorber les micro-ondes

et de transmettre de la chaleur au solvant afin de permettre lrsquoutilisation des solvants apolaires

en MAE (Purcaro 2009) Les solvants plus geacuteneacuteralement utiliseacutes en MAE possegravedent une

constante dieacutelectrique forte et sont capables de convertir lrsquoeacutenergie micro-onde en chaleur Des

meacutelanges de solvants organiques avec une faible constante dieacutelectrique (hexane


51

dichloromeacutethane toluegravene cyclohexane) et de co-solvants polaires (eau aceacutetone) en faibles

quantiteacutes sont freacutequemment utiliseacutes (Serrano 2006)

Applications aux hydrocarbures aromatiques dans les aliments

La MAE est appliqueacutee agrave lrsquoextraction des HAP dans les fruits et leacutegumes en utilisant

lrsquoaceacutetonitrile comme solvant drsquoextraction (tableau 10 Wu 2016) Une eacutetude comparative

meneacutee sur des viandes fumeacutees en MAE montre que le meacutelange hexaneaceacutetone (31 vv) et

lrsquohexane seul donnent des rendements drsquoextraction eacutequivalents (tableau 10 Purcaro 2009)

Les rendements drsquoextraction sont eacutegalement eacutequivalents avec diffeacuterentes dureacutees drsquoextraction

(5 15 et 30 min) et deux tempeacuteratures testeacutees (60 degC et 115 degC) Lrsquoaugmentation du ratio

eacutechantillonsolvant ne modifie pas les reacutesultats pour les HAP lourds mais entraicircne une

diminution du rendement drsquoextraction pour les HAP leacutegers comme le pheacutenanthregravene

Lrsquoabsence de diffeacuterence significative entre les reacutesultats lors du changement des paramegravetres

drsquoextraction peut ecirctre due agrave lrsquoadsorption superficielle des HAP sur les viandes fumeacutees

permettant une extraction efficace mecircme avec de faibles tempeacuteratures et temps drsquoextraction

(Purcaro 2009) La MAE (115 degC 15 min hexane) appliqueacutee aux eacutechantillons de viandes

fumeacutees lyophiliseacutees permet une ameacutelioration significative de lrsquoefficaciteacute drsquoextraction par

rapport agrave lrsquoUAE utilisant le mecircme solvant (Purcaro 2009)

161123 Extraction par liquide pressuriseacute (PLE) Lextraction par liquide pressuriseacute (PLE) dont la version la plus mise en œuvre est

lrsquoextraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ASE) a eacuteteacute pour la premiegravere fois deacutecrite en 1996 par

Richter et al (Richter 1996) LrsquoASE est une technique drsquoextraction solide-liquide utilisant

des solvants agrave des tempeacuteratures (50-200 degC) et pressions eacuteleveacutees (35-20 x106 Pa) mais en

dessous de leurs points critiques Les solvants sont chauffeacutes agrave des tempeacuteratures supeacuterieures agrave

leur point deacutebullition ce qui reacuteduit leur viscositeacute ainsi que leur tension superficielle et

ameacuteliore la solubiliteacute et le transfert des analytes dans le solvant Les fortes pressions

favorisent quant-agrave-elles la peacuteneacutetration du solvant dans la matrice solide Leau est le solvant

le plus utiliseacute au cours de la proceacutedure car lrsquoASE modifie les constantes dieacutelectriques

(polariteacute) des analytes drsquointeacuterecirct ce qui permet de les extraire Lrsquoeacutethanol le meacutethanol lrsquohexane

le propane le dichloromeacutethane laceacutetone ou laceacutetate deacutethyle sont des solvants eacutegalement tregraves

reacutepandus en ASE


LrsquoASE a par exemple eacuteteacute utiliseacutee pour lrsquoextraction des HAP dans des eacutechantillons de viandes

et de poissons fumeacutes avec un meacutelange de solvant dichloromeacutethaneaceacutetonitrile (9010 vv

100 degC 107 Pa) (tableau 10 Wang 1999) Le meacutelange de solvant aceacutetonetoluegravene (11 vv)

conduit dans ce cas de figure aux meilleurs reacutesultats lors de lrsquoanalyse drsquoeacutechantillons de sols

peu pollueacutes Cependant les reacutesultats restent bons quelle que soit la polariteacute du solvant utiliseacute

par ASE (meacutethanol aceacutetonitrile aceacutetone pentanehellip) (Hollender 2003) Parmi les diffeacuterentes

meacutethodes drsquoextraction testeacutees (UAE SFE soxhlet ASE) avec des eacutechantillons de sol lrsquoASE

permet drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats (Hollender 2003)


52

Tableau 10 Applications des meacutethodes drsquoextraction par solvant pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques dans des matrices environnementales et alimentaires



Adekunle 2017 eau souterraine 7 HAP (MM

128-202 gmol)

500 mL drsquoeacutechantillon drsquoeau

LLE (extraction x 3 meacutelange 10 min + 20 mL hexane dans une ampoule agrave

deacutecanter deacutecantation 15 min) eacutevaporation (N2) SPE (silice + 1 g sulfate de

sodium eacutelution 50 mL hexane)

GC-TOF-MS (colonne primaire Rxi-5 SilMS 30 m x

025 mm id 025 microm colonne secondaire Rxi 17 Sil

MS 1 m x 025 mm id x 025 microm)

Burkhardt 2005 seacutediments 41 HAP et HAP

alkyleacutes (MM 108-322 gmol)

15-30 g drsquoeacutechantillon humide

PLE (eaualcool isopropylique (5050 vv) 120 degC 3x10min 13 800 kPa)

PLE (eaualcool isopropylique (2080) 200 degC 3x10min 13 800 kPa) SPE (1g

PSDVB) + SPE (cartouche 4 g sulfate de sodium 1 g Florisilreg) eacutelution

3x10mL DCMeacutether dieacutethylique (8020)

GC-qMS (colonne silice (5 diphenyl 95 dimeacutethyl

polysiloxane) 25 m times 020 mm id x 033 microm)

Domentildeo 2006 lichens 16 HAP (MM 128-

278 gmol)


Etude comparative ASE dynamique (35 kHz 20 degC 02 mLmin 10 min

diffeacuterents solvants hexane cyclohexane DCM meacutethanol et toluegravene) ASE

statique (4 x 15mL DCM 15 min 20 degC)+colonne chromatographique (Al2O3

3 2 g sulfate de sodium anhydre eacutelution 20mL hexanendashDCM (31)) Soxhlet

(250mL DCM 6 h)

GC-qMS (colonne VF5-ms 60 m times 025 mm id times 025

microm)

Guidotti 2003 lichens 17 HAP (MM 128-

278 gmol


UAE (sonication 2 x 30 mL cyclohexane 30 min RT) colonne

chromatographique (colonne 10 g silice activeacutee eacutelution 25 mL

dichloromeacutethanepentane 23)

GC-qMS (colonne HP5-MS 30 m x 025 mm id x 025

microm)

Moret 2007 sol bois olives 13 HAP (MM

166-278 gmol)

1 g de sol sec

UAE (sonication 10 mL aceacutetone 1 h) centrifugation eacutevaporateur rotatif SPE

(cartouche silice 500 mg eacutelution 9 mL cyclohexane)

1 g de bois sec

UAE (sonication 10 mL hexane 2 h) SPE (cartouche silice 500 mg eacutelution

9mL cyclohexane)

15 g drsquoolives segraveches

UAE (sonication 40 mL hexane 1 h) filtration eacutevaporateur rotatif SPE

(cartouche silice 5 g eacutelution 8 mL hexaneDCM 7030)

HPLC-FLD (colonne C18 250 mm times 3 mm id x 5 μm

phase mobile ACNeau 1 mLmin)


53

Aliments

Purcaro 2009 viande fumeacutee 15 HAP (MM

128-278 gmol)

Etude comparative - MAE (20mL hexane+barreau Carboflon temps

dextraction 5-30 min tempeacuteratures 60-115 degC et quantiteacute deacutechantillon 1-3 g)

SPE (5g silice eacutelution 8 ml hexaneDCM 7030) - UAE (2 g drsquoeacutechantillon

sonication 20 mL hexane 1 h RT) SPE (5 g silice eacutelution 8 ml hexaneDCM

7030)

HPLC-FLD (colonne C18 250 mm x 3 mm id x 5 microm

phase mobile ACNeau 1 mlmin)

Rey-Salgueiro

2008a

pain grilleacute 11 HAP (MM 228-

278 gmol)

1 g drsquoeacutechantillon UAE (sonication 3 x 10 min 10 mL hexane) SPE (cartouche

silice 10 mL hexane) eacutevaporation (N2)

HPLC-FLD (colonne Supelcosil LC-PAH 250 mm x 46

mm id x 5 microm phase mobile ACNeau 1mLmin)

Wang 1999 Viandes et poissons fumeacutes 16


5 g drsquoeacutechantillon fumeacute ASE (1500 psi 100 degC 20 mL de solvant hexane

DCMACN 91 ou DCMACN 73) colonne chromatographique (colonne 6g

Florisilreg eacutelution 10 mL de DCM)

GC-qMS (colonne HP-5MS 30 m x 025 mm id x 025

microm)


Bishnoi 2006 fruits et leacutegumes 16 HAP

(MM 128-278 gmol)

5 g de fruit deacuteshydrateacute et 2 g de leacutegume deacuteshydrateacute

UAE (25 mL hexane) centrifugation filtration seacutechage (N2 haute pression)

SPE (cartouche C18)


colonne de garde 10 mm x 46 mm phase mobile

ACNeau 7525 1 mLmin)

Goacuterna-Binkul

1996

fruits et leacutegumes BTEX (MM

78-106 gmol)

SLE (DCM 05 mLg masse fraicircche) agitation (6 h) filtration (filtre Millex-HV

045microm) seacutechage (50-60 degC 7 j)

GC-qMS (colonne DB-5 50 m x 0258 mm id x 025

microm)

Mo

2009

fruits et leacutegumes

12 HAP

(MM 128-278 gmol)

20 g drsquoeacutechantillon deacuteshydrateacute

UAE (triplicat 60 mL eacutether eacutethylique 30 min) eacutevaporation jusqursquoagrave 2 mL

(eacutevaporateur rotatif 50 degC) GPC (colonne gel de silice et alumine + sulfate de

sodium anhydre eacutelution 20-80 mL DCM) eacutevoparation jusqursquoagrave 05 mL (N2)

GC-qMS (colonne HP-5 30m x 025 mm id x 025 microm)

Rey-Salgueiro

2008b

plante (feuilles choux

maiumlshellip) 11 HAP (MM 202-

278 gmol)

UAE (20-100mL hexane 20 min) SPE (cartouche sep-pack silice 690 mg + 10

mL hexane) eacutevaporation agrave sec (N2 TurboVap) dissolution 05 mL ACN

HPLC-FLD (colonne Supelcosil 250 mm x 46 mm id x

5 microm gradient phase mobile ACNeau 8020 40 min

ACNeau 955 1 min ACNeau 8020 maintenu 10 min

1 mLmin)

Tuteja 2011 leacutegumes 16 HAP (MM 128-

278 gmol)

UAE (hexane) + eacutevaporateur rotatif x2 centrifugation (15 min 12 000 rpm)

filtration (filtres seringues 045 microm) purification colonne chromatographique


mobile phase ACNeau 7525 1 mLmin)


54

Wennrich 2002 fruits et leacutegumes 14 HAP

(MM 154-278 gmol)


ASE (5 g cellulose hexaneaceacutetone 11 10 MPa 100 degC 2x5min) addition de

5 mL hexane eacutevaporation agrave sec (RT) + 05 mL benzegraveneDCM 41 GPC

(colonne de gel de silice eacutelution 50 mL benzegraveneDCM 41) concentration agrave sec

(RT) + 02 mL ACN

HPLC-FLD (colonne LiChroCART 250 mm x 3 mm

id x LiChrospher PAH 5 microm gradient phase mobile 0

min ACNeau 5050 3 min ACNeau 6040 14 min


Wu

2016

leacutegumes 16 HAP

(MM 128-278 gmol)


MAE (20 mL ACN 100 degC 10 min) centrifugation (x3) addition 100 mL

sulfate de sodium (4) extraction x2 (30 mL hexane) eacutevaporation jusqursquoagrave 1 mL

(eacutevaporateur rotatif) GPC (colonne gel silice alumine eacutelution 20 mL hexane 70

mL DCM)


microm)

Abbreacuteviations ACN aceacutetonitrile ASE extraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ou PLE extraction liquide pressuriseacutee) DCM dichloromeacutethane (CH2Cl2) GC chromatographie en phase gazeuse (qMS spectromegravetre

de masse quadripolaire TOF analyseur de masse agrave temps de vol) GPC chromatographie par permeacuteation de gel HPLC chromatographie liquide agrave hautes performances (FLD deacutetecteur agrave fluorescence UV

deacutetecteur ultravioletndashvisible) id diamegravetre interne MAE extraction assisteacutee par les micro-ondes MM masse moleacuteculaire PDMS polydimeacutethylsiloxane PSDVB co polymegravere styregravene-divinylbenzegravene RT

tempeacuterature ambiante SBSE extraction par sorption sur barreau magneacutetique SPE extraction sur phase solide UAE extraction assisteacutee par les ultrasons


55

1612 Purification

Les extractions par solvant preacutesenteacutees preacuteceacutedemment sont peu seacutelectives et induisent la co-

extraction de composeacutes issus de la matrice La proceacutedure drsquoextraction doit donc ecirctre

compleacuteteacutee par une eacutetape de purification geacuteneacuteralement reacutealiseacutee gracircce agrave une extraction en phase

solide (SPE) ou agrave une chromatographie drsquoexclusion steacuterique La norme ISO 157532006

recommande notamment suite agrave lrsquoextraction liquide des HAP contenus dans les corps gras

dorigine animale ou veacutegeacutetale des eacutetapes de purification au moyen drsquoune phase inverse C18 et

drsquoune phase de type Florisilreg

16121 Extraction en phase solide (SPE)

Lextraction en phase solide (SPE) a commenceacute agrave se deacutevelopper agrave partir de 1974 gracircce aux

travaux de trois chercheurs (Reginald Adams Thomas Good et Michael Telepchak) La SPE

est un proceacutedeacute de preacuteparation deacutechantillon au cours duquel les composeacutes drsquointeacuterecirct qui sont

dissous ou preacutesents en suspension dans un meacutelange liquide sont seacutepareacutes des autres composeacutes

du milieu en fonction de leurs proprieacuteteacutes physico-chimiques

Lrsquoeacutechantillon contenant les analytes constitue la phase mobile Cette phase mobile est deacuteposeacutee

dans une cartouche contenant une phase stationnaire solide agrave travers laquelle lrsquoeacutechantillon

srsquoeacutecoule Selon laffiniteacute des diffeacuterents composeacutes pour la phase stationnaire soit les impureteacutes

sont retenues par la phase solide ce qui purifie et concentre la phase mobile en analytes

dinteacuterecirct soit les analytes sont retenus par la phase solide et les impureteacutes sont eacutelimineacutees avec

la phase mobile Dans le cas ougrave les analytes sont retenus par la phase stationnaire une eacutetape

suppleacutementaire drsquoeacutelution est neacutecessaire pour permettre leur reacutecupeacuteration (figure 16)



56

Les supports SPE sont geacuteneacuteralement composeacutes de silices ou de polymegraveres Pour les supports agrave

base de silice il existe 4 modes de fonctionnement en phase normale en phase inverse en

mode mixte ou en mode eacutechange drsquoions

La phase normale

Le mode en phase normale permet la purification de moleacutecules dont la structure preacutesente un

grand nombre de fonctions polaires La silice pure ainsi que des silices greffeacutees au moyen de

groupements cyanopropyl (CN) ou diol retiennent par adsorption les composeacutes polaires par

lrsquointermeacutediaire de liaisons hydrogegravene Les composeacutes drsquointeacuterecirct doivent posseacuteder une meilleure

affiniteacute pour le solvant drsquoeacutelution que pour le support de reacutetention afin de permettre leur

reacutecupeacuteration

La phase inverse

En mode phase inverse le greffage hydrophobe de type C8 ou C18 permet des interactions de

type Van der Walls Ce mode utilisant le partage avec un solvant drsquoeacutelution srsquoapplique agrave la

purification de composeacutes hydrophobes ou faiblement hydrophobes Lrsquoutilisation des chaicircnes

carboneacutees longues permet drsquoameacuteliorer la reacutetention des composeacutes drsquointeacuterecirct hydrophobes Le

greffage pheacutenyl est particuliegraverement adapteacute agrave la reacutetention des composeacutes aromatiques et

souvent en association avec des solvants drsquoeacutelution tels que le meacutethanol ou lrsquoaceacutetonitrile

Le mode eacutechange drsquoion

En mode eacutechange drsquoions le meacutecanisme de reacutetention mis en jeu est lrsquointeraction ionique qui

deacutepend essentiellement du pH et de la force ionique Le greffage du support induit agrave son

extreacutemiteacute une attraction forte envers les analytes ayant des fonctions ioniseacutees antagonistes

Le principe de lrsquoextraction est baseacute sur la reacutetention des composeacutes sous leur forme ioniseacutee par

des interactions eacutelectrostatiques Lrsquoeacutelution est ensuite reacutealiseacutee agrave un pH pour lequel les

composeacutes sont sous forme neutre Dans le cas ougrave la neutraliteacute du composeacute est impossible agrave

obtenir lrsquoeacutelution est effectueacutee avec une solution ayant une grande force ionique

Les phases eacutechangeuses drsquoanions se composent geacuteneacuteralement drsquoamines permettant drsquoextraire

des acides avec une ou plusieurs charges neacutegatives et les phases eacutechangeuses de cations ayant

des fonctions sulfoniques ou carboxyliques sont utiliseacutees pour lrsquoextraction de composeacutes

basiques avec une ou plusieurs charges positives

Le mode mixte

Le mode mixte donne les extractions les plus seacutelectives gracircce agrave des supports en silices

comportant un double greffage lrsquoun eacutetant une chaicircne carboneacutee hydrophobe et lrsquoautre

permettant lrsquoeacutechange drsquoions Les supports peuvent ecirctre constitueacutes drsquoun acide (sulfonique ou

carboxylique) et drsquoun greffon hydrophobe pour lrsquoextraction de bases portant une ou plusieurs

charges positives ou bien drsquoune base drsquoamine et de greffons hydrophobes afin drsquoextraire les

acides portant une ou plusieurs charges neacutegatives


57

Choix de la phase drsquoextraction

Le choix de la phase drsquoextraction deacutepend de la matrice de lrsquoeacutechantillon mais eacutegalement des

caracteacuteristiques physico-chimiques (solubiliteacute polariteacute preacutesence de groupements fonctionnels

chargeacutes masse moleacuteculaire) des analytes agrave extraire Dans le cas drsquoune matrice aqueuse des

supports hydrophobes sont geacuteneacuteralement utiliseacutes puisque lrsquoeau est une phase mobile peu

eacuteluante A lrsquoinverse si lrsquoeacutechantillon est une phase organique comme les huiles ou les produits

peacutetroliers les supports seacutelectionneacutes en SPE sont polaires (silices vierges ou greffeacutees polaires

ou alumines)

La SPE est une technique utilisant une quantiteacute assez importante de solvant et dont la

seacutelectiviteacute est limiteacutee De plus des problegravemes de colmatage de cartouche ont eacuteteacute rapporteacutes

(Garciacutea-Falcoacuten 2005) Neacuteanmoins cette proceacutedure est relativement rapide et peut ecirctre

facilement automatiseacutee

Applications

La SPE est utiliseacutee pour la purification et la concentration de nombreux analytes (pesticides

steacuteroiumldes HAPhellip) dans diverses matrices complexes telles que lurine le sang les boissons

le sol ou encore les tissus animaux

Extraction des hydrocarbures aromatiques

La SPE est une proceacutedure majoritairement utiliseacutee comme eacutetape de purification et de

concentration suite agrave une extraction liquide de type soxhlet ou SLE Neacuteanmoins la SPE peut

eacutegalement ecirctre utiliseacutee seule pour lrsquoextraction des HAP contenus dans des eacutechantillons

liquides tels que le cafeacute (Houessou 2005)

Choix du support

Les supports SPE les plus freacutequemment rencontreacutes pour lrsquoextraction des HAP sont

lrsquoaminopropyl la silice lrsquoalumine le Florisilreg le polystyregravenedivinylbenzegravene (PS-DVB) ou

encore le meacutelange C18Florisilreg (Plaza-Bolantildeos 2010 Purcaro 2009 Purcaro 2013)

Le Florisilreg est une phase polaire constitueacutee doxydes de silicium (environ 85 ) et de

magneacutesium (environ 15 ) permettant lrsquoextraction des HAP de matrices organiques Le PS-

DVB est un agent de sorption tregraves utiliseacute pour lrsquoextraction des HAP en raison de son caractegravere

hydrophobe et des interactions π-π avec les HAP (Houessou 2005) Il peut de plus ecirctre

utiliseacute pour la plupart des matrices alimentaires (Veyrand 2007)

Choix du solvant

Des meacutelanges de solvants de polariteacute diffeacuterente (par exemple hexanedichloromeacutethane

meacutethanolteacutetrahydrofurane ou isooctanecyclohexane) peuvent ecirctre utiliseacutes pour lrsquoextraction

des HAP selon lrsquoeacutechantillon consideacutereacute Lrsquoutilisation de meacutelanges de solvants permet de

trouver un compromis pour la reacutecupeacuteration des HAP lourds et leacutegers (Purcaro 2013)

Lrsquoaugmentation du pourcentage de teacutetrahydrofurane dans le meacutelange

meacutethanolteacutetrahydrofurane diminue la polariteacute du meacutelange appliqueacute agrave des eacutechantillons de


58

cafeacute cela favorise la solubilisation des HAP et leur deacutesorption de la colonne (Houessou

2005)

16122 Chromatographie drsquoexclusion

La chromatographie drsquoexclusion technique de seacuteparation en phase liquide est geacuteneacuteralement

employeacutee comme eacutetape de purification suite agrave une proceacutedure drsquoextraction de type soxhlet

SLE ou LLE Le principe de cette technique consiste agrave placer lrsquoeacutechantillon dans une colonne

contenant des granules micro-poreuses Les moleacutecules ayant une taille supeacuterieure agrave celui des

pores ne circulent que dans lrsquoespace extra-granulaire et sont rapidement eacutevacueacutees de la

colonne Les moleacutecules dont le diamegravetre est infeacuterieur agrave celui des pores circulent dans lrsquoespace

inter- et intra-granulaire et ont un temps de parcours plus long (figure 17) La

chromatographie drsquoexclusion permet la seacuteparation des moleacutecules selon leur diamegravetre


La chromatographie drsquoexclusion est appliqueacutee suite agrave une proceacutedure drsquoextraction liquide telle

que le soxhlet lrsquoASE lrsquoUAE ou la MAE pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques

(tableaux 11 et 13)

Cette technique est particuliegraverement adapteacutee agrave la seacuteparation des HAP dont la masse

moleacuteculaire est geacuteneacuteralement infeacuterieure agrave 300 gmol et des lipides contenues dans les

matrices grasses qui ont des masses moleacuteculaires entre 600 et 1500 gmol (Ballesteros 2006)



59

Colonnes chromatographiques

Les colonnes chromatographiques freacutequemment rencontreacutees en chromatographie drsquoexclusion

pour la purification des extraits contenant des hydrocarbures aromatiques se composent de

gels drsquoalumine ou drsquooxydes drsquoaluminium de silice et eacutegalement de Florisilreg

Une chromatographie sur gel de silice et drsquoalumine est par exemple associeacutee agrave la MAE afin

drsquoextraire des HAP contenus dans des eacutechantillons de fruits et de leacutegumes (Wu 2016)

Solvants drsquoextraction

La chromatographie drsquoexclusion est une meacutethode qui consomme une assez grande quantiteacute de

solvant entre 20 agrave 80 mL par eacutechantillon Les solvants utiliseacutes comme phase mobile sont

souvent des solvants chloreacutes tels que le dichloromeacutethane (DCM) ou le chloroforme (tableaux

11 et 13) Le DCM utiliseacute seul ou en meacutelange avec le pentane ou lrsquohexane est le solvant le

plus freacutequemment rencontreacute pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques Une eacutelution

avec 20 agrave 80 mL de DCM est notamment reacutealiseacutee agrave travers une colonne constitueacutee drsquoun gel de

silice et drsquoalumine pour reacutecupeacuterer les HAP drsquoun extrait UAE de fruits ou de leacutegumes Cette

seacuteparation chromatographique comporte un ajout de sulfate de sodium anhydre freacutequemment

utiliseacute comme agent desseacutechant pour les solutions organiques (Mo 2009)

1613 Proceacutedures drsquoeacutevaporation de solvant

La preacutesence de faibles quantiteacutes drsquoanalytes dans les eacutechantillons et lrsquoutilisation drsquoimportants

volumes de solvant au cours de lrsquoextraction neacutecessitent la mise en place drsquoune proceacutedure

drsquoeacutevaporation La reacuteduction du volume de solvant permet ainsi de concentrer lrsquoextrait en

composeacutes drsquointeacuterecirct Lrsquoeacutevaporation des solvants est souvent reacutealiseacutee par lrsquoapplication drsquoun flux

gazeux ou par lrsquoutilisation drsquoun eacutevaporateur rotatif

16131 Concentration sous flux gazeux

La concentration sous flux gazeux utilise un gaz inerte geacuteneacuteralement lrsquoazote avec lequel les

composeacutes drsquointeacuterecirct ne vont pas reacuteagir Le gaz est envoyeacute agrave la surface de lrsquoeacutechantillon agrave travers

une ou plusieurs aiguilles pour permettre lrsquoeacutevaporation du solvant Cette technique est adapteacutee

aux solvants volatils mais peut se reacuteveacuteler lente pour des solvants tels que lrsquoeau qui sont

difficiles agrave eacutevaporer Cette technique peut entraicircner des pertes par projection dans le cas drsquoun

deacutebit de gaz trop eacuteleveacute La concentration srsquoeffectue geacuteneacuteralement avec un flux leacuteger

La concentration sous flux drsquoazote est notamment utiliseacutee suite agrave une eacutetape de purification agrave

travers une colonne de gel de silice et drsquoalumine pour reacuteduire le volume de solvants volatils

tels que le dichloromeacutethane (concentration jusqursquoagrave 05 mL) dans le cadre de lrsquoextraction des

HAP dans des eacutechantillons de fruits et leacutegumes (Mo 2009)

16132 Concentration par eacutevaporateur rotatif

Lrsquoeacutevaporateur rotatif est un systegraveme ayant pour but lrsquoeacutevaporation de solvant afin de

concentrer lrsquoeacutechantillon en analytes Le principe de cette technique est baseacute sur lrsquoeacutevaporation

drsquoimportantes quantiteacutes de solvant sous vide drsquoair Le solvant contenant lrsquoeacutechantillon est placeacute

dans un ballon mis en rotation dans un bain marie chauffeacute La pression du montage est ensuite

diminueacutee gracircce agrave une trompe drsquoeau Le solvant porteacute agrave eacutebullition va srsquoeacutevaporer puis ecirctre


60

refroidi par le systegraveme de refroidissement Les vapeurs condenseacutees de solvant pur vont ecirctre

reacutecupeacutereacutees dans un ballon de reacutecupeacuteration (figure 18) Cette proceacutedure srsquoapplique agrave des

analytes non thermolabiles afin de minimiser les pertes en composeacutes drsquointeacuterecirct


Lrsquoeacutevaporateur rotatif est notamment utiliseacute suite agrave des proceacutedures drsquoUAE visant agrave reacutecupeacuterer

des HAP dans des fruits et leacutegumes pour lrsquoeacutelimination de solvants tels que lrsquohexane ou lrsquoeacutether

eacutethylique (Mo 2009 Tuteja 2011)

1614 Techniques drsquoextraction avec support drsquoextraction miniaturiseacute

Lextraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE) la micro-extraction par solide

compacteacute (MEPS) la micro-extraction en phase solide (SPME) et lrsquoextraction dynamique en

phase solide (SPDE) sont des techniques drsquoextraction sans solvant ou tregraves peu

consommatrices de solvant eacutegalement utiliseacutees pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures

aromatiques Ce sont des techniques drsquoextraction miniaturiseacutees baseacutees sur la sorption des

analytes sur un support (figure 19)


61

16141 Micro-extraction en phase solide (SPME)

La SPME a eacuteteacute deacuteveloppeacutee par Arthur et Pawliszyn au deacutebut des anneacutees 1990 Cette technique

est baseacutee sur lrsquoeacutequilibre entre les analytes cibles contenus dans un eacutechantillon et ceux

adsorbeacutes sur la phase stationnaire drsquoune fibre La reacutecupeacuteration des analytes cibles srsquoeffectue

par immersion directe de la fibre dans lrsquoeacutechantillon (DI-SPME) ou par exposition dans

lrsquoespace libre ou espace de tecircte au-dessus de lrsquoeacutechantillon (HS-SPME) (figure 20)


DI immersion directe HS extraction dans lrsquoespace de tecircte


SBSE extraction par sorption sur barreau magneacutetique MEPS micro-extraction par solide compacteacute SPME micro-

extraction en phase solide SPDE extraction dynamique en phase solide


62

Lrsquoeacutequilibre est geacuteneacuteralement atteint plus rapidement en HS-SPME qursquoen DI-SPME car les

moleacutecules cibleacutees se deacuteplacent plus rapidement dans lrsquoair que dans les matrices liquides ou

solides De plus lrsquoutilisation drsquoun espace drsquoextraction restreint en HS-SPME permet

drsquoaugmenter la concentration des composeacutes dans la phase gazeuse ce qui reacuteduit le temps

neacutecessaire pour atteindre lrsquoeacutequilibre

De nombreux paramegravetres sont susceptibles drsquoinfluer sur lrsquoextraction des analytes comme la

tempeacuterature la saliniteacute de lrsquoeacutechantillon la nature des analytes et leur matrice ainsi que

lrsquoeacutepaisseur et le type de revecirctement de la fibre

Choix de la phase stationnaire

La phase stationnaire de la fibre possegravede geacuteneacuteralement un revecirctement en silice de 1 agrave 2 cm de

longueur dont lrsquoeacutepaisseur varie entre 7 et 100 microm Les revecirctements les plus fins sont adapteacutes agrave

lrsquoadsorption des analytes semi-volatils tandis que des revecirctements plus eacutepais sont

geacuteneacuteralement destineacutes agrave lrsquoextraction des composeacutes volatils (King 2003 Kataoka 2000)

Divers types de revecirctements sont disponibles pour les fibres drsquoextraction tels que le

polyacrylate (PA) le divinylbenzegravene (DVB) le carboxen (CAR) ou le polydimeacutethylsiloxane

(PDMS) Ces constituants peuvent ecirctre preacutesents seuls comme le polyacrylate (PA) qui est un

revecirctement polaire indiqueacute pour lrsquoextraction des analytes les plus polaires (alcools pheacutenols)

ou en meacutelange ce qui permet drsquoaugmenter la capaciteacute de reacutetention des fibres comme avec

lrsquoassociation CARPDMS (Kataoka 2000)

Agitation

Lrsquoagitation de lrsquoeacutechantillon permet de diminuer la dureacutee drsquoextraction en favorisant le

deacuteplacement des analytes vers la fibre lrsquoeacutequilibre est atteint plus rapidement Lors de

lrsquoextraction en immersion directe leacutepaisseur de la couche statique (limite de Prandtl) qui

entoure la fibre est reacuteduite par agitation ce qui permet la diminution de la dureacutee drsquoextraction

(King 2003)

Choix de la tempeacuterature

La tempeacuterature optimale neacutecessaire pour assurer lrsquoeacutequilibre entre lrsquoeacutechantillon lrsquoespace de

tecircte et lrsquoadsorption des analytes sur la fibre doit ecirctre identifieacutee pour chaque type drsquoeacutechantillon

Lrsquoaugmentation de la tempeacuterature de lrsquoeacutechantillon peut permettre drsquoameacuteliorer les rendements

drsquoextraction Cependant eacutetant donneacute la nature exothermique des interactions moleacuteculaires

neacutecessaires agrave lrsquoadsorption des analytes laugmentation de la tempeacuterature peut aussi conduire agrave

une reacuteduction de la constante de distribution aussi appeleacutee constante de partage entre le

revecirctement de la fibre et lrsquoeacutechantillon ou lrsquoespace de tecircte (King 2003 Pentildealver 1999)

Ajout de sel et modification du pH

Lrsquoajout de sels et lrsquoajustement du pH peuvent modifier lrsquoeacutequilibre Lrsquoajout de sels augmente le

rendement drsquoextraction pour certains analytes en particulier pour les composeacutes polaires et

volatils La reacutealisation de la proceacutedure drsquoextraction dans des conditions acides ou alcalines

permet le passage des espegraveces ioniques non volatiles sous forme neutres et favorise

respectivement lrsquoextraction des composeacutes acides et basiques (King 2003 Pentildealver 1999)


63

Reacutecupeacuteration des analytes

Les analytes retenus sur la fibre peuvent ensuite ecirctre deacutesorbeacutes thermiquement dans lrsquoinjecteur

drsquoun chromatographe en phase gazeuse (GC) ou gracircce agrave un solvant pour permettre des

analyses en chromatographie liquide agrave hautes performances (HPLC) ou par eacutelectrophoregravese

Avantages et inconveacutenients de la meacutethode drsquoextraction

Les fibres utiliseacutees pour lrsquoextraction sont fragiles ont une dureacutee de vie limiteacutee et un coucirct

relativement eacuteleveacute (Plaza-Bolantildeos 2010 Zhao 2009) De plus la faible eacutepaisseur du

revecirctement sur les fibres peut srsquoaveacuterer ecirctre un facteur limitant pour lrsquoextraction des analytes

(Ridgway 2007a) Neacuteanmoins la SPME est une technique dextraction directe et rapide

Applications

La SPME est une meacutethode appliqueacutee agrave lrsquoextraction de nombreux polluants comme les

pesticides les HAP les PCB les pheacutenols les amines aromatiques les BTEX ou encore les

phtalates provenant drsquoeacutechantillons environnementaux (air sol eau) biologiques (sang

urinehellip) et alimentaires (jus fruits leacutegumes huileshellip) aussi bien solides que liquides

(Lambropoulou 2007) Les analytes les plus eacutetudieacutes par HS-SPME sont des composeacutes

volatils tels que les pesticides organophosphoreacutes (OP) ou organochloreacutes (OC) mais aussi les

HAP leacutegers et les BTEX (Lambropoulou 2007 Cavalcante 2010)


Les hydrocarbures aromatiques eacutetant des composeacutes plutocirct volatils leur extraction est

geacuteneacuteralement reacutealiseacutee dans lrsquoespace gazeux (tableau 11)

Choix du support drsquoextraction

Pour les HAP qui sont des composeacutes plutocirct apolaires les fibres les plus freacutequemment choisies

ont un revecirctement apolaire (King 2003) De nombreux types de fibre sont utiliseacutes pour

lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques mais la plupart utilisent le polydimeacutethylsiloxane

(PDMS) Le revecirctement PDMS seul est souvent seacutelectionneacute pour lrsquoextraction des HAP lourds

car mecircme si les fibres Carboxenpolydimeacutethylsiloxane (CARPDMS) montrent de meilleurs

rendements drsquoextraction la reacutepeacutetabiliteacute des reacutesultats est moins bonne et lrsquoeacutequilibre est plus

long agrave atteindre (Doong 2000 Kataoka 2000) La fibre de type CarbopackZPDMS permet

lrsquoextraction des HAP gracircce agrave des interactions π-π (Purcaro 2007) La fibre CarbowaxPDMS

65microm est particuliegraverement efficace pour lrsquoextraction du Naphtalegravene mais lrsquoest moins pour les

HAP comprenant 4 cycles aromatiques ou plus (Doong 2000)

Le revecirctement divinylbenzegravenecarboxenpolydimeacutethylsiloxane (DVBCARPDMS) est adapteacute

agrave lrsquoanalyse des HAP ayant une masse moleacuteculaire infeacuterieure ou eacutegale agrave 202 gmol (Doong

2000 Vichi 2005)


64

Extraction des hydrocarbures aromatiques agrave partir des matrices environnementales

La comparaison des meacutethodes SPME (fibre PDMS 100 microm) en immersion directe et en

utilisant lrsquoespace de tecircte avec des eacutechantillons drsquoeau montre que la HS-SPME permet

drsquoobtenir des reacuteponses 2 agrave 3 fois supeacuterieures agrave celles observeacutees en DI-SPME pour les HAP les

plus volatils (naphtalegravene aceacutenaphtylegravene aceacutenaphtegravene fluoregravene pheacutenanthregravene et anthraceacutene)

(Doong 2000) La HS-SPME est eacutegalement appliqueacutee agrave lrsquoextraction des BTEX agrave partir

drsquoeacutechantillon aqueux ou de sol gracircce agrave des fibres CARPDMS (75 microm) ou PDMS (100 microm)

(tableau 11 Ezquerro 2004 Meneacutendez 2000)

Extraction des hydrocarbures aromatiques agrave partir des matrices alimentaires

En ce qui concerne les aliments la plupart des extractions sont reacutealiseacutees par HS-SPME en

raison de la complexiteacute des matrices alimentaires En immersion directe (DI-SPME) les

composants de la matrice preacutesents en concentrations plus importantes que les analytes

peuvent entraicircner des liaisons compeacutetitives sur les fibres et induire des erreurs de

quantification En DI-SPME les fibres peuvent ecirctre rendues inutilisables par ladsorption

irreacuteversible de proteacuteines (Ridgway 2007a) Des reacutesidus triglyceacuterides peuvent eacutegalement ecirctre

adsorbeacutes sur le revecirctement des fibres lors dextraction agrave partir de matrices grasses telles que

lhuile (Purcaro 2007 Purcaro 2013)

La HS-SPME est notamment appliqueacutee agrave la deacutetermination des HAP leacutegers (jusquagrave 202 gmol)

dans les leacutegumes et les BTEX sont eacutetudieacutes en utilisant lrsquoespace de tecircte dans les olives (tableau

11 Gilbert-Loacutepez 2010 Lei 2011) La HS-SPME srsquoest eacutegalement reacuteveacuteleacutee approprieacutee agrave

lextraction des BTEX agrave partir drsquoeacutechantillons de pommes (Poinot 2014)


65

Tableau 11 Applications de la micro-extraction en phase solide (SPME) pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques dans des eacutechantillons environnementaux et

alimentaires



Bianchin

2012

eau (riviegravere bouteille

robinet) HAP + BTEX

(MM 78-278 gmol)

25 mL deacutechantillon

Etude comparative DI-SPME + HS-SPME (fibres PDMS 100 microm

PDMSDVB 65 microm et DVBCARPDMS 5030 microm TdegC 10ndash80 C temps

dextraction 30ndash120 min et chlorure de sodium 0ndash9 g)

GC-qMS (colonne Rtx-5MS 30 m times 025 mm id

times 025 microm)

Doong 2000 eau 16 HAP (MM 128-

278 gmol

10 mL drsquoeacutechantillon

Etude comparative DI-SPME et HS-SPME (fibres PDMS 100 30 ou 7

microm fibre PA 85 microm et fibre CARPDMS 65 microm temps dextraction 90 min

TdegC 25 ou 60 degC)

GC-FID (colonne HP-5 30m x 05 mm id x 05

microm) GC-itMS (colonne Ultra Alloy-5 30 m x 025

mm id x 025 microm)

Ezquerro

2004

sol BTEX (MM 78-106

gmol)

15-20 mg sol + 600 microL eau ultrapure (30 degC agitation 400 rpm 10 min)

HS-SPME x 3 (fibre CARPDMS 75 microm 20 min deacutesorption 10 min)

GC-FID (colonne CP-Select 624 CB 30 m x 025

mm id x 14 microm)

Gilbert-

Loacutepez 2010

olives et huile drsquoolive

BTEX (MM 78-106

gmol)

125 g drsquoeacutechantillon drsquohuile

5 g drsquoolive + 10 mL eau + 15 g KCl

Preacutelegravevement dans lrsquoespace de tecircte (700 rpm 30 min 90 degC coupleacute agrave la

chromatographie)

GC-qMS (colonne VF-5ms 30 m x 025 mm id x

025 microm)

Meneacutendez

2000

eacutechantillons aqueux

BTEX (MM 78-106

gmol)

10 mL eacutechantillon

DI-SPME (10 min 150 degC fibre PDMS 100 microm)


HS-SPME (4 min RT fibre PDMS 100 microm)

GC-FID (colonne DB-5 50 m x 053 mm id)

Tankiewicz

2013

eau (robinet incendie)

hydrocarbures

aliphatiques (C6 agrave C20) +

toluegravene et xylegravene


HS-SPME (fibre 100 μm PDMS temps dextraction 5-60 min TdegC 23-90

degC ajout de sel 5-20 (wv) chlorure de sodium agitation 0 agrave 1000 rpm)

GCndashFID (colonne ZB-5 30 m times 025 mm id x

025 μm)


66

Aliments

Lei 2011 leacutegumes 8 HAP (MM

128-202 gmol)

1g de leacutegume + 2 g eau + NaCl

HS-SPME (comparaison de fibres fibre 30 mg 70 microm benzoxy-C[6]OH-

TSO fibre 72 microm C[4]OH-TSO et fibre PDMS 100 microm 20-100 degC 0-120

h NaCl 0-240 mgg 0-600 rpm addition de solvant 20 microL meacutethanol

eacutethanol DCM ACN hexane aceacutetone)

GC-FID (colonne SE-54 30 m x 032 mm id x

025 microm)

Poinot 2014 pomme BTEX et HAP

(MM 78-202 gmol)

Etude comparative - HS-SPME (fibres CARPDMS 75 microm PDMSDVB

65 microm temps drsquoextraction 15 30 et 45 min tempeacuteratures 40 60 et 80 degC 20

g drsquoeacutechantillon) ndash SPE (1 g drsquoeacutechantillon + 5 mL cyclohexane agitation 1

min cartouche Envi Chrom-P eacutelution 12 mL cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle

4060 concentration N2) ndash soxhlet (5 g drsquoeacutechantillon + 25 g sulfate de

sodium anhydre 250 mL cyclohexaneDCM 11 6 h concentration par

eacutevaporateur rotatif puis N2 injection ou eacutetape SPE avec 150 microL drsquoextrait) ndash

UAE (1 g drsquoeacutechantillon + 10 mL DCM ultrasons 30 kHz 30 degC 10 min

centrifugation (3000 rpm 10 min 30 degC) filtration reacutecupeacuteration du reacutesidu +

10 mL cyclohexane ultrasons 30 kHz 30 degC 10 min centrifugation (3000

rpm 10 min 30 degC) filtration concentration par eacutevaporateur rotatif des

extraits DCM et cyclohexane injection ou eacutetape SPE)

GC-itMS (colonne DB5-MS 60 m x 025 mm id x

025 microm)

Vichi 2005 huile BTEX et HAP

(jusquagrave 4 cycles) (MM

91-202 gmol)

HS-SPME (fibre DVBCarPDMS 5030 microm 700rpm Tdeg 40-100 degC temps

dexposition 15-60 min)

GC-qMS (colonnes Supelcowax-10 et HP-5MS 30

m times 025 mm id x 025 microm)

Abbreacuteviations ACN aceacutetonitrile Al2O3 oxyde drsquoaluminum ASE extraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ou PLE extraction liquide pressuriseacutee) CAR Carboxen DCM dichloromeacutethane DI-

SPME micro-extraction en phase solide en immersion directe DVB divinylbenzegravene GC chromatographie en phase gazeuse (FID detecteur ionisation flame itMS spectromegravetre de masse agrave

trappe ionique qMS spectromegravetre de masse quadripolaire) HS-SPME micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte id diamegravetre interne MM masse moleacuteculaire PDMS

polydimeacutethylsiloxane rpm rotation par minute RT tempeacuterature ambiante


67

16142 Extraction dynamique en phase solide (SPDE)

Des techniques utilisant des aiguilles dont les surfaces internes sont recouvertes drsquoun

revecirctement drsquoextraction ont commenceacute agrave apparaicirctre degraves la fin des anneacutees 1990 Puis le

premier dispositif commercial dextraction dynamique en phase solide (SPDE) deacuteveloppeacute par

Chromtech (Idstein Allemagne) est apparu en 2000

La SPDE met en œuvre une seringue eacutetanche de 25 mL eacutequipeacutee drsquoune aiguille en acier

inoxydable (8 cm) dont lrsquointeacuterieur est revecirctu drsquoun film drsquoeacutepaisseur variable geacuteneacuteralement 50

microm drsquoun meacutelange de polydimeacutethylsiloxane (PDMS) et de 10 de charbon actif (figure 19)

Lrsquoeacutechantillon liquide ou gazeux est aspireacute dans la seringue et les analytes sont adsorbeacutes sur la

phase stationnaire Lrsquoaspiration peut ecirctre renouveleacutee plusieurs fois afin de permettre

drsquoaugmenter la quantiteacute drsquoanalyte extraite Lrsquoadsorption des composeacutes drsquointeacuterecirct reacuteside dans

lrsquoeacutequilibre de partage qui se creacuteeacute entre lrsquoeacutechantillon et le support drsquoextraction Suite au

preacutelegravevement la seringue est dirigeacutee gracircce agrave un automate vers lrsquoinsert drsquoun chromatographe en

phase gazeuse pour permettre la deacutesorption et lrsquoanalyse des composeacutes drsquointeacuterecirct

La SPDE est une proceacutedure geacuteneacuteralement automatiseacutee et dont la seringue a une dureacutee de vie

drsquoenviron 1500 injections


La SPDE dans lrsquoespace de tecircte est notamment utiliseacutee pour lrsquoextraction des HAP agrave partir

drsquoeacutechantillons drsquoeau Cette extraction est reacutealiseacutee gracircce agrave une seringue dont la surface interne

est recouverte de polypyrrole Le polypyrrole est un polymegravere particuliegraverement adapteacute agrave

lrsquoextraction des HAP en raison de sa structure poreuse offrant une large surface drsquoeacutechange

mais aussi pour ses proprieacuteteacutes hydrophobes mettant en œuvre des interactions π-π (Begheri

2009) La SPDE dans lrsquoespace de tecircte est eacutegalement appliqueacutee agrave lrsquoextraction des BTEX dans

des boissons gracircce agrave des supports drsquoextraction composeacute de polydimeacutethylsiloxane (PDMS)

seul ou associeacute agrave 10 de charbon actif Ces 2 supports se montrent efficaces pour lrsquoextraction

des BTEX avec des pourcentages de reacutecupeacuteration supeacuterieurs agrave 72 (Ridgway 2007b)

16143 Extraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE)

Lextraction par sorption sur barreau magneacutetique (SBSE) a eacuteteacute deacuteveloppeacutee par Baltussen et al

en 1999 (Baltussen 1999) Elle est principalement destineacutee agrave lrsquoextraction de composeacutes

drsquointeacuterecirct dans une phase liquide La SBSE est baseacutee sur la sorption des analytes sur un film

tregraves eacutepais de PDMS recouvrant un barreau drsquoagitation magneacutetique (figure 21) Lrsquoextraction

des analytes srsquoeffectue agrave lrsquoeacutequilibre entre la matrice et la phase stationnaire

Les analytes adsorbeacutes et concentreacutes sur le revecirctement sont reacutecupeacutereacutes soit par deacutesorption

thermique puis directement transfeacutereacutes dans un chromatographe en phase gazeuse (GC) ou soit

gracircce agrave un solvant pour permettre lrsquoanalyse par chromatographie liquide agrave hautes

performances (HPLC)


68

En SBSE le revecirctement se limite le plus souvent au PDMS qui est un mateacuteriau inerte

particuliegraverement adapteacute agrave lrsquoadsorption des composeacutes apolaires (Ridgway 2007a) Neacuteanmoins

du fait drsquoune plus grande quantiteacute de polymegravere preacutesente sur le barreau magneacutetique la SBSE

procure une capaciteacute drsquoadsorption plus importante que la SPME De plus lrsquoeacutepaisseur

importante du barreau magneacutetique permet de pallier au problegraveme de fragiliteacute rencontreacute avec

les fibres SPME (Ridgway 2007a Zuin 2006)

Applications

La SBSE est geacuteneacuteralement utiliseacutee pour extraire des composeacutes volatils et semi-volatils

apolaires ou tregraves faiblement polaires tels que les pesticides ou les hydrocarbures aromatiques

dans des matrices non grasses (Ridgway 2007a) Elle est notamment utiliseacutee pour lrsquoextraction

du benzo(a)pyregravene dans des eacutechantillons de jus de canne agrave sucre lrsquoextraction de cet HAP y

est plus efficiente et reacutepeacutetable qursquoavec la MASE (Zuin 2006) La SBSE est aussi appliqueacutee agrave

lrsquoextraction des BTEX agrave partir drsquoeacutechantillons drsquoeau Lrsquoutilisation du support polypyrrole-

dodeacutecyl sulfate permet la reacutetention des BTEX par lrsquointermeacutediaire drsquointeractions π-π

(Babanezhad 2012)

La SBSE est aussi utiliseacutee pour des matrices grasses puisqursquoelle a permis lrsquoextraction des

BTEX agrave partir drsquoexsudats obtenus apregraves cuisson drsquoeacutechantillons de viande (Benet 2015)

La SBSE est une proceacutedure qui est largement appliqueacutee aux eacutechantillons liquides drsquoorigine

biologique (sang urine) environnementale (eaux de riviegraveres) et alimentaire (boissons miel)

mais eacutegalement agrave des matrices gazeuses (Ridgway 2007a Li 2011) Lors

drsquoexpeacuterimentations meneacutees sur les HAP dans lrsquoair inteacuterieur le barreau est utiliseacute comme

capteur passif et est suspendu dans lrsquoenvironnement agrave analyser (Li 2011)



69

La SBSE est eacutegalement mise en œuvre pour des matrices solides ayant subi une extraction

liquide preacutealable La SBSE est par exemple appliqueacutee agrave lrsquoextraction de HAP tels que le

pheacutenanthregravene ou le benzo(ghi)perylegravene contenus dans un mateacuteriau de reacutefeacuterence (SRM 1649a)

suite agrave une eacutetape de MAE (Yamaguchi 2010)

16144 Micro-extraction par solide compacteacute (MEPS)

La micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) a eacuteteacute utiliseacutee pour la premiegravere fois en 2004

par Abdel-Rehim et al et consiste en une miniaturisation de la proceacutedure drsquoextraction en

phase solide (SPE) (Abdel-Rehim 2004) Une seringue (100-250 μL) dans laquelle se trouve

1 agrave 4 mg de sorbant est utiliseacutee pour preacutelever un eacutechantillon geacuteneacuteralement sous forme liquide

Lrsquoextraction en MEPS peut comprendre de multiples cycles de preacutelegravevements Un mecircme

aliquot peut ecirctre extrait plusieurs fois en aspirant puis rejetant un volume deacutefini drsquoeacutechantillon

dans un mecircme flacon (va-et-vient) ou plusieurs aliquots drsquoeacutechantillon peuvent ecirctre extraits

chaque aliquot est aspireacute une fois puis est eacutelimineacute de la seringue MEPS (aspiration-

eacutelimination) (Abdel-Rehim 2010) Les analytes sont retenus par le support et doivent ensuite

ecirctre reacutecupeacutereacutes par eacutelution Le solvant deacutelution doit ecirctre un solvant organique capable drsquoeacuteluer

avec un faible volume (20 agrave 50 μL) lrsquoensemble des analytes retenus par le support MEPS Le

passage drsquoun volume important drsquoeacutechantillon agrave travers le support MEPS et lrsquoutilisation drsquoune

faible quantiteacute de solvant pour lrsquoeacutelution permet drsquoaugmenter la concentration de lrsquoextrait en

composeacutes drsquointeacuterecirct (Silva 2014)

La MEPS est une meacutethode drsquoextraction rapide et facile agrave mettre en œuvre La proceacutedure peut

ecirctre automatiseacutee et coupleacutee avec des systegravemes drsquoanalyse chromatographique Neacuteanmoins

lrsquoaspiration de lrsquoeacutechantillon agrave travers la seringue MEPS doit ecirctre lente et reacuteguliegravere car une

vitesse trop importante empecircche lrsquoadsorption des analytes sur le sorbant et induit une faible

reacutepeacutetabiliteacute des reacutesultats (Wang 2011)

La MEPS a pour avantage drsquoecirctre plus rapide et moins consommatrice de solvant que la SPE

Les volumes drsquoeacutechantillon passant agrave travers le support MEPS peuvent varier de 10 microL agrave

environ 1 mL alors que la SPE neacutecessite plusieurs millilitres drsquoeacutechantillon (Silva 2014) De

plus le sorbant de la seringue MEPS peut ecirctre utiliseacute plus de 100 fois contrairement aux

cartouches SPE qui sont souvent agrave usage unique


Les supports MEPS peuvent ecirctre de diffeacuterentes natures et permettre des extractions en phase

normale (extraction danalytes polaires provenant de solvants organiques non polaires) en

phase inverse (extraction danalytes hydrophobes ou danalytes organiques agrave partir de matrices

aqueuses) ou en mode mixte avec eacutechanges drsquoions (extraction drsquoanalytes chargeacutes dans des

eacutechantillons organiques non polaire ou aqueux) Les supports disponibles en MEPS sont

notamment de type C18 C8 ou C2 (extraction en phase inverse) mais il existe eacutegalement des

supports en silice (extraction en phase normale) HILIC (chromatographie liquide

dinteraction hydrophile) ou en copolymegravere de polystyregravene-divinylbenzegravene (PS-DVB)


70

Applications

La MEPS trouve de nombreuses applications pour la recherche de meacutedicaments et de

meacutetabolites dans les fluides biologiques tels que lrsquourine le plasma ou le sang (Abdel-Rehim

2011)


La MEPS est une technique notamment adapteacutee agrave lrsquoextraction des HAP dans des eacutechantillons

drsquoeau (tableau 12) La meacutethode MEPS deacuteveloppeacutee par El-Beqqali et al (El-Beqqali 2006)

pour lrsquoextraction drsquoanthracegravene de chrysegravene de fluoranthegravene de fluoregravene et de pyregravene de lrsquoeau

consiste agrave preacutelever un eacutechantillon de 50 microL 60 fois gracircce agrave une seringue MEPS (250 microL)

contenant 1 mg de sorbant silice-C8 Lrsquoeacutelution des analytes est ensuite effectueacutee gracircce agrave 30

microL de meacutethanol La MEPS est eacutegalement appliqueacutee agrave lrsquoextraction de 8 HAP (naphthalegravene

pyregravene anthracegravene aceacutenaphthylegravene pheacutenanthregravene fluoranthegravene fluoregravene et aceacutenaphthegravene)

dans des eacutechantillons drsquoeau provenant de lacs et de riviegraveres La proceacutedure utilise une seringue

de 100 microL posseacutedant un sorbant C18 pour preacutelever 50 microL drsquoeacutechantillon qui est aspireacute puis

eacutevacueacute de la seringue 40 fois Les analytes sont reacutecupeacutereacutes par eacutelution avec 50 microL de meacutethanol

(Fu 2012) Lrsquoextraction par MEPS srsquoeffetue geacuteneacuteralement avec des sorbants de type C8 ou

C18 pour la reacutecupeacuteration des HAP dans les eacutechantillons drsquoeau (El-Beqqali 2006 Fu 2012)

Les HAP eacutetant des composeacutes hydrophobes leur extraction en MEPS neacutecessite qursquoils soient

contenus dans une matrice polaire (Silva 2014)


71

Tableau 12 Applications de la micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques dans des eacutechantillons drsquoeau

Abbreacuteviations CV coefficient de variation GC chromatographie en phase gazeuse (qMS spectromegravetre de masse quadripolaire msdMS deacutetecteur seacutelectif de masse) id diamegravetre

interne LOD Limite de deacutetection LOQ Limite de quantification MEPS micro-extraction par solide compacteacute MM masse moleacuteculaire SPE extraction en phase solide

Reacutefeacuterence Composeacutes

eacutetudieacutes Extraction Seacuteparationdeacutetection Performances

El-Beqqali

2006

5 HAP (MM 166-228

gmol)

MEPS (seringue 250 microL 1 mg silice-C8) conditionnement (50 microL meacutethanol et 50 microL eau) preacutelegravevement 50 microL (aspireacute et rejeteacute 60 fois) eacutelution (30 microL

meacutethanol)

GC-msdMS (colonne HP-50 25

m x 025 mm id 031 microm)

Lineacuteariteacute 10-1000 ngL

R2 (n=6) 0998-0999

LOD 1-5 ngL

LOQ 5 ngL

Fideacuteliteacute

Intrajournaliegravere (n=6) 56-14

Interjournaliegravere (n=18) 83-16

Fu 2012 8 HAP

(MM 128-202 gmol)

Comparaison de meacutethode

MEPS (seringue 100 microL support C18) conditionnement (80 microL meacutethanol et 100 microL eau ultrapure) preacutelegravevement 50 microL (aspireacute et rejeteacute 40 fois) rinccedilage

(100 microL eau ultrapure) seacutechage (10 cycles preacutelegravevement drsquoair) eacutelution (50 microL

meacutethanol) SPE (cartouche C18 1 g 6 mL) conditionnement (10 mL meacutethanol) rinccedilage

(10 mL eau ultrapure) passage de 50 mL drsquoeacutechantillon rinccedilage (5 mL eau)

seacutechage de la cartouche (N2 10 min) eacutelution (10 mL meacutethanol) concentration (eacutevaporateur rotatif) ajustement du volume drsquoeacutechantillon agrave 1 mL (aceacutetone)

GC-qMS (colonne capillaire

silice Rxi-5ms 30 m x 025 mm

id 025 microm)

MEPS

Lineacuteariteacute 005-2 microgL R2 09965-09997

LOD 08-82 ngL

LOQ 25-275 ngL Reacutepeacutetabiliteacute (n=5 eau ultrapure)

10-76 (01 microgL)

27-99 (05 microgL) 07-89 (2 microgL)

Reacutepeacutetabiliteacute (n=5 eacutechantillons

environnementaux)

16-140 (01 05 et 15 microgL)

Reacutecupeacuteration 70-117

SPE


LOD 48-359 ngL


15-78 (05 microgL)

08-82 (2 microgL) 33-95 (10 microgL)


environnementaux)

27-146 (035 4 et 8 microgL)


Quinto

2012

16 HAP (MM 128-278 gmol)

MEPS (seringue 50 microL support silice C8) conditionnement (100 microL meacutethanol et 100 microL eau ultrapure) preacutelegravevement (aspireacute et rejeteacute 300 fois)

eacutelution (50 microL meacutethanol aspireacute et rejeteacute 20 fois)

GC-MS (colonne BPX50 30 m

x 025 mm id x 025 microm)


R 09963-09993 LOD 05-2 ngL

LOQ 16-62 ngL

Reacutepeacutetabiliteacute (n=3) 05-142 (50 100 et 200 ngL)

Fideacuteliteacute





72

Extractions agrave partir de matrices solides

Tregraves peu drsquoexemples drsquoapplications de la MEPS agrave des eacutechantillons solides sont disponibles

dans la litteacuterature (Yang 2017) La meacutelatonine et certains antioxydants sont notamment

extraits par MEPS agrave partir drsquoeacutechantillons de raisin broyeacutes puis soumis agrave une eacutetape de

centrifugation afin de reacutecupeacuterer le surnageant (Mercolini 2012) Dans cette eacutetude

lrsquoapplication de la MEPS au raisin a neacutecessiteacute tregraves peu de preacuteparation pour lrsquoeacutechantillon

Neacuteanmoins pour la majoriteacute des matrices solides une eacutetape drsquoextraction en milieu liquide

doit ecirctre effectueacutee preacutealablement agrave la proceacutedure MEPS (tableau 13) Une extraction liquide

pressuriseacutee (PLE) est par exemple reacutealiseacutee avant une purification par MEPS afin de reacutecupeacuterer

les bromodipheacutenyl eacutethers drsquoeacutechantillons de boues drsquoeacutepuration (Martiacutenez-Moral 2014)


73

Tableau 13 Applications de la micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) pour la reacutecupeacuteration drsquoanalytes dans des matrices solides

Reacutefeacuterence Matrice Composeacutes eacutetudieacutes Extraction Seacuteparationdeacutetection Performances Reacutecupeacuteration

Du 2014 porc Clenbuterol 2 g broyat de porc + 4 mL ACN UAE (5 min) centrifugation (8000

rpm 10 min) eacutevaporation du surnageant (N2) dissolution 1 mL eau ultrapure

MEPS (seringue 1 mL support 4 mg SMIPs) conditionnement (2 mL

meacutethanol et 2 mL eau) preacutelegravevement (300 microL 25 fois) rinccedilage (300 microL ACNeau 50 50 v v) eacutelution (500 L meacutelange meacutethanolacide

chlorhydrique 9010 vv) eacutevaporation agrave sec (N2) dissolution 50 microL

phase mobile

HPLC-UV (colonne VP-ODS 250 mm x 46 mm id

x 5 microm phase mobile meacutethanoleau (3070) 1

mL min)

Lineacuteariteacute 002-50 microgkg

R2 09989 Reacutepeacutetabiliteacute (n=5)

42-64 (002 1 et 50 microgkg)

Preacutecision intermeacutediaire (n=3) 68-101 (002 1 et 50 microgkg)

LOD 0009 microgkg

LOQ 002 microgkg

865-912

Martiacutenez-

Moral 2014

boues

drsquoeacutepuration

Dipheacutenyleacutethers

bromeacutes

PLE (ASE200) eacutechantillon lyophiliseacute + Florisil + sulphate de sodium

extraction hexaneDCM 5050 (40 degC 2min) eacutevaporation filtration (flitre nylon 045 microm) dilution (volume final 5 mL) 100 microL drsquoextrait

eacutevaporeacute agrave sec addition 250 microL aceacutetone + 750 microL eau

MEPS (seringue 100-250 microL supports 1-2 mg C2 C8 C18 silice MIPs) conditionnement (3 x 250 microL meacutethanol et 250 microL eau)

preacutelegravevement eacutechantillon (250 microL 10 fois) rinccedilage (250 microL eau) seacutechage

(250 microL air 5 fois) eacutelution (100 microL hexane)

GC-itMSMS (colonne VF-5MS 30 m x 025 mm id

x 025 microm)

R2 09977-09997

Reacutepeacutetabiliteacute (n=3) 4-7 Fideacuteliteacute intermeacutediaire (n=3)

7-14

LOD instrument 04-6 pgmL LOD meacutethode 001-004 ngg

92plusmn11-102plusmn9

Mercolini

2012

raisin et produits

deacuteriveacutes

Meacutelatonine et

antioxydants

Echantillon liquide centrifugation (5 min 1400 x g) filtration

surnageant x 2 (filtre 045 microm) congeacutelation (-20 degC 1h) Raisin 10 grains (50-80 g) broyeacutes centrifugation (5 min 1400 x g)

surnageant congeleacute (-20 degC 1h)

Deacutecongeacutelation des eacutechantillons centrifugation (5 min 1400 x g) MEPS (seringue 250 microL support C8) conditionnement (100 microL

meacutethanol 3 fois et 100 microL eau ultrapure 3 fois) preacutelegravevement meacutelange 100 microL surnageant + 10 microL solution eacutetalon interne (10 fois) rinccedilage (x2

100 microL eau) eacutelution (250 microL meacutethanol 3 fois) eacutevaporation de lrsquoeacuteluat

(eacutevaporateur rotatif) dissolution 100 microL phase mobile

HPLC-FLD (colonne Microsorb MV-Rainin C8 250

mm x 46 mm id x 5 microm preacute-colonne C8 phase mobile ACNtampon phosphate 08 mLmin)

R2 09992-09997

Reacutepeacutetabiliteacute (n=6) 25-48

Fideacuteliteacute intermeacutediaire (n=6)

28-55

LOD 002-10 ngg

LOQ 005-25 ngg

91-96

Mercolini

2016

feuille drsquoargan Composeacutes

pheacutenoliques

Seacutechage eacutechantillon (40 degC)

Extraction x 3 sous agitation (25 g de broyat + 250 mL eacutethanol 70 24 h) filtration (Buumlchner) seacutechage (faible pression)

Solubilisation de lrsquoextrait 50 mL eau + 50 mL de chloroforme x 3

Evaporation (eacutevaporateur rotatif) des phases aqueuse et organique Dissolution des extraits dans meacutethanol centrifugation filtration du

surnageant (filtre nylon 045 microm)

MEPS (seringue 100 microL support C8+SCX) conditionnement (200 microL meacutethanol et 200 microL eau ultrapure) preacutelegravevement (10 fois) meacutelange 100

microL eacutechantillon dilueacute + 100 microL eau ultrapure + 5 microL solution eacutetalon

interne rinccedilage (100 microL eau et 100 microL eaumeacutethanol 9010 vv) eacutelution (500 microL meacutethanol) eacuteluat seacutecheacute sous vide dissolution 100 microL

meacutethanol

LC-DAD-qMSMS (colonne Waters XTerra MS C18

100 mm x 21 mm id x 35 microm gradient phase mobile 0 min acide formiqueACN 982

augmentation 5 min jusqursquoagrave acide formiqueACN

7525 maintenu 5 min diminution 1 min jusqursquoagrave acide formiqueACN 982 maintenu 2 min 03

mLmin)

Lineacuteariteacute 03-100 ngmL

R2 gt 09991


Fideacuteliteacute intermeacutediaire (n= 6)

44-54

LOD 01 ngmL

LOQ 03 ngmL

91-95


74

Miyaguchi

2009

cheveu Ampheacutetamine et

meacutethampheacutetamine

Echantillon 1 mg pour la quantification et 5 mg pour lrsquoidentification

Extraction micro-pulveacuterisation 20 microL 3-amino-1-pheacutenylbutane + 230 microL eau homogeacuteneacuteisation (5 min pulveacuterisateur automatique 1500

coupmin) centrifugation addition de sorbant (Oasis MAX) vortex (1

min) centrifugation filtration (filtre microporeux Poly(fluorure de vinylidegravene) 045 microm)

aceacutetylation (125 microL Na2CO3 + 5 microL anhydride aceacutetique)

MEPS (seringue 100 microL support octadeacutecylsilice) conditionnement (100 microL meacutethanol et 50 microL eau) eacutechantillon 80 microL (15 fois) rinccedilage (50

microL 20 meacutethanol) eacutelution (50 microL meacutethanol)

GC-MS (colonne DB-17ms 30 m x 025 mm id x

025 microm) Extraction micro-pulveacuterisation-LCMSMS (colonne

Capcell Pak CR 150 mm x 2 mm id x 5 microm phase

mobile ACN-aceacutetate drsquoammonium 73 03 mLmin)

Deacuteterminations

intrajournaliegraveres (n=5)

36-70 (02 5 et 50 ngmg)

interjournaliegraveres (n=5)

26-106 (02 5 et 50 ngmg)

LOQ 02 ngmg

611-742

Paredes

2014

sol Chloropheacutenols 25 g eacutechantillon + 6 mL bicarbonate de potassium + 120 microL anhydride

aceacutetique vortex (5 min) centrifugation (4500 rpm 5 min) filtration

(filtre PTFE 045 microm) QuEChERS 25 mL aceacutetate drsquoeacutethyle homgeacuteneacuteisation (15 min)

addition 1 g MgSO4 + 025 g NaCl homgeacuteneacuteisation (1 min) filtration de

la phase organique (filtre PTFE 045 microm) MEPS (support C18) conditionnement (100 microL aceacutetate drsquoeacutethyle et 100

microL eau ultrapure) preacutelegravevement 1 mL (10 x 100 microL) rinccedilage x 2 (100

microL) seacutechage (10 x 100 microL air) eacutelution (10 microL aceacutetate drsquoeacutethyle)

GC-qMS (colonne DB-VRX 20 m x 018 mm x 1

microm)


R2 09861-09966

Reacutepeacutetabiliteacute (n=10 5 microgkg) 66-94

Reproductibiliteacute (n=8x3 5

microgkg) 71-11 LOD 0118ndash0894 microgkg

LOQ 0353-2683 microgkg

13-23

Saacutenchez

2014

textile Amines aromatiques Echantillon 02 g + 425 mL tampon citrate + 075 mL dithionite de

sodium vortex (3000 rpm 1 min) UAE (70 degC 30 min) retour RT MEPS (seringue 500 microL supports C18 PGC PEP) conditionnement

(500 microL 1-propanol et 500 microL eau ultrapure) eacutechantillon vortexeacute (3000

rpm 1 min) filtreacute (filtre PTFE 045 microm) 3 mL (6 x 500 microL) lavage

(250 microL eau ultrapure) seacutechage (10 x 500 microL air) eacutelution (60 microL 1-

propanol)

SALLE eacutelimination du solvant addition 750 microL aceacutetate drsquoeacutethyle meacutelange (3000 rpm 1 min) centrifugation (4000 rpm 5 min) filtration

(filtre PTFE 045 microm)

GC-qMS (colonne DB-VRX 20 m x 018 mm id x 1

microm)

MEPS

R2 09972-10000


Reproductibiliteacute (n=24) 6-22

LOD 004-42 microgL

LOQ 013-139 microgL

SALLE

R2 09971-09998



LOD 01-37 microgL

LOQ 035-12 microgL

MEPS 1-96

SALLE 26-99

Abbreacuteviations ACN aceacutetonitrile ASE extraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ou PLE extraction liquide pressuriseacutee) DCM dichloromeacutethane GC chromatographie en phase gazeuse (qMS

spectromegravetre de masse quadripolaire itMS spectromegravetre de masse agrave trappe ionique) HPLC chromatographie liquide agrave hautes performances (DAD deacutetecteur de diode FLD deacutetecteur agrave

fluorescence UV deacutetecteur ultravioletndashvisible) id diamegravetre interne LOD Limite de deacutetection LOQ Limite de quantification MEPS micro-extraction par solide compacteacute MIPs

polymegraveres agrave empreinte moleacuteculaire PGC carbone graphite poreux PEP polar enhanced polymer PTFE polytetrafluoroeacutethylegravene QuEChERS Quick Easy Cheap Effective Rugged and

Safe SALLE extraction liquide-liquide assisteacutee par salage SMIPs surface de polymegraveres agrave empreinte moleacuteculaire UAE extraction assisteacutee par les ultrasons


75

Les meacutethodes utilisant un support pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques

permettent une extraction seacutelective des composeacutes drsquointeacuterecirct Ces proceacutedures ont pour avantage

drsquoecirctre rapide et ne neacutecessite pas lrsquoutilisation drsquoune eacutetape suppleacutementaire de concentration

De plus les techniques SBSE SPME et SPDE permettent la deacutesorption directe des analytes

dans lrsquoinjecteur drsquoun systegraveme de seacuteparation chromatographique

162 Seacuteparation et deacutetection analytique des hydrocarbures aromatiques

Suite agrave lrsquoextraction la deacutetermination des faibles quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques

neacutecessite lrsquoutilisation de systegravemes de seacuteparation et de deacutetection sensibles et reacutesolutifs Les

techniques chromatographiques en phase liquide (HPLC) et gazeuse (GC) se montrent

suffisamment efficaces pour permettre la seacuteparation des hydrocarbures aromatiques

Suite agrave la seacuteparation par chromatographie liquide les deacutetecteurs les plus communeacutement

rencontreacutes pour la deacutetection hydrocarbures aromatiques sont le deacutetecteur ultravioletndashvisible

(UV) le deacutetecteur agrave barrette de diodes (DAD) le deacutetecteur de fluorescence (FLD) et le

spectromegravetre de masse (MS) La seacuteparation par chromatographie gazeuse est quand-agrave-elle

geacuteneacuteralement coupleacutee agrave un deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) ou agrave un spectromegravetre de

masse (MS)

1621 Seacuteparation par chromatographie liquide agrave hautes performances

(HPLC)

La chromatographie liquide agrave hautes performances (HPLC) est une meacutethode seacuteparative

drsquoadsorption de partage drsquoeacutechange drsquoion ou drsquoexclusion steacuterique Cette technique utilise une

phase mobile liquide de force ionique variable geacuteneacuteralement constitueacutee drsquoun meacutelange de

solvants La phase mobile traverse la colonne contenant une phase stationnaire qui est

constitueacutee de mateacuteriaux monolithiques poreux ou de micro-particules spheacuteriques ayant un

diamegravetre compris entre 2 et 10 microm La chromatographie liquide agrave ultra performances (UPLC)

et la chromatographie liquide agrave hautes tempeacuteratures (HTLC) utilisent le principe de lrsquoHPLC

avec respectivement des diamegravetres de particules infeacuterieurs agrave 2 microm et des tempeacuteratures eacuteleveacutees

(geacuteneacuteralement 50-150 degC)

LrsquoHPLC couvre une grande partie du domaine drsquoapplication de la chromatographie en phase

gazeuse et est de plus particuliegraverement adapteacutee agrave lrsquoanalyse des composeacutes thermosensibles

polaires et de masses moleacuteculaires eacuteleveacutees

Choix du mode de seacuteparation

En HPLC la seacuteparation peut srsquoeffectuer en phase normale ou en phase inverse En phase

normale la phase stationnaire est constitueacutee de gel de silice tregraves polaire et la phase mobile

utiliseacutee est apolaire La phase normale permet ainsi la reacutetention des composeacutes polaires

Neacuteanmoins la phase normale est aussi appliqueacutee agrave la seacuteparation des hydrocarbures

aromatiques par Wilson et al (2017) avec une phase stationnaire aminopropyl et une phase

mobile composeacutee de 98 de n-hexane et de 2 de dichloromeacutethane (Wilson 2017)

Drsquoautres phases stationnaires avec des groupements fonctionnels cyano- phenyl-

pentabromobenzyl- nitrophenyl- et amino- sont eacutegalement utiliseacutee pour la seacuteparation des


76

hydrocarbures aromatiques en phase normale en association avec des meacutelanges hexane et de

meacutethyl tert-butyl eacutether pour la phase mobile (Olsson 2014)

Les phases stationnaires composeacutees de silice greffeacutee avec des chaicircnes lineacuteaires de 8 ou 18

atomes de carbones (C8 et C18) sont utiliseacutee en phase inverse Le greffage du support en

silice conduit agrave une diminution de sa polariteacute ce qui neacutecessite lrsquoutilisation drsquoune phase mobile

polaire La phase inverse est particuliegraverement adapteacutee agrave la reacutetention des composeacutes apolaires

tels que les hydrocarbures Le caractegravere hydrophobe des hydrocarbures aromatiques permet agrave

ces composeacutes drsquoecirctre retenus par des colonnes de type phase inverse


Les colonnes apolaires de type C18 ou Supercosilreg ayant une longueur comprise entre 100 et

250 mm et un diamegravetre interne de 30 agrave 46 mm avec des diamegravetres de particules de 3 agrave 5 microm

sont principalement utiliseacutees pour la seacuteparation des hydrocarbures aromatiques Ces colonnes

sont aussi bien utiliseacutees dans le cas drsquoeacutechantillons environnementaux (sol bois) que

drsquoeacutechantillons alimentaires (viandes fumeacutees fruits et leacutegumes) (Bishnoi 2006 Hollender

2003 Moret 2007 Purcaro 2009 Tuteja 2011)

La seacuteparation des hydrocarbures aromatiques en phase inverse est la plus reacutepandue et utilise

pour la phase mobile des meacutelanges de solvants ayant des polariteacutes diffeacuterentes tels que lrsquoeau

lrsquoaceacutetonitrile et le meacutethanol (tableaux 11 et 13) La creacuteation drsquoun gradient deacutelution au cours

de la seacuteparation gracircce aux variations de polariteacute de la phase mobile permet de modifier la

reacutetention des composeacutes Pour une phase mobile constitueacutee drsquoun meacutelange drsquoeau et

drsquoaceacutetonitrile lrsquoaugmentation de la concentration en aceacutetonitrile au cours de lrsquoeacutelution permet

de diminuer la polariteacute de la phase et donc lrsquoeacutelution des composeacutes plus hydrophobes

1622 Deacutetection apregraves seacuteparation en chromatographie liquide

Les deacutetecteurs les plus souvent associeacutes agrave lrsquoHPLC pour lrsquoanalyse des hydrocarbures

aromatiques sont le deacutetecteur ultraviolet-visible (UV) et le deacutetecteur de fluorescence (FLD) le

deacutetecteur agrave barrette de diodes (DAD) et le spectromegravetre de masse (MS)

16221 Deacutetecteur de fluorescence (FLD)

Le deacutetecteur de fluorescence (FLD) implique lutilisation drsquoun rayonnement de longueur

donde dans lultraviolet ou le visible qui va exciter les groupements fonctionnels de certains

composeacutes Ces derniers vont alors eacutemettre un rayonnement de longueur donde plus eacuteleveacute

appeleacute fluorescence Le principe du FLD est baseacute sur la deacutetection de cette fluorescence

Environ 15 des composeacutes possegravedent une fluorescence naturelle La preacutesence deacutelectrons π

conjugueacutes comme pour les composeacutes aromatiques engendre une importante activiteacute de

fluorescence Lintensiteacute de fluorescence semble de plus augmenter avec le nombre de cycle

aromatique


Le deacutetecteur de fluorescence (FLD) utilise des longueurs drsquoondes speacutecifiques pour deacutetecter de

maniegravere seacutelective les analytes Par exemple le benzo(j)fluoranthegravene et le

benzo(b)fluoranthegravene peuvent ecirctre speacutecifiquement deacutetecteacute par un FLD alors qursquoils ne peuvent


77

pas ecirctre diffeacuterencieacutes avec un deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) Les longueurs drsquoondes

drsquoexcitation utiliseacutees pour les HAP sont geacuteneacuteralement comprises entre 250 et 290 nm et

celles drsquoeacutemission varient entre 330 et 500 nm (Galinaro 2007 Purcaro 2009) En figure 22

extraite des travaux de Purcaro et al (2009) visant agrave deacuteterminer les HAP dans des

eacutechantillons de viandes fumeacutees sont preacutesenteacutes des chromatogrammes obtenus en HPLC-FLD

pour diffeacuterentes longueurs drsquoondes drsquoexcitation et drsquoeacutemission

Le couplage de la chromatographie liquide avec le FLD est freacutequemment utiliseacute pour la

deacutetection des HAP La sensibiliteacute de la deacutetection par fluorescence est 10 agrave 1000 fois

supeacuterieure agrave celle en UV La deacutetection des HAP dans le sol en FLD est jusqursquoagrave 40 fois plus

sensible que la deacutetection UV avec des LOD variant entre 03 et 2 microgkg en HPLC-FLD et de

2 agrave 40 microgkg pour lrsquoHPLC-UV (Criado 2004) Neacuteanmoins les limites de deacutetection avec ces

deux deacutetecteurs (FLD et UV) peuvent ecirctre de mecircme ordre de grandeur pour des composeacutes

particuliers Par exemple la LOD obtenue pour le dibenzo(ah)anthracegravene en HPLC-FLD est

de 017 microgkg ww (Camargo 2003) et la mecircme valeur est retrouveacutee par Ashraf et al (2012)

en HPLC-UV La sensibiliteacute de la deacutetection peut ecirctre ameacutelioreacutee par une concentration plus

importante ou une meilleure purification des eacutechantillons avant la seacuteparation De mecircme

lrsquooptimisation des deacutebits conduit agrave une meilleure efficaciteacute chromatographique

Le couplage de la chromatographie liquide avec le FLD pour la deacutetermination des HAP est

notamment preacuteconiseacute par la norme ISO 22959 2009 Cette norme recommande une analyse

des HAP contenus dans les graisses et les huiles dorigine animale et veacutegeacutetale par

chromatographie complexe (donneur-accepteur drsquoeacutelectron) en ligne associeacutee agrave une

chromatographie liquide agrave hautes performances (HPLC) avec deacutetection par fluorescence

(FLD) Cependant ces meacutethodes indiqueacutees pour les graisses et les huiles (ISO 15753 2006 et

ISO 22959 2009) ne permettent pas de quantifier les composeacutes les plus volatils tels que le

naphtalegravene laceacutenaphtegravene et le fluoregravene et ne peuvent pas ecirctre utiliseacutees pour les huiles de

palme et de grignons dolive en raison drsquointerfeacuterences avec la matrice


78

λ longueur drsquoonde en nm

Figure 22 Chromatogrammes obtenus par Purcaro et al (2009) en HPLC-FLD pour des eacutechantillons de viandes fumeacutees contenant des HAP (conditions drsquoexcitation et drsquoeacutemission

preacutesenteacutees dans le tableau)

Na naphtalegravene Ac aceacutenaphtegravene F fluoregravene Pa pheacutenanthregravene A anthracegravene FL fluoranthegravene P pyregravene BaA benzo(a)anthracegravene Ch chrysegravene BbF benzo(b)fluoranthegravene BkF

benzo(k)fluoranthegravene BaP benzo(a)pyregravene DBahA dibenzo(ah)anthracegravene BghiP benzo(ghi)perylegravene IP indeacuteno(123-cd)pyregravene

Conditions A Conditions B

λ excitation λ eacutemission λ excitation λ eacutemission

Na Ac F 250 350 276 330

Pa 250 350 250 366

A 250 390 250 402

Fl 270 460 270 470

P 270 390 240 386

BaA Ch 290 404 270 390

BbF 290 410 260 430

BkF BaP 290 410 256 410

DBahA 290 390 290 410

BghiP 290 470 290 410

IP 290 470 290 484


79

16222 Deacutetecteur ultraviolet-visible (UV)

Le deacutetecteur ultraviolet-visible (UV) est un deacutetecteur spectrophotomeacutetrique baseacute sur

lrsquoabsorption dans le domaine de longueurs drsquoonde appartenant agrave lrsquoUV et au visible Le

principe de cette meacutethode reacuteside sur la capaciteacute des composeacutes agrave absorber la lumiegravere eacutemise agrave

une longueur drsquoonde fixe La deacutetection est baseacutee sur la loi de Beer-Lambert Le deacutetecteur

donne pour chaque composeacute une valeur drsquoabsorbance qui est proportionnelle agrave la

concentration Lrsquointensiteacute de lrsquoabsorption est deacutependante du coefficient drsquoabsorption molaire

de chaque composeacute La deacutetection UV concerne donc principalement les composeacutes ayant un

coefficient dabsorption molaire et une constante dieacutelectrique eacuteleveacutes


Bien que la deacutetection UV soit moins sensible que celle par FLD elle reste neacutecessaire agrave la

deacutetection de certains HAP non fluorescents comme le cyclopenta(cd)pyregravene (CPcdP) (Plaza-

Bolantildeos 2010 Simon 2008 Purcaro 2013)

La deacutetection UV coupleacutee agrave la HPLC est par exemple utiliseacutee pour la deacutetection de 16 HAP en

concentrations infeacuterieures agrave 200 microgkg dw dans des eacutechantillons de fruits et de leacutegumes

(Bishnoi 2006 Tuteja 2011)

16223 Deacutetecteur agrave barrettes de diodes (DAD)

Le deacutetecteur agrave barrettes de diodes (DAD) est eacutegalement un deacutetecteur drsquoabsorption

spectrophotomeacutetrique baseacute sur le mecircme principe que le deacutetecteur UV et permet drsquoacceacuteder agrave

lrsquoensemble du spectre UV-visible La source polychromatique est geacuteneacuteralement constitueacutee

drsquoune lampe au deuteacuterium pour le proche UV (190-350 nm) et une lampe tungstegravene pour le

visible (400-700nm) La deacutetection srsquoeffectue agrave plusieurs longueurs drsquoonde et permet de

connaicirctre lrsquoabsorbance moyenne sur un intervalle de longueurs drsquoonde


Le DAD est utiliseacute pour lanalyse qualitative et quantitative des HAP dans de nombreux

eacutechantillons tels que le sol lrsquoeau les boues drsquoeacutepuration ou encore les compleacutements

alimentaires Le DAD est par exemple utiliseacute en seacuterie avec un FLD pour permettre la

deacutetection des HAP dans des eacutechantillons de sols (Hollender 2003)

La deacutetection des HAP avec le DAD reste moins sensible qursquoavec la FLD ou la MS en

particulier pour laceacutenaphthylegravene lrsquoaceacutenaphthegravene lrsquoanthracegravene le pyregravene le

benzo(a)anthracegravene le benzo(k)fluoranthegravene le benzo(a)pyregravene le benzo(ghi)perylegravene

lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene et le dibenzo(ah)anthracegravene (Gonzaacutelez-Pintildeuela 2006)

16224 Spectromegravetre de masse (MS)

Le premier spectromegravetre de masse (appeleacute spectrographe de parabole) a eacuteteacute eacutelaboreacute par JJ

Thomson au cours de la premiegravere deacutecennie du 20egraveme siegravecle Cet instrument a permis de

geacuteneacuterer des ions qui traversent des champs eacutelectrique et magneacutetique (analyseur agrave secteur

magneacutetique simple focalisation) avec une trajectoire plus ou moins courbeacutee en fonction de

leur rapport masse sur charge La deacutetection des ions est ensuite reacutealiseacutee sur un eacutecran

fluorescent ou une plaque photographique


80

La spectromeacutetrie de masse est donc une technique permettant de deacutetecter et didentifier une

moleacutecule ou une association de moleacutecules par mesure de masse Le principe de la

spectromeacutetrie de masse reacuteside dans la deacutetection de moleacutecules chargeacutees (ions) en fonction de

leur rapport massecharge (mz)

Le spectromegravetre de masse (MS) se divise en 3 parties la source drsquoion qui permet la

production drsquoions en phase gazeuse agrave partir drsquoeacutechantillons solides liquides ou gazeux

lrsquoanalyseur de masse et le deacutetecteur qui amplifie et enregistre le signal geacuteneacutereacute par les ions

Cette technique peut ecirctre coupleacutee avec les meacutethodes seacuteparatives de chromatographie en phase

liquide ou gazeuse et permet de reacutealiser des analyses qualitatives et quantitatives

La LC-MS est largement utiliseacutee pour lrsquoanalyse de composeacutes polaires qui sont geacuteneacuteralement

non-volatils et thermolabils Neacuteanmoins lrsquoapplication de la LC-MS agrave lrsquoanalyse de composeacutes

apolaires tend agrave se deacutevelopper La LC-MS est notamment utile pour lrsquoanalyse de certains

composeacutes apolaires comme les HAP de masse moleacuteculaire supeacuterieure agrave 300 gmol dont la

deacutetection est difficile en GC-MS en raison de leur faible volatiliteacute (Hayen 2003 Song

2011)

Les principales sources drsquoionisation utiliseacutees en LC-MS sont des sources mettant en œuvre la

deacutesolvatation-neacutebulisation agrave pression atmospheacuterique (API) Ces sources sont lrsquoeacutelectrospray

(ESI) lrsquoionisation chimique agrave pression atmospheacuterique (APCI) et la photoionisation agrave pression

atmospheacuterique (APPI)

Lorsqursquoelles sont sous forme ioniseacutees les moleacutecules doivent encore ecirctre deacutetecteacutees Les

analyseurs de masse utiliseacutes pour la deacutetection des hydrocarbures aromatiques sous forme

ioniseacutee lors du couplage avec la HPLC sont lrsquoanalyseur de temps de vol (TOF) lrsquoorbitrap

lrsquoanalyseur agrave secteur magneacutetique ou encore la reacutesonance cyclotronique ionique par

transformeacutee de Fourier La FT-ICR permet la deacutetection des HAP agrave partir de matrices

complexes gracircce agrave sa capaciteacute agrave diffeacuterencier des ions multiples avec une mecircme masse

nominale (Rummel 2010) Cette technologie coucircteuse permet drsquoobtenir les meilleures

reacutesolutions en masse

1623 Seacuteparation par chromatographie en phase gazeuse

La chromatographie en phase gazeuse est apparue en 1952 gracircce aux travaux de Martin et

Synge en Angleterre et de Berton en France Cette technique chromatographique consiste agrave

seacuteparer des composeacutes volatils selon leur affiniteacute avec une phase stationnaire La phase mobile

permettant drsquoentraicircner les composeacutes vers le deacutetecteur est un gaz de faible viscositeacute

geacuteneacuteralement de lazote de lhydrogegravene ou de lheacutelium

16231 Modes drsquoinjection en chromatographie en phase gazeuse

En GC le mode drsquoinjection le plus reacutepandu est lrsquoinjection splitsplitless (avec ou sans

division) Le mode split (division) permet que seule une faible fraction de lrsquoeacutechantillon injecteacute

soit introduite dans la colonne Le split correspond agrave un ratio entre la partie injecteacutee dans la

colonne et celle qui est eacutevacueacutee de lappareil Lrsquoutilisation du diviseur de flux (split) permet

lrsquoinjection de tregraves faibles volumes afin drsquoeacuteviter la saturation de la colonne


81

Le mode splitless permet le passage de la totaliteacute de lrsquoeacutechantillon injecteacute dans la colonne il

est donc souvent utiliseacute lors de lrsquoanalyse de traces


Les hydrocarbures aromatiques eacutetant geacuteneacuteralement preacutesent en tregraves faibles quantiteacutes dans les

eacutechantillons environnementaux et alimentaires les injections en GC sont principalement

reacutealiseacutees en mode splitless (Doong 2000 Gilbert-Loacutepez 2010 Goacuterna-Binkul 1996

Rozentale 2017 Wu 2016)

Drsquoautres modes drsquoinjection existent comme la vaporisation par tempeacuterature programmeacutee

(PTV) lrsquoinjection directe agrave froid dans la colonne (on-column) ou encore lrsquoinjection agrave large

volume (LVI) qui reste rarement utiliseacutee malgreacute lrsquoameacutelioration de sensibiliteacute qursquoelle procure

(Veyrand 2007) Certains modes peuvent ecirctre combineacutes par exemple lrsquoutilisation de PTV et

LVI permet drsquoaugmenter la sensibiliteacute surtout pour les eacutechantillons environnementaux et les

aliments (Goacutemez-Ruiz 2009a)

16232 Colonnes et phases stationnaires en chromatographie en

phase gazeuse

En GC la seacuteparation des analytes est quasi-exclusivement reacutealiseacutee au moyen de colonnes

capillaires

Les colonnes capillaires sont geacuteneacuteralement constitueacutees de quartz fondu (silice tregraves pure) et

entoureacutees dune gaine de polymegravere souple Elles mesurent entre 10 et 100 m de longueur et

leur diamegravetre interne varie de 010 agrave 1 mm La phase stationnaire drsquoeacutepaisseur comprise entre

005 et 5 microm est greffeacutee sur les parois de la colonne

Le type de greffage appliqueacute agrave la phase stationnaire est susceptible de modifier la polariteacute de

la colonne Les phases stationnaires peu polaires possegravedent un squelette agrave base de

polysiloxane Les moins polaires drsquoentre elles sont constitueacutees agrave 100 de dimeacutethylsiloxane

elles sont retrouveacutees sous le nom de DB-1 OV101 SE-30 selon les fournisseurs La

seacuteparation des analytes est globalement reacutealiseacutee selon un ordre croissant des tempeacuteratures

drsquoeacutebullition des analytes Lrsquoapport de groupement pheacutenyl augmente sensiblement la polariteacute

en modifiant les caracteacuteristiques de reacutetention Les plus courantes pour la seacuteparation des

hydrocarbures aromatiques sont de type 95 meacutethyl ndash 5 pheacutenyl polysiloxane (DB5 HP-5

hellip) Le greffage au moyen de groupements cyanopropyl confegravere une polariteacute relativement

importante agrave la phase stationnaire Les phases de polariteacute importante sont geacuteneacuteralement

constitueacutees de polyeacutethylegraveneglycol (DB 20 Carbowax hellip) elles permettent des seacuteparations

drsquoanalytes possegravedant de grandes diffeacuterences de polariteacute mais sont aussi reconnues pour leur

faible reacutesistance aux tempeacuteratures eacuteleveacutees (250 degC)


82


La GC est particuliegraverement adapteacutee agrave la seacuteparation des hydrocarbures aromatiques qui sont

des composeacutes volatils La norme ISO11423-11997 propose notamment lrsquoutilisation de la

chromatographie en phase gazeuse pour lrsquoanalyse du benzegravene du toluegravene des xylegravenes et de

leacutethylbenzegravene dans des eacutechantillons deau

La GC offre une meilleure reacutesolution une plus grande seacutelectiviteacute et sensibiliteacute compareacutee agrave la

HPLC vis agrave vis des composeacutes organiques volatils et semi-volatils preacutesents sous forme de

traces dans les eacutechantillons environnementaux biologiques et alimentaires (Goacutemez-Ruiz

2009b) Cette technique permet notamment lrsquoanalyse de HAP non fluorescents comme le

cyclopenta(cd)pyregravene (CPcdP) ou drsquoautres ayant une faible fluorescence tels que le

naphtalegravene (NPH) lrsquoaceacutenaphtylegravene (ACY) lrsquoaceacutenaphthegravene (ACP) et le fluoregravene (FLR)

(Plaza-Bolantildeos 2010 Purcaro 2013) Neacuteanmoins lrsquoHPLC reste plus adapteacutee agrave lrsquoanalyse des

HAP les plus lourds preacutesentant une faible volatiliteacute


Pour la seacuteparation de contaminants organiques comme les HAP et drsquoautres reacutesidus agrave lrsquoeacutetat de

traces les colonnes les plus freacutequemment utiliseacutees contiennent une phase stationnaire avec

5 pheacutenyl-95 meacutethylpolysiloxane (type DB-5 HP-5 hellip) (Plaza-Bolantildeos 2010) La faible

polariteacute de cette phase stationnaire permet une seacuteparation approprieacutee des HAP qui possegravedent

une large gamme de tempeacuterature de vaporisation De plus les colonnes dont les phases

stationnaires sont composeacutees de polysiloxane engendrent un bruit de fond faible mecircme lors de

lrsquoutilisation de tempeacuteratures eacuteleveacutees (gt 300 degC) ou de deacutetecteurs peu seacutelectifs tels que le

deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) Neacuteanmoins des temps drsquoanalyses longs sont souvent

neacutecessaires pour obtenir une seacuteparation des HAP ayant des masses moleacuteculaires eacuteleveacutees

Lrsquointeraction forte de ces composeacutes tregraves hydrophobes tels que le dibenzopyregravene avec la

phase stationnaire apolaire provoque lrsquoeacutelargissement des pics et donc des problegravemes de

sensibiliteacute

Selon le choix de la colonne par exemple avec une colonne 5 pheacutenyl-95

meacutethylpolysiloxane (type DB-5 HP-5 hellip) la seacuteparation de certains HAP isomegraveres de HAP

lourds peut srsquoaveacuterer difficile car les pics se chevauchent et ne peuvent pas ecirctre reacutesolu par

spectromeacutetrie de masse (Goacutemez-Ruiz 2009b Purcaro 2013)

Cinq groupes de HAP preacutesentent ces problegravemes de reacutesolutions ce sont (Plaza-Bolantildeos 2010

Purcaro 2013)

- le dibenzo(ah)anthracegravene (DBahA) et lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene (IP)

- le benzo(b)fluoranthegravene (BbFA) le benzo(j)fluoranthegravene (BjFA) et le

benzo(k)fluoranthegravene (BkFA)

- le cyclopenta(cd)pyregravene (CPcdP) le benzo(a)anthracegravene (BaA) et le chrysegravene (CHR)

- le chrysegravene (CHR) et le tripheacutenylegravene

- le dibenzo(ac)anthracegravene et le dibenzo(ah)anthracegravene (DBahA)


83





2009b)

Lrsquoutilisation drsquoune colonne 50 phenyl-50 methylpolysiloxane (de type DB-17 HP-17 hellip)

plus polaire que la phase stationnaire 5 pheacutenyl-95 meacutethylpolysiloxane permet de reacutesoudre

quelques problegravemes de co-eacutelution pour les trois premiers groupes preacuteceacutedemment citeacutes (figure

23) Le chrysegravene et le tripheacutenylegravene peuvent ecirctre seacutepareacutes aussi gracircce agrave une phase stationnaire

de type DB-XLB non polaire mais ce type de colonne nrsquoest pas adapteacute agrave la quantification de

lrsquoensemble des HAP Les problegravemes de co-eacutelution peuvent eacutegalement ecirctre reacutesolus par

chromatographie gazeuse bidimensionnelle (GCxGC) par lrsquoutilisation de deux colonnes de

polariteacutes diffeacuterentes Lrsquoassociation drsquoune phase stationnaire de type DB-5 et drsquoune autre de

polariteacute moyenne (type DB-17 HP-17 hellip) a eacuteteacute utiliseacutee pour lrsquoanalyse des HAP dans les

seacutediments et a permis de seacuteparer certains composeacutes co-eacutelueacutes sur la premiegravere phase

stationnaire excepteacute pour ceux du quatriegraveme groupe (Pena-Abaurrea 2012)

1624 Deacutetection apregraves seacuteparation par chromatographie en phase gazeuse

Suite agrave la seacuteparation en GC les hydrocarbures aromatiques vont pouvoir ecirctre deacutetecteacutes Les

deux principaux deacutetecteurs coupleacutes agrave la GC sont dans ce cas le deacutetecteur agrave ionisation de

flamme (FID) et le spectromegravetre de masse

16241 Deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID)

Le deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) utilise une flamme hydrogegravene-air pour brucircler les

effluents agrave la sortie de la colonne Les ions produits par la combustion des composeacutes

organiques sont ensuite collecteacutes par une eacutelectrode Les gaz et les composeacutes inorganiques tels

que H2O ou NH3 ne sont pas deacutetecteacutes par FID


Le FID peut ecirctre utiliseacute pour lrsquoanalyse des hydrocarbures aromatiques il est notamment

appliqueacute agrave la deacutetection de HAP dans des eacutechantillons environnementaux et alimentaires Le

FID permet drsquoobtenir des limites de deacutetection (LOD) comprises entre 004 et 232 microgkg pour

des radis et entre 006 et 050 microgL pour des eacutechantillons aqueux (Coelho 2008 Lei 2011)

La GC-FID est eacutegalement utiliseacutee pour la deacutetermination des BTEX agrave partir drsquoeacutechantillons de

sols avec des LOD infeacuterieures agrave 1 ng (Ezquerro 2004)


84

16242 Spectromeacutetrie de masse (MS)

La spectromeacutetrie de masse a eacuteteacute coupleacutee pour la premiegravere fois agrave la chromatographie en phase

gazeuse en 1950 gracircce aux travaux de Roland Gohlke et Fred McLafferty Diffeacuterents modes

drsquoionisation et deacutetecteurs preacutesenteacutes ci-apregraves peuvent ecirctre utiliseacutes lors du couplage de la

chromatographie en phase gazeuse avec le spectromegravetre de masse

La deacutetection en masse donne des reacutesultats plus seacutelectifs et geacuteneacuteralement plus sensibles

qursquoavec une deacutetection par ionisation de flamme (FID) Dans les eacutechantillons drsquoeau la

sensibiliteacute de la deacutetection du chrysegravene est multiplieacutee par 8 en GC-MS (003 ngmL) par

rapport agrave celle observeacutee en GC-FID (024 ngmL) (Doong et al 2000) Neacuteanmoins

lrsquoextraction HS-SPME des HAP jusqursquoagrave 202 gmol permet drsquoobtenir en GC-FID de faibles

LOD (011 microgkg ww) qui ne sont pas significativement diffeacuterentes de celles rencontreacutees

pour des eacutetudes utilisant la GC-MS (Lei 2011) Des reacutesultats similaires sont observeacutes pour les

HAP leacutegers dans des eacutechantillons drsquoeau Les LOD obtenues pour le naphtalegravene

lrsquoaceacutenaphtylegravene lrsquoaceacutenaphtegravene et le fluoregravene avec le FID (008-021 ngmL) ne sont pas

significativement diffeacuterentes de celles trouveacutees avec la MS (007-027 ngmL) ce qui est

probablement ducirc agrave lrsquoextraction seacutelective reacutealiseacutee en amont par HS-SPME (Doong et al 2000)

Neacuteanmoins la sensibiliteacute de la deacutetection en masse peut ecirctre ameacutelioreacutee par lutilisation du

mode de seacutelection drsquoion (SIM single ion monitoring) de lanalyseur de masse En mode SIM

la deacutetection est limiteacutee agrave des ratios massecharge preacutealablement seacutelectionneacutes et non agrave une

deacutetection de lrsquoensemble des spectres de masse ce qui permet drsquoameacuteliorer la sensibiliteacute de la

deacutetection Les eacutetudes meneacutees en GC-MS sur les hydrocarbures aromatiques met en œuvre

pour la plupart le mode SIM (Camargo 2003 Goacuterna-Binkul 1996 Norlock 2002)

162421 Modes drsquoionisation lors du couplage avec la

chromatographie en phase gazeuse

Les principales sources drsquoionisation utiliseacutees en GC-MS sont des sources mettant en œuvre

lrsquoionisation eacutelectronique (EI) et lrsquoionisation chimique (CI)

1624211 Ionisation eacutelectronique (EI)

Lrsquoionisation eacutelectronique (EI) a eacuteteacute inventeacutee par Dempster en 1918 et a eacuteteacute la premiegravere source

drsquoions utiliseacutee en spectromeacutetrie de masse Lionisation des moleacutecules srsquoeffectue dans une

chambre maintenue sous vide drsquoair Un filament (rheacutenium ou tungstegravene) eacutemet des eacutelectrons

qui sont ensuite mis en mouvement vers une anode par lrsquoapplication dune diffeacuterence de

potentiel (5 agrave 100 V) Cette diffeacuterence de potentiel est fixeacutee pour la plupart des sources

drsquoionisation eacutelectronique agrave 70 V (eacutenergie des eacutelectrons agrave 70 eV) afin de produire des

fragmentations en masse reproductibles


Lrsquoionisation par impact eacutelectronique (EI) est la meacutethode la plus reacutepandue pour les

hydrocarbures aromatiques LrsquoEI est notamment appliqueacutee agrave lrsquoionisation des HAP et des

BTEX dans des matrices environnementales et alimentaires (Gilbert-Loacutepez 2010 Norlock

2002 Rodil 2007)


85

1624212 Ionisation chimique (CI)

Lrsquoionisation chimique (CI) a eacuteteacute observeacutee pour la premiegravere fois par Thomson en 1913 mais la

source drsquoions par ionisation chimique nrsquoa eacuteteacute deacuteveloppeacutee qursquoagrave partir de 1966 par Field

Lrsquoionisation chimique utilise un impact eacutelectronique pour ioniser un gaz reacuteactif tel que le

meacutethane le butane lrsquoammoniac ou un liquide reacuteactif tel que le meacutethanol lrsquoaceacutetonitrile ou le

dichloromeacutethane Les moleacutecules ainsi ioniseacutees vont ensuite pouvoir eacutechanger des charges

avec les analytes preacutesents dans la source Lrsquoionisation chimique est une meacutethode drsquoionisation

douce qui geacutenegravere principalement des cations pseudo-moleacuteculaire


Lrsquoionisation chimique peut srsquoappliquer aux hydrocarbures aromatiques avec des ions positifs

ou neacutegatifs Le mode positif de lrsquoionisation chimique est utiliseacute pour les HAP dans des

eacutechantillons de poisson fumeacute avec lammoniac comme gaz reacuteactif Cependant cette meacutethode

ne permet pas de discerner le benzo(b)fluoranthegravene du benzo(k)fluoranthegravene (Yurchenko

2005) Le mode neacutegatif de lrsquoionisation chimique utilisant le meacutethane comme gaz reacuteactif est

appliqueacute aux HAP dans des extraits de cendres La diffeacuterenciation drsquoisomegraveres tels que le

benzo(a)pyregravene et le benzo(e)pyregravene ou le fluoranthegravene et le pyregravene est impossible au moyen

de cette meacutethode (Low 1986)



Les analyseurs de masse les plus utiliseacutes lors du couplage avec la GC sont le quadripocircle (Q)

le triple quadripocircle (QqQ) et la trappe ionique (IT)

1624221 Quadripocircle

Le principe du quadripocircle a eacuteteacute preacutesenteacute pour la premiegravere fois par Paul et Steinwedel dans les

anneacutees 1950 Lrsquoanalyseur quadripolaire est constitueacute de quatre eacutelectrodes soumises agrave un

potentiel afin de creacuteer une diffeacuterence de potentiel entre les 2 paires deacutelectrodes Seuls les ions

ayant une trajectoire stable dans le champ eacutelectrostatique quadripolaire peuvent progresser

jusqursquoagrave lrsquoanalyseur et ecirctre deacutetecteacutes Le principe du quadripocircle est eacutegalement utiliseacute dans le cas

des analyseurs de masse de type triple quadripocircle et trappe ionique


Le quadripocircle (Q) est un analyseur tregraves utiliseacute pour lrsquoanalyse des HAP et BTEX dans diverses

matrices alimentaires et environnementales (Benet 2015 Burkhardt 2005 Camargo 2003

Goacuterna-Binkul 1996)

1624222 Triple quadripocircle et trappe ionique

Les analyseurs de type triple quadripocircle (QqQ) et trappe ionique (IT) utilisent le mecircme

principe que le quadripocircle (Q) De plus une eacutetude bibliographique indique qursquoaucune

diffeacuterence significative entre les performances des analyseurs Q QqQ et IT nrsquoa pu ecirctre

montreacutee pour les HAP avec des limites de deacutetections geacuteneacuteralement infeacuterieures au ppb (Plaza-

Bolantildeos 2010)


86

163 Bilan sur les meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse des hydrocarbures

aromatiques pour les fruits et les leacutegumes

En raison des diffeacuterences de volatiliteacute et de solubiliteacute entre hydrocarbures aromatiques des

proceacutedures diffeacuterencieacutees drsquoextraction sont geacuteneacuteralement mises en œuvre pour pouvoir

deacuteterminer drsquoun cocircteacute les hydrocarbures aromatiques les plus leacutegers et drsquoun autre cocircteacute les

hydrocarbures aromatiques les moins volatils

Pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques polycycliques (semi-volatils) la meacutethode la

plus reacutepandue pour les fruits et les leacutegumes est le soxhlet Neacuteanmoins les techniques

drsquoextraction par solvant assisteacutees par les ultrasons (UAE) la pression (PLE) ou les micro-

ondes (MAE) sont eacutegalement tregraves utiliseacutees Une eacutetape de purification par extraction sur phase

solide (SPE) ou par chromatographie drsquoexclusion est souvent appliqueacutee suite agrave ces techniques

drsquoextraction par solvant afin drsquoen ameacuteliorer la seacutelectiviteacute Les volumes de solvant des extraits

sont ensuite geacuteneacuteralement reacuteduits par eacutevaporation gracircce agrave un flux drsquoazote ou par lrsquoutilisation

drsquoun eacutevaporateur rotatif afin de gagner en sensibiliteacute Cette eacutetape permettant de concentrer

lrsquoextrait en composeacutes drsquointeacuterecirct est freacutequemment appliqueacutee dans le cas des fruits et des

leacutegumes en raison de la faible preacutesence en hydrocarbures aromatiques dans ces matrices Les

proceacutedures drsquoextraction par solvants sont donc susceptibles de comprendre de nombreuses

eacutetapes et les conditions mises en jeu lors de lrsquoeacutevaporation des solvants sont peu favorables aux

composeacutes tels que les BTEX dont la volatiliteacute est supeacuterieure agrave celles des composeacutes

polycycliques

Lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques monocycliques met geacuteneacuteralement en œuvre un

support drsquoextraction miniaturiseacute pour lequel les proceacutedures drsquoextraction sont directes voire

automatisables et ne neacutecessitent pas ou tregraves peu de solvant et de preacuteparation drsquoeacutechantillon La

plupart de ces proceacutedures appliqueacutees agrave lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques

monocycliques utilisent lrsquoespace de tecircte (HS) de lrsquoeacutechantillon La micro-extraction en phase

solide dans lrsquoexpace de tecircte (HS-SPME) semble ecirctre la meacutethode la plus freacutequemment

appliqueacutee pour la reacutecupeacuteration des hydrocarbures aromatiques monocycliques mecircme si tregraves

peu drsquoexemples drsquoextraction de ces composeacutes agrave partir de fruits et de leacutegumes sont disponibles

dans la litteacuterature

Lrsquoanalyse de faibles quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques requiert en aval de la proceacutedure

drsquoextraction des systegravemes de seacuteparation et de deacutetection sensibles et reacutesolutifs Les techniques

seacuteparatives les plus freacutequemment utiliseacutees pour une seacuteparation efficace des hydrocarbures

aromatiques sont les chromatographies en phase liquide (HPLC) et gazeuse (GC) Le

couplage de la chromatographie liquide agrave hautes performances avec le deacutetecteur de

fluorescence (HPLC-FLD) ou le deacutetecteur ultraviolet visible (HPLC-UV) et celui de la

chromatographie en phase gazeuse avec le spectromegravetre de masse (GC-MS) sont

principalement appliqueacutes pour la deacutetermination des hydrocarbures aromatiques extraits agrave

partir drsquoeacutechantillons de fruits et de leacutegumes

Chapitre 2 Contexte et Objectifs de lrsquoeacutetude

87


Les hydrocarbures aromatiques sont des composeacutes ubiquitaires pouvant peacuteneacutetrer dans

lrsquoorganisme par lrsquoensemble des voies drsquoexposition cutaneacutee respiratoire et alimentaire Les

effets neacutefastes de ces composeacutes sur la santeacute humaine via leur inhalation sont bien reconnus

Neacuteanmoins chez lrsquoHomme il existe peu drsquoinformation sur leur impact par voie alimentaire

Pourtant pour les non-fumeurs la principale source drsquoexposition aux hydrocarbures

aromatiques est lrsquoalimentation (figure 24)

Pour ce travail de thegravese la pomme a eacuteteacute seacutelectionneacutee comme aliment drsquoeacutetude La premiegravere

partie de ce chapitre 2 a pour but drsquoexpliquer ce choix agrave travers la preacutesentation de cette

matrice Lrsquoenvironnement des vergers normands est ensuite deacutecrit Enfin la troisiegraveme partie

de deacutefinir les objectifs de lrsquoeacutetude

21 La pomme Preacutesentation et inteacuterecircts agricole et eacuteconomique

La pomme est lun des fruits les plus consommeacutes dans le monde apregraves les agrumes et la

banane (Jaacutenskaacute 2006 Planestoscope 2012) La reacutecolte mondiale de pommes srsquoeacutelegraveve agrave

environ 64 millions de tonnes chaque anneacutee dont 17 millions en France ougrave plus de 400

varieacuteteacutes sont repreacutesenteacutees (Planestoscope 2012) La consommation drsquoun foyer franccedilais est

estimeacutee agrave 18 kg par an soit 203 de part de marcheacute en volume contre 146 pour les

bananes et 124 pour les oranges (lapommeorg) Malgreacute la diminution de la surface des

vergers de pommiers (figure 25) qui est passeacutee de 61 000 hectares en 1992 agrave moins de 44 000

en 2012 avec environ 8000 exploitations de pomiculture la France reste le troisiegraveme

producteur europeacuteen de pommes derriegravere la Pologne et lItalie (lapommeorg)

Figure 24 Diagrammes repreacutesentant les principales sources de contamination aux HAP ( benzo(a)anthracegravene




88



Les pommes notamment destineacutees agrave une consommation directe sont appeleacutees pommes agrave

couteau pomme de table ou pommes de bouche Les principales reacutegions productrices de ce

type de pommes sont preacutesenteacutees en figure 26 sur laquelle est eacutegalement indiqueacute le tonnage

reacutecolteacute par reacutegion La reacutegion Provence-Alpes-Cocircte drsquoAzur (PACA) est la premiegravere reacutegion

productrice de pomme de table en France avec 3902 milliers de tonnes en 2014




89

Gracircce aux diffeacuterents types de climats de nombreuses varieacuteteacutes de pommes de table sont

cultiveacutees en France La varieacuteteacute la plus reacutepandue en France est la pomme Golden avec 474

milliers de tonnes de fruits reacutecolteacutes en 2015 (tableau 14 lapommeorg congregraves Prognosfruit

2016)


Varieacuteteacutes

Reacutecolte 2015

(nombre de fruits en

tonnes)

Ariane 21 000

Belchard 54 000

Boskoop 16 000

Braeburn 87 000

Cameacuteo 1 000

Canada 48 000

Choupette 4 000

Elstar 27 000

Fuji 69 000

Gala 322 000

Golden 474 000

Goldrush Delisdor 7 000

Granny 162 000

Honey Crunch 16 000

Idared 6 000

Jazz 19 000

Jonagold 44 000

Joya 6 000

Pink Lady 144 000

Reine des Reinettes 18 000

Rouges 55 000

Rubinette 5 000

Tentation 6 000

Autres 63 000

TOTAL 1 674 000 Source lapommeorg (congregraves Prognosfruit 2016)

La France est le premier pays producteur au monde de pommes destineacutees agrave la production de

cidre (Planestoscope 2012) La production de pommes agrave cidre en France eacutequivaut chaque

anneacutee agrave un tonnage de lrsquoordre de 700 agrave 800 000 tonnes de fruits (environ 13 de la production

franccedilaise de pommes) La majoriteacute des pommes agrave cidre franccedilaises provient de lrsquoex-Basse-

Normandie qui en produit entre 300 et 350 000 tonnes chaque anneacutee En 2014 lrsquoex-Basse-

Normandie eacutetait la premiegravere reacutegion productrice de pomme agrave cidre (39 ) devant la Bretagne

(19 ) et les Pays de Loire (17 ) (source la pomme agrave cidre)


90

211 La pomme Un produit agricole local

Le territoire normand est largement valoriseacute par lrsquoagriculture Les productions maraicircchegraveres y

sont particuliegraverement deacuteveloppeacutees puisque la Manche eacutetait en 2006 le deuxiegraveme deacutepartement

franccedilais producteur de poireaux et la troisiegraveme en ce qui concerne les carottes (Agreste 2006)

Lrsquoex-Basse-Normandie est eacutegalement la premiegravere reacutegion en France pour la production de

pommes cidricoles Les vergers bas-normands repreacutesentaient en 2010 environ 40 de la

surface deacutedieacutee aux pommiers agrave cidre agrave basse tige en France (Agreste 2014) En Normandie

les vergers de pommiers sont implanteacutes sur 7 400 hectares et la majoriteacute est deacutedieacutee aux

produits cidricoles (recensement agricole 2010) Le Calvados et lrsquoOrne comptent pour plus de

la moitieacute des vergers cidricoles normands (Agreste 2014)

Deux types de pommiers agrave cidre sont repreacutesenteacutes dans les vergers les pommiers agrave haute tige

et les pommiers agrave basse tige Les plantations de pommiers agrave basse-tige tendent agrave se

deacutevelopper En 2010 dans lrsquoex-Basse-Normandie les vergers basse tige eacutetaient implanteacutes sur

5240 hectares reacutepartis en 1287 exploitations (Agreste 2014) Les pommiers basse tige

donnent 30 agrave 80 kg de pommes agrave cidre chacun 122 000 tonnes de fruits agrave cidre provenant de

vergers basse-tige ont eacuteteacute produits en 2015 en Normandie ce qui repreacutesente environ 50 de

leur production en France (Chambre drsquoagriculture Normandie 2017)

Les varieacuteteacutes de pommes agrave cidre implanteacutees en Normandie sont nombreuses Un arrecircteacute datant

du 16 Juin 1958 fixe les varieacuteteacutes de pommes recommandeacutees pour les productions cidricoles en

Normandie en Bretagne et en Maine Les varieacuteteacutes recommandeacutees dans le Calvados la

Manche et lrsquoOrne sont reprises dans le tableau 15 Certaines de ces varieacuteteacutes sont

recommandeacutees pour lrsquoobtention de lappellation dorigine laquo Cidre Cotentin raquo dont le cahier

des charges (arrecircteacute du 14 octobre 2016) eacutetablit que les varieacuteteacutes principales du verger (au

minimum 60 de la surface) soient les varieacuteteacutes Belle fille de la Manche Binet Rouge Bois

Jingant Cartigny Closette Feuillard Gros amer Marin Onfroy Peau de Chien Petit amer

Rouge de Cantepie Sans Pareille Tapin Tecircte de Brebis et Taureau (arrecircteacute du 14 octobre

2016 relatif agrave lappellation dorigine controcircleacutee laquo Cidre Cotentin raquo laquo Cotentin raquo Bulletin

officiel du Ministegravere de lagriculture de lagroalimentaire et de la forecirct ndeg 44-2016)

Plusieurs varieacuteteacutes sont cultiveacutees en fonction du type de cidre souhaiteacute Par exemple un cidre

aciduleacute neacutecessite 0 agrave 10 de pommes amegraveres 30 de pommes douce-amegraveres 30 agrave 40 de

pommes douces et 30 de pommes aciduleacutees (CIDREF)



Varieacuteteacutes Saveur Calvados Manche Orne

Premiegravere saison de maturiteacute

Belle fille de la Manche Douce

times

Blanc Mollet Douce-amegravere

times

Deuxiegraveme saison de maturiteacute

Binet rouge Douce times times

Bramtocirct Douce-amegravere times


91

Cartigny Douce times times

Clozette Douce

times

Crollon Douce-amegravere

times

Domaines Douce-amegravere

times

Doux au gober Douce

times

Doux Lozon Douce

times

Doux Verecirct de Carrouges Douce times times

Gros Bois Douce-amegravere

times

Meriennet Amegravere times

Tesniegraveres Aciduleacutee

times

Troisiegraveme saison de maturiteacute

Argile rouge Douce-amegravere

times

Bedan Douce times times times

Binet blanc Douce

times

Binet rouge Douce times

Binet violet Douce

times

Bisquet Douce times times

Cimetiegravere de Blangy Douce-amegravere times

Damelot petit Douce-amegravere

times

Doux Normandie Douce

times

Egyptia Douce-amegravere times

Feuillard Douce times

Frequin rouge petit Douce

times

Gagnevin Douce times times

Germaine Douce times

Groin drsquoacircne Douce times times

Gros bois Douce-amegravere times

Jaune de Vitreacute Aigre times times

Jeannetonne Douce

times

Moulin agrave vent du Calvados Douce-amegravere times times

Noeumll des champs Douce times times

Petite sorte du parc dufour Douce times times

Reneacute-Martin Aigre times

Rouge Duret Douce times

Rouge de Tregraveves Aigre times times

Rousse de la Sarthe Douce

times

Saint-Martin Douce-amegravere times

Saint-Philbert ou Joly Douce-amegravere times

Solage agrave Gouet Douce-amegravere

times

Tardive de la Sarthe Douce-amegravere

times

Tecircte de brebis Douce

times Premiegravere saison de maturiteacute brassage mi-novembre deuxiegraveme saison de maturiteacute brassage au 1er deacutecembre troisiegraveme

saison de maturiteacute brassage mi-deacutecembre

Arrecircteacute du 16 juin 1958 Varieacuteteacutes recommandeacutees de pommiers agrave cidre pour les deacutepartements de Normandie de Bretagne et

du Maine et Perche par Ministegravere de lagriculture Comiteacute des fruits agrave cidre et des productions cidricoles


92

Lrsquoex-Basse-Normandie deacutenombrait en 2011 56 entreprises deacutedieacutees agrave la fabrication de cidre

ce qui repreacutesente environ 280 emplois De plus en 2010 159 exploitants de vergers ont

reacutealiseacute des ventes directes de leurs produits cidricoles agrave la ferme (Agreste 2014) En France

537 milliers drsquohectolitres de cidre ont eacuteteacute vendus en grandes surfaces en 2012 (France

AgriMer 2013)

Les pommes agrave cidre sont destineacutees agrave la production de cidre mais eacutegalement de Pommeau et de

Calvados En 2015 16 230 hl de Calvados ont eacuteteacute commercialiseacutees dont un peu plus de la

moitieacute agrave lrsquoeacutetranger (Chambre drsquoagriculture Normandie 2017)

La pomme largement consommeacutee mondialement est produite localement et elle est ainsi

facilement accessible De plus lrsquoimportance de la pomme agrave la base de la production cidricole

normande fait de ce fruit un produit agricole de fort inteacuterecirct eacuteconomique reacutegional

La disponibiliteacute lrsquoimportante consommation et lrsquointeacuterecirct eacuteconomique reacutegional sont des aspects

qui ont influenceacute le choix de la pomme comme aliment drsquoeacutetude Drsquoautres caracteacuteristiques

propres agrave la pomme ont eacutegalement contribueacute agrave sa seacutelection et vont ecirctre deacutetailleacutees agrave travers la

preacutesentation de cette matrice

212 Composition de la matrice pomme

La pomme dont le scheacutema geacuteneacuteral est preacutesenteacute en figure 27 est un fruit aeacuterien provenant des

arbres angiospermes du genre Malus



93

La pomme est principalement composeacutee drsquoeau entre 80 et 90 comme lrsquoindique le tableau

16 qui liste les constituants majoritairement retrouveacutes pour 100 g de pomme


Constituants Quantiteacutes indicatives

eau 804-90 g

Proteacuteines 017-057 g

Lipides 005-07 g

Acides gras satureacutes 002-013 g

Sucre 877-129 g

Acides organiques 046 g

Polypheacutenols

Flavonoiumldes 3734 mg

Acides pheacutenoliques 1901 mg

Polypheacutenols totaux 5635 mg

Mineacuteraux et oligo-eacuteleacutements

Calcium 26-107 mg

Cuivre 0005-016 mg

Fer 006-085 mg

Iode 0006-2 microg

Magneacutesium 28-92 mg

Manganegravese 002-01 mg

Phosphore 7-251 mg

Potassium 58-343 mg

Seacuteleacutenium 025-6 microg

Sodium 1-20 mg

Zinc 001-082 mg

ordres de grandeur susceptibles de varier selon la varieacuteteacute la saison le degreacute de maturiteacute et les conditions de culture

(source Aprifel Agence pour la Recherche et lrsquoInformation en Fruits et Leacutegumes)

Comme pour tous les organes aeacuteriens des plantes la surface externe de lrsquoeacutepiderme des

pommes (eacutepicarpe) est recouverte drsquoun film eacutetanche drsquoeacutepaisseur variable appeleacute cuticule

(Nultsch 1998 Ju 2001 Veraverbeke 2001) La cuticule (figure 28) est principalement

constitueacutee drsquoun deacutepocirct successif de cires (cires cuticulaires) et drsquoun polymegravere de lipides agrave 16

ou 18 carbones (polyester) appeleacute cutine


94


La cuticule des pommes est composeacutee de 447 de lipides extractibles de 346 de cutine

de 132 de sucres et de 75 de cutane (Chen 2008) Les cires cuticulaires sont quant agrave

elles principalement composeacutees drsquohydrocarbures drsquoesters drsquoacides gras drsquoalcools

drsquoestolides polaires et de diols (Ju 2001)

Les cires cuticulaires des pommes ont une composition chimique et une eacutepaisseur qui varient

selon la varieacuteteacute Une eacutepaisseur de cire de 26 microm a eacuteteacute trouveacutee pour les pommes de varieacuteteacute

Jonagold contre 41 microm pour les pommes Elstar (Veraverbeke 2001) La masse de cire de la

pomme de varieacuteteacute Oregon spur est de 1038 microgcm2 contre 366 microgcm2 pour la pomme Liberty

(Belding 1998) La composition des cires eacutepicuticulaires peut permettre de diffeacuterencier

certaines varieacuteteacutes de pommes (Bringe 2006 Belding 1998) Crsquoest notamment le cas de la

varieacuteteacute Golden delicious agrave laquelle appartient la pomme Royal Gala qui se distingue des

autres par le faible pourcentage drsquoalcools secondaires (entre 11 et 33) preacutesents dans la cire

eacutepicuticulaire Le principal alcool secondaire permettant de distinguer les Golden delicious

des autres varieacuteteacutes de pommes est le nonacosan-10-ol Dans de nombreuses autres varieacuteteacutes

comme les pommes Delicious ou Rome les alcools secondaires repreacutesentent environ 20 de

la masse de cire totale (Belding 1998 Veraverbeke 2001)

La composition et la quantiteacute de cire deacutependent de la varieacuteteacute de pomme mais eacutegalement de

son stade de deacuteveloppement et de ses conditions de stockage apregraves la reacutecolte (Ju 2001) Entre

60 et 30 jours avant la reacutecolte la masse de cire eacutepicuticulaire des varieacuteteacutes Golden delicious et

Red delicious augmente puis elle diminue pendant les 30 derniers jours de deacuteveloppement

(Belding 1998) Entre 60 jours avant la reacutecolte et la maturiteacute des fruits les composeacutes les plus

preacutesents dans la cire eacutepicuticulaire sont les triterpegravenes principalement lrsquoacide ursolique

(figure 29 plus de 366 ) et les alcanes (plus de 196 ) majoritairement repreacutesenteacutes par le

nonacosane (Belding 1998)


95


Le suivi des alcools primaires montre une augmentation de leur pourcentage au cours du

deacuteveloppement pour lrsquoensemble des pommes Golden delicious et Red delicious (Belding

1998) Pendant leur deacuteveloppement les pommes Delicious accumulent plus de cutine que de

cire puis agrave maturiteacute leurs quantiteacutes deviennent eacutequivalentes puisque la cuticule des fruits se

compose de 36 de cire et 34 de cutine (Ju 2001) Apregraves 6 semaines de stockage agrave 20 degC

la cutine des pommes Delicious reste constante mais la cire cuticulaire augmente de 52 (Ju

2001) Pour la pomme Elstar les changements subis par les cires pendant le stockage (1 degC 8

mois) induisent une perte drsquoeau importante par rapport aux varieacuteteacutes Jonagold et Jonagored

(Veraverbeke 2001 Belding 1998)

Les cires des pommes se trouvent modifieacutees par des stress environnementaux tels que la pluie

les UV-B le vent ou les variations de tempeacuterature (Veraverbeke 2001) De mecircme la cuticule

se trouve alteacutereacutee par le moindre contact physique provoquant une modification de ses

capaciteacutes de reacutetention deau et de composeacutes chimiques au niveau de la zone endommageacutee des

fruits (Belding 1998)

Plus de 300 composeacutes organiques volatils composent le profil aromatique de la pomme Ces

composeacutes volatils endogegravenes sont majoritairement des alcools des esters des aldeacutehydes des

ceacutetones et des terpegravenes (Nieuwebhuizen 2013 Ting 2012) Certains composeacutes volatils

lipophiles peuvent ecirctre captureacutes par la cuticule Crsquoest notamment le cas pour les meacutetabolites

de lrsquoα-farneacutesegravene (figure 30) qui est un hydrocarbure (sesquiterpegravene) endogegravene dont les

produits drsquooxydation sont suspecteacutes de lrsquoapparition de tacircches sur la peau des pommes (Ju

2001)


La cuticule est une membrane polymeacuterique lipophile qui constitue une barriegravere de protection

mais aussi une interface drsquoeacutechange entre le fruit et lrsquoenvironnement La cuticule est

susceptible drsquoadsorber des composeacutes organiques exogegravenes polluants de lrsquoenvironnement tels


96

que les hydrocarbures aromatiques Les meacutecanismes de sorption des composeacutes organiques par

la cuticule et leur transport vers le fruit restent peu connus Neacuteanmoins la cutine semble ecirctre

le principal responsable de la sorption de ces composeacutes Pour la pomme la contribution de la

cutine dans la sorption du naphtalegravene se situe entre 481 et 607 alors qursquoelle est de 337 agrave

363 pour les cires et de 09 agrave 14 pour les sucres (Chen 2008) Compareacutee agrave la cuticule

de la tomate et du raisin ou au peacuteriderme de la pomme de terre la cuticule de la pomme a une

capaciteacute de sorption du pheacutenanthregravene plus importante Par rapport agrave ces mecircmes veacutegeacutetaux la

cuticule de la pomme possegravede le plus fort pourcentage de cire (447 ) et le plus faible

pourcentage de polysaccharides (132 ) dont la preacutesence semble ecirctre deacutefavorable agrave la

sorption drsquohydrocarbures aromatiques en raison de leur faible affiniteacute avec les composeacutes

organiques hydrophobes (Li 2009)

La cuticule se trouvant modifieacutee selon la varieacuteteacute le stade de deacuteveloppement les stress

environnementaux ainsi que les techniques de preacutelegravevements ou de stockages ces paramegravetres

sont donc eacutegalement susceptibles drsquoaffecter la sorption des hydrocarbures aromatiques au

niveau de la cuticule des pommes

Les eacutechanges aeacuteriens sont les principaux responsables de la contamination des veacutegeacutetaux par

les hydrocarbures aromatiques (Tuteja 2011) La pomme est un fruit aeacuterien dont lrsquoeacutepaisse

couche de cire en surface est favorable agrave la sorption des hydrocarbures aromatiques qui sont

des composeacutes hydrophobes Ces aspects associeacutes agrave une large consommation mondiale et agrave

une importante production locale font de la pomme un bon modegravele pour lrsquoeacutetude de la

contamination des fruits par les hydrocarbures aromatiques

Les pommes des vergers normands sont plus ou moins susceptibles drsquoecirctre contamineacutees par les

hydrocarbures aromatiques en fonction de la qualiteacute de leur environnement Les niveaux de

pollution et les principales activiteacutes eacutemettrices drsquohydrocarbures aromatiques en Normandie

vont donc ecirctre maintenant abordeacutes

22 Lrsquoenvironnement des vergers normands

En France les vergers peuvent ecirctre implanteacutes en bordure (2 megravetres) des voies communales

(Article 53 du deacutecret ndeg64-262 du 14 mars 1964) des routes deacutepartementales (Article 64 de

larrecircteacute du 30 mars 1967) et du reacuteseau public routier national (Article 65 circulaire ndeg79-99 du

16 octobre 1979) Leurs fruits peuvent donc potentiellement ecirctre contamineacutes par les

hydrocarbures aromatiques eacutemis par le trafic routier

Les pommes des vergers situeacutes en zones rurales sont eacutegalement susceptibles drsquoecirctre

contamineacutees par les hydrocarbures aromatiques En milieu rural le brucirclage des deacutechets vert et

lrsquoutilisation du bois comme eacutenergie de chauffage sont des pratiques courantes fortement

productrices drsquohydrocarbures aromatiques Le bois est une eacutenergie de chauffage tregraves utiliseacutee

en raison de son coucirct raisonnable subissant peu de variation contrairement aux eacutenergies

fossiles crsquoest de plus une source drsquoeacutenergie renouvelable (Sawerysyn 2012) La combustion

du bois est souvent incomplegravete en raison drsquoune tempeacuterature et drsquoune teneur en oxygegravene

insuffisantes ce qui engendre drsquoimportantes eacutemissions de particules et de HAP (Sawerysyn

2012 ADEME 2009) Selon les donneacutees de 2011 du rapport CITEPA drsquoavril 2013 la

combustion du bois engendre lrsquoeacutemission de deux fois plus de HAP que la combustion du


97

gazole et cinquante fois plus que celle de lrsquoessence Des diffeacuterences de profil des composeacutes

aromatiques eacutemis sont aussi observeacutees entre ces combustibles Pour le bois qui brucircle agrave de

faibles tempeacuteratures ce sont les HAP de faibles masses moleacuteculaires qui se forment

principalement alors que les HAP ayant une masse moleacuteculaire plus eacuteleveacutee sont eacutemis pour de

plus fortes tempeacuteratures de combustion comme crsquoest le cas avec les combustibles moteurs

(Tobiszewski 2012)

Le brucirclage des deacutechets verts entraicircne eacutegalement la formation de HAP Ces polluants

(fluoranthegravene benzo(a)anthracegravene benzo(b)fluoranthegravene benzo(k)fluoranthegravene

benzo(a)pyregravene dibenzo(ah)anthracegravene indeno(123-cd)pyregravene benzo(ghi)perylegravene) sont

retrouveacutes dans les fumeacutees de brucirclage de branches et de feuilles agrave des concentrations

respectivement eacutegales agrave 3480 et 6312 μgkg de biomasse brute (Circulaire du 18 novembre

2011 relative agrave lrsquointerdiction du brucirclage agrave lrsquoair libre des deacutechets verts INERIS 2011)

Malgreacute la circulaire du 18 novembre 2011 interdisant le brucirclage agrave lrsquoair libre des deacutechets verts

chaque anneacutee en France pregraves drsquoun million de tonnes de ces deacutechets sont brucircleacutes engendrant

ainsi drsquoimportantes eacutemissions de polluants car ces fumeacutees ne peuvent pas ecirctre deacutepollueacutees

contrairement agrave celles provenant des veacutehicules (Circulaire du 18 novembre 2011 relative agrave

lrsquointerdiction du brucirclage agrave lrsquoair libre des deacutechets verts ADEME Que faire de ses deacutechets de

jardin )

Les sources drsquoeacutemission des hydrocarbures aromatiques sont donc multiples et majoritairement

anthropiques Pour les deacutepartements du Calvados de la Manche et de lrsquoOrne les eacutemissions de

composeacutes organiques volatils non meacutethaniques (COV NM qui comprennent les hydrocarbures

aromatiques) mesureacutees dans lrsquoair pour tous les secteurs drsquoactiviteacutes (agricole industriel

reacutesidentiel tertiaire transports incineacuteration des deacutechetshellip) srsquoeacutelevaient agrave 42 984 600 kg pour

lrsquoanneacutee 2010 soit 2444 kgkm2 (figure 31) A titre de comparaison en 2015 les eacutemissions de

COV NM srsquoeacutelevaient agrave 162 kt pour la reacutegion PACA premiegravere reacutegion productrice de pomme

de bouche en France ce qui correspond agrave 5159 kgkm2 (Air PACA)


98

Dans lrsquoex-Basse-Normandie les deux villes les plus eacutemettrices sont Caen (106 538 habitants

en 2014 Insee) et Cherbourg-Octeville (80 959 habitants en 2014 Insee) avec respectivement

637 516 et 533 958 kg de COV NM produits en 2010 (tableau 17) Pour ces deux villes le

secteur industriel est le principal eacutemetteur de COV NM il repreacutesente environ 49 des COV

NM eacutemis agrave Caen et 75 agrave Cherbourg Pour Caen le secteur reacutesidentiel et tertiaire repreacutesente

eacutegalement un important contributeur agrave lrsquoeacutemission de ces polluants (environ 38 )



Distribution

COV NM (kg)

Normandie Calvados Manche Orne Caen Cherbourg

Agricole 9 142 640 3 176 840 2 709 360 3 256 440 819 30

Biogeacutenique 13 712 400 3 138 820 2 266 390 8 307 160 0 3 063

Deacutechets et incineacuteration 41 637 32 232 4 259 5 147 104 nd

Industrielle 8 609 880 3 282 550 3 132 400 2 194 920 310 518 403 305

Reacutesidentielle 8 971 860 3 529 880 3 388 860 2 053 110 240 781 101 024

Transport 2 257 535 1 043 070 836 648 377 816 64 770 21 094

Tertiaire 248 646 135 811 74 067 38 768 20 525 5 441

Total tous secteurs 42 984 600 14 339 200 12 412 000 16 233 400 637 516 533 958

nd reacutesultat non disponible



99

Les COV NM incluent les hydrocarbures aromatiques Parmi ceux-ci des donneacutees drsquoeacutemission

du benzegravene et du benzo(a)pyregravene sont disponibles pour les villes de Caen et Cherbourg

(tableau 18)



Les eacutemissions sont plus importantes agrave Caen avec 112 tonnes pour le benzegravene et 63 kg pour le

BaP qursquoagrave Cherbourg avec respectivement 26 tonnes et 27 kg Le benzegravene est susceptible

drsquoecirctre issu en totaliteacute ou quasi-totaliteacute des transports tandis que le secteur reacutesidentiel et

tertiaire auquel appartient le chauffage domestique est majoritairement responsable des

eacutemissions de BaP dans les deux villes (tableau 18 donneacutees 2008 ATMO Normandie)

Les hydrocarbures aromatiques peuvent facilement ecirctre transporteacutes dans lrsquoenvironnement

notamment gracircce aux vents ce qui les rend ubiquitaires Lrsquoensemble des vergers en milieu

rural urbain ou agrave proximiteacute drsquoinfrastructures routiegraveres sont donc susceptibles drsquoecirctre

contamineacutes par ces composeacutes

23 Objectifs de la thegravese

Le travail de thegravese reacutealiseacute au laboratoire ABTE (Aliments Bioproceacutedeacutes Toxicologie

Environnements) srsquointegravegre agrave lrsquoune des theacutematiques abordeacutees par lrsquoeacutequipe QAIEA (Qualiteacute

des Aliments et des Environnements Aquatiques) puis EcoTEA (Ecoproceacutedeacutes Transferts vers

lrsquoEnvironnement et les Aliments) qui vise agrave eacutetudier le transfert de polluants organiques de

lrsquoenvironnement vers la chaicircne alimentaire

Ce travail srsquointegravegre eacutegalement dans la dynamique agricole et eacutecologique de la reacutegion Basse-

Normandie engageacutee vers un deacuteveloppement durable La politique de santeacute publique a pour

objectif de reacuteduire la preacutesence de composeacutes toxiques dans lrsquoenvironnement et notamment

dans lrsquoair et le sol Parmi les polluants surveilleacutes une attention particuliegravere est accordeacutee aux

contaminants provenant des eacutemissions lieacutees aux transports ou agrave la combustion de biomasse

qui contiennent des moleacutecules toxiques telles que les hydrocarbures aromatiques Ces

polluants organiques peuvent potentiellement ecirctre adsorbeacutes voire absorbeacutes par les plantes et

sy accumuler pour finalement entrer dans la chaicircne alimentaire humaine Une importante part

du territoire normand eacutetant valoriseacutee par lrsquoagriculture lrsquoeacutevaluation des niveaux de ces

contaminants dans les produits agricoles est une preacuteoccupation majeure afin de connaicirctre leur

impact sur la qualiteacute sanitaire des aliments et leurs possibles effets sur la santeacute Le projet

cible plus particuliegraverement un produit agricole de fort inteacuterecirct reacutegional la pomme qui est la

base de la production cidricole normande Lrsquoutilisation drsquoun fruit produit localement a pour

avantage drsquoapporter une large disponibiliteacute De plus la longue dureacutee de maturation des

Caen Cherbourg

eacutemission reacutepartition eacutemission reacutepartition

Industries Reacutesidentiel

Tertiaire

Transport Industries Reacutesidentiel

Tertiaire

Transport

Benzegravene 112 t 04 996 26 t 100

BaP 63 kg 689 303 27 kg 14 816 163


100

pommes sur lrsquoarbre ainsi que leur eacutepaisse cire sont favorables agrave une sorption potentiellement

importante drsquohydrocarbures aromatiques La pomme est eacutegalement un fruit largement

consommeacute agrave lrsquoeacutechelle mondiale elle est donc un bon modegravele drsquoeacutetude

Tregraves peu de travaux disponibles dans la litteacuterature traitent de la preacutesence des hydrocarbures

aromatiques dans les fruits Lrsquoobjectif vise donc agrave deacutevelopper les connaissances sur le niveau

de contamination des HAP et des BTEX dans des pommes provenant de vergers de

pommiers situeacutes en zone urbaine ou dans des jardins priveacutes qui sont soumis agrave lrsquoimpact de lrsquoair

environnant

Ce projet implique une premiegravere phase essentielle de deacuteveloppement meacutethodologique dont

lrsquoobjectif est drsquooptimiser des techniques drsquoextraction et drsquoanalyse speacutecifiques aux diffeacuterents

hydrocarbures aromatiques Le deacutefi analytique de ce projet reacuteside dans la complexiteacute de la

matrice fruitiegravere et dans les tregraves faibles quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques retrouveacutes dans

les fruits Les meacutethodologies deacuteveloppeacutees devront donc ecirctre sensibles et seacutelectives afin de

parvenir agrave mesurer quelques microgrammes drsquohydrocarbures aromatiques par kilogramme de

fruit frais

Les hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX) et les hydrocarbures aromatiques

polycycliques (HAP) se distinguent par leur proprieacuteteacute physico-chimique et notamment par

leur diffeacuterence de volatiliteacute Leur extraction neacutecessite donc lrsquoeacutetablissement et la validation de

meacutethodes distinctes qui seront abordeacutees seacutepareacutement Tout drsquoabord une meacutethode rapide et

particuliegraverement adapteacutee agrave lrsquoextraction des composeacutes hautement volatils est proposeacutee pour

lrsquoextraction des BTEX et des HAP leacutegers En effet la HS-SPME utilise une fibre placeacutee dans

lrsquoespace gazeux au-dessus de lrsquoeacutechantillon ce qui permet drsquoeacuteviter le contact avec la matrice

Deux revecirctements drsquoextraction diffeacuterents permettant lrsquoadsorption speacutecifique des

hydrocarbures aromatiques sur cette phase stationnaire sont testeacutes un revecirctement PDMS

drsquoeacutepaisseurs 30 et 100 microm et un revecirctement mixte CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm

Concernant les HAP lourds une meacutethode drsquoextraction liquide assisteacutee par les ultrasons suivie

drsquoune purification agrave travers des cartouches SPE est dans un premier temps utiliseacutee Dans un

deuxiegraveme temps une technique de purification innovante la MEPS a eacuteteacute mise en place pour

faire suite agrave une proceacutedure drsquoextraction en UAE Cette meacutethode trouve tregraves peu drsquoapplications

dans la litteacuterature et nrsquoa jamais eacuteteacute deacutecrite pour les matrices fruitiegraveres Elle a de plus pour

avantage drsquoecirctre rapide et drsquoutiliser une faible quantiteacute de solvant

Les mises au point meacutethodologiques (deacuteveloppement et optimisation) reacutealiseacutees avec la

pomme comme matrice ont pour objectif drsquoaboutir agrave une extraction sensible et reacutepeacutetable des

hydrocarbures aromatiques preacutesents agrave lrsquoeacutetat de trace

Certaines meacutethodologies eacutetablies ont ensuite eacuteteacute confronteacutees agrave drsquoautres matrices fruitiegraveres

ayant des caracteacuteristiques diffeacuterentes Lrsquoadaptabiliteacute des meacutethodes est valideacutee par la

veacuterification de la sensibiliteacute de la reacutepeacutetabiliteacute et de la lineacuteariteacute des analyses

Les hydrocarbures aromatiques sont deacutetermineacutes dans 4 modegraveles de fruits (pomme poire

prune et raisin) contamineacutes par des gaz drsquoeacutechappement provenant drsquoune motorisation diesel

Le modegravele pomme a eacutegalement eacuteteacute exposeacute agrave des eacutemissions de combustion de veacutegeacutetaux Les

analyses seacutepareacutees de la peau et de la chair permettent drsquoidentifier et quantifier les

hydrocarbures aromatiques preacutesents mais aussi drsquoeacutetudier leur transfert de lrsquoeacutepicarpe vers le

meacutesocarpe du fruit


101

Enfin des preacutelegravevements reacutealiseacutes sur 13 sites dont 9 situeacutes en zone urbaine ou aux alentours

drsquoune agglomeacuteration 2 agrave proximiteacute drsquoune route nationale et 2 en zone rurale visent agrave

deacuteterminer le degreacute de contamination des pommes provenant de cultures reacutegionales

Chapitre 3 Mateacuteriels et Meacutethodes

102



31 Echantillons

Fruits provenant du supermarcheacute

Des pommes Belle de Boskoop et Gala sont utiliseacutees selon la disponibiliteacute saisonniegravere pour

lrsquooptimisation et la validation des diffeacuterentes meacutethodes drsquoextraction Des poires William des

prunes rouge Black Amber et du raisin blanc Italia ont permis de veacuterifier lrsquoadaptabiliteacute des

meacutethodes agrave drsquoautres matrices fruitiegraveres Lrsquoensemble de ces fruits provenant drsquoun supermarcheacute

(Carrefour Caen Cocircte de Nacre) sont seacutelectionneacutees agrave maturiteacute sur la base de luniformiteacute et

labsence de dommages ou imperfections de la peau

Fruits reacutecolteacutes en Normandie

Au cours des mois de septembre et octobre 2016 des pommes (3 agrave 8 pommes par arbre selon

la masse des fruits) situeacutees agrave une hauteur infeacuterieure agrave 2 m sont aussi directement reacutecolteacutees

dans des pommiers normands agrave lrsquoaide de gants nitrile (agrave lrsquoexception des pommes de Verson et

Venoix (figure 32) qui sont reacutecolteacutees sans gants puis placeacutees dans un sac plastique) Jusqursquoagrave

lrsquoextraction les fruits sont placeacutes et conserveacutes au maximum 2 jours dans des bocaux en verre

(Le Parfait) hermeacutetiquement clos La localisation des 13 sites eacutetudieacutes est indiqueacutee en figure 32

et quelques sites de preacutelegravevement sont illustreacutes en figure 33


103

Les preacutelegravevements reacutealiseacutes sont au nombre de

4 agrave Caen (plus de 100 000 habitants)

- dans lrsquoenceinte du rectorat (coordonneacutees GPS 49177893 -0381215) preacutelegravevement le

10 octobre 2016 le temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la derniegravere averse datant

du matin du 9 octobre) masse des pommes entre 506 et 1002 g (noteacute Rectorat)

- derriegravere le parc des expositions (coordonneacutees GPS 491696552 -03823228)

preacutelegravevement le 29 septembre 2016 par temps nuageux (la derniegravere averse datant de la

nuit du 27 au 28 septembre) masse des pommes entre 396 et 659 g (noteacute Parc expo)

- dans lrsquoenceinte de lrsquoIUT (coordonneacutees GPS 49211642 -0366276) preacutelegravevement le 12

septembre 2016 par temps couvert (la derniegravere averse datant du 10 septembre) masse

des pommes entre 538 et 670 g (noteacute IUT 11) preacutelegravevement le 13 octobre 2016 le

temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la derniegravere averse datant du matin du 9

octobre) masse des pommes entre 474 et 594 g (noteacute IUT 12)

- dans le quartier de Venoix agrave proximiteacute du stade drsquoOrnano (coordonneacutees GPS

49179561 -0399024) preacutelegravevement le 26 septembre le temps alternant entre nuages et

eacuteclaircies (la derniegravere averse datant du matin du 25 septembre) Ces pommes ont des

masses comprises entre 683 et 933 g (noteacute Venoix)

3 dans la proche agglomeacuteration caennaise

- en bordure du peacuteripheacuterique sud agrave Bretteville-sur-Odon (coordonneacutees GPS 49165148 -

0427633) preacutelegravevement le 25 octobre 2016 par temps nuageux (la derniegravere averse

datant de lrsquoapregraves midi du 23 octobre) masse des pommes entre 972 et 1305 g (noteacute

Bretteville)

- en bordure de route deacutepartementale D7 (reliant Caen agrave Luc-sur-Mer) agrave Epron

(coordonneacutees GPS 49225052 -0369110) preacutelegravevement le 26 septembre 2016 sur 2

arbres distants drsquoune dizaine de megravetres le temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la

derniegravere averse datant du matin du 25 septembre) masse des pommes entre 460 et

570 g pour le preacutelegravevement noteacute Epron 1 et entre 707 et 961 g pour le preacutelegravevement

noteacute Epron 2

- agrave Verson (coordonneacutees GPS 49155865 -0476148) preacutelegravevement le 27 septembre par

temps nuageux (la derniegravere averse datant du matin du 25 septembre) Ces pommes ont des

masses comprises entre 419 et 69 g (noteacute Verson)

2 dans des villes de taille moyenne (moins de 20 000 habitants)

- Saint-Locirc dans la Manche (coordonneacutees GPS 49107064 -1080949) preacutelegravevement le 11

octobre 2016 le temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la derniegravere averse datant du

matin du 9 octobre) masse des pommes entre 415 et 849 g (noteacute Saint-Locirc)

- Vire dans le Calvados (coordonneacutees GPS 48833175 -0893382) preacutelegravevement le 10


matin du 9 octobre) masse des pommes entre 415 et 873 g (noteacute Vire)


104

2 agrave proximiteacute de la route nationale RN13

- agrave Isigny-sur-Mer (coordonneacutees GPS 49315514 -1101054) preacutelegravevement le 23 octobre

2016 le temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la derniegravere pluie datant du 21

octobre) masse des pommes entre 599 et 1220 g (noteacute Isigny)

- agrave la ferme de Romilly (Coordonneacutees GPS 49342930 -1028996) preacutelegravevement le 23

octobre 2016 le temps alternant entre nuages et eacuteclaircies (la derniegravere pluie datant du

21 octobre) masse des pommes entre 551 et 800 g (noteacute Romilly)

2 en zone rurale

- Agy (coordonneacutees GPS 49240817 -0766727) preacutelegravevement le 15 septembre 2016 par

temps pluvieux masse des pommes (type Canada grise) entre 742 et 773 g (noteacute

Agy)

- Livry (coordonneacutees GPS 49126091 -0761871) preacutelegravevement le 13 septembre 2016

par temps couvert (la derniegravere averse datant du 10 septembre) masse des pommes

entre 952 et 1063 g (noteacute Livry)


(a) un pommier situeacute sur le site de lrsquoIUT agrave proximiteacute du parking du bacirctiment Mesures Physiques et de lrsquoarrecirct de tramway

Mareacutechal Juin (b) un pommier situeacute agrave Bretteville-sur-Odon sur un terre-plein agrave la sortie 9 (Porte de Bretagne) du

peacuteripheacuterique sud de Caen permettant de rejoindre lrsquoautoroute A84 (c) des pommiers (sur la droite de la photographie) situeacutes

agrave Epron en bordure de route deacutepartementale (D7) reliant Caen agrave Luc-sur-Mer et (d) un pommier localiseacute agrave lrsquoentreacutee de

lrsquoenceinte du Rectorat de lrsquoacadeacutemie de Caen

Fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel

Des pommes (Belle de Boskoop) des poires (William) des prunes rouge (Black Amber) et du

raisin blanc (Italia) sont intentionnellement exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur

diesel Le veacutehicule utiliseacute mis en circulation en 2005 possegravede un filtre agrave particules Chaque

matin apregraves que le veacutehicule ait parcouru un trajet quotidien de 30 min lrsquoun des fruits est

exposeacute aux gaz drsquoeacutechappement Chaque varieacuteteacute de fruit est introduite pendant 30 min dans

un conduit de 160 megravetre ayant un diamegravetre externe de 105 cm et un diamegravetre interne de 8

cm directement relieacute au pot deacutechappement comme le montre la figure 34 La localisation des

fruits agrave 15-20 cm de lrsquoextreacutemiteacute du conduit est indiqueacutee par la flegraveche rouge

a b c d


105


La flegraveche rouge indique la localisation des fruits

Lrsquoeacutetude de lrsquoensemble de ces fruits provenant du commerce ou reacutecolteacutes localement porte sur

les fruits entiers (peau et pulpe) ils ne sont donc ni peleacutes ni laveacutes mais seulement deacutebarrasseacutes

du trognon et des peacutepins (ou noyau pour les prunes) avant broyage agrave lrsquoaide drsquoun mixeur de

cuisine Le broyat est ensuite conserveacute sous atmosphegravere azoteacute dans un bocal hermeacutetique en

verre placeacute agrave 4 degC Pour chaque eacutechantillon lrsquoextraction est reacutepeacuteteacutee trois fois afin de reacuteduire

la variabiliteacute due agrave la matrice

Fruits exposeacutes aux fumeacutees de combustion de biomasse

Des pommes de varieacuteteacute Boskoop sont deacutelibeacutereacutement exposeacutees agrave des fumeacutees issues de brulages

de veacutegeacutetaux Des braises reacutealiseacutees agrave partir de bois de noyer sec sont introduites dans un

barbecue sur la grille duquel sont placeacutees des pommes Puis des brindilles de tilleul humide

sont reacuteguliegraverement ajouteacutees sur les braises pour creacuteer de la fumeacutee Les pommes sont exposeacutees

aux fumeacutees (agrave environ 25 cm au-dessus des braises) par tranches de 15 min pendant 1 agrave 2 h

Des temps de pause au cours desquels la grille est sortie du barbecue sont respecteacutes entre

chaque tranche drsquoexposition afin drsquoeacuteviter la cuisson des fruits par la chaleur deacutegageacutee par les

braises

La peau drsquoune eacutepaisseur infeacuterieure agrave 2 mm et la chair des pommes deacutebarrasseacutee du trognon et

des peacutepins sont reacutecupeacutereacutees et broyeacutees seacutepareacutement pour permettre des analyses indeacutependantes

Pour chaque partie de la pomme (peau et chair) lrsquoextraction est renouveleacutee trois fois

Produits commerciaux industriels agrave base de pomme

Diffeacuterent produits industriels agrave base de pomme preacutesenteacutes par la figure 35 sont eacutegalement

testeacutes Des pommes sous forme de pacircte de fruit (NA ) des chips de pommes (Crousti Pom

Vico) et de la compote de pomme avec morceaux (ANDROS) sont acheteacutes au supermarcheacute

Carrefour Caen Cocircte de Nacre


106


(a) pomme sous forme de pacircte de fruit NA (b) chips de pomme Crousti Pom de Vico et (c) compote de pommes avec

morceaux (ANDROS)

32 Solvants et standards

Les premiers solvants utiliseacutes sont de grade GC pour analyse dichloromeacutethane (999

SigmandashAldrich Steinheim Allemagne) cyclohexane (995 SigmandashAldrich) et aceacutetate

drsquoeacutethyle (998 Carlo Erba Val de Reuil France)

Ces solvants sont ensuite remplaceacutes par drsquoautres mieux adapteacutes agrave lrsquoanalyse de reacutesidus

dichloromeacutethane PESTINORMreg (998 VWR Prolabo Fontenay-sous-Bois France)

aceacutetate drsquoeacutethyle PESTINORMreg (998 VWR Prolabo Fontenay-sous-Bois France)

cyclohexane PESTINORMreg (995 VWR Prolabo Fontenay-sous-Bois France)

Drsquoautres solvants eacutegalement utiliseacutes sont lrsquoeacutethanol absolu HiPerSolv CHROMANORMreg

(gt997 VWR Prolabo Fontenay-sous-Bois France) le meacutethanol grade GC (ge998

SigmandashAldrich) lrsquoheptane (99 ACROS Organics)

Lrsquoheacutelium Alphagaz (99999 ) utiliseacute comme gaz vecteur lors des analyses est obtenu

aupregraves drsquoAir Liquide (Paris France)

LrsquoExtranreg MA 01 nettoyant alcalin universel (VWR Prolabo Fontenay-sous-Bois France)

est utiliseacute comme produit de nettoyage pour lrsquoensemble de la verrerie qui est ensuite rinceacutee

avec de lrsquoeau ultrapure produite par le systegraveme de purification Milli-Qreg Reference A+

La solution certifieacutee de 16 HAP (Supelco Bellefonte PA USA) est composeacutee de naphthalegravene

(999) aceacutenaphthylegravene (999) 2-bromonaphthalegravene (999) aceacutenaphthegravene (999)

fluoregravene (991) anthracegravene (995) pheacutenanthregravene (990) fluoranthegravene (995) pyregravene

(975) benzo(a)anthracegravene (999) chrysegravene (989) benzo(b)fluoranthegravene (981)

benzo(a)pyregravene (999) indeacuteno(123-cd)pyregravene (999) dibenzo(ah)anthracegravene (999)

benzo(ghi)perylegravene (996) chacun en solution agrave 2 mgmL dans le dichloromeacutethane La

solution certifieacutee de BTEX (certified reference material 47505 ISOIEC 17025 and ISO

a

b

c


107

Guide 34 Supelco) contient du benzegravene (999) du toluegravene (999) de lrsquoeacutethylbenzegravene

(999) du p-xylegravene (999) du m-xylegravene (998) et du o-xylegravene (996) chacun en

solution agrave 2 mgmL dans le meacutethanol

Les standards utiliseacutes comme eacutetalons internes sont le n-nonadeacutecane (999 Supelco

Bellefonte PA USA) le nonane (Supelco Bellefonte PA USA) lrsquoeacutethylbenzene-d10

(Supelco Bellefonte PA USA) en solution agrave 2000 μgmL dans le meacutethanol lrsquoaceacutenaphthegravene-

d10 (Supelco Bellefonte PA USA) en solution agrave 2000 μgmL dans le dichloromeacutethane et le

benzo(a)anthracegravene-d12 (Supelco Bellefonte PA USA) en solution agrave 2000 μgmL dans le

dichloromeacutethane

Plusieurs solutions de travail sont preacutepareacutees agrave partir des produits commerciaux drsquoeacutetalons

internes et des meacutelanges certifieacutes de HAP et BTEX

Solutions drsquoeacutetalons interne

Le nonane et n-nonadeacutecane sont utiliseacutes dans un premier temps comme eacutetalons interne Une

solution de n-nonadeacutecane agrave 2 mgmL est preacutepareacutee en introduisant 10 mg du produit

commercial dans une fiole jaugeacutee de 5 mL compleacuteteacutee avec du dichloromeacutethane Une solution

de nonane agrave 2 mgmL est reacutealiseacutee avec 14 microL du produit pur (densiteacute 718 gL) preacuteleveacutes avec

une seringue de 50 microL et placeacutes dans une fiole jaugeacutee de 5 mL compleacuteteacutee avec du

dichloromeacutethane Des volumes eacutequivalents des deux solutions agrave 2 mgmL sont meacutelangeacutes pour

obtenir une solution de travail contenant du nonane et du n-nonadeacutecane chacun en

concentration agrave 1 mgmL dans le dichloromeacutethane Cette solution de travail appeleacutee solution

eacutetalon interne 1 (nonanen-nonadeacutecane 1 mgmL) est conserveacutee au congeacutelateur agrave environ -20

degC pendant au maximum 1 mois

Dans un deuxiegraveme temps les composeacutes deuteacutereacutes (eacutethylbenzegravene-d10 aceacutenaphthegravene-d10 et

benzo(a)anthracegravene-d12) ont servi drsquoeacutetalons internes Le benzo(a)anthracegravene-d12 est tout

drsquoabord utiliseacute seul Une solution intermeacutediaire (10 mgL) de benzo(a)anthracegravene-d12 est

preacutepareacutee avec 50 microL de la solution commerciale agrave 2000 microgmL preacuteleveacutes avec une seringue en

verre de 250 microL (SGE Analytical Science) et placeacutes dans une fiole de 10 mL compleacuteteacutee avec

du dichloromeacutethane Cette solution est par la suite dilueacutee au 1100egraveme en introduisant 100 microL

preacuteleveacutes avec une seringue en verre de 250 microL (SGE Analytical Science) dans une fiole de 10

mL compleacuteteacutee avec du dichloromeacutethane permettant ainsi drsquoobtenir la solution de travail de

benzo(a)anthracegravene-d12 agrave 01 mgL nommeacutee solution eacutetalon interne 2

Le benzo(a)anthracegravene-d12 est ensuite utiliseacute en association avec lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 10 microL

de chacune des deux solutions commerciales agrave 2000 microgmL preacuteleveacutes avec une seringue en

verre de 50 microL (SGE Analytical Science) sont introduits dans une fiole de 10 mL compleacuteteacutee

avec du dichloromeacutethane Ce meacutelange permet drsquoobtenir une solution de travail contenant du

benzo(a)anthracegravene-d12 et de lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 agrave 2 mgL cette solution est appeleacutee

solution eacutetalon interne 3

Enfin lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 est utiliseacute en association avec lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 20 microL de

chaque solution commerciale drsquoeacutethylbenzegravene-d10 et drsquoaceacutenaphthegravene-d10 agrave 2000 microgmL

preacuteleveacutes avec une seringue de 50 microL sont placeacutes dans une fiole de 20 mL compleacuteteacutee avec du

dichloromeacutethane La solution de travail (solution eacutetalon interne 4) ainsi reacutealiseacutee contient de

lrsquoeacutethylbenzene-d10 et de lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 agrave 2 mgL


108

Les solutions drsquoeacutetalons internes 2 3 et 4 sont conserveacutees au maximum 2 semaines au

reacutefrigeacuterateur entre 4 et 6 degC

Solutions de HAP et BTEX

Les HAP et les BTEX sont toujours utiliseacutes en meacutelange dans des proportions eacutegales La

premiegravere solution de HAP et BTEX correspond agrave une dilution au 11000 des solutions

commerciales certifieacutees agrave 2000 microgmL dans du dichloromeacutethane La solution de travail ainsi

obtenue (solution HAPBTEX 1) contient des HAP et des BTEX agrave 2 mgL

Une seconde solution de HAP et BTEX est preacutepareacutee gracircce agrave une dilution des solutions

commerciales certifieacutees au 1200 dans du dichloromeacutethane Cette solution intermeacutediaire agrave 10

mgL est ensuite dilueacutee au 1100 dans du dichloromeacutethane pour obtenir une solution contenant

des HAP et des BTEX agrave 01 mgL (solution HAPBTEX 2)

Une derniegravere solution de HAP et de BTEX est obtenue en meacutelangeant 20 microL de chacune des

solutions commerciales certifieacutees preacuteleveacutes avec une seringue de 50 microL dans une fiole jaugeacutee

de 5 mL compleacuteteacutee avec du dichloromeacutethane Cette solution est ensuite dilueacutee au 120 en

placcedilant 250 microL preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL dans une fiole jaugeacutee de 5 mL

compleacuteteacutee avec du dichloromeacutethane La solution de travail obtenue contient des HAP et des

BTEX agrave 04 mgL (solution HAPBTEX 3)

Les solutions de HAPBTEX sont conserveacutees au reacutefrigeacuterateur entre 4 et 6 degC (la conservation

au congeacutelateur agrave -20 degC srsquoeacutetant reacuteveacuteleacutee moins approprieacutee en raison du plus important eacutecart de

tempeacuterature existant pour atteindre une tempeacuterature ambiante la deacutecongeacutelation entraicircne

lrsquoeacutevaporation des composeacutes les plus volatils)

33 Extractions

331 Mateacuteriels drsquoextraction

Trois types de fibres HS-SPME associeacutees agrave un support manuel (Manual holder Supelco

Bellefonte PA USA) sont utiliseacutes pour lrsquoextraction de BTEX et des HAP leacutegers Chaque

aiguille de 57 cm de longueur renferme une fibre en silice de 24 Ga (soit environ 05 mm)

drsquoeacutepaisseur avec sur une longueur de 1 cm un revecirctement mixte CARPDMS

(carboxenpolydimeacutethylsiloxane) de 75 μm drsquoeacutepaisseur ou un revecirctement PDMS

(polydimeacutethylsiloxane) drsquoeacutepaisseurs 30 ou 100 microm

Lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons utilise un bain agrave ultrasons thermostateacute T 700H Elma de

hauteur 30 cm longueur 255 cm et largeur 15 cm (Singen Allemagne) Les extraits sont

ensuite centrifugeacutes gracircce agrave une centrifugeuse Heraeus (Biofuge Primo R) La filtration des

eacutechantillons est reacutealiseacutee gracircce agrave des filtres plisseacutes standards en cellulose de porositeacute 6 agrave 10

microm et de diamegravetre 150 mm (ServilabLAB-ONLINEreg reacutefeacuterence 0601P00024)

Un montage Visiprep Solid Phase Extraction Vacuum Manifold (Supelco) agrave 12 ports avec des

capillaires en polyteacutetrafluoroeacutethylegravene (PTFE) (de diamegravetre externe de 3 mm de diamegravetre

interne de 1 mm et de longueur 31 cm) permet la purification simultaneacutee de plusieurs

eacutechantillons agrave travers les cartouches SPE Les cartouches utiliseacutees ont un volume de 6 mL

une hauteur de 65 cm et un diamegravetre interne de 12 cm Elles contiennent 250 mg de reacutesine

copolymegravere StyregraveneDivinylBenzegravene (SupelcleanTMENVITM-Chrom P particules 80ndash160 μm

pores 20ndash300 Aring Supelco Bellefonte PA USA) ce qui repreacutesente une hauteur de 12 cm


109

Figure 36 Scheacutema de la proceacutedure drsquoextraction par micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte

(HS-SPME)

La purification par MEPS utilise une seringue de 250 microL avec une aiguille MEPS HyperSep

Retain Polar Enhanced Polymer (PEP Thermo Scientific - SGE Analytical Science) Le

solide compacteacute de type PEP (polar enhanced polymer) est un copolymegravere styregravene

divinylbenzegravene (PSDVB) modifieacute avec des groupes fonctionnels drsquoureacutee Une purification par

MEPS avec un support C18 (Thermo Scientific - SGE Analytical Science) est eacutegalement

testeacutee

332 Proceacutedures drsquoextraction

Lrsquoensemble des extractions est reacutealiseacute en triplicat Des eacutechantillons de fruits seuls sont utiliseacutes

comme blancs afin de veacuterifier lrsquoabsence de contamination de la matrice et des eacutequipements

3321 Extraction des composeacutes volatils et semi-volatils BTEX et HAP

leacutegers

Lrsquoextraction des BTEX et des HAP leacutegers est reacutealiseacutee par micro-extraction en phase solide

dans lrsquoespace de tecircte (HS-SPME) Les fibres neuves subissent un conditionnement drsquoune

heure dans lrsquoinsert drsquoun chromatographe agrave 300 degC avant leur premiegravere utilisation

La proceacutedure HS-SPME tout drsquoabord appliqueacutee correspond agrave celle mise au point au

laboratoire concernant la deacutetection de BTEX et de HAP pour des concentrations de lrsquoordre du

ppm et valoriseacutee au travers drsquoun article publieacute dans laquo Journal of Food Composition and

Analysis raquo (Poinot 2014) Une masse de 20 g de broyat de pomme est placeacutee dans un flacon

en verre ambreacute de 125 mL contenant un barreau aimanteacute Le broyat est additionneacute de 20 microL

drsquoun meacutelange de HAP et de BTEX agrave 1 gL preacuteleveacutes avec une seringue de 50 microL afin

drsquoobtenir des concentrations ajouteacutees de 1 mgkg dans la pomme Le flacon est ensuite agrave

demi-immergeacute dans un bain marie drsquoeau distilleacutee agrave 60 degC (figure 36)


110

Une agitation constante (750 tours par minute 50 de la vitesse maximum de lagitateur) est

maintenue tout au long de lrsquoextraction Apregraves 15 min deacutequilibre une fibre posseacutedant un

revecirctement mixte CARPDMS (carboxenpolydimeacutethylsiloxane) de 75 μm est exposeacutee 45

min agrave environ 5 cm au-dessus de lrsquoeacutechantillon dans lrsquoespace gazeux dont le volume est estimeacute

agrave environ 75 cm3 La fibre est placeacutee manuellement dans lrsquoinsert de la GC-MS pour

deacutesorption

Ce protocole a ensuite eacuteteacute modifieacute afin drsquoecirctre optimiseacute

Meacutethode HS-SPME 1

Dans un premier temps un eacutetalon interne (le nonane) est ajouteacute et des concentrations en

BTEX de lrsquoordre du ppb (microgkg) sont testeacutees Ces concentrations sont 100 agrave 1000 fois

infeacuterieures agrave celles testeacutees auparavant au laboratoire (Poinot 2014) Pour la reacutealisation de la

gamme drsquoeacutetalonnage les 20 g de broyat sont additionneacutes de 10 microL de la solution eacutetalon

interne 1 (preacuteleveacutes avec une seringue de 50 microL) et de 0 agrave 100 microL de la solution HAPBTEX 1

(les volumes agrave partir de 50 microL sont preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL et une seringue de

50 microL est utiliseacutee pour les volumes infeacuterieurs) Les ajouts ainsi effectueacutes correspondent agrave des

teneurs ajouteacutees aux broyat comprises entre 0 et 10 microgkg Le volume total introduit dans

lrsquoeacutechantillon est maintenu constant agrave 110 microL en compleacutetant si neacutecessaire par un ajout de

dichloromeacutethane Dans le cas ougrave le broyat nrsquoest pas enrichi en HAP et BTEX comme pour le

point agrave 0 microgkg de la gamme drsquoeacutetalonnage 10 microL de la solution eacutetalon interne 1 et 100 microL de

dichloromeacutethane sont additionneacutes agrave lrsquoeacutechantillon Cette premiegravere meacutethode modifieacutee est

appeleacutee meacutethode HS-SPME 1


Dans un deuxiegraveme temps lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 et lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 sont utiliseacutes comme

eacutetalons internes La meacutethode est appliqueacutee agrave plusieurs fruits (pomme poire prune et raisin)

acheteacutes en supermarcheacute puis additionneacutes de HAP et de BTEX ou exposeacutes agrave des gaz

drsquoeacutechappement Pour la reacutealisation de la gamme drsquoeacutetalonnage le broyat (20 g) est additionneacute

de 100 microL de la solution eacutetalon interne 4 (preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL) et de 0 agrave 100

microL de la solution HAPBTEX 1 (les volumes agrave partir de 50 microL sont preacuteleveacutes avec une

seringue de 250 microL et une seringue de 50 microL est utiliseacutee pour les volumes infeacuterieurs) Les

ajouts ainsi effectueacutes correspondent agrave des teneurs ajouteacutees aux fruits comprises entre 0 et 10

microgkg Le volume total introduit dans lrsquoeacutechantillon est maintenu constant agrave 200 microL en

compleacutetant si neacutecessaire par un ajout de dichloromeacutethane Dans le cas ougrave le broyat nrsquoest pas

enrichi en HAP et BTEX un ajout de 100 microL de dichloromeacutethane est reacutealiseacute en plus des 100

microL de la solution eacutetalon interne 4 (tous deux preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL) comme

pour le point agrave 0 microgkg de la gamme drsquoeacutetalonnage ou pour lrsquoanalyse des fruits pollueacutes par les

gaz drsquoeacutechappement Cette meacutethode est nommeacutee meacutethode HS-SPME 2


Dans un troisiegraveme temps des fibres posseacutedant un revecirctement PDMS (polydimeacutethylsiloxane)

de 75 et 100 microm sont compareacutees La fibre PDMS de 100 microm est finalement seacutelectionneacutee pour

sa meilleure capaciteacute drsquoextraction des BTEX et HAP La gamme drsquoeacutetalonnage permettant

drsquoobtenir des pommes additionneacutees de teneurs comprises entre 0 et 10 microgkg utilise un ajout


111


de 100 microL de la solution eacutetalon interne 4 et de 0 agrave 100 microL de la solution HAPBTEX 1 au

broyat Des points de gamme suppleacutementaires entre 02 et 2 microgkg sont reacutealiseacutes gracircce agrave

lrsquoutilisation de 10 agrave 100 microL de la solution HAPBTEX 3 (les volumes agrave partir de 50 microL sont

preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL et une seringue de 50 microL est utiliseacutee pour les volumes

infeacuterieurs) Cette meacutethode appeleacutee meacutethode HS-SPME 3 est appliqueacutee agrave des

pommes provenant drsquoun supermarcheacute puis additionneacutees de HAP et de BTEX ou exposeacutees agrave

des fumeacutees de brulage de veacutegeacutetaux mais aussi agrave des pommes reacutecolteacutees en Normandie

3322 Extraction des hydrocarbures aromatiques les plus lourds

33221 Extraction assisteacutee par les ultrasons coupleacutee agrave une extraction

sur phase solide (UAESPE)

Proceacutedure drsquoextraction assisteacutee par les ultrasons

La meacutethode UAESPE initialement utiliseacutee reprend le protocole deacutecrit dans la publication de

P Poinot (2014) dans lequel un gramme de broyat de pomme (provenant drsquoun supermarcheacute)

est peseacute dans un tube agrave essai en verre de 20 mL ayant une hauteur de 160 mm et un diamegravetre

externe de 15 mm Le broyat est additionneacute de quantiteacutes eacutegales de chaque HAP agrave 2 mgkg

puis de 10 mL de dichloromeacutethane Le tube fermeacute avec du film plastique (Parafilmreg) est

placeacute 10 min agrave 30 degC dans un bain agrave ultrasons ougrave la freacutequence est fixeacutee agrave 30 kHz (dimensions

du bain agrave ultrasons hauteur 30 cm longueur 255 cm et largeur 15 cm) (figure 37)

La totaliteacute du contenu du tube est ensuite transfeacutereacute dans un tube agrave centrifuger en plastique

Apregraves centrifugation agrave 3000 rpm (environ 1200 g) agrave 30 degC pendant 10 min le broyat et

lrsquoextrait au dichloromeacutethane sont seacutepareacutes par filtration sur filtre plisseacute standard en cellulose

de porositeacute 6 agrave 10 microm et de diamegravetre 150 mm (ServilabLAB-ONLINEreg reacutefeacuterence

0601P00024) Le reacutesidu de fruit est reacutecupeacutereacute dans un tube agrave essai en verre de 20 mL contenant

10 mL de cyclohexane Le tube agrave essai est fermeacute avec du film plastique (Parafilmreg) et le

meacutelange est de nouveau soumis aux ultrasons centrifugeacute et filtreacute en suivant la mecircme

proceacutedure et les mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Lrsquoextrait au cyclohexane (asymp 10 mL)

est associeacute agrave celui au dichloromeacutethane (asymp 10 mL) Le meacutelange (de volume asymp 20 mL) placeacute

dans un ballon de 100 mL est concentreacute jusqursquoagrave environ 1 mL avec un eacutevaporateur rotatif agrave


112


AE Aceacutetate drsquoeacutethyle

60 degC il est ensuite repris avec 1 mL de meacutelange cyclohexanedichloromeacutethane (5050 vv)

et 5 mL de cyclohexane (soit un volume drsquoextrait drsquoenviron 7 mL)

Proceacutedure de purification par extraction en phase solide

Lrsquoextrait obtenu apregraves UAE puis concentreacute soumis agrave une purification par SPE (figure 38) au

moyen de cartouches Envi Chrom-PTM Le montage Visiprep Solid Phase Extraction Vacuum

Manifold permet drsquoutiliser plusieurs cartouches et drsquoeffectuer simultaneacutement lrsquoextraction de

plusieurs eacutechantillons La phase stationnaire de la cartouche est conditionneacutee avec 15 mL

drsquoaceacutetate drsquoeacutethyle puis 10 mL de cyclohexane Lrsquoextrait agrave purifier est introduit dans la

colonne et subit un passage lent sous faible vide agrave travers la phase stationnaire contenue dans

la cartouche

Le ballon ayant contenu lrsquoeacutechantillon lors de lrsquoeacutevaporation est rinceacute deux fois avec 3 mL de

cyclohexaneeacutethanol (7030 vv) et le liquide de rinccedilage est introduit dans la colonne La

cartouche est ensuite rinceacutee avec 3 mL de cyclohexaneeacutethanol (7030 vv) Les HAP retenus

sur la cartouche sont alors eacutelueacutes avec 12 mL de cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle (4060 vv)

Lrsquoextrait collecteacute dans des flacons de 15 mL est conserveacute au maximum pendant 1 semaine au

reacutefrigeacuterateur (entre 4 et 6 degC) Juste avant lrsquoanalyse lrsquoextrait est concentreacute sous flux drsquoazote

jusqursquoagrave environ 1 mL puis transfeacutereacute dans des micro-tubes de 15 mL pour permettre une

concentration jusqursquoagrave 200 microL


113


de 200 microL

Le micro-tube est fermeacute avec un bouchon composeacute de silicone pour la partie exteacuterieure (blanche) et de

polyteacutetrafluoroeacutethylegravene (PTFE) pour la partie inteacuterieure (rouge)

La meacutethodologie preacuteceacutedente (Poinot 2014) adapteacutee pour la deacutetermination de teneurs de

lrsquoordre du ppm (2 mgkg) a ducirc ecirctre modifieacutee pour permettre une deacutetermination de teneurs de

lrsquoordre du ppb Une gamme entre 0 et 10 microgkg est reacutealiseacutee Lrsquoextrait collecteacute dans un flacon

de 15 mL apregraves lrsquoeacutelution en SPE est concentreacute de 12 mL agrave environ 150 microL sous flux drsquoazote

Puis lrsquoextrait est transfeacutereacute dans des micro-tubes en verre de 15 mL contenant des micro-

inserts en verre de 200 microL (figure 39) pour y ecirctre reacuteduit agrave 50 microL sous flux drsquoazote 1 microL de

lrsquoextrait est preacuteleveacute (meacutethode des doubles bulles) directement apregraves concentration sous flux

drsquoazote avec une seringue de 10 microL (Hamilton Company Reno Neacutevada) et injecteacute

manuellement en GC-MS Des tubes agrave centrifuger en verre de 35 mL (Kimble Chase)

remplacent ceux en plastique et un eacutetalon interne (le n-nonadeacutecane) est ajouteacute au deacutebut de

lrsquoextraction

Meacutethode UAESPE 1

Dans un premier temps 2 microL de la solution eacutetalon interne 1 (preacuteleveacutes avec une seringue de 10

microL) contenant notamment le n-nonadeacutecane et entre 0 et 5 microL de la solution HAPBTEX 1

(preacuteleveacutes avec une seringue en verre de 10 microL) sont ajouteacutes au broyat de pomme (1 g) pour

reacutealiser une gamme drsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg Le volume total introduit dans



point agrave 0 microgkg de la gamme drsquoeacutetalonnage 5 microL de dichloromeacutethane sont additionneacutes agrave

lrsquoeacutechantillon en plus des 2 microL de solution eacutetalon interne 1 Cette premiegravere version modifieacutee

est appeleacutee meacutethode UAESPE 1


Dans un deuxiegraveme temps le benzo(a)anthracegravene-d12 est utiliseacute comme eacutetalon interne Dans la

meacutethode UAESPE 2 le broyat de fruit (1 g) est additionneacute de 100 microL de solution eacutetalon

interne 2 (preacuteleveacutes avec une seringue de 250 microL) 0 agrave 100 microL de la solution HAPBTEX 2

(preacuteleveacutes avec une seringue en verre de 250 microL pour les volumes agrave partir de 50 microL et avec une

seringue en verre de 50 microL pour les volumes infeacuterieurs) permettent drsquoajouter entre 0 et 10

microgkg de chaque hydrocarbure aromatique aux fruits pour la reacutealisation de la gamme


114

drsquoeacutetalonnage Le volume total introduit dans lrsquoeacutechantillon est maintenu constant agrave 200 microL en


enrichi en HAP et BTEX 100 microL de solution eacutetalon interne 2 et 100 microL de dichloromeacutethane

sont additionneacutes agrave lrsquoeacutechantillon La meacutethode UAESPE 2 est appliqueacutee agrave diffeacuterents fruits

(pomme poire prune et raisin) acheteacutes en supermarcheacute puis additionneacutees de HAP et BTEX

ou exposeacutes agrave des gaz drsquoeacutechappement

33222 Extraction assisteacutee par les ultrasons coupleacutee agrave une micro-

extraction par solide compacteacute (UAEMEPS)

Preacuteparation de lrsquoeacutechantillon meacutethode UAEMEPS

La proceacutedure utilise 20 g de pomme broyeacutee additionneacutes de 100 microL de solution eacutetalon interne 3

(contenant 02 microg drsquoaceacutenaphthegravene-d10 et 02 microg de benzo(a)anthracegravene-d12 soit 10 microgkg

pour chacun) et (i) entre 0 et 100 microL de la solution HAPBTEX 2 pour reacutealiser une gamme

drsquoajouts entre 0 et 10 microgkg et (ii) entre 10 et 100 microL de la solution HAPBTEX 3 pour des

points de gamme entre 02 et 2 microgkg (les volumes agrave partir de 50 microL sont preacuteleveacutes avec une

seringue de 250 microL et une seringue de 50 microL est utiliseacutee pour les volumes infeacuterieurs) Le

volume total introduit dans lrsquoeacutechantillon est maintenu agrave 200 microL en compleacutetant si neacutecessaire

par un ajout de dichloromeacutethane Dans le cas ougrave le broyat nrsquoest pas enrichi par les HAP et

BTEX un ajout de 100 microL de dichloromeacutethane est reacutealiseacute en plus des 100 microL de la solution

eacutetalon interne 3

Proceacutedure de lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons meacutethode UAEMEPS

Le broyat est meacutelangeacute agrave 25 mL drsquoeacutethanol puis le flacon en verre blanc de 125 mL (hauteur 10

cm et diamegravetre 45 cm) contenant ce meacutelange est agrave demi-immergeacute dans le bain agrave ultrasons

(figure 37) agrave 30 kHz pendant 15 min Deux tempeacuteratures sont testeacutees pour le bain agrave ultrason 0

et 30 degC et la tempeacuterature de 30 degC est finalement seacutelectionneacutee De mecircme une comparaison

drsquoextractions assisteacutees par ultrasons (UAE) suivies ou non par une eacutetape de centrifugation est

effectueacutee la proceacutedure de centrifugation est conserveacutee

Lrsquoeacutetape de centrifugation consiste agrave transfeacuterer lrsquoeacutechantillon dans des tubes agrave centrifuger en

verre de 35 mL pour ecirctre centrifugeacute agrave 3000 rpm (environ 1200 g) pendant 10 min agrave

tempeacuterature ambiante Lrsquoextrait est reacutecupeacutereacute apregraves une eacutetape de filtration sur filtre plisseacute

standard en cellulose de porositeacute 6 agrave 10 microm et de diamegravetre 150 mm (ServilabLAB-

ONLINEreg reacutefeacuterence 0601P00024) Cet extrait est conserveacute au maximum pendant 1 semaine

au reacutefrigeacuterateur (entre 4 et 6 degC)

Proceacutedure de purification par micro-extraction par solide compacteacute

- Optimisation de la proceacutedure de purification par micro-extraction par solide compacteacute

La purification de lrsquoeacutechantillon est reacutealiseacutee avec une seringue MEPS de 250 microL Deux

supports drsquoextraction sont testeacutes lrsquoun possegravede un solide compacteacute de type C18 (phase inverse)

et lrsquoautre de type PEP (polar enhanced polymer copolymegravere styregravene divinylbenzegravene (PS-

DVB) modifieacute avec des groupements fonctionnels ureacutee) Drsquoapregraves la comparaison de ces deux

supports celui retenu pour reacutealiser lrsquoeacutetape de purification par MEPS est le PEP


115

Des essais consistant agrave observer lrsquoeacutevolution du signal deacutetecteacute en fonction drsquoun volume preacuteleveacute

en MEPS compris entre 2x200 et 6x200 microL drsquoextrait apregraves UAE Ces essais conduisent agrave

seacutelectionner le preacutelegravevement de 6x200 microL comme condition optimale drsquoextraction

Apregraves avoir chargeacute lrsquoeacutechantillon sur le support MEPS plusieurs volumes et solvants sont

testeacutes pour reacutealiser lrsquoeacutelution des analytes Le dichloromeacutethane est preacutefeacutereacute agrave lrsquoheptane et au

dieacutethyleacutether et un volume drsquoeacutelution de 50 microL est privileacutegieacute par rapport agrave 75 microL pour la

reacutecupeacuteration des analytes

1 et 2 microL drsquoeacuteluat MEPS sont ensuite injecteacutes pour lrsquoanalyse en GC-MS le volume de 1 microL

est finalement retenu pour lrsquoinjection

- Description de la proceacutedure de purification par MEPS dans les conditions optimales

La purification de lrsquoeacutechantillon est reacutealiseacutee avec une seringue MEPS de 250 microL posseacutedant un

solide compacteacute de type PEP (polar enhanced polymer) La phase stationnaire contenue dans

la seringue MEPS est conditionneacutee en aspirant et en eacutevacuant 200 microL puis 100 microL de

dichloromeacutethane et 200 microL puis 100 microL drsquoeacutethanol Ensuite 6x200 microL de lrsquoextrait sont aspireacutes

avec la seringue et jeteacutes

Lrsquoeacutelution des HAP est effectueacutee par aspiration de 50 microL de dichloromeacutethane qui sont ensuite

reacutecupeacutereacutes dans un micro-insert en verre de 200 microL contenu dans un micro-tube en verre de 15

mL 1 microL de cet eacuteluat est preacuteleveacute (meacutethode des doubles bulles) directement apregraves la

purification par MEPS avec une seringue de 10 microL et injecteacute manuellement en GC-MS

Enfin la seringue MEPS est rinceacutee en aspirant et en eacutevacuant 200 microL puis 100 microL de

dichloromeacutethane et 200 microL puis 100 microL drsquoeacutethanol (figure 40)


116




La meacutethode UAEMEPS est utiliseacutee pour la deacutetermination des HAP preacutesents dans

- (i) des pommes (Gala) provenant du supermarcheacute puis additionneacutees de HAP

- (ii) lrsquoanalyse seacutepareacutee de la peau et de la chair des pommes (Belle de Boskoop)

exposeacutees agrave des fumeacutees issues du brucirclage de veacutegeacutetaux (pommes Boskoop)

- (iii) des pommes reacutecolteacutees en Normandie

34 Proceacutedures de deacutecontamination du mateacuteriel drsquoextraction et de la

verrerie

341 Nettoyage de la verrerie

Lrsquoensemble de la verrerie est rinceacute avec du dichloromeacutethane puis du meacutethanol Ensuite un

nettoyage avec du liquide pour plonge manuelle (ELCO PHARMA) et un rinccedilage agrave lrsquoeau du

robinet sont effectueacutes La verrerie est laveacutee avec un meacutelange drsquoExtranreg et drsquoeau du robinet

(environ 25 mL drsquoExtranreg pour 5L drsquoeau) puis rinceacutee agrave lrsquoeau du robinet Un bain drsquoExtranreg

et drsquoeau du robinet (environ 25 mL drsquoExtranreg pour 5L drsquoeau) est reacutealiseacute et la verrerie y est

placeacutee pour une nuit Le lendemain le mateacuteriel est rinceacute agrave lrsquoeau du robinet puis agrave lrsquoeau

ultrapure


117



342 Nettoyage des capillaires du montage Visiprep Solid Phase

Extraction Vacuum Manifold

Les capillaires et les valves (figure 41) du montage Visiprep Solid Phase Extraction Vacuum

Manifold (Supelco) sont rinceacutes par passage drsquoenviron 2x3 mL de dichloromeacutethane puis de

2x3 mL de meacutethanol Ils sont ensuite retireacutes du montage et nettoyeacutes avec du liquide pour

plonge manuelle (ELCO PHARMA) et rinceacutes agrave lrsquoeau du robinet Ils sont nettoyeacutes avec un

meacutelange drsquoExtranreg et drsquoeau du robinet (environ 25 mL drsquoExtranreg pour 5 L drsquoeau) puis une

nouvelle fois rinceacutes agrave lrsquoeau du robinet Les capillaires et les valves sont placeacutes une nuit dans

un bain drsquoExtranreg et drsquoeau du robinet (environ 25 mL drsquoExtranreg pour 5 L drsquoeau) Le

lendemain ils sont introduits dans un tube agrave essai contenant de lrsquoExtranreg et de lrsquoeau du

robinet (environ 25 mL drsquoExtranreg pour 5 L drsquoeau) qui est placeacute 10 min dans un bain agrave

ultrasons agrave tempeacuterature ambiante Ils sont ensuite rinceacutes agrave lrsquoeau ultrapure et subissent deux

passages de 10 min dans un tube agrave essai contenant de lrsquoeau ultrapure placeacute dans un bain agrave

ultrasons Enfin ils sont seacutecheacutes sous flux drsquoazote


118



35 Analyses par GC-MS

351 Mateacuteriel drsquoanalyse (GC-MS)

Les seacuteparations chromatographiques sont reacutealiseacutees avec un chromatographe en phase gazeuse

Shimadzu GC-2010 Plus version GCMS solution 272 coupleacute agrave un spectromegravetre de masse

quadripolaire QP 2010 (figure 42)

Lrsquoappareil est eacutequipeacute drsquoune colonne capillaire DB5-MS (60 m 025 mm id 025 microm

eacutepaisseur de film de phase stationnaire 5-pheacutenyl 95-meacutethylpolysiloxane) obtenue aupregraves

de JampW Scientific (Folsom USA) Lrsquoheacutelium (99999 ) est utiliseacute comme gaz vecteur La

deacutetection srsquoeffectue gracircce agrave un spectromegravetre de masse QP 2010 (Shimadzu Scientific

Instruments) utilisant une source drsquoionisation eacutelectronique (EI) associeacutee agrave un analyseur

quadripolaire

La tempeacuterature de lrsquointerface entre la GC et le spectromegravetre de masse (qMS) est maintenue agrave

300 degC et la tempeacuterature de la source drsquoions est agrave 250 degC

Une analyse par balayage total des rapports mz (full scan) est tout drsquoabord effectueacutee dans le

but drsquoidentifier les HAP et les BTEX gracircce agrave leurs spectres de masses complets Une

deacutetection speacutecifique drsquoion est ensuite reacutealiseacutee pour chaque composeacute gracircce au mode

drsquoisolement drsquoions SIM (single ion monitoring) de lrsquoanalyseur de masse

352 Proceacutedures analytiques de seacuteparation et de deacutetection en GC-MS

3521 Analyse des BTEX et HAP leacutegers

La meacutethode drsquoanalyse srsquoinspire de celle deacutecrite par Poinot et al (2014) elle eacutetait initialement

reacutealiseacutee avec un chromatographe en phase gazeuse Varian 3800 et un spectromegravetre de masse agrave

trappe ionique Saturn 2000 (Agilent Technologies Santa Clara US) Les extraits sont

analyseacutes agrave preacutesent au moyen du GC-MS Shimadzu deacutecrit en section preacuteceacutedente Pour les

extraits HS-SPME le flux du gaz vecteur (heacutelium) est de 1 mLmin La tempeacuterature de

lrsquoinjecteur est fixeacutee agrave 250 degC et les injections sont reacutealiseacutees sans division (mode splitless) avec

un temps drsquoeacutechantillonnage et de deacutesorption de 5 min Apregraves cette dureacutee le rapport de

division (split) est fixeacute agrave 1200egraveme

Le programme de tempeacuterature du four du chromatographe est preacutesenteacute en figure 43


119


SPME 1 en GC-MS

La tempeacuterature initiale du four de 40 degC est maintenue 2 min La tempeacuterature est ensuite

augmenteacutee de 2 degCmin jusqursquoagrave 55 degC puis de 4 degCmin jusqursquoagrave 100 degC de 2 degCmin jusqursquoagrave

150 degC et chacune des tempeacuteratures est maintenue pendant 5 min Enfin la tempeacuterature est

augmenteacutee de 30 degCmin jusqursquoagrave 300 degC et cette tempeacuterature finale est conserveacutee 10 min La

dureacutee totale du programme est de 7575 min La deacutetection des composeacutes srsquoeffectue par

isolement drsquoions (mode SIM) Les rapports mz des ions isoleacutes sont preacuteciseacutes dans le tableau

19


Composeacutes Abbreacuteviation MM Rapports mz des ions

isoleacutes (SIM)

Nonane No 128 43-57-71-85

Benzegravene B 78 78-51

Toluegravene T 92 91-92

Ethylbenzegravene E 106 91-92-105-106

Ethylbenzegravene-d10 E-d10 166 116

mp-Xylegravene mp-X 106 91-92-105-106

o-Xylegravene o-X 106 91-92-105-106

n-Nonadeacutecane n-Nd 268 43-57-71-85

Naphtalegravene NPH 128 128-102-64-51

Aceacutenaphtylegravene ACY 152 51-76-152-153

Aceacutenaphtegravene ACP 154 51-76-152-153

Aceacutenaphtegravene-d10 A-d10 164 164

Fluoregravene FLR 166 166-165

Pheacutenanthregravene PHN 178 178-176

Anthracegravene ANT 178 178-176

Fluoranthegravene FA 202 101-200-202-203

Pyregravene PYR 202 101-200-202-203

2-Bromonaphthalegravene 2-BrN 207 207-44


120

Benzo(a)anthracegravene BaA 228 101-113-114-226-228

Benzo(a)anthracegravene-d12 BaA-d12 240 120-236-240

Chrysegravene CHR 228 101-113-114-226-228

Benzo(b)fluoranthegravene BbFA 252 113-126-252

Benzo(a)pyregravene BaP 252 113-126-252

Indeno(123-cd)pyregravene IP 276 124-138-276

Dibenzo(ah)anthracegravene DBahA 278 139-278

Benzo(ghi)perylegravene BghiP 276 124-138-276

eacutetalon interne

Les rapport mz sont seacutelectionneacutees parmi les ions repreacutesentatifs du composeacute sur le spectre de masse (disponible dans le

WebBook de Chimie NIST) obtenu apregraves ionisation eacutelectronique Pour les composeacutes deuteacutereacutes les ions sont choisis apregraves une

analyse de lrsquoensemble des ions (mode full SCAN avec balayage des rapports mz compris entre 35 et 400) du composeacute pur

Les valeurs souligneacutees sont celles utiliseacutees pour inteacutegrer lrsquoaire du pic du composeacute en mode SIM

Lrsquoanalyse se divise en 5 segments comme preacutesenteacute en tableau 20 Pour chaque segment la

dureacutee drsquoacquisition des ions est de 03 seconde

Tableau 20 Programme initial des rapports mz balayeacutes lors de lrsquoanalyse des extraits obtenus

avec la meacutethode HS-SPME 1

Segments

drsquoanalyse

Rapports mz des ions

seacutelectionneacutes

Composeacutes rechercheacutes

0-10 min Pas drsquoacquisition en masse

10-165 min 51-78 Benzegravene

165-24 min 91-92 Toluegravene

24-35 min 91-105-106 Ethylbenzegravene xylegravenes

43-57-71-85 Nonane

48-55 min 51-64-102-128 Naphtalegravene

55-7575 min 152 Aceacutenaphtylegravene

153 Aceacutenaphtegravene

166 Fluoregravene

178 Pheacutenanthregravene anthracegravene

202 Fluoranthegravene pyregravene

44-207 2-Bromonaphthalegravene

Ces conditions drsquoanalyse sont seulement utiliseacutees pour les extraits obtenus au moyen de la

meacutethode HS-SPME 1 Des modifications ont ensuite eacuteteacute apporteacutees agrave la meacutethode en diminuant

la tempeacuterature de lrsquoinjecteur agrave 200 degC et en appliquant des temps drsquoeacutechantillonnage et de

deacutesorption drsquoune minute Le flux du gaz vecteur (heacutelium) de 1 mLmin est conserveacute ainsi que

le mode splitless pour les injections

Le nouveau programme de tempeacuterature du four de la GC est preacutesenteacute en figure 44

Les rapports mz souligneacutes sont utiliseacutes pour mesurer lrsquoaire du pic du composeacute Lrsquoaceacutenaphtylegravene lrsquoaceacutenaphtegravene le fluoregravene

le pheacutenanthregravene lrsquoanthracegravene le fluoranthegravene le pyregravene et le 2-bromonaphthalegravene sont rechercheacutes mais ne sont pas deacutetecteacutes



121


SPME 1 2 et 3

La tempeacuterature initiale du four de 40 degC est maintenue 2 min La tempeacuterature est augmenteacutee

de 2 degCmin jusqursquoagrave 55 degC tempeacuterature qui est conserveacutee 5 min puis de 4 degCmin jusqursquoagrave 100

degC tempeacuterature qui est eacutegalement maintenue pendant 5 min La tempeacuterature est ensuite

augmenteacutee de 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC de 2 degCmin jusqursquoagrave 250 degC et enfin de 30 degCmin

jusqursquoagrave 300 degC La tempeacuterature finale de 300 degC est maintenue pendant 5 min La dureacutee totale

du programme est 6408 min Le filament permettant lrsquoionisation et donc la deacutetection est

actionneacute 11 min apregraves lrsquoinjection La deacutetection des composeacutes srsquoeffectue en mode SIM au

moyen des rapports mz preacuteciseacutes dans le tableau 1

Lrsquoanalyse est reacutealiseacutee en 4 segments Pour chaque segment le balayage des rapports mz

preacutesenteacute en tableau 21 srsquoeffectue toutes les 03 secondes


1 2 et 3

Segments

drsquoanalyse








43-57-71-85 Nonane

116 Ethylbenzegravene-d10

32-64 min 128 Naphtalegravene

152 Aceacutenaphtylegravene


164 Aceacutenaphtegravene-d10

166 Fluoregravene



228 Benzo(a)anthracegravene chrysegravene

252 Benzo(b)fluoranthegravene benzo(a)pyregravene

276 Indeacuteno(123-cd)pyregravene benzo(ghi)perylegravene

278 Dibenzo(ah)anthracegravene

Les rapports mz souligneacutes sont utiliseacutes pour mesurer lrsquoaire du pic du composeacute Le nonane est utiliseacute comme

eacutetalon interne avec la meacutethode HS-SPME 1 Les composeacutes de masses moleacuteculaires supeacuterieures ou eacutegales agrave 152

gmol sont rechercheacutes mais ne sont pas deacutetecteacutes avec la meacutethode HS-SPME 1 Les valeurs en gras

correspondent agrave lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 (mz = 116) et lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 (mz = 164) eacutetalons interne qui sont

ajouteacutes lors de lrsquoutilisation des meacutethodes HS-SPME 2 et 3 Les composeacutes de masses moleacuteculaires supeacuterieures

ou eacutegales agrave 202 gmol sont rechercheacutes mais ne sont pas deacutetecteacutes avec les meacutethodes HS-SPME 2 et 3


122

Figure 45 Programme de tempeacuterature initial de la GC pour lrsquoanalyse des extraits obtenus

avec la meacutethode UAESPE 1

Cette meacutethode drsquoanalyse modifieacutee est utiliseacutee pour lrsquoensemble des extraits obtenus avec les

meacutethodes HS-SPME 1 2 et 3

3522 Proceacutedure de deacutesorption compleacutementaire pour le conditionnement

des fibres avant extraction

Le temps de deacutesorption ayant eacuteteacute reacuteduit de 5 min agrave 1 min une proceacutedure de deacutesorption

suppleacutementaire pour le conditionnement des fibres est mise en place Le but est drsquoeacuteliminer

totalement drsquoeacuteventuels composeacutes preacutesents sur les fibres avant de proceacuteder agrave une nouvelle

extraction La fibre HS-SPME qui a subi une deacutesorption drsquoune minute (temps de deacutesorption =

1 min) dans lrsquoinsert de la GC-MS QP 2010 est ensuite introduite dans lrsquoinsert drsquoun

chromatographe en phase gazeuse Varian 3800 (Agilent Technologies Santa Clara US) Pour

ce chromatographe utiliseacute comme outil de deacutesorption compleacutementaire un flux drsquoazote de 1

mLmin est appliqueacute sur la fibre placeacutee pour conditionnement dans lrsquoinjecteur agrave 250 degC

pendant 30 min

Avant une premiegravere utilisation dans une journeacutee la fibre est placeacutee dans lrsquoinjecteur agrave 250 degC

pendant 10 min ou 30 min si la fibre a connu plusieurs jours drsquoinactiviteacute

3523 Analyse des HAP lourds

La meacutethode drsquoanalyse initialement utiliseacutee est inspireacutee de celle deacutecrite par Poinot et al (2014)

pour les HAP de poids moleacuteculaire moyens et eacuteleveacutes avec un chromatographe en phase

gazeuse Varian 3800 et un spectromegravetre de masse agrave trappe ionique Saturn 2000 (Agilent

Technologies Santa Clara US) Elle est appliqueacutee ici pour des analyses au moyen du GC-MS

Shimadzu QP 2010 deacutecrit en section 351

Lrsquoheacutelium est utiliseacute en flux constant de 15 mLmin-1 et la tempeacuterature de lrsquoinjecteur est fixeacutee

agrave 300 degC Initialement 5microL drsquoextrait UAESPE sont injecteacutes en mode splitless Ce volume a

ensuite eacuteteacute reacuteduit agrave 1 microL Le programme de tempeacuterature appliqueacute agrave la GC est preacutesenteacute en

figure 45

La tempeacuterature initiale du four de 80 degC est maintenue pendant 1 min ensuite la tempeacuterature

augmente de 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC puis de 2 degCmin jusqursquoagrave 300 degC et enfin de 60


123

Figure 46 Programme de tempeacuterature de la GC pour lrsquoanalyse des extraits obtenus

avec les meacutethodes UAESPE 2 et UAEMEPS

degCmin jusqursquoagrave 330 degC tempeacuterature qui est maintenue pendant 10 min Le programme dure

au total 635 min Le filament permettant lrsquoionisation et donc la deacutetection est actionneacute 65

min apregraves lrsquoinjection La deacutetection des composeacutes srsquoeffectue en mode SIM avec un balayage

des rapports mz 57-71-128-153-165-166-178-202-203-207-228-252-276-278 toutes les 03

secondes tout au long de lrsquoanalyse Les composeacutes correspondent aux rapports mz balayeacutes au

cours de lrsquoanalyse sont indiqueacutes dans le tableau 19 et les valeurs souligneacutees correspondant aux

ions utiliseacutes pour mesurer lrsquoaire des pics La meacutethode permet lrsquoanalyse des extraits obtenus

avec la meacutethode UAESPE 1 en utilisant le n-nonadeacutecane comme eacutetalon interne

La derniegravere partie (apregraves 53 min) du programme de tempeacuterature appliqueacute agrave la GC a ensuite eacuteteacute

modifieacutee lrsquoeacuteleacutevation de tempeacuterature de 60 degCmin eacutetant supprimeacutee La tempeacuterature initiale du

four de 80 degC est maintenue pendant 1 min ensuite la tempeacuterature augmente de 60 degCmin

jusqursquoagrave 200 degC puis de 2 degCmin jusqursquoagrave 330 degC Cette tempeacuterature finale est maintenue

pendant 5 min La programmation preacutesenteacutee par la figure 46 dure au total 73 min

Le filament permettant lrsquoionisation et donc la deacutetection est allumeacute 65 min apregraves lrsquoinjection

pour la meacutethode UAESPE 2 et apregraves 8 min pour la meacutethode UAEMEPS Le programme se

partage en 5 segments de deacutetection au cours desquels un balayage des rapports mz preacuteciseacute en

tableau 22 a lieu toutes les secondes


124


et UAEMEPS

Segments

drsquoanalyse

Rapports mz des ions seacutelectionneacutes Composeacutes rechercheacutes


8-165 min 91 Toluegravene eacutethylbenzegravene xylegravenes

128 Naphtalegravene




166 Fluoregravene

165-21 min 51-76-152-164 Aceacutenaphtylegravene aceacutenaphtegravene aceacutenaphtegravene-d10

176-178 Pheacutenanthregravene anthracegravene

21-37 min 101-200-202-203 Fluoranthegravene pyregravene

37-44 min 101-113-114-226-228 Benzo(a)anthracegravene chrysegravene

120-236-240 Benzo(a)anthracegravene-d12

44-73 min 113-126-252 Banzo(b)fluoranthegravene benzo(a)pyregravene

124-138-276 Indeacuteno(123-cd)pyregravene benzo(ghi)perylegravene

139-278 Dibenzo(ah)anthracegravene

La meacutethode drsquoanalyse est appliqueacutee aux extraits obtenus avec les meacutethodes UAESPE 2 et

UAEMEPS

3524 Programme compleacutementaire pour lrsquoeacutelimination de reacutesidus avant et

apregraves analyse par GC-MS

Avant et apregraves chacune des analyses par GC-MS un programme visant agrave eacuteliminer

drsquoeacuteventuels reacutesidus de HAP et BTEX est appliqueacute La tempeacuterature de deacutepart du four est de 80

degC puis la tempeacuterature est augmenteacutee de 30 degCmin jusqursquoagrave 270 degC cette tempeacuterature est

ensuite maintenue pendant 5 min La programmation dure 1133 min avec un deacutebit de 082

mLmin pour le gaz vecteur (heacutelium) La tempeacuterature de lrsquoinjecteur deacutepend des analyses en

cours 200 degC dans le cas de la HS-SPME et 300 degC avant et entre les analyses drsquoextraits

liquides (UAESPE ou UAEMEPS)

3525 Veacuterification des seacuteparations chromatographiques

Calcul du facteur drsquoasymeacutetrie des pics chromatographiques

La qualiteacute des pics chromatographiques est estimeacutee au moyen du calcul drsquoun facteur

drsquoasymeacutetrie Pour ce calcul une droite verticale passant par le sommet du pic

chromatographique au temps de reacutetention du composeacute est traceacutee Une droite horizontale agrave

10 de la hauteur du pic est eacutegalement traceacutee Puis agrave lrsquointersection de ces droites le temps

correspondant agrave la partie droite de la verticale (a) est rapporteacute agrave celui de la partie agrave gauche de

la verticale (b) (figure 47)

Les rapports mz souligneacutes sont utiliseacutes pour mesurer lrsquoaire du pic du composeacute Les valeurs en gras correspondent agrave

lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 (mz = 164) et au benzo(a)anthracegravene-d12 (mz = 240) eacutetalons interne ajouteacutes lors de lrsquoutilisation des

meacutethodes UAESPE 2 et UAEMEPS Le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene les xylegravenes et le naphtalegravene sont rechercheacutes mais ne sont

pas deacutetecteacutes avec les meacutethodes UAESPE 2 et UAEMEPS


125


Calcul de lrsquoefficaciteacute des pics chromatographiques

De plus lrsquoefficaciteacute des pics chromatographiques (N) est estimeacutee drsquoapregraves lrsquoeacutequation suivante

N=554 (tR)2

Avec tR le temps de reacutetention et la largeur du pic agrave mi-hauteur

Calcul drsquoune reacutesolution entre pics chromatographiques (R)

Une reacutesolution (R) est deacutetermineacutee entre deux pics chromatographiques drsquoapregraves la formule

R=2(tR2-tR1)(1+2)

Avec tR le temps de reacutetention et la largeur prise agrave 10 de la hauteur du pic tR1 et 1

attribueacutes au pic ayant le temps de reacutetention le plus faible tR2 et 2 au pic ayant le temps de

reacutetention le plus eacuteleveacute la largeur prise agrave 10 de la hauteur du pic a eacuteteacute preacutefeacutereacutee agrave la mesure de largeurs agrave mi-hauteur et de largeurs agrave la base en

raison (i) drsquoeacutepaulements survenant aux alentours de la mi-hauteur de certains pics et (ii) de lrsquoimpossibiliteacute de retour agrave la ligne

de base pour certains pics (lieacutee agrave la deacutetection en mode SIM)

36 Validation des meacutethodes

Pour chaque BTEX et HAP lrsquoaire du pic de lrsquoion seacutelectionneacute pour la deacutetection est rapporteacutee agrave

lrsquoaire du pic de lrsquoeacutetalon interne permettant ainsi drsquoobtenir leur aire relative Les droites

drsquoeacutetalonnage repreacutesentent lrsquoaire relative du composeacute en fonction de sa concentration massique

rapporteacutee agrave lrsquoeacutechantillon en microgkg Les reacutesultats des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute

intermeacutediaire sont analyseacutes sur la base de reacuteplicats en aires relatives

Le tableau 23 indique lrsquoeacutetalon interne reacutefeacuterent pour chaque groupe de composeacutes en fonction

de la meacutethode drsquoextraction utiliseacutee


Composeacutes HS-SPME 1 HS-SPME 2 HS-SPME 3 UAESPE 1 UAESPE 2 UAEMEPS

BTEX No E-d10 E-d10 - - -

HAP leacutegers Noa A-d10 A-d10 n-Nd - A-d10

HAP lourds - - - n-Nd BaA-d12 BaA-d12

No nonane E-d10 eacutethylbenzegravene-d10 A-d10 aceacutenaphthegravene-d10 n-Nd n-nonadeacutecane BaA-d12 benzo(a)anthracegravene-d12 a La meacutethode HS-SPME 1 permet lrsquoanalyse drsquoun seul HAP leacuteger le naphthalegravene

Les BTEX sont le benzegravene toluegravene eacutethylbenzegravene et xylegravenes Les HAP leacutegers sont les composeacutes de masse moleacuteculaire

infeacuterieure ou eacutegale agrave 178 gmol Les HAP lourds ont une masse moleacuteculaire supeacuterieure ou eacutegale agrave 202 gmol (les masses

moleacuteculaires sont indiqueacutees dans le tableau 1)


126

361 Lineacuteariteacute et justesse gammes drsquoeacutetalonnage

Les gammes deacutetalonnage sont reacutealiseacutees en utilisant diffeacuterents volumes (preacuteciseacutes en section

332) des solutions de travail contenant les HAP et BTEX (solution HAPBTEX 1 et 2) pour

obtenir une gamme en hydrocarbures aromatiques comprise entre 0 et 10 μgkg en poids

humide 6 points deacutetalonnage (0 2 4 6 8 et 10 microgkg) sont reacutealiseacutes chacun en triple

Des points entre 02 et 2 microgkg (02 05 1 et 2 microgkg) sont effectueacutes (en HS-SPME avec la

fibre PDMS 100 microm et en UAEMEPS) gracircce agrave des volumes croissants (10 agrave 100 microL) de la

solution HAPBTEX 3 Ces points sont eacutegalement reacutealiseacutes en triplicat

Une reacutegression lineacuteaire est appliqueacutee aux courbes repreacutesentant lrsquoaire relative en fonction de la

concentration en hydrocarbures aromatiques Les pentes servent agrave quantifier la preacutesence dans

les fruits La lineacuteariteacute des courbes deacutetalonnage est estimeacutee gracircce au coefficient de

deacutetermination (R2) de la reacutegression lineacuteaire

362 Fideacuteliteacute tests de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

Les tests de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire sont effectueacutes sur des fruits additionneacutes de

BTEX et de HAP agrave 4 μgkg Ces tests font intervenir le coefficient de variation (CV) qui

correspond agrave lrsquoeacutecart type drsquoune seacuterie de mesures (en aires relatives) rapporteacute agrave sa moyenne

La reacutepeacutetabiliteacute est estimeacutee gracircce au CV calculeacute agrave partir des mesures effectueacutees le mecircme jour

3 mesures par jour sont reacutealiseacutees (n=3) sauf pour la meacutethode HS-SPME 2 avec 4 reacutepeacutetitions

par jour (n=4)

La fideacuteliteacute intermeacutediaire est eacutevalueacutee par la deacutetermination du CV sur les reacuteplicats reacutealiseacutes

chaque jour pendant 3 jours 3 extraits par jour pendant 3 jours sont analyseacutes (n=9) excepteacute

avec la meacutethode HS-SPME 2 pour laquelle le contenu de 4 extraits est deacutetermineacute chaque jour

pendant 3 jours (n=12)

363 Sensibiliteacute limites de deacutetection et de quantification (LOD et LOQ)

Les limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) sont deacutetermineacutees conformeacutement au

recueil international des meacutethodes danalyse (Reacutesolution Oeno 72000) Les limites sont

respectivement deacutecrites comme suit

LOD=3xRxh

LOQ=10xRxh

Le logiciel Shimadzu GCMS solution version 272 permet de deacuteterminer la hauteur du signal

pour chaque point deacutetalonnage ainsi que la hauteur moyenne du bruit de fond autour du pic

dinteacuterecirct (h) Le facteur de reacuteponse quantiteacutesignal (R) correspond agrave la pente de la reacutegression

lineacuteaire de la concentration en hydrocarbures aromatiques en fonction de la hauteur du signal

364 Analyses statistiques des donneacutees

La coheacuterence entre les droites drsquoeacutetalonnage est eacutetudieacutee au moyen des pentes obtenues agrave partir

des meacutethodes UAESPE 2 et HS-SPME 2 pour la pomme la poire la prune et le raisin Les

donneacutees sont traiteacutees avec le logiciel STATGRAPHICS Centurion version XVII (Statpoint


127

Technologies Inc) Pour chaque HAP et BTEX les valeurs des pentes (n=3) sont compareacutees

entre les quatre fruits Lrsquoanalyse de la variance (ANOVA) permet la comparaison des

moyennes des 3 valeurs de pentes Lrsquoabsence de diffeacuterence significative entre les moyennes

des pentes est ensuite indiqueacutee par le test HSD (honest significant difference) de Tukey agrave un

niveau de confiance de 95

37 Tests drsquoutilisation des meacutethodologies drsquoextraction

371 Deacutetermination du taux de reacutecupeacuteration apregraves micro-extraction par

solide compacteacute

Le taux de reacutecupeacuteration est deacutetermineacute pour la proceacutedure MEPS et consiste agrave comparer

- les aires relatives drsquoun extrait purifieacute et concentreacute drsquoun facteur 24 par MEPS lrsquoextrait est

obtenu par UAE partir drsquoune pomme il est suppleacutementeacute drsquoun eacutequivalent agrave 4 microgL en HAP

(voir proceacutedure ci-apregraves)

- aux aires relatives obtenues lors de lrsquoinjection directe drsquoune solution dont la concentration

(96 microgL) correspond agrave celle qui doit ecirctre retrouveacutee dans lrsquoeacuteluat si la totaliteacute des analytes sont

reacutecupeacutereacutes apregraves MEPS

4 extraits purifieacutes sont analyseacutes puis les reacutesultats sont compareacutes (extrait par extrait) agrave ceux des

4 injections directes

Pour obtenir lrsquoextrait en UAEMEPS la proceacutedure utilise 20 g de pomme broyeacutee compleacuteteacutes

par de 25 mL drsquoeacutethanol Le flacon en verre blanc de 125 mL (hauteur 10 cm et diamegravetre 45

cm) contenant ce meacutelange est agrave demi-immergeacute dans le bain agrave ultrasons (figure 37) agrave 30 kHz et

30 degC pendant 15 min Lrsquoeacutechantillon est ensuite transfeacutereacute dans des tubes agrave centrifuger en verre

de 35 mL pour ecirctre centrifugeacute agrave 3000 rpm (environ 1200 g) pendant 10 min agrave tempeacuterature

ambiante Le broyat est eacutelimineacute par une eacutetape de filtration sur filtre plisseacute standard en

cellulose de porositeacute 6 agrave 10 microm et de diamegravetre 150 mm (ServilabLAB-ONLINEreg)

Lrsquoextrait liquide reacutecupeacutereacute est placeacute dans une fiole jaugeacutee de 25 mL et additionneacute de 50 microL de

dichloromeacutethane et de 50 microL de solution HAPBTEX 1 (agrave 2 mgL) Le volume est ajusteacute agrave 25

mL par compleacutementation avec de lrsquoeacutethanol

6 x 200 microL de cet extrait sont aspireacutes puis eacutelimineacutes au moyen de la seringue MEPS contenant

le support de type PEP Les composeacutes retenus sur la phase stationnaire PEP de la seringue

MEPS sont eacutelueacutes avec 50 microL de dichloromeacutethane 40 microL de lrsquoeacuteluat sont preacuteleveacutes et

additionneacutes de 10 microL de solution eacutetalon interne 4 contenant du benzo(a)anthracegravene-d12 et de

lrsquoaceacutenaphtegravene-d10 chacun en solution agrave 002 gL dans le dichloromeacutethane 1 microL de ce

meacutelange est injecteacute en GC-MS et 4 deacuteterminations sont reacutealiseacutees

Le taux de reacutecupeacuteration est calculeacute en rapportant les reacutesultats (en aires relatives) de lrsquoanalyse

de cet extrait agrave ceux obtenus lors de lrsquoinjection directe drsquo1 microL drsquoun meacutelange contenant 40 microL

drsquoune solution de HAP agrave 96 microgL (preacutepareacutee avec 240 microL de la solution HAPBTEX 1 placeacutes

dans une fiole de 5 mL compleacuteteacutee avec du dichloromeacutethane) et 10 microL de la solution eacutetalon

interne 4 La solution en injection directe est analyseacutee agrave 4 reprises


128

372 Veacuterification de lrsquoaddition de HAP agrave une pomme entiegravere

Une pomme de 60 g est preacuteleveacutee sur le site de lrsquoIUT Lrsquoun des cocircteacutes de cette pomme est perceacute

drsquoun trou de diamegravetre 1 mm pour atteindre le milieu de la chair puis 50 microL drsquoune solution de

HAP agrave 16 mgL (preacutepareacutee avec 4 microL de la solution commerciale de HAP agrave 2000 microgmL dans

5 mL drsquoeacutethanol) sont introduits dans lrsquoorifice La pomme est placeacutee sous une hotte aspirante agrave

tempeacuterature ambiante pendant 1 h La pomme est ensuite seacutepareacutee en 2 moitieacutes lrsquoune (moitieacute

a figure 48) contenant la solution de HAP et lrsquoautre (moitieacute b figure 48) nrsquoayant pas eacuteteacute en

contact avec la solution de HAP


a moitieacute de la pomme contenant la solution de HAP b moitieacute de la pomme nrsquoayant pas eacuteteacute en contact avec les HAP

Les deux moitieacutes de pomme sont deacutebarrasseacutees du trognon et broyeacutees seacutepareacutement afin de subir

chacune une eacutetape drsquoUAE suivie drsquoune purification en MEPS Pour chaque moitieacute 20 g de

broyat sont preacuteleveacutes puis additionneacutes de 100 microL de dichloromeacutethane et 100 microL de solution

eacutetalon interne 3 Chaque broyat est placeacute dans un flacon en verre blanc de 125 mL (hauteur 10

cm et diamegravetre 45 cm) et meacutelangeacute agrave 25 mL drsquoeacutethanol Les flacons sont agrave demi-immergeacutes dans

un bain agrave ultrasons agrave 30 kHz et 30 degC pendant 15 min Les deux eacutechantillons sont ensuite

transfeacutereacutes dans des tubes en verre distincts de 35 mL pour ecirctre centrifugeacutes agrave 3000 rpm

(environ 1200 g) pendant 10 min agrave tempeacuterature ambiante Les extraits issus de chaque moitieacute

de pomme sont ensuite reacutecupeacutereacutes apregraves une eacutetape de filtration sur filtre plisseacute standard en

cellulose de porositeacute 6 agrave 10 microm et de diamegravetre 150 mm (ServilabLAB-ONLINEreg reacutefeacuterence

0601P00024)

Des proceacutedures distinctes de MEPS sont mises en œuvre pour la purification des deux

extraits Cette proceacutedure consiste agrave aspirer puis jeter 6x200 microL drsquoun extrait avec la seringue

MEPS posseacutedant un solide compacteacute de type PEP (polar enhanced polymer) Les HAP sont

eacutelueacutes par aspiration de 50 microL de dichloromeacutethane Lrsquoeacuteluat est reacutecupeacutereacute dans un micro-insert

en verre de 200 microL contenu dans un micro-tube en verre de 15 mL 1 microL de cet eacuteluat est

preacuteleveacute (meacutethode des doubles bulles) directement apregraves la purification par MEPS avec une

seringue de 10 microL et injecteacute manuellement en GC-MS

Lrsquoanalyse de la moitieacute de pomme qui contenait la solution de HAP est ensuite compareacutee agrave

celle de la moitieacute nrsquoayant pas eacuteteacute en contact avec les HAP


129

373 Essais de conservation des eacutechantillons et des extraits

3731 Congeacutelation de broyats de pomme additionneacutes de BTEX en vue

drsquoune extraction ulteacuterieure en HS-SPME

20 g de broyat de pomme sont additionneacutes de 40 microL de la solution HAPBTEX 1 Trois

eacutechantillons ainsi preacutepareacutes sont soumis agrave diffeacuterentes conditions de conservation

- Un eacutechantillon est compleacutementeacute avec 60 microL de dichloromeacutethane et additionneacute de 10

microL de la solution eacutetalon interne 1 avant drsquoecirctre soumis agrave lrsquoextraction en HS-SPME puis

est analyseacute le jour mecircme

- Un eacutechantillon est conserveacute pendant 6 semaines au congeacutelateur agrave -20 degC Apregraves

deacutecongeacutelation lrsquoajout de 10 microL de la solution eacutetalon interne 1 ainsi que la

compleacutementation avec 60 microL de dichloromeacutethane sont reacutealiseacutes le jour de lrsquoextraction

HS-SPME

- Un eacutechantillon compleacutementeacute avec 60 microL de dichloromeacutethane et additionneacute de 10 microL

de la solution eacutetalon interne 1 est conserveacute pendant 6 semaines au congeacutelateur agrave -20

degC

Les eacutechantillons conserveacutes au congeacutelateur sont placeacutes dans des flacons en verre blanc de 125

mL (hauteur 10 cm et diamegravetre 45 cm) choisis pour leur embouchure large facilitant la

reacutecupeacuteration du broyat Avant congeacutelation lrsquoair contenu dans le volume vide est chasseacute par un

passage sous flux drsquoazote

Les extraits conserveacute 6 semaines au congeacutelateur agrave -20 degC sont laisseacutes au moins 15 min agrave

tempeacuterature ambiante avant lrsquoapplication de la proceacutedure drsquoextraction en HS-SPME

Les 20 g de broyat de pomme sont placeacutes dans un flacon en verre ambreacute de 125 mL contenant

un barreau aimanteacute Le flacon est ensuite agrave demi-immergeacute dans un bain marie drsquoeau distilleacutee agrave

60degC (figure 37) Une agitation constante (750 tours par min 50 de la vitesse maximum de

lagitateur) est maintenue tout au long de lrsquoextraction Apregraves 15 min deacutequilibre une fibre

posseacutedant un revecirctement mixte CARPDMS (carboxenpolydimeacutethylsiloxane) de 75 μm est

exposeacutee 45 min agrave environ 5 cm au-dessus de lrsquoeacutechantillon dans lrsquoespace gazeux dont le

volume est estimeacute agrave environ 75 cm3 La fibre est ensuite placeacutee manuellement dans lrsquoinsert de

la GC-MS pour deacutesorption

3732 Reacutefrigeacuteration de lrsquoextrait apregraves extraction assisteacutee par les ultrasons

en vue drsquoune purification ulteacuterieure par micro-extraction par solide

compacteacute

20 g de broyat de pomme sont additionneacutes de 40 microL de solution HAPBTEX 1 de 60 microL de

dichloromeacutethane et de 100 microL de solution eacutetalon interne 3 (sans aceacutenaphtegravene-d10) Le broyat

ainsi additionneacute de 4 microgkg en HAP est placeacute dans un flacon de 25 mL en verre blanc de 125

mL (hauteur 10 cm et diamegravetre 45 cm) avec 25 mL drsquoeacutethanol Le flacon est agrave demi-immergeacute

dans le bain agrave ultrasons agrave 30 kHz et 30 degC pendant 15 min Lrsquoeacutechantillon est ensuite transfeacutereacute

dans des tubes en verre de 35 mL pour ecirctre centrifugeacute agrave 3000 rpm (environ 1200 g) pendant


130

10 min agrave tempeacuterature ambiante puis le broyat est eacutelimineacute par filtration (filtre plisseacute standard

en cellulose de porositeacute 6 agrave 10 microm et de diamegravetre 150 mm)

3 extraits sont ainsi preacutepareacutes puis soumis agrave diffeacuterentes conditions de conservation

- Un extrait UAE est purifieacute en MEPS immeacutediatement apregraves lrsquoextraction puis analyseacute le

mecircme jour

- Un extrait UAE est placeacute pendant 1 week-end au reacutefrigeacuterateur (entre 2 et 6 degC)

- Un extrait UAE est placeacute pendant 1 semaine au reacutefrigeacuterateur (entre 2 et 6 degC)

Les extraits conserveacutes 1 week-end ou une semaine au reacutefrigeacuterateur entre 2 et 6 degC sont laisseacutes

environ 15 min agrave tempeacuterature ambiante avant lrsquoapplication de la proceacutedure de purification en

MEPS

La proceacutedure de MEPS consiste agrave aspirer et eacuteliminer 5x150 microL drsquoextrait avec une seringue

MEPS contenant un sorbant PEP Lrsquoeacutelution des HAP est ensuite reacutealiseacutee par aspiration de 50

microL de dichloromeacutethane et reacutecupeacuteration de lrsquoeacuteluat dans un micro-insert en verre de 200 microL

contenu dans un micro-tube en verre de 15 mL 1 microL de cet eacuteluat est preacuteleveacute (meacutethode des

doubles bulles) directement apregraves la purification par MEPS avec une seringue de 10 microL et

injecteacute manuellement en GC-MS

Chapitre 4 Hydrocarbures Aromatiques Monocycliques

Partie 41 Approches meacutethodologiques pour la deacutetermination des

hydrocarbures aromatiques monocycliques dans des matrices fruitiegraveres

131


La premiegravere partie de ce chapitre sur les hydrocarbures aromatiques monocycliques (section

41 page 150) est consacreacutee aux meacutethodologies mises en œuvre pour la deacutetermination des

BTEX dans les matrices fruitiegraveres Dans la seconde partie de ce chapitre (section 42 page

187) les meacutethodologies sont appliqueacutees agrave la deacutetermination des hydrocarbures aromatiques

monocycliques dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie dans des fruits du commerce et

pour des fruits exposeacutes agrave des gaz drsquoeacutechappement de moteur diesel et agrave des fumeacutees de

combustion de veacutegeacutetaux



Plusieurs approches meacutethodologiques ont eacuteteacute mises en œuvre lors de ce travail pour la

deacutetermination des hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX) dans les fruits Dans

cette partie les choix de meacutethodes drsquoextraction et drsquoanalyse vont tout drsquoabord ecirctre expliqueacutes

(section 411) La technique drsquoextraction seacutelectionneacutee la micro-extraction en phase solide

dans lrsquoespace de tecircte (HS-SPME) est ensuite optimiseacutee Les diffeacuterents paramegravetres de

deacutesorption de la fibre CARPDMS utiliseacutee en HS-SPME sont notamment modifieacutes dans le but

drsquoeacuteliminer les analytes retenus sur la fibre au cours de lrsquoextraction et drsquoobtenir des pics

gaussiens et reacutesolus lors de la seacuteparation par GC-MS (sections 412 et 413)

Afin de reacuteduire les variabiliteacutes induites par la proceacutedure drsquoextraction et par lrsquoinjection mais

aussi de permettre la quantification des BTEX un eacutetalon interne est utiliseacute Deux composeacutes

sont ainsi testeacutes comme eacutetalon interne le nonane et lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 Le nonane est utiliseacute

comme eacutetalon interne pour la meacutethode HS-SPME 1 la validation de la meacutethodologie sera vue

en section 414 Les reacutesultats des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire ainsi que

les gammes drsquoeacutetalonnage les limites de deacutetection et de quantification sont preacutesenteacutes pour la

pomme et la poire comme modegraveles de fruit Les mecircmes critegraveres seront valideacutes pour la

meacutethode HS-SPME 2 utilisant lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 comme eacutetalon interne (section 415) Ces

critegraveres seront eacutetudieacutes et compareacutes pour diverses matrices fruitiegraveres (pomme poire prune et

raisin)

Un revecirctement suppleacutementaire de fibres pour lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques

monocycliques par HS-SPME est eacutegalement expeacuterimenteacute il correspond agrave un polymegravere de

type laquo polydimeacutethylsiloxane raquo (PDMS) dont deux eacutepaisseurs diffeacuterentes 30 et 100 microm seront

testeacutees (section 416)

Les meacutethodes HS-SPME sont dans un premier temps valideacutees avec la pomme comme matrice

extraite Les reacutesultats des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire ainsi que les

gammes drsquoeacutetalonnage les limites de deacutetection et de quantification sont donc preacutesenteacutes pour ce

fruit Les meacutethodes sont ensuite valideacutees pour drsquoautres matrices fruitiegraveres (la poire la prune et

le raisin) Les performances des diffeacuterentes meacutethodologies optimiseacutees sont finalement

compareacutees (section 417)

Chapitre 4 Hydrocarbures Aromatiques Monocycliques Partie 41 Approches meacutethodologiques

132

411 Choix des meacutethodologies drsquoextraction de seacuteparation et de deacutetection

pour les hydrocarbures aromatiques monocycliques

4111 Choix de la meacutethodologie drsquoextraction pour les hydrocarbures

aromatiques monocycliques

Les meacutethodologies mises en œuvre lors de lrsquoextraction des hydrocarbures aromatiques

monocycliques sont principalement des techniques utilisant un support drsquoextraction

miniaturiseacute telles que lrsquoextraction dynamique en phase solide (SPDE) lrsquoextraction par

sorption sur barreau magneacutetique (SBSE) ou la micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace

de tecircte (HS-SPME)

Les BTEX (benzegravene toluegravene eacutethylbenzegravene et xylegravenes) sont des composeacutes tregraves volatils

(tempeacuterature drsquoeacutebullition entre 80 et 150degC) Tregraves hydrophobes les hydrocarbures

aromatiques monocycliques preacutesentent une nature chimique diffeacuterente de la matrice aqueuse

(fruits) dans laquelle ils sont susceptibles drsquoecirctre contenus Ces caracteacuteristiques associeacutees agrave la

tregraves faible proportion en composeacutes hydrophobes (tels que les lipides) dans les fruits favorise la

libeacuteration des BTEX par eacutevaporation

Lrsquoutilisation de lrsquoespace gazeux permet drsquoeacuteviter le contact direct avec la matrice et minimise

la reacutecupeacuteration de composeacutes non volatils preacutesents dans lrsquoeacutechantillon (fruit) Lrsquoun des

inconveacutenients mentionneacute pour la SPME par rapport agrave la SBSE par exemple est la faible

eacutepaisseur du revecirctement Neacuteanmoins les BTEX eacutetant preacutesents en faibles concentrations dans

les eacutechantillons de fruits la capaciteacute drsquoextraction du support SPME ne devrait pas srsquoaveacuterer

ecirctre un facteur limitant au cours de cette eacutetude De plus des travaux preacuteliminaires meneacutes au

laboratoire indiquent que la HS-SPME appliqueacutee pour une dureacutee de 45 min agrave 60 degC constitue

une meacutethode drsquoextraction performante pour la reacutecupeacuteration des BTEX dans des eacutechantillons

de pomme (Poinot 2014) Cette technique et ces conditions drsquoextraction sont donc

seacutelectionneacutees pour extraire les BTEX des fruits cibleacutes dans le cadre de ce travail (pomme

poire prune et raisin)

4112 Choix du revecirctement du support drsquoextraction en HS-SPME

Lrsquoextraction des analytes est deacutependante de lrsquoeacutepaisseur et du type de revecirctement de la fibre

SPME (Doong 2000 King 2003 Purcaro 2013 Ridgway 2007a) Les fibres ayant un

revecirctement fin permettent lrsquoadsorption des composeacutes semi-volatils tandis que les revecirctements

plus eacutepais sont geacuteneacuteralement utiliseacutes pour lrsquoextraction des composeacutes volatils (Kataoka 2000

King 2003) Les proceacutedures drsquoextraction en phase solide reacutealiseacutees dans lrsquoespace de tecircte

utilisent geacuteneacuteralement des supports avec un revecirctement polydimeacutethylsiloxane (PDMS) seul ou

associeacute au carboxen (CARPDMS) pour la reacutecupeacuteration des BTEX Un revecirctement PDMS

(drsquoeacutepaisseur 100 microm) est eacutegalement utiliseacute en HS-SPME pour lrsquoextraction des BTEX agrave partir

drsquoeacutechantillon aqueux (Meneacutendez 2000) La HS-SPME est appliqueacutee agrave lrsquoextraction des BTEX

agrave partir drsquoeacutechantillon de sol gracircce agrave un revecirctement de fibre de type CARPDMS (drsquoeacutepaisseur

75 microm) (Ezquerro 2004) Lrsquoeacutetude preacuteliminaire reacutealiseacutee au laboratoire a eacutegalement permis de

deacuteterminer que le revecirctement CARPDMS (drsquoeacutepaisseur 75 microm) est plus adapteacute agrave lrsquoextraction

en HS-SPME des BTEX agrave partir drsquoeacutechantillons de pomme que le revecirctement

polydimeacutethylsiloxanedivinylbenzegravene (PDMSDVB drsquoeacutepaisseur 65 microm) (Poinot 2014)


133

Drsquoapregraves lrsquoensemble de ces donneacutees deux types de fibres lrsquoune ayant un revecirctement mixte

CARPDMS de 75 microm drsquoeacutepaisseur et lrsquoautre un revecirctement PDMS de 100 microm drsquoeacutepaisseur

sont seacutelectionneacutees dans le cadre de la deacutetermination des BTEX dans les fruits cibleacutes par ce

travail

4113 Choix de la meacutethode seacuteparative et de la phase stationnaire

Bien que la seacuteparation des hydrocarbures aromatiques monocycliques par chromatographie

liquide agrave hautes performances (HPLC) ait eacuteteacute deacutecrite dans la litteacuterature la chromatographie en

phase gazeuse (GC) reste la meacutethode chromatographique la plus freacutequemment utiliseacutee pour

ces composeacutes La GC apporte notamment une meilleure reacutesolution et une sensibiliteacute plus

importante que lrsquoHPLC (Campos-Candel 2009) De plus la GC est une technologie

particuliegraverement adapteacutee agrave lrsquoanalyse des composeacutes tregraves volatils que sont les BTEX

Les principales phases stationnaires utiliseacutees pour la seacuteparation des hydrocarbures

aromatiques monocycliques sont apolaires en raison du caractegravere hydrophobe de ces

composeacutes La colonne la plus utiliseacutee pour la seacuteparation des BTEX possegravede une phase

stationnaire composeacutee de 5 pheacutenyl-95 meacutethylpolysiloxane (type DB 5 ou eacutequivalent)

(Gilbert-Loacutepez 2010 Goacuterna-Binkul 1996 Meneacutendez 2000 Poinot 2014) Ce type de

colonne permet une seacuteparation sur une phase stationnaire de polariteacute relativement similaire agrave

celle des BTEX Cette phase stationnaire utiliseacutee dans les premiers travaux sur la pomme

(Poinot 2014) est donc conserveacutee pour reacutealiser lrsquoeacutetude des BTEX dans diverses matrices

fruitiegraveres

4114 Choix de la meacutethode de deacutetection

Les principaux deacutetecteurs coupleacutes agrave la chromatographie en phase gazeuse pour lrsquoanalyse des

BTEX sont le deacutetecteur agrave ionisation de flamme (FID) et le spectromegravetre de masse (MS) Le

FID est par exemple utiliseacute pour la deacutetection des BTEX dans des eacutechantillons de sol et drsquoeau

(Babanezhad 2012 Ezquerro 2004 Meneacutendez 2000)

La spectromeacutetrie de masse notamment appliqueacutee agrave la deacutetection des BTEX dans des extraits

de fruits de leacutegumes drsquoolive et drsquohuile drsquoolive de boissons ainsi que drsquoexsudats de viande

offre une meilleure seacutelectiviteacute et sensibiliteacute que le FID (Benet 2015 Gilbert-Loacutepez 2010

Goacuterna-Binkul 1996 Ridgway 2007b) La deacutetection par spectromeacutetrie de masse est donc

choisie pour lrsquoanalyse des BTEX dans les fruits seacutelectionneacutes pour cette eacutetude

Lrsquoeacutetude de Poinot et al reacutealiseacutee au laboratoire utilise un appareillage de GC-MS eacutequipeacute drsquoun

analyseur de type trappe ionique Saturn 2000 (Agilent Technologies) pour la deacutetermination

des BTEX dans les eacutechantillons de pomme La trappe ionique (itMS) permet lrsquoobtention de

spectres de masse complets mais la gamme de masse est limiteacutee aux ions de faibles masses

moleacuteculaires Cet analyseur preacutesente de plus une perte de reacutesolution pour les gammes

drsquoeacutetalonnage deacutepassant deux deacutecades et une perte de la moitieacute des ions lors de la deacutetection

Un analyseur de masse quadripolaire (qMS) est donc preacutefeacutereacute pour la deacutetection des BTEX dans

cette eacutetude


134

4115 Application des meacutethodologies agrave la seacuteparation et agrave la deacutetection des

hydrocarbures aromatiques monocycliques

Les meacutethodes de seacuteparation et de deacutetection sont testeacutees gracircce agrave lrsquoinjection directe de BTEX en

solution dans du dichloromeacutethane Lrsquoinjection directe permet notamment drsquoappreacutecier la

reacutesolution des pics (figure 49)


agrave 10 microgL

Preacutesentation des ions de rapports mz=78 et 91

1 benzegravene 2 toluegravene 3 eacutethylbenzegravene 4 mp-xylegravenes 5 o-xylegravene

Les conditions de seacuteparation sont preacuteciseacutees dans la section 3521 du chapitre 3

La programmation de tempeacuterature permet la bonne seacuteparation des pics des BTEX Cependant

les conditions de seacuteparation (colonne DB 5ms) et de deacutetection (GC-qMS) ne permettent pas

de diffeacuterencier les isomegraveres m- et p-xylegravene qui possegravedent un spectre de masse tregraves proche

Dans les divers travaux sur les BTEX disponibles dans la litteacuterature et utilisant une colonne

chromatographique de phase stationnaire 5 pheacutenyl-95 meacutethylpolysiloxane (de type DB-

5ms) ces deux isomegraveres sont geacuteneacuteralement co-eacutelueacutes (Gilbert-Loacutepez 2010 Goacuterna-Binkul

1996 Meneacutendez 2000) Cette co-eacutelution srsquoexplique par les tempeacuteratures drsquoeacutebullition tregraves

proches pour le m- et le p-xylegravene avec respectivement 1391 degC et 1382 degC En ce qui

concerne lrsquoo-xylegravene sa tempeacuterature drsquoeacutebullition plus eacuteleveacutee 1444 degC permet de le

diffeacuterencier et sa deacutetection se fait indeacutependamment des deux autres

La sensibiliteacute de la deacutetection est ameacutelioreacutee par lrsquoutilisation du mode de seacutelection drsquoions (SIM

single ion monitoring) disponible pour lrsquoanalyseur de masse quadripolaire utiliseacute Le mode

SIM limite la deacutetection agrave certains ions (ratios massecharge) preacutealablement seacutelectionneacutes et non

agrave une deacutetection de lrsquoensemble des spectres de masse La deacutetection seacutelective en MS avec le

mode SIM permet drsquoeacuteviter la deacutetection de composeacutes issus de la matrice et eacuteventuellement co-

eacutelueacutes agrave ceux des analytes Neacuteanmoins le gain en sensibiliteacute peut ecirctre amoindri par la

multiplication des ions deacutetecteacutes En mode SIM lrsquoensemble des rapports massescharges des

ions seacutelectionneacutes sont balayeacutes dans un temps donneacute Le temps consacreacute agrave chaque ion diminue

avec lrsquoaugmentation du nombre drsquoions seacutelectionneacutes induisant ainsi une perte de sensibiliteacute

Afin de pallier ce problegraveme la deacutetection est diviseacutee en plusieurs segments de temps


135

comportant chacun un nombre limiteacute drsquoions agrave balayer Des segments sont creacuteeacutes pour la

deacutetection des BTEX (tableau 20 section 3521 page 143) Lrsquoensemble des ions composant

le spectre de masse drsquoun composeacute nrsquoest pas utiliseacute pour la deacutetection en masse Pour un

composeacute donneacute entre 1 et 4 ions (rapports mz) sont seacutelectionneacutes parmi les ions majoritaires

du spectre de masse Le benzegravene est par exemple le seul composeacute rechercheacute dans le segment

srsquoeacutetendant de 11 agrave 165 minutes et deux ions (mz=51 et 78) dont lrsquoion majoritaire (mz=78)

sont utiliseacutes pour permettre de deacutetecter sa preacutesence

412 Optimisation de la proceacutedure de deacutesorption de la fibre apregraves

extraction en HS-SPME

Lors de la preacuteceacutedente eacutetude meneacutee au laboratoire les conditions optimales drsquoextraction des

BTEX ont eacuteteacute deacutetermineacutees pour des concentrations de lrsquoordre du mgkg dans la pomme

(Poinot 2014) La proceacutedure de deacutesorption mise en place consiste agrave placer la fibre pendant 5

min dans lrsquoinsert de la GC-MS agrave 250degC Les paramegravetres ensuite appliqueacutes pour lrsquoanalyse en

GC-MS sont deacutecrits dans la section 3521 (chapitre 3 page 138)

Dans un premier temps la fibre CARPDMS (drsquoeacutepaisseur 75 microm ayant servi pour les

extractions de BTEX au mgkg dans la pomme) ainsi que les conditions drsquoextraction et

drsquoanalyse sont directement transposeacutees au nouvel appareil de GC-MS Shimadzu QP 2010

acquis par le laboratoire

Les premiegraveres analyses ayant consisteacute agrave reacutealiser des blancs en exposant la fibre au-dessus

drsquoun eacutechantillon de pomme du commerce non additionneacute drsquohydrocarbures aromatiques

reacutevegravelent drsquoimportants pics correspondant aux BTEX A la suite de simples deacutesorptions des

fibres (sans eacutechantillon) dans lrsquoinsert du GC-MS une preacutesence des BTEX est eacutegalement

deacutetecteacutee indiquant une preacutesence reacutesiduelle lieacutee agrave une contamination croiseacutee entre extractions

(figure 50)


136


Deacutetection en mode SIM preacutesentation des ions de rapports mz=78 et 91

tR temps de reacutetention correspondant au benzegravene tR1 au toluegravene tR2 agrave lrsquoeacutethylbenzegravene tR3 aux mp-xylegravenes tR4 et agrave lrsquoo-xylegravene

tR5 Les conditions de seacuteparation sont preacuteciseacutees dans la section 3521 du chapitre 3

Une contamination reacutesiduelle de la fibre nrsquoavait pas eacuteteacute mise en eacutevidence avec le preacuteceacutedent

appareillage de type trappe ionique Saturn 2000 (Agilent Technologies) car lrsquoutilisation du

mode SIM de lrsquoappareil Shimadzu QP 2010 permet la deacutetection drsquoions speacutecifiques aux

composeacutes cibleacutes ce qui ameacuteliore le rapport signalbruit et donc la sensibiliteacute et la seacutelectiviteacute

de la deacutetection des analytes

La proceacutedure de deacutesorption appliqueacutee ne permet pas drsquoeacuteliminer la totaliteacute des composeacutes

extraits au cours des preacuteceacutedentes expeacuterimentations Un nettoyage de la fibre avec un solvant

aurait pu ecirctre envisageacute Les fournisseurs de fibres HS-SPME indiquent la compatibiliteacute des

fibres avec les solvants pouvant ecirctre utiliseacutes pour le rinccedilage Cependant cette pratique nrsquoest

que peu relayeacutee dans la litteacuterature Afin de minimiser la manipulation de solvant et drsquoeacuteviter un

eacuteventuel apport de contaminant une deacutecontamination par deacutesorption thermique reste

privileacutegieacutee

4121 Donneacutees de deacutesorption thermique en HS-SPME dans la litteacuterature

Dans la litteacuterature la meacutethode HS-SPME est une technique freacutequemment rencontreacutee pour

lrsquoextraction des BTEX Les fibres utiliseacutees sont diverses et la tempeacuterature ainsi que la dureacutee

de deacutesorption des fibres est adapteacutee en fonction du type de revecirctement et de la matrice

extraite La gamme de tempeacuteratures utiliseacutee pour la deacutesorption des fibres apregraves lrsquoextraction

des BTEX varie geacuteneacuteralement entre 150 et 280 degC (Doong 2000 Lei 2011 Tankiewicz

2013) Apregraves extraction des BTEX dans des eacutechantillons drsquoeau les fibres ayant un revecirctement

PDMS (100 microm drsquoeacutepaisseur) PDMSDVB (65 microm drsquoeacutepaisseur) et DVBCARPDMS (5030

microm drsquoeacutepaisseur) sont deacutesorbeacutees agrave 260 degC pendant 10 min (Bianchin 2012) Pour lrsquoextraction

des BTEX dans des eacutechantillons aqueux une tempeacuterature de 150 degC pendant 3 min est

appliqueacutee pour la deacutesorption de la fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm (Meneacutendez 2000) Une


137

tempeacuterature de 260 degC appliqueacutee agrave une fibre PDMS 100 microm pendant 5 min apparait suffisante

pour la deacutesorption du toluegravene et des xylegravenes apregraves leur extraction drsquoeacutechantillons aqueux

(Tankiewicz 2013) Une tempeacuterature de 265 degC pendant 5 min est utiliseacutee pour la deacutesorption

du toluegravene de lrsquoeacutethylbenzegravene et des xylegravenes drsquoune fibre DVBCARPDMS (5030 microm

drsquoeacutepaisseur) apregraves extraction agrave partir drsquoeacutechantillons drsquohuile (Vichi 2005)

Pour permettre la deacutesorption des BTEX extraits drsquoeacutechantillons de sol une tempeacuterature de 280

degC pendant 10 min est appliqueacutee agrave une fibre ayant un revecirctement CARPDMS (drsquoeacutepaisseur 75

microm) identique agrave celui utiliseacute pour les eacutechantillons de pomme par Ezquerro et al (Ezquerro

2004)

4122 Paramegravetres seacutelectionneacutes pour la deacutesorption de la fibre HS-SPME

Lrsquoutilisation de tempeacuteratures eacuteleveacutees et trop proches de la tempeacuterature maximale toleacutereacutee par la

fibre CARPDMS (320 degC) est susceptible drsquoengendrer son usure preacutematureacutee De plus la

tempeacuterature de 250 degC initialement seacutelectionneacutee pour la deacutesorption de la fibre est coheacuterente

avec celles rencontreacutees dans la litteacuterature Une tempeacuterature de 250 degC est donc conserveacutee pour

la deacutesorption de la fibre CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm apregraves extraction en HS-SPME des


La tempeacuterature de deacutesorption nrsquoeacutetant pas modifieacutee une deacutesorption plus longue doit ecirctre mise

en place Apregraves avoir eacuteteacute placeacutee 5 minutes dans lrsquoinsert de la GC-MS QP 2010 pour

deacutesorption et analyse des BTEX la fibre subit une eacutetape de conditionnement durant laquelle

elle est de nouveau placeacutee dans lrsquoinsert pendant 30 minutes agrave 250 degC Ainsi deux eacutetapes

distinctes sont appliqueacutees agrave la fibre lrsquoune de deacutesorption pour lrsquoanalyse des composeacutes drsquointeacuterecirct

et lrsquoautre de conditionnement afin drsquoassurer lrsquoeacutelimination des analytes avant lrsquoutilisation

suivante

Afin drsquoobserver lrsquoimpact de cette nouvelle eacutetape de conditionnement sur lrsquoeacutelimination des

BTEX preacutesents sur la fibre lrsquoanalyse correspondant agrave une fibre exposeacutee dans lrsquoespace de tecircte

drsquoun eacutechantillon de pomme additionneacute de BTEX agrave 4 microgkg est compareacutee agrave lrsquoanalyse de cette

mecircme fibre apregraves 30 min de deacutesorption agrave 250 degC (tableau 24)


de type CARPDMS

Analyse drsquoune fibre exposeacutee agrave

une pomme additionneacutee de

BTEX agrave 4 microgkg

Analyse de la fibre apregraves 30

min agrave 250 degC

Pourcentage

approximatif

de BTEX

restant sur la

fibre

Aire brute Hauteur du pic Aire brute Hauteur du pic

Benzegravene 41954 3933 2260 172 5

Toluegravene 159524 10427 7797 178 5

Ethylbenzegravene 149282 14502 393 22 lt05

mp-Xylegravenes 433973 35576 41971 1754 10

o-Xylegravene 313346 29788 492 36 lt05

Lrsquoeacutetape de conditionnement apparaicirct efficace pour eacuteliminer les composeacutes restant

potentiellement adsorbeacutes sur la fibre apregraves lrsquoanalyse Apregraves 30 min passeacutees agrave 250 degC


138

lrsquoanalyse de la fibre montre une preacutesence neacutegligeable de BTEX correspondant agrave moins de 10

en aire brute de ce qui est retrouveacute lors de lrsquoanalyse de la fibre apregraves exposition agrave une

additionneacutees de BTEX agrave 4 microgkg (tableau 24)

Ce temps de conditionnement assez long assure lrsquoeacutelimination de la quasi-totaliteacute des analytes

retenus sur la fibre il est coheacuterent avec la recherche de faibles concentrations en

hydrocarbures aromatiques

Afin drsquoeacuteviter des contaminations croiseacutees entre analyses se caracteacuterisant par un report des

analytes drsquoune extraction agrave une autre un outil indeacutependant deacutedieacute au nettoyage de la fibre par

deacutesorption thermique est mis en place Apregraves avoir eacuteteacute placeacutee dans lrsquoinsert de la GC-MS QP

2010 pour deacutesorption et analyse des BTEX la fibre subit une eacutetape de conditionnement ougrave

elle est placeacutee 30 minutes agrave 250degC dans lrsquoinsert drsquoun autre chromatographe (Varian 3800 GC

Agilent Technologies Santa Clara US) dans lequel circule un flux drsquoazote

4123 Application de la HS-SPME agrave la deacutetermination des BTEX preacutesents

agrave faibles concentrations (microgkg) dans la pomme

Lors de la preacuteceacutedente eacutetude avec lrsquoappareil de GC-MS Saturn 2000 (Agilent Technologies)

les niveaux eacutetudieacutes eacutetaient de lrsquoordre du mgkg La sensibiliteacute de lrsquoappareil Shimadzu QP

2010 en mode SIM a permis drsquoenvisager lrsquoanalyse des hydrocarbures aromatiques en plus

faibles concentrations La gamme drsquoeacutetude en BTEX est maintenant comprise entre 0 et 10

microgkg ce qui correspond agrave des concentrations susceptibles drsquoecirctre retrouveacutees dans des

eacutechantillons naturels (Goacuterna-Binkul 1996 Fleming-Jones 2003)

La fibre utiliseacutee pour reacutealiser les premiers tests avait eacuteteacute utiliseacutee lors de lrsquoeacutetude preacuteliminaire

meneacutee au laboratoire et avait subi de tregraves nombreuses extractions (estimeacutees agrave plus de 200)

avec des concentrations en BTEX de plusieurs mgkg La fibre est donc susceptible de se

trouver dans un eacutetat drsquousure avanceacute ce qui peut modifier ses capaciteacutes de reacutetention et

engendrer des conditions drsquoextraction peu reproductibles

Une fibre CARPDMS 75 microm neuve est donc utiliseacutee pour reacutealiser lrsquoextraction des BTEX agrave

partir drsquoune pomme pollueacutee agrave 4 microgkg avec la meacutethode HS-SPME Lrsquoutilisation de cette

nouvelle fibre drsquoextraction conduit agrave lrsquoapparition de laquo plateaux raquo agrave la suite des pics des

composeacutes drsquointeacuterecirct (figure 51)


139



Gradient de tempeacuterature tempeacuterature initiale 40 degC maintenue 2 min 2 degCmin jusqursquoagrave 55 degC maintenue 5 min 4 degCmin

jusqursquoagrave 100 degC maintenue 5 min 2 degCmin jusqursquoagrave 150 degC maintenue 5 min 30 degCmin jusqursquoagrave 300 degC maintenue 10 min Deacutetection en mode SIM selon les conditions preacutesenteacutees en section 3521 preacutesentation des ions de rapports mz=78 (de 13 agrave

165 min) et 91 (de 165 agrave 30 min)


Le lot de fibre a dans un premier temps eacuteteacute incrimineacute Une fibre provenant drsquoun autre lot

conduit agrave un reacutesultat similaire avec des pics traicircnants Ces problegravemes non mentionneacutes dans la

litteacuterature nrsquoont jamais eacuteteacute rapporteacutes aupregraves du fournisseur qui a eacuteteacute contacteacute Les laquo plateaux raquo

agrave la suite des pics nrsquoeacutetant pas preacutesents lors des expeacuterimentations avec la fibre laquo ancienne raquo il

peut ecirctre envisageacute qursquoelle posseacutedait des sites de fixation profonds satureacutes par de preacuteceacutedentes

extractions avec de fortes quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques (mgkg) Les sites profonds

eacutetant satureacutes les composeacutes extraits srsquoadsorberaient seulement sur les sites situeacutes en surface

Ces sites de surface pouvant potentiellement ecirctre rapidement deacutesorbeacutes les pics obtenus

preacutesentaient un retour rapide agrave la ligne de base

Afin drsquooptimiser la forme des pics diffeacuterentes dureacutees et tempeacuteratures de deacutesorption de la fibre

neuve au niveau de lrsquoinsert sont testeacutees Lrsquoefficaciteacute (exprimeacutee par le nombre N de plateaux

theacuteoriques) est deacutetermineacutee pour les BTEX dans chacune des conditions et la forme des pics

avec la nouvelle fibre est appreacutecieacutee (tableau 25) par le calcul drsquoun facteur drsquoasymeacutetrie

(formules en section 3525 p 147)



Conditions de deacutesorption

Dureacutee de deacutesorption 5 min 2 min 1 min 1 min

200 degC Tempeacuterature de deacutesorption 250 degC 250 degC 250 degC

N ab N ab N ab N ab

Benzegravene 93519 021 80724 011 83823 018 78663 044

Toluegravene 123615 004 73529 008 83939 016 124587 018

Ethylbenzegravene 235239 017 142459 019 142657 030 212678 032

mp-Xylegravenes 62108 011 102847 023 93050 039 122387 035

o-Xylegravene 96680 008 131099 023 168612 040 343195 041

N efficaciteacute exprimeacutee par le nombre de plateaux theacuteoriques pour la colonne chromatographique


140

ab facteur drsquoasymeacutetrie

Une dureacutee relativement longue (5 min) est favorable agrave une deacutesorption de la majeure partie des

analytes pour leur passage dans la colonne drsquoun GC-MS Lors de lrsquoutilisation drsquoune fibre

neuve les hydrocarbures aromatiques sont susceptibles de srsquoadsorber sur des sites de fixation

situeacutes en surface et en profondeur Cette diffeacuterence drsquoadsorption peut geacuteneacuterer lors de la

deacutesorption une libeacuteration des composeacutes volatils agrave des temps diffeacuterents ce qui se traduit par

lrsquoapparition de pics traicircnants Lrsquoapparition de ces pics asymeacutetriques entraicircne des

chevauchements importants notamment entre les pics de lrsquoeacutethylbenzegravene et des mp-xylegravenes

(figure 51) Pour ces analytes une diminution du temps de deacutesorption (5 min 2 min puis 1

min) pour une mecircme tempeacuterature de 250degC permet de diminuer largement lrsquoasymeacutetrie des

pics (tableau 25) Pour exemple le facteur drsquoasymeacutetrie (ab) du pic de lrsquoeacutethylbenzegravene de 017

pour 5 min de deacutesorption atteint 030 pour 1 min de deacutesorption Pour autant lrsquoefficaciteacute (N)

reste relativement constante pour les BTEX composeacutes les moins volatils et ce quel que

soient les temps de deacutesorption (tableau 25)

Pour un mecircme temps de deacutesorption de 1 min la reacuteduction de lrsquoeacutecart de tempeacuterature entre

lrsquoinsert (200degC au lieu de 250degC) et lrsquoentreacutee de la colonne (40degC) a peu drsquoinfluence sur la

symeacutetrie des pics de BTEX (tableau 25) Des facteurs drsquoasymeacutetrie similaires sont trouveacutes pour

les pics du toluegravene de lrsquoeacutethylbenzegravene et des xylegravenes Pour la majoriteacute des composeacutes

lrsquoefficaciteacute (N) est cependant nettement ameacutelioreacutee par la diminution de la tempeacuterature de

lrsquoinsert de 250 agrave 200 degC (tableau 25) Pour les BTEX les moins volatils (eacutethylbenzegravene et

xylegravenes) lrsquoefficaciteacute des pics est ainsi augmenteacutee de facteurs 13 agrave 20 Les analytes ne variant

pas au niveau de leur temps de reacutetention seule la largeur du pic (largeur agrave 10 de la hauteur

du pic) est alors diminueacutee ce qui conduit agrave lrsquoobtention de pics plus fins

La reacutesolution calculeacutee entre les pics de lrsquoeacutethylbenzegravene (pic ndeg1 figure 52) et des mp-xylegravenes

(pic ndeg2 figure 52) en utilisant la largeur des pics agrave 10 (selon la formule preacuteciseacutee en

section 3525 chapitre 3 p 148) passe de 06 pour une deacutesorption de 5 min agrave 15 pour une

deacutesorption de 1 min agrave 200 degC La diminution de la dureacutee de deacutesorption (5 min agrave 1 min) ainsi

que de la tempeacuterature de deacutesorption (250degC agrave 200degC) permet surtout drsquoameacuteliorer la reacutesolution

entre les pics de lrsquoeacutethylbenzegravene et des mp-xylegravenes (figure 52) Leurs pics preacutesentent la

diffeacuterence de temps de reacutetention la plus faible entre analytes cibleacutes et nrsquoauraient pu ecirctre

correctement quantifieacutes au moyen des conditions initiales de deacutesorption


141


Chromatogrammes obtenus en GC-MS apregraves extraction HS-SPME drsquoun eacutechantillon de pomme pollueacute par les hydrocarbures

aromatiques agrave 4 microgkg


jusqursquoagrave 100 degC maintenue 5 min 2 degCmin jusqursquoagrave 150 degC maintenue 5 min 30 degCmin jusqursquoagrave 300 degC maintenue 10 min Deacutetection en mode SIM preacutesentation de lrsquoion de rapport mz=91

a tempeacuterature de deacutesorption 250 degC temps de deacutesorption 5 min

b tempeacuterature de deacutesorption 200 degC temps de deacutesorption 1 min

1 eacutethylbenzegravene 2 mp-xylegravenes 3 o-xylegravene

Lrsquoensemble de la proceacutedure de deacutesorption de la fibre utiliseacutee en HS-SPME a eacuteteacute optimiseacute

Lrsquoapplication drsquoune tempeacuterature de 200 degC pendant 1 min pour la deacutesorption de la fibre

permet drsquoobtenir des pics reacutesolus lors de lrsquoanalyse des BTEX Lrsquoeacutelimination des composeacutes

restant adsorbeacutes apregraves lrsquoanalyse est ensuite assureacutee par un conditionnement agrave 250 degC pendant

30 min Lrsquoapplication de ces conditions constitue une eacutetape indispensable pour permettre

lrsquoanalyse des composeacutes agrave lrsquoeacutetat de trace

413 Optimisation de la proceacutedure drsquoextraction en HS-SPME

4131 Veacuterification de lrsquoutilisation du nonane comme eacutetalon interne pour

la proceacutedure drsquoextraction en HS-SPME (meacutethode HS-SPME 1)

La premiegravere eacutetape de lrsquooptimisation de la proceacutedure drsquoextraction consiste agrave ajouter un eacutetalon

interne aux eacutechantillons afin de reacuteduire les variabiliteacutes induites agrave la fois par lrsquoextraction et

lrsquoinjection en GC-MS pour permettre une quantification adeacutequate des BTEX

Le nonane qui appartient agrave la famille des hydrocarbures est drsquoabord seacutelectionneacute comme eacutetalon

interne Ce composeacute dont la masse moleacuteculaire (MM=128 gmol) et la tempeacuterature

drsquoeacutebullition (150 degC) sont proches de celles des BTEX (MM de 78 agrave 106 gmol et

tempeacuteratures drsquoeacutebullition de 80 agrave 144 degC) est geacuteneacuteralement non preacutesent dans les matrices

fruitiegraveres qui contiennent principalement des alcanes lineacuteaires avec un nombre pair de

carbones Le nonane a eacutegalement pour avantage drsquoecirctre stable et drsquoavoir une dureacutee de

conservation longue en solution par rapport aux eacutetalons deuteacutereacutes Les premiegraveres extractions en

HS-SPME visent agrave veacuterifier la capaciteacute drsquoadsorption du nonane sur la fibre drsquoextraction et

lrsquoabsence drsquointerfeacuterence avec des pics associeacutes aux composeacutes de la matrice fruitiegravere Lrsquoion

majoritaire utiliseacute pour lrsquointeacutegration du pic du nonane ainsi que son temps de reacutetention ne

correspondent agrave aucun BTEX et agrave aucun composant de la pomme (figure 53) Aucune


142

confusion entre le pic de lrsquoeacutetalon interne et ceux correspondants aux composeacutes drsquointeacuterecirct nrsquoest

possible Le nonane semble donc ecirctre un eacutetalon interne adapteacute agrave la meacutethode HS-SPME




jusqursquoagrave 100 degC maintenue 5 min 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC 2 degCmin jusqursquoagrave 250 degC 30 degCmin jusqursquoagrave 300 degC

maintenue 5 min

Deacutetection en mode SIM preacutesentation des ions de rapports mz=78 (de 13 agrave 165 min) 91 (de 165 agrave 30 min) et 43 (de 24 agrave 30

min)

1 benzegravene 2 toluegravene 3 eacutethylbenzegravene 4 mp-xylegravenes 5 o-xylegravene EI eacutetalon interne (nonane)

Une gamme drsquoeacutetalonnage est ensuite effectueacutee afin de veacuterifier dans un premier temps la

lineacuteariteacute de la reacuteponse obtenue en GC-MS en fonction de la quantiteacute de BTEX introduite

entre 0 et 10 microgkg

Lrsquoajout des BTEX ainsi que lrsquoeacutetalon interne agrave la matrice induit un apport de solvant Lrsquoimpact

de lrsquointroduction de solvant sur lrsquoextraction est eacutetudieacute (tableau 26) en comparant les

chromatogrammes obtenus apregraves HS-SPME 1 pour une pomme (20 g de broyat) additionneacutee

de nonane (10 microL agrave 1 mgmL) condition 1 et pour une pomme (20 g de broyat) agrave laquelle est

ajouteacute le nonane (10 microL agrave 1 mgmL) et 200 microL de solvant (dichloromeacutethane) condition 2 Ce

dernier ajout a pour but de simuler lrsquoapport de solvant geacuteneacutereacute lors de la reacutealisation de la

gamme drsquoeacutetalonnage Les aires brutes obtenues pour le pic du nonane lors des 3 essais

reacutealiseacutes sont preacutesenteacutees pour chacune des deux conditions (tableau 26)


Condition 1 Condition 2

Aires brutes du nonane 128639 35543

177806 72573

150922 31619

Moyenne 152456 46578 Aires brutes obtenues pour le nonane (500 microgkg) en GC-MS apregraves extraction en HS-SPME drsquoune pomme (20 g de broyat)

additionneacutee de nonane (condition 1) ou additionneacutee de nonane et de dichloromeacutethane (200 microL) (condition 2)

Les conditions de seacuteparation et de deacutetection sont preacuteciseacutees dans la section 3521 du chapitre 3


143

Lrsquoaire brute est 3 fois plus importante pour le nonane lorsqursquoil est introduit seul dans

lrsquoeacutechantillon de pomme (condition 1 tableau 26) Lrsquoextraction du nonane est moins efficace

lorsqursquoil est additionneacute au broyat avec un ajout de solvant (condition 2 tableau 26)

Neacuteanmoins dans les deux conditions le nonane reste largement quantifiable avec un rapport

signalbruit tregraves supeacuterieur agrave 10

Dans la litteacuterature lrsquoaddition de solvant en HS-SPME est geacuteneacuteralement effectueacutee pour

faciliter le passage des composeacutes drsquointeacuterecirct fortement adsorbeacutes agrave la matrice dans la phase

gazeuse Cependant la preacutesence de solvant organique tel que le dichloromeacutethane peut megravener agrave

une diminution de lefficaciteacute dextraction des HAP dans les leacutegumes (Lei 2011) Ce

pheacutenomegravene correspond agrave celui observeacute lors de lrsquoextraction du nonane en HS-SPME apregraves

ajout du dichloromeacutethane La reacutealisation de la courbe drsquoeacutetalonnage preacutevoit lrsquoajout de volumes

croissants de la solution HAPBTEX 1 preacutepareacutee dans le dichloromeacutethane La reacuteponse du

nonane obtenue en GC-MS pouvant varier en fonction du volume de solution HAPBTEX 1

introduit le volume de solvant additionneacute agrave lrsquoeacutechantillon est maintenu constant Lors de la

reacutealisation de la gamme drsquoeacutetalonnage le volume de solution HAPBTEX 1 ajouteacute varie entre

0 et 100 microL cet ajout est compleacutementeacute systeacutematiquement par du dichloromeacutethane pour

maintenir le volume introduit constant Ce compleacutement en dichloromeacutethane assure le maintien

de conditions drsquoextraction similaires pour lrsquoensemble des eacutechantillons et ainsi une reacuteponse

stable de lrsquoeacutetalon interne Des proportions identiques entre la masse de broyat et les quantiteacutes

drsquoeacutetalon interne et de solvant introduites sont respecteacutees pour les eacutechantillons additionneacutes ou

non de HAP et BTEX

La proceacutedure drsquoextraction ayant eacuteteacute optimiseacutee par lrsquoajout drsquoun eacutetalon interne et par le

maintien drsquoun volume constant introduit dans lrsquoeacutechantillon une veacuterification de la

conservation des eacutechantillons de pomme broyeacutee est reacutealiseacutee

4132 Choix du mode de conservation pour les eacutechantillons de pomme

broyeacutee

La pomme est un fruit ayant une dureacutee de conservation longue Cependant la reacutecolte des

pommes est saisonniegravere regroupeacutee sur une peacuteriode assez courte drsquoenviron 3 agrave 4 mois (de

septembre agrave deacutecembre dans lrsquoheacutemisphegravere nord)

Dans le but de mener des campagnes de preacutelegravevement dans la peacuteriode de maturiteacute des fruits

puis de les analyser ulteacuterieurement un mode de conservation des eacutechantillons a eacuteteacute rechercheacute

Dans la litteacuterature des meacutethodes de lyophilisation congeacutelation ou reacutefrigeacuteration sont utiliseacutees

pour la conservation des aliments contamineacutes par les hydrocarbures aromatiques (Ashraf

2012 Fleming-Jones 2003 Purcaro 2009 Camargo 2003) Neacuteanmoins il nrsquoexiste aucune

donneacutee agrave notre connaissance comparant les quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques avant et

apregraves la conservation des eacutechantillons

La lyophilisation est une proceacutedure reacutepandue pour conserver les eacutechantillons elle a

notamment eacuteteacute utiliseacutee pour des eacutechantillons de viandes contamineacutes par des hydrocarbures

aromatiques polycycliques (Purcaro 2009) Neacuteanmoins ce mode de conservation nrsquoa pas eacuteteacute

retenu en raison du processus drsquoeacutevaporation drastique mis en jeu qui peut induire des pertes

en BTEX composeacutes tregraves volatils et apolaires contenus dans des matrices aqueuses


144

Des pertes importantes (jusqursquoagrave 100 ) de composeacutes volatils tels que le d-limonegravene et le

myrcegravene sont notamment observeacutees apregraves lyophilisation du pamplemousse (Vanamala 2005)

Pour la peau du raisin la lyophilisation entraicircne une perte significative (niveau de confiance

0005) de certains terpegravenes (menthol neacuterol et trans-geacuteraniol) dont la structure est

relativement proche de celles des hydrocarbures aromatiques monocycliques (de Torres

2010)

Avant lrsquoanalyse des BTEX dans des aliments Fleming-Jones et al ont mixeacute puis conserveacute les

eacutechantillons au congeacutelateur (Fleming-Jones 2003) La congeacutelation apparaicirct donc ecirctre une

option de conservation favorable En raison des faibles tempeacuteratures preacutesentes au cours de la

congeacutelation le risque de perte de composeacutes sensibles semble moins important que durant la

reacutefrigeacuteration Lrsquoimpact de ce mode de conservation sur le contenu en BTEX dans 20 g de

broyat de pomme a donc eacuteteacute testeacute Le flaconnage choisi pour la conservation possegravede une

embouchure large pour faciliter la reacutecupeacuteration de lrsquoeacutechantillon De plus avant la congeacutelation

de lrsquoeacutechantillon lrsquoair contenu dans le volume vide est chasseacute par un passage sous flux drsquoazote

gaz inerte avec lequel lrsquoeacutechantillon nrsquoa pas drsquointeraction minimisant ainsi le processus

drsquooxydation

Des tests de conservation effectueacutes agrave partir de 20 g de broyat de pomme additionneacute de BTEX

agrave 4 microgkg consistent agrave comparer 3 conditions

- Ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le dichloromeacutethane puis extraction en

HS-SPME le jour mecircme (J0)

- Ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le dichloromeacutethane puis congeacutelation

pendant 6 semaines agrave -20degC Deacutecongeacutelation (minimum 15 min agrave tempeacuterature

ambiante) puis extraction en HS-SPME (S6a)

- Congeacutelation pendant 6 semaines agrave -20degC Deacutecongeacutelation (minimum 15 min agrave

tempeacuterature ambiante) puis ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le

dichloromeacutethane le jour de lrsquoextraction en HS-SPME (S6b)

En figure 54 les reacutesultats en aires relatives apregraves extraction en HS-SPME des BTEX sont

compareacutes pour des eacutechantillons de pomme conserveacutes dans ces diffeacuterentes conditions


145



Pour chaque condition lrsquoaire relative repreacutesenteacutee correspond agrave la moyenne de 2 deacuteterminations (n=2)

Les barres drsquoerreurs correspondent aux eacutecarts entre les 2 deacuteterminations

x10 les aires relatives pour le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene les mp-xylegravenes et lrsquoo-xylegravene ont eacuteteacute diviseacutees par 10 pour ecirctre agrave la

mecircme eacutechelle que le benzegravene

J0 addition de BTEX agrave 4 microgkg agrave 20 g de broyat de pomme puis ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le

dichloromeacutethane suivi de lrsquoextraction en HS-SPME le jour mecircme

S6a addition de BTEX agrave 4 microgkg agrave 20 g de broyat de pomme puis ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le

dichloromeacutethane congeacutelation pendant 6 semaines agrave -20degC Deacutecongeacutelation (minimum 15 min agrave tempeacuterature ambiante) suivie

de lrsquoextraction en HS-SPME

S6b addition de BTEX agrave 4 microgkg agrave 20 g de broyat de pomme puis congeacutelation pendant 6 semaines agrave -20degC Deacutecongeacutelation

(minimum 15 min agrave tempeacuterature ambiante) puis ajout drsquoeacutetalon interne et compleacutementation avec le dichloromeacutethane suivi de

lrsquoextraction en HS-SPME

Une faible dispersion des aires relatives est observeacutee (figure 54) pour lrsquoeacutechantillon nrsquoayant

pas subi drsquoeacutetape de conservation (J0) Au contraire une variabiliteacute tregraves importante des aires

relatives est observeacutee lorsque lrsquoeacutetalon interne et le solvant sont ajouteacutes avant la congeacutelation de

lrsquoeacutechantillon (S6a) Lorsque lrsquoeacutetalon interne et le solvant sont ajouteacutes apregraves la deacutecongeacutelation

de lrsquoeacutechantillon (S6b) les aires relatives sont quasi nulles et difficilement comparables agrave

celles retrouveacutees avec les autres conditions de stockage

Lrsquohistogramme de la figure 54 montre que la congeacutelation (aussi bien dans les conditions S6a

que S6b) ne permet pas de retrouver les mecircmes aires relatives que lorsque lrsquoeacutechantillon nrsquoest

pas soumis agrave une proceacutedure de conservation La congeacutelation nrsquoest donc pas un mode de

conservation favorable pour les BTEX dans la pomme

Afin drsquoobserver lrsquoeacutevolution des composeacutes indeacutependamment du comportement de lrsquoeacutetalon

interne les aires brutes sont eacutegalement preacutesenteacutees (figure 55) pour les mecircmes conditions de

conservation du broyat de pomme additionneacute en BTEX agrave 4 gkg


146


dans diffeacuterentes conditions de conservation Pour chaque condition lrsquoaire brute repreacutesenteacutee correspond agrave la moyenne de 2 deacuteterminations (n=2)


x10 les aires brutes pour les mp-xylegravenes et lrsquoo-xylegravene ont eacuteteacute diviseacutees par 10 pour ecirctre agrave la mecircme eacutechelle que le benzegravene le

toluegravene et lrsquoeacutethylbenzegravene

x100 les aires brutes pour le nonane ont eacuteteacute diviseacutees par 100 pour ecirctre agrave la mecircme eacutechelle que le benzegravene le toluegravene et

lrsquoeacutethylbenzegravene









Pour lrsquoeacutechantillon nrsquoayant pas subi drsquoeacutetape de conservation (J0) les valeurs drsquoaires brutes

sont faiblement variables (figure 55) Apregraves 6 semaines de congeacutelation agrave -20 degC les aires

brutes des BTEX initialement additionneacutes seuls au broyat de pomme (conditions S6b) sont

reacuteduites de 80 agrave 90 compareacutees aux valeurs brutes des BTEX pour lrsquoeacutechantillon non

conserveacute (J0) Dans les conditions S6a ougrave les BTEX et lrsquoeacutetalon interne sont conserveacutes 6

semaines au congeacutelateur les reacutesultats bruts sont tregraves variables mais montrent globalement une

tendance agrave la diminution par rapport aux aires obtenues avec lrsquoeacutechantillon non conserveacute (J0)

Dans ces conditions de conservation (S6a) le nonane subit une perte de pregraves de 90 par

rapport agrave lrsquoajout initial (figure 55)

Il apparaicirct que les conditions de conservation testeacutees engendrent une perte drsquoune part

importante et variable des BTEX et du nonane apregraves 6 semaines de congeacutelation agrave -20 degC Du

fait de lrsquoimpact neacutegatif de la congeacutelation sur la quantiteacute de nonane et de BTEX dans


147

lrsquoeacutechantillon celle-ci nrsquoapparaicirct pas ecirctre un mode de conservation adapteacute du broyat de

pomme

Ainsi afin drsquoeacuteviter les pertes mais eacutegalement des biais entre les analyses drsquoeacutechantillons

conserveacutes plus ou moins longtemps la conservation des pommes sur le long terme est

abandonneacutee Les extractions en HS-SPME des pommes preacuteleveacutees en milieu naturel seront

principalement reacutealiseacutees degraves le lendemain de leur reacutecolte Les pommes seront conserveacutees au

maximum 2 jours dans un reacutecipient en verre fermeacute hermeacutetiquement

Ces reacutesultats ont eacutegalement ameneacute agrave remettre en cause le mode de conservation des solutions

commerciales et dilueacutees de HAP de BTEX et drsquoeacutetalons internes En effet ces solutions

conserveacutees au congeacutelateur subissent de freacutequentes deacutecongeacutelations et recongeacutelations

susceptibles drsquoentraicircner leur deacutegradation rapide et une eacuteventuelle volatilisation des composeacutes

Ce mode de conservation a donc eacuteteacute abandonneacute et lrsquoensemble des solutions est conserveacute au


En respectant les conditions ainsi deacutefinies pour lrsquoutilisation du nonane comme eacutetalon interne

et pour la conservation des eacutechantillons la meacutethode HS-SPME 1 a pu ecirctre valideacutee pour la

deacutetermination des BTEX dans deux matrices fruitiegraveres la pomme et la poire

414 Validation de la meacutethode HS-SPME 1 avec la pomme et la poire

Afin de valider la meacutethode HS-SPME 1 des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

ainsi qursquoune gamme drsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg sont reacutealiseacutes pour la pomme (sections

4141 agrave 4143) et pour la poire (sections 4144 et 4145)

4141 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la meacutethode

HS-SPME 1 avec la pomme

Les essais de reacutepeacutetabiliteacute permettent drsquoeacutetudier la variabiliteacute des reacutesultats de trois extractions

reacutealiseacutees le mecircme jour Le nombre de deacuteterminations (n=3 pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute) est

choisi pour ecirctre en coheacuterence avec les essais meneacutes par la suite avec les HAP La dureacutee des

meacutethodologies drsquoextraction en UAESPE et drsquoanalyse des HAP ne permettent que 3

deacuteterminations par jour La fideacuteliteacute intermeacutediaire exprime la variabiliteacute des reacutesultats

drsquoextractions reacutealiseacutees dans un mecircme laboratoire mais agrave des moments diffeacuterents Les essais de

reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire utilisent un ajout eacutequivalent agrave 4 microgkg pour chaque

BTEX dans la pomme selon la proceacutedure deacutecrite dans la section 352 du chapitre 3 Mateacuteriels

et Meacutethodes Cette teneur est seacutelectionneacutee car elle se situe au milieu de la gamme de lineacuteariteacute

eacutetudieacutee La variabiliteacute des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de preacutecision intermeacutediaire est eacutevalueacutee gracircce

aux calculs des coefficients de variation qui correspondent agrave lrsquoeacutecart type rapporteacute agrave la

moyenne des mesures Les reacutesultats obtenus pour la meacutethode HS-SPME 1 sont preacutesenteacutes dans

le tableau 27


148


SPME 1

Reacutepeacutetabiliteacute

CV (n=3)

Fideacuteliteacute intermeacutediaire

CV (n=9)

Benzegravene 10 19

Toluegravene 11 14

Ethylbenzegravene 8 10

mp-Xylegravenes 6 20

o-Xylegravene 10 12 Essais reacutealiseacutes avec la pomme additionneacutee de BTEX agrave 4 microgkg excepteacute pour les mp-Xylegravenes (8 microgkg) qui ne peuvent pas

ecirctre dissocieacutes lors de lrsquoanalyse par GC-MS

n nombre drsquoeacutechantillons analyseacutes

CV coefficient de variation

Les coefficients de variation (CV) de reacutepeacutetabiliteacute sont tous compris entre 6 (pour les mp-

xylegravenes) et 11 (pour le toluegravene) Pour des eacutechantillons drsquoeau les coefficients de variation

obtenus en SPME (en immersion directe et dans lrsquoespace de tecircte) pour une concentration en

BTEX de 1 microgL sont compris entre 2 et 16 et varient de 6 agrave 11 avec 10 microgL (5

deacuteterminations pour chaque concentration) (Bianchin 2012) Les reacutesultats de reacutepeacutetabiliteacute avec

la pomme sont donc comparables agrave ceux obtenus dans lrsquoeau qui est une matrice moins

complexe et pour une concentration de 10 microgL Pour lrsquoolive qui est une matrice complexe

les 8 deacuteterminations reacutealiseacutees dans lrsquoespace de tecircte agrave 10 microgkg donnent des CV de 10 agrave 14

pour la reacutepeacutetabiliteacute et les CV sont compris entre 10 et 13 pour une concentration de 50

microgkg (8 deacuteterminations) (Gilbert-Loacutepez 2010) Les CV de reacutepeacutetabiliteacute preacutesenteacutes dans le

tableau 27 sont coheacuterents avec ceux observeacutes pour lrsquoolive avec des concentrations testeacutees 2 agrave

10 fois supeacuterieures agrave celle utiliseacutee pour la pomme (4 microgkg)

En ce qui concerne la fideacuteliteacute intermeacutediaire avec la pomme les coefficients de variation

varient entre 10 pour lrsquoeacutethylbenzegravene et 20 pour les mp-xylegravenes La variabiliteacute des

reacutesultats sur des journeacutees diffeacuterentes (5 deacuteterminations) est eacutetudieacutee en HS-SPME pour le

toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes agrave 10 microgkg dans des eacutechantillons drsquohuile drsquoolive et les

CV obtenus atteignent jusqursquoagrave 15 (Vichi 2005) Les reacutesultats de fideacuteliteacute intermeacutediaire sont

globalement coheacuterents avec les reacutesultats de variabiliteacute sur des jours diffeacuterents preacutesenteacutes pour

lrsquohuile drsquoolive la concentration eacutetudieacutee ici avec la pomme eacutetant environ 2 fois plus faible

Les coefficients de variation obtenus avec la meacutethode HS-SPME 1 sont approprieacutes agrave la

deacutetermination des BTEX agrave 4 microgkg

4142 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage pour la meacutethode HS-SPME 1

avec la pomme

La seconde eacutetape de la validation de la meacutethode HS-SPME 1 consiste agrave veacuterifier la lineacuteariteacute

des mesures entre 0 et 10 microgkg (section 351 du chapitre 3) Les droites obtenues pour

chaque composeacute sont preacutesenteacutees en figure 56


149


Gammes reacutealiseacutee sur 6 points en triplicat 0 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 4 8 12 16 et 20 microgkg les points

agrave 16 et 20 microgkg ne sont pas repreacutesenteacutes)

Les barres drsquoerreur correspondent aux eacutecarts-types entre les valeurs des 3 eacutetalonnages reacutealiseacutes

Le benzegravene est le composeacute preacutesentant la plus faible pente entre 0 et 10 microgkg avec la pomme

La pente de lrsquoeacutethylbenzegravene est environ 2 fois moins importante que celle du toluegravene qui est

elle-mecircme environ 3 fois supeacuterieure agrave celle du benzegravene Lrsquoo-xylegravene et les mp-xylegravenes

montrent des pentes tregraves proches ce qui indique que ces composeacutes sont extraits et deacutetecteacutes de

faccedilon similaire

Le coefficient de deacutetermination (R2) le plus faible obtenu agrave partir des droites de reacutegression

lineacuteaire est de 09694 pour le benzegravene Au cours de lrsquoeacutetude preacuteliminaire meneacutee au laboratoire

le coefficient de deacutetermination obtenu pour le benzegravene dans la pomme avec la mecircme fibre

drsquoextraction CARPDMS (75 microm drsquoeacutepaisseur) et la mecircme colonne chromatographique (DB

5ms) eacutetait infeacuterieur agrave 09 pour une concentration en benzegravene de 1000 microgkg (Poinot 2014)

Lrsquoutilisation de lrsquoappareil de GC-MS Shimadzu QP 2010 et du mode SIM permet drsquoameacuteliorer

le reacutesultat preacuteceacutedemment obtenu Lrsquoion seacutelectionneacute pour la deacutetection du benzegravene (mz=78)

correspond agrave lrsquoion majoritairement formeacute lors de lrsquoionisation eacutelectronique son intensiteacute

relative est plus de 3 fois supeacuterieure agrave celles des autres ions du spectre de masse pour ce

composeacute De plus une tregraves faible variabiliteacute des reacutesultats entre 0 et 10 microgkg pour le benzegravene

associeacutee agrave de faibles eacutecarts types est observeacutee (figure 56)

Pour le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes les R2 obtenus avec la pomme sont compris

entre 09829 et 09926 (figure 56) Des R2 deacutetermineacutes apregraves HS-SPME agrave partir drsquoeacutechantillons

drsquoeau varient entre 09864 et 09926 pour le toluegravene et les mp-xylegravenes et la gamme de

lineacuteariteacute des reacutesultats se situe entre environ 10 et 1000 microgL (Tankiewicz 2013) La pomme


150

est une matrice plus complexe que lrsquoeau et la gamme de lineacuteariteacute eacutetudieacutee dans la pomme est

plus faible (comprise entre 0 et 10 microgkg) les R2 preacutesenteacutes en figure 56 sont donc coheacuterents

avec ceux preacutesenteacutes pour des eacutechantillons drsquoeau

4143 Deacutetermination des limites de deacutetection et quantification pour la

meacutethode HS-SPME 1 avec la pomme

Les limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) sont ensuite calculeacutees pour la

meacutethode HS-SPME 1 selon la proceacutedure deacutecrite dans la section 353 du chapitre 3 Les

valeurs de LOD et LOQ obtenues pour la pomme sont donneacutees dans le tableau 28


LOD LOQ

(microgkg)

Benzegravene 0065 0217

Toluegravene 0022 0072



o-Xylegravene 0011 0036 LOD limite de deacutetection

LOQ limite de quantification

Les LOD varient entre 0011 et 0065 microgkg de masse fraicircche et les LOQ entre 0036 et 0217

microgkg de masse fraicircche Pour les BTEX extraits par SPME (immersion directe et dans

lrsquoespace de tecircte) agrave partir drsquoeacutechantillons drsquoeau les LOD (compris entre 007 et 032 microgL) sont

environ 5 agrave 10 fois supeacuterieurs agrave ceux trouveacutes pour la pomme (Bianchin 2012) Dans une

eacutetude meneacutee en HS-SPME sur des eacutechantillons drsquohuile les LOD et LOQ pour le toluegravene

lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes sont compris entre 04 et 07 microgkg et entre 14 et 22 microgkg

respectivement (Vichi 2005) Ces reacutesultats eacutegalement obtenus en utilisant le mode SIM de la

deacutetection en masse montrent que les limites de deacutetection et de quantification (tableau 28)

deacutetermineacutees avec la pomme sont faibles et compatibles avec la recherche des BTEX agrave lrsquoeacutetat

de traces dans ces eacutechantillons

Les reacutesultats obtenus avec la meacutethode HS-SPME 1 sont reacutepeacutetables et une bonne fideacuteliteacute

intermeacutediaire est obtenue Pour chaque BTEX des lineacuteariteacutes sont observeacutees pour les droites

drsquoeacutetalonnage (aire relative = f(concentration) entre 0 et 10 microgkg de masse fraicircche) Les

limites de deacutetection et de quantification deacutetermineacutees sont faibles ce qui est compatible avec

une deacutetermination de ces composeacutes agrave lrsquoeacutetat de traces dans la pomme

4144 Reacutealisation des droites drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 1

appliqueacutee agrave la poire

La meacutethode HS-SPME 1 valideacutee pour la deacutetermination des BTEX dans la pomme a eacuteteacute

testeacutee dans le cas drsquoune autre matrice fruitiegravere la poire Des courbes drsquoeacutetalonnage ont eacuteteacute

reacutealiseacutees pour chaque BTEX avec la poire comme matrice extraite Les droites obtenues sont

preacutesenteacutees sur la figure 57


151





De la mecircme faccedilon que pour la pomme la pente observeacutee pour lrsquoeacutethylbenzegravene avec la poire est

environ 2 fois plus importante que celle du toluegravene qui est elle-mecircme eacutegale agrave environ 3 fois la

pente obtenue pour le benzegravene Les valeurs des pentes pour lrsquoo-xylegravene et les mp-xylegravenes sont

proches et du mecircme ordre de grandeur que celles observeacutees avec la pomme (figure 56)

Les coefficients de deacutetermination (R2) obtenus pour lrsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg avec la

meacutethode HS-SPME 1 et la poire comme matrice extraite sont compris entre 09692 pour les

mp-xylegravenes et 09899 pour le benzegravene Ces valeurs de Rsup2 sont leacutegegraverement infeacuterieures agrave celles

trouveacutees avec la pomme neacuteanmoins pour chaque point de gamme les mesures drsquoaires

relatives avec la poire sont relativement peu disperseacutees Elles sont coheacuterentes avec celles

retrouveacutees geacuteneacuteralement dans la litteacuterature (Tankiewicz 2013) Les pentes sont quant agrave elles

proches de celles trouveacutees pour la pomme

Globalement pour les 5 composeacutes analyseacutes il existe une relation lineacuteaire entre la reacuteponse

obtenue en GC-MS et la quantiteacute de BTEX introduite entre 0 et 10 microgkg de masse fraicircche La

meacutethode HS-SPME 1 est donc applicable agrave la deacutetermination des BTEX dans la poire


152


meacutethode HS-SPME 1 avec la poire

Les LOD et LOQ deacutetermineacutees pour la poire comme matrice sont preacutesenteacutees dans le

tableau 29


LOD LOQ

(microgkg)







Les LOD sont comprises entre 0013 microgkg de masse fraicircche pour les mp-xylegravenes et 0081

microgkg de masse fraicircche pour le benzegravene Pour les LOQ les valeurs varient entre 0043 et

0271 microgkg de masse fraicircche Ces valeurs sont coheacuterentes avec les LOD et LOQ retrouveacutees

preacuteceacutedemment avec la pomme (tableau 28) et sont globalement plus faibles que les valeurs

rencontreacutees dans la litteacuterature pour les BTEX (Bianchin 2012 Vichi 2005)

Les LOD et les LOQ sont faibles et coheacuterentes pour une analyse de faibles quantiteacutes de BTEX

dans la poire

415 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 pour diffeacuterentes matrices

fruitiegraveres

4151 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 avec la pomme

Le nonane est un eacutetalon interne qui a eacuteteacute seacutelectionneacute pour sa stabiliteacute caracteacuteristique non

retrouveacutee avec les eacutetalons deuteacutereacutes en solution du fait des eacutechanges proton-deuteacuterium

Neacuteanmoins certains reacutesultats (section 4132 page 166) reacutevegravelent qursquoune conservation agrave long

terme des eacutechantillons de pomme additionneacutes de nonane et contenant des BTEX est

impossible De longues eacutetapes de conservation nrsquoeacutetant plus envisageacutees la stabiliteacute de lrsquoeacutetalon

interne ne srsquoavegravere plus ecirctre une caracteacuteristique indispensable De plus les reacutesultats de

reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire obtenus en HS-SPME 1 avec le nonane sont

acceptables mais sont susceptibles drsquoecirctre ameacutelioreacutes par lrsquoutilisation drsquoun eacutetalon interne de

structure chimique de volatiliteacute et de capaciteacute drsquoadsorption sur la fibre plus proche des

analytes cibleacutes Un nouvel eacutetalon a donc eacuteteacute seacutelectionneacute La meacutethode HS-SPME 1 utilisant le

nonane comme eacutetalon interne est remplaceacutee par la meacutethode HS-SPME 2 qui se diffeacuterencie de

la premiegravere par lrsquoutilisation de lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 comme eacutetalon interne Lrsquoeacutethylbenzegravene-d10

qui possegravede une structure similaire aux BTEX doit posseacuteder des caracteacuteristiques drsquoextraction

et drsquoadsorption proches de celles de lrsquoeacutethylbenzegravene en HS-SPME


153

Lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 (tR autour de 256 min) possegravede un temps de reacutetention proche de celui de

lrsquoeacutethylbenzegravene (tR autour de 26 min) Lrsquoion majoritaire utiliseacute pour la deacutetection en SIM de

lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 (mz = 116) ne correspond agrave aucun des BTEX rechercheacute le pic de lrsquoeacutetalon

interne ne se trouve pas co-eacutelueacute avec les pics des composeacutes drsquointeacuterecirct ou des pics provenant

des composeacutes de la matrice fruitiegravere (figure 58)





maintenue 5 min

Deacutetection en mode SIM preacutesentation des ions de rapports mz=78 (de 13 agrave 165 min) 91 (de 165 agrave 30 min) et 116 (de 22 agrave

30 min)


EI eacutetalon interne eacutethylbenzegravene-d10

La meacutethode drsquoextraction HS-SPME 2 utilisant lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 comme eacutetalon interne doit

ecirctre valideacutee Les essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire agrave 4 microgkg ainsi que les

droites drsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg sont de nouveau effectueacutes


154

41511 Reacutepeacutetabiliteacute et fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la meacutethode HS-

SPME 2 avec la pomme

Afin de valider la meacutethode HS-SPME 2 les essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

sont reacutealiseacutes Les reacutesultats pour lrsquoensemble des BTEX sont preacutesenteacutes dans le tableau 30


SPME 2

Composeacutes Reacutepeacutetabiliteacute (n=4)

CV ()


CV ()

Benzegravene 4 12

Toluegravene 3 6



o-Xylegravene 3 12

Essais reacutealiseacutes avec la pomme additionneacutee de BTEX agrave 4 microgkg excepteacute pour les mp-Xylegravenes (8 microgkg) qui ne peuvent pas




Les coefficients de variation obtenus pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute avec la meacutethode HS-

SPME 2 sont compris entre 3 et 4 alors que des reacutesultats entre 6 et 11 sont trouveacutes avec

la meacutethode HS-SPME 1 La comparaison des tableaux 30 et 33 indique que la mise en place

de lrsquoeacutetalon interne eacutethylbenzegravene-d10 permet drsquoameacuteliorer les CV des essais de reacutepeacutetabiliteacute le

seul paramegravetre ayant eacuteteacute modifieacute entre les deux techniques eacutetant lrsquoeacutetalon interne

Les CV deacutetermineacutes apregraves lrsquoextraction par HS-SPME (5 reacuteplicats) des BTEX preacutesents entre 2

et 15 microgL dans des eacutechantillons drsquoeau sont compris entre 3 et 7 (Meneacutendez 2000) Les

reacutesultats des essais de reacutepeacutetabiliteacute obtenus pour les BTEX avec la pomme sont donc

comparables agrave ceux retrouveacutes pour lrsquoeau qui est une matrice moins complexe

En ce qui concerne la fideacuteliteacute intermeacutediaire le coefficient de variation le plus eacuteleveacute obtenu

dans la pomme avec la meacutethode HS-SPME 2 est de 21 pour les mp-xylegravenes (tableau 30)

Cette valeur est similaire agrave celle observeacutee pour les mp-xylegravenes (20 ) avec la meacutethode HS-

SPME 1 (tableau 27) Pour les autres composeacutes les CV de fideacuteliteacute intermeacutediaire avec la

meacutethode HS-SPME 2 varient entre 6 et 12 (tableau 30) Lrsquoutilisation de lrsquoeacutethylbenzegravene-d10

(meacutethode HS-SPME 2) permet drsquoameacuteliorer les reacutesultats de fideacuteliteacute intermeacutediaire par rapport agrave

ceux obtenus avec la meacutethode HS-SPME 1 puisque les CV eacutetaient tous compris entre 10 et 19

(tableau 27)

Les reacutesultats de fideacuteliteacute intermeacutediaire (tableau 30) sont coheacuterents avec les reacutesultats de

variabiliteacute sur des jours diffeacuterents (5 deacuteterminations) preacutesenteacutes en HS-SPME pour le toluegravene

lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes agrave 10 microgkg dans des eacutechantillons drsquohuile drsquoolive avec des CV

jusqursquoagrave 15 (Vichi 2005)


155

41512 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage pour la meacutethode HS-


Les gammes drsquoeacutetalonnage sont ensuite reacutealiseacutees avec la meacutethode HS-SPME 2 entre 0 et 10

microgkg Les droites obtenues sont preacutesenteacutees en figure 59





Les coefficients de deacutetermination (R2) obtenus pour les BTEX avec la meacutethode HS-SPME 2

sont compris entre 09475 et 09956 Les plus faibles valeurs de R2 sont observeacutees pour les

mp-xylegravenes avec 09475 et le benzegravene avec 09550 Pour ces deux composeacutes les valeurs de

R2 sont infeacuterieures agrave celles trouveacutees avec la meacutethode HS-SPME 1 (R2 de 09856 pour les mp-

xylegravenes et 09694 pour le benzegravene figure 56) Pour le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et lrsquoo-xylegravene

les R2 09879 0 9956 et 09829 respectivement sont comparables agrave ceux de la meacutethode HS-

SPME 1 (R2 de 09898 0 9926 et 09829 respectivement)

Les valeurs des pentes obtenues pour les BTEX avec la meacutethode HS-SPME 2 ne peuvent pas

ecirctre compareacutees agrave celles de la meacutethode HS-SPME 1 en raison du changement drsquoeacutetalon interne

induisant des facteurs de reacuteponse diffeacuterents Neacuteanmoins les pentes conservent globalement le

mecircme ordre avec la plus faible valeur observeacutee pour le benzegravene suivi du toluegravene (2 fois la

pente du benzegravene) puis de lrsquoeacutethylbenzegravene (2 fois la pente du toluegravene) Ce reacutesultat indique que

lrsquoextraction des BTEX nrsquoa pas eacuteteacute modifieacute par le changement drsquoeacutetalon interne effectueacute entre la

meacutethode HS-SPME 1 et la meacutethode HS-SPME 2

Les ordonneacutees agrave lrsquoorigine (point agrave 0 microgkg) assez eacuteleveacutees (figure 59) indique une preacutesence

significative des mp-xylegravenes et du toluegravene dans les pommes provenant du supermarcheacute Ces


156

deux composeacutes eacutetaient observeacutes en proportions moins importantes lors de la reacutealisation des

gammes drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 1 (figure 56) Les pommes provenant du

supermarcheacute possegravedent donc un contenu en BTEX susceptible de varier drsquoun achat agrave lrsquoautre

41513 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification

pour la meacutethode HS-SPME 2 avec la pomme

Les limites de deacutetection et de quantification deacutetermineacutees pour chaque BTEX dans la pomme

avec la meacutethode HS-SPME 2 sont preacutesenteacutees dans le tableau 31


Composeacutes LOD LOQ

(microgkg)







Les LOD varient entre 0017 microgkg ww pour lrsquoo-xylegravene et 0097 microgkg ww pour le

benzegravene En ce qui concerne les LOQ elles varient entre 0058 et 0323 microgkg ww pour les

o-xylegravenes et le benzegravene respectivement (tableau 31) Ces valeurs sont globalement similaires

agrave celles obtenues pour la pomme avec la meacutethode HS-SPME 1 dont les LOD varient de 0007

agrave 0065 microgkg ww et de 0022 agrave 0217 microgkg ww pour les LOQ (tableau 28) La seule

modification de lrsquoeacutetalon interne (passage du nonane pour la meacutethode HS-SPME 1 agrave

lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 pour la meacutethode HS-SPME 2) nrsquoa pas drsquoinfluence sur les valeurs des LOD

et LOQ qui sont lieacutees aux caracteacuteristiques drsquoextraction et de deacutetection individuelles de chaque

BTEX

4152 Validation de la meacutethode HS-SPME 2 avec drsquoautres matrices

fruitiegraveres

La meacutethode HS-SPME 2 est ensuite appliqueacutee agrave diverses matrices fruitiegraveres La pomme la

poire la prune et le raisin sont des fruits seacutelectionneacutes pour leurs caracteacuteristiques diffeacuterentes

Ils preacutesentent notamment des teneurs variables en eau et certains possegravedent des peacutepins alors

que drsquoautres ont un noyau Lrsquoexpeacuterimentation vise une large gamme de fruits afin drsquoenvisager

une application meacutethodologique quel que soit le type de fruit


157

41521 Reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-

SPME 2 pour diverses matrices fruitiegraveres

De la mecircme faccedilon que pour la pomme des gammes drsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg sont

reacutealiseacutees au moyen de la meacutethode HS-SPME 2 en triplicat avec la poire la prune et le raisin

Les pentes et les coefficients de deacutetermination des droites de reacutegression lineacuteaire obtenues avec

les diffeacuterents fruits sont compareacutes agrave ceux deacutetermineacutes pour la pomme dans le tableau 32


HS-SPME 2

Composeacutes Pomme Poire Prune Raisin

Pente R2 Pente R2 Pente R2 Pente R2

Benzegravene 00685a 09550 00585 a 09851 00567a 09766 00912 09875

Toluegravene 0162a 09879 0179a b 09604 0184a b 09956 0230b 09957

Ethylbenzegravene 0340a 09956 0375a b 09993 0410b 09978 0401b 09980

mp-Xylegravenes 0403a 09475 0440a 09787 0502a 09978 0438a 09964

o-Xylegravene 0572a 09829 0649a b 09971 0726bc 09980 0793c 09954

Deacutetermineacutes agrave partir de 6 points de concentrations en triplicat 0 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 4 8 12 16 et

20 microgkg)

a b c pour chaque composeacute deux pentes avec au moins une lettre similaires ne sont pas significativement diffeacuterentes

meacutethode 95 Tukey HSD (honest significant difference)

Pour chaque fruit la lineacuteariteacute de leacutetalonnage est coheacuterente avec les valeurs des coefficients de

deacutetermination obtenus preacuteceacutedemment les Rsup2 eacutetant compris entre 0947 et 0999 (tableau 32)

Un test ANOVA est appliqueacute pour permettre la comparaison statistique des pentes obtenues

avec les diffeacuterents fruits Pour le benzegravene et le toluegravene la pente obtenue avec la pomme nrsquoest

pas significativement diffeacuterente (agrave 95 ) de celles deacutetermineacutees pour la poire ou la prune En

ce qui concerne le raisin il nrsquoy a pas pour le toluegravene de diffeacuterence significative (agrave 95 )

entre les pentes obtenues avec la prune ou la poire Pour lrsquoeacutethylbenzegravene les pentes obtenues

avec la poire et la pomme ne sont pas significativement diffeacuterentes de mecircme en ce qui

concerne les pentes pour la poire la prune et le raisin

Pour les mp-xylegravenes il nrsquoy a pas de diffeacuterence significative (95 ) entre les pentes des

diffeacuterentes matrices fruitiegraveres

Neacuteanmoins des valeurs pour certains facteurs de reacuteponse (pentes) peuvent preacutesenter quelques

diffeacuterences La pente observeacutee pour le benzegravene dans le raisin est par exemple

significativement diffeacuterente de celles obtenues avec les 3 autres fruits

La matrice semble avoir une faible influence sur lrsquoadsorption des analytes sur le support

drsquoextraction ainsi que sur lrsquoeacutequilibre entre lrsquoeacutechantillon et lrsquoespace de tecircte

Les pentes observeacutees pour le raisin sont geacuteneacuteralement un peu plus eacuteleveacutees que pour les autres

fruits Il peut ecirctre envisageacute que le broyat plus aqueux obtenu avec le raisin soit agrave lrsquoorigine

drsquoun deacuteplacement de lrsquoeacutequilibre favorable agrave lrsquoextraction dans lrsquoespace de tecircte

Globalement pour un composeacute donneacute les pentes sont de mecircme ordre de grandeur Le calcul

drsquoune valeur de pente moyenne agrave partir des reacutesultats des 4 fruits pourrait ecirctre envisageacute afin de

permettre une estimation de la quantiteacute de chaque BTEX dans nrsquoimporte quelle matrice

fruitiegravere


158

La meacutethode HS-SPME 2 est adapteacutee agrave la deacutetermination des BTEX dans les diffeacuterentes

matrices fruitiegraveres eacutetudieacutees entre 0 et 10 microgkg Chacune des pentes obtenues (tableau 32) sera

appliqueacutee aux eacutechantillons exposeacutes aux eacutemissions drsquoun moteur diesel (section 424 page 196)

afin de deacuteterminer la quantiteacute de BTEX preacutesente dans chaque fruit

41522 Deacutetermination des limites de deacutetection et quantification pour

la meacutethode HS-SPME 2 pour diverses matrices fruitiegraveres

Les LOD et LOQ sont deacutetermineacutees avec la meacutethode HS-SPME 2 pour chaque fruit (tableau

33)




LOD LOQ LOD LOQ LOD LOQ LOD LOQ

(microgkg)

Benzegravene 0097 0323 0148 0494 0152 0508 0183 0610

Toluegravene 0043 0144 0041 0137 0037 0124 0057 0191


mp-Xylegravenes 0024 0079 0022 0074 0019 0063 0029 0096

o-Xylegravene 0017 0058 0018 0058 0014 0045 0020 0068 LOD limite de deacutetection


Les LOD varient de 0014 microgkg de masse fraicircche pour lrsquoo-xylegravene dans la prune agrave 0183

microgkg (ww) pour le benzegravene dans le raisin Les LOQ sont compris entre 0045 et 0610 microgkg

(ww) (tableau 33)

Pour lrsquoo-xylegravene une tregraves faible diffeacuterence entre les limites (LOD et LOQ) est observeacutee avec le

changement de matrice fruitiegravere De mecircme pour le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les mp-xylegravenes

les limites trouveacutees avec la pomme la poire et la prune sont proches Pour le benzegravene les

limites les plus faibles sont obtenues avec la pomme et les plus fortes sont observeacutees avec le

raisin en ce qui concerne la poire et la prune les limites obtenues pour le benzegravene sont

similaires

Globalement les limites deacutetermineacutees avec le raisin sont leacutegegraverement plus eacuteleveacutees qursquoavec les

autres matrices fruitiegraveres eacutetudieacutees

Les faibles valeurs des LOD et LOQ permettent drsquoenvisager la quantification dans une large

gamme de fruits de teneurs infeacuterieures agrave 02 gkg (02 ppb) pour lrsquoensemble des BTEX agrave

lrsquoexception du benzegravene (LOD = 0183 microgkg avec le raisin) qui reste neacuteanmoins deacutetecteacute agrave

cette concentration


159

416 Mise en place et eacutevaluation drsquoun nouveau support drsquoextraction en

HS-SPME pour lrsquoanalyse des BTEX dans la pomme

Les coefficients de variations obtenus pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire au moyen des meacutethodes

HS-SPME 1 et HS-SPME 2 peuvent atteindre jusqursquoagrave 20 pour quelques BTEX Une

nouvelle meacutethodologie par HS-SPME est donc rechercheacutee afin drsquoune part de reacuteduire ces

variations mais aussi drsquoobtenir des limites de quantification infeacuterieures agrave 01 microgkg

concentrations pouvant ecirctre retrouveacutees dans certains eacutechantillons (Goacuterna-Binkul 1996) Drsquoune

autre part la nouvelle meacutethodologie par HS-SPME visera agrave associer lrsquoanalyse des BTEX agrave

celle des HAP leacutegers (section 5123 page 218)

4161 Essais de revecirctements PDMS pour la fibre utiliseacutee en micro-

extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte

Les fibres posseacutedant des revecirctements carboxenpolydimeacutethylsiloxane (CARPDMS) et

polydimeacutethylsiloxane (PDMS) sont les plus utiliseacutees pour lrsquoextraction des hydrocarbures

aromatiques (Bianchin 2012 Ezquerro 2004 Meneacutendez 2000) Des fibres avec un

revecirctement PDMS de 30 et de 100 microm drsquoeacutepaisseur sont testeacutees pour lrsquoextraction drsquoune mecircme

pomme additionneacutee en BTEX agrave 10 microgkg Les reacutesultats sont compareacutes agrave ceux obtenus avec

une fibre CARPDMS de 75 microm utiliseacutee avec la meacutethode HS-SPME 2 (tableau 34)



Revecirctement de fibre

CARPDMS 75 microm PDMS 30 microm PDMS 100 microm

aire brutes SN aire brutes SN aire brutes SN

Benzegravene 8368 350 2374 90 10382 543

Toluegravene 24624 712 5082 232 24716 1270

Ethylbenzegravene 41263 1381 14143 544 62122 2233

Ethylbenzegravene-d10 11957 470 3327 134 14346 649

mp-Xylegravenes 138036 2784 24137 802 107184 3376

o-Xylegravene 70796 1673 13811 433 59760 1780 Les aires brutes preacutesenteacutees correspondent aux moyennes de 3 deacuteterminations

SN rapport signal du composeacute sur le bruit de fond

Lrsquoutilisation drsquoune fibre comportant un revecirctement PDMS de 30 microm drsquoeacutepaisseur conduit agrave

lrsquoobtention drsquoaires brutes 3 agrave 5 fois infeacuterieures agrave celles observeacutees avec une fibre CARPDMS

de 75 microm drsquoeacutepaisseur De mecircme les valeurs des rapports signalbruit sont environ 3 fois

moins importantes avec la fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 30 microm qursquoavec la fibre CARPDMS

drsquoeacutepaisseur 75 microm (tableau 34) Les essais eacutetant reacutealiseacutes avec un eacutechantillon de pomme

additionneacute agrave 10 microgkg des difficulteacutes de deacutetection des BTEX agrave des concentrations infeacuterieures

peuvent ecirctre envisageacutees

La comparaison des reacutesultats obtenus avec les deux fibres PDMS drsquoeacutepaisseurs 30 et 100 microm

confirme que les revecirctements plus eacutepais sont plus approprieacutes agrave lrsquoextraction des composeacutes

volatils que les revecirctements fins (Kataoka 2000 King 2003) Des reacutesultats similaires sont


160

observeacutes pour les HAP dans lrsquoeau avec des aires plus importantes obtenues avec une fibre

PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm qursquoavec des fibres PDMS drsquoeacutepaisseur 7 et 30 microm (Doong 2000)

Les aires brutes obtenues sont globalement du mecircme ordre de grandeur pour une fibre

CARPDMS de 75 microm drsquoeacutepaisseur et pour une fibre PDMS de 100 m drsquoeacutepaisseur (tableau

35) Neacuteanmoins une ameacutelioration significative du rapport signalbruit (SN) est observeacutee pour

un revecirctement PDMS de 100 microm drsquoeacutepaisseur Le gain pour cet indicateur est tregraves appreacuteciable

par rapport au revecirctement CARPDMS de 75 m drsquoeacutepaisseur (+6 pour lrsquoo-xylegravene et jusqursquoagrave

+80 pour le toluegravene) Il est possible de consideacuterer que le support PDMS seul permet

drsquoobtenir un bruit de fond analytique moins important ceci pouvant ecirctre ducirc agrave une co-

extraction moindre drsquoautres eacuteleacutements volatils contenus dans la pomme broyeacutee

Lrsquoensemble des reacutesultats preacutesenteacutes pour les meacutethodes HS-SPME 1 et 2 (sections 414 et

415) confirme qursquoun revecirctement CARPDMS est adapteacute agrave lrsquoextraction des BTEX mais qursquoun

revecirctement PDMS de 100 microm drsquoeacutepaisseur peut permettre lrsquoobtention de meilleures limites de

deacutetection et de quantification

En conseacutequence le support drsquoextraction PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm est ameneacute agrave ecirctre valideacute

pour lrsquoextraction des BTEX avec la meacutethode HS-SPME 3

4162 Validation du revecirctement PDMS 100 microm comme support

drsquoextraction en HS-SPME

La premiegravere eacutetape de la validation de la meacutethode HS-SPME 3 utilisant une fibre PDMS

drsquoeacutepaisseur 100 m consiste agrave reacutealiser les essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

avec un eacutechantillon de pomme additionneacutee en BTEX agrave 4 microgkg Les reacutesultats obtenus sont

preacutesenteacutes dans le tableau 35


SPME 3


CV ()


CV ()

Benzegravene 6 7

Toluegravene 7 8


mp-Xylegravenes 3 6

o-Xylegravene 3 6





Les coefficients de variation obtenus lors des essais de reacutepeacutetabiliteacute sont compris entre 2

pour lrsquoeacutethylbenzegravene et 7 pour le toluegravene (tableau 35) Des CV de reacutepeacutetabiliteacute plus


161

importants sont observeacutes pour le benzegravene et le toluegravene respectivement 6 et 7 En ce qui

concerne les autres BTEX les reacutesultats de reacutepeacutetabiliteacute sont comparables agrave ceux obtenus avec

la meacutethode HS-SPME 2 pour laquelle les CV sont de 3 (tableau 30)

Pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire les valeurs des CV obtenus avec la meacutethode HS-SPME 3 pour

les BTEX dans la pomme varient de 5 agrave 8 (tableau 35) alors qursquoils atteignent jusqursquoagrave 21

avec la meacutethode HS-SPME 2 (tableau 30) Globalement la variabiliteacute drsquoadsorption des BTEX

sur la fibre PDMS (eacutepaisseur 100 microm) semble moins importante que sur la fibre CARPDMS

(eacutepaisseur 75 microm)

La meacutethode HS-SPME 3 permet donc drsquoobtenir des reacutesultats reacutepeacutetables ainsi que de tregraves

bonnes fideacuteliteacutes intermeacutediaires


avec la pomme

La lineacuteariteacute au moyen drsquoune fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 100 m (meacutethode HS-SPME 3) est

testeacutee au moyen de gammes drsquoeacutetalonnage entre 0 et 10 microgkg

De tregraves faibles preacutesences en BTEX ayant eacuteteacute constateacutees pour certains fruits testeacutes

(section 42) des points agrave 02 05 et 1 microgkg sont ajouteacutes pour reacutealiser les gammes

drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 3 (figure 60)


Gammes reacutealiseacutee sur 9 points en triplicat 0 02 05 1 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 04 1 2 4 8 12 16

et 20 microgkg les points agrave 16 et 20 microgkg ne sont pas repreacutesenteacutes)


Pour chaque concentration eacutetudieacutee (figure 60) des barres drsquoerreur reacuteduites sont obtenues par

rapport agrave celles observeacutees lors de la reacutealisation des gammes drsquoeacutetalonnage avec les meacutethodes

HS-SPME 1 et HS-SPME 2 (figures 55 et 60) Ce reacutesultat confirme la plus faible variabiliteacute

drsquoadsorption sur la fibre PDMS que sur la fibre CARPDMS


162

Les ordonneacutees agrave lrsquoorigine (points agrave 0 microgkg) des droites de la figure 60 sont quasi nulles voire

mecircme nulle pour les mp-xylegravenes Les BTEX peuvent donc ecirctre consideacutereacutes comme absents

des pommes utiliseacutees pour reacutealiser lrsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 3

Avec la meacutethode HS-SPME 3 le benzegravene reste le composeacute preacutesentant la plus faible valeur de

pente comme pour les meacutethodes HS-SPME 1 et 2 et la pente du toluegravene est environ 2 fois

supeacuterieure agrave celle du benzegravene Les pentes obtenues pour lrsquoo-xylegravene et les mp-xylegravenes avec la

meacutethode HS-SPME 3 sont tregraves proches avec 0338 et 0308 respectivement (figure 60)

Lrsquoeacutethylbenzegravene est le composeacute ayant la pente la plus importante en HS-SPME 3 avec 0360

(figure 60) Pour les meacutethodes HS-SPME 1 et 2 ce sont les xylegravenes (o-xylegravene et mp-xylegravenes)

qui preacutesentent les pentes les plus eacuteleveacutees ce qui indique une diffeacuterence drsquoadsorption sur les

fibres CARPDMS et PDMS

Pour les meacutethodes HS-SPME 2 et HS-SPME 3 les pentes obtenues pour lrsquoeacutethylbenzegravene sont

proches avec 0360 et 0340 respectivement ce qui srsquoexplique par le fait que les gammes

drsquoeacutetalonnage sont eacutetablies agrave partir des aires relatives et donc du rapport de chaque composeacute agrave

lrsquoeacutetalon interne qui est lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 dans le cas des meacutethodes HS-SPME 2 et HS-

SPME 3 Lrsquoeacutethylbenzegravene et lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 sont de plus des composeacutes ayant des

caracteacuteristiques physico-chimiques quasi similaires et notamment des volatiliteacutes et des

capaciteacutes drsquoadsorption tregraves proches

Les donneacutees de lineacuteariteacute de la figure 60 sont reprises dans les deux premiegraveres colonnes du

tableau 36 Les pentes des droites drsquoeacutetalonnage eacutetablies avec des BTEX agrave 9 concentrations

entre 0 et 10 microgkg seront utiliseacutees pour deacuteterminer les quantiteacutes en BTEX dans les pommes

reacutecolteacutees en Normandie ainsi que dans les pommes exposeacutees aux fumeacutees de combustion de

biomasse

Le tableau 36 preacutesente eacutegalement les pentes et les R2 pour des droites drsquoeacutetalonnage avec 6

points de concentrations entre 0 et 10 microgkg pour les BTEX afin de permettre la comparaison

avec les preacuteceacutedents reacutesultats des meacutethodes HS-SPME 1 et HS-SPME 2


3

Donneacutees de lineacuteariteacute entre 0 et 10 microgkg

9 points de gammea 6 points de gammeb

R2 pente R2 pente

Benzegravene 09963 00549 09974 00559

Toluegravene 09983 0140 09981 0139

Ethylbenzegravene 09998 0360 09998 0360

mp-Xylegravenes 09998 0308 09997 0308

o-Xylegravene 09998 0338 09997 0337

a gamme reacutealiseacutee sur 9 points en triplicat additions des points agrave 02 05 et 1 agrave la gamme reacutealiseacutee sur 6 points 0 2 4 6 8 et

10 microgkg (pour les mp-xylegravenes points agrave 0 04 1 2 4 8 12 16 et 20 microgkg) b gamme reacutealiseacutee sur 6 points en triplicat 0 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 4 8 12 16 et 20 microgkg)


163

La comparaison des donneacutees de lineacuteariteacute avec les 6 et les 9 points de gamme (tableau 36)

montre tout drsquoabord le bon alignement des points en bas de gamme (02 agrave 1 microgkg) avec le

reste des points Les pentes et les R2 ne sont que tregraves peu modifieacutes par lrsquoajout des points

reacutealiseacutes agrave de faibles concentrations

Les R2 obtenus avec la meacutethode HS-SPME 3 sont compris entre 09974 pour le benzegravene et

09998 pour lrsquoeacutethylbenzegravene (tableau 36) Ces valeurs sont plus eacuteleveacutees que celles trouveacutees

avec les autres meacutethodes puisque le R2 maximal avec la meacutethode HS-SPME 1 est de 09926 et

de 09956 avec la meacutethode HS-SPME 2

La meacutethode HS-SPME 3 permet donc drsquoobtenir des reacutesultats lineacuteaires entre 0 et 10 microgkg

4164 Deacutetermination des limites de deacutetection et de quantification pour la


Les limites de deacutetection et de quantification sont ensuite deacutetermineacutees pour chaque BTEX avec

la meacutethode HS-SPME 3 les reacutesultats ainsi obtenus sont regroupeacutes dans le tableau 37


LOD LOQ

(microgkg)





o-Xylegravene 0009 0030 LOD Limite de deacutetection


Les LOD varient entre 0008 microgkg ww pour lrsquoeacutethylbenzegravene et 0038 microgkg ww pour le

benzegravene Ces valeurs sont leacutegegraverement infeacuterieures (drsquoun facteur 2 environ) agrave celles deacutetermineacutees

pour la meacutethode HS-SPME 1 (0011 agrave 0065 microgkg) et la meacutethode HS-SPME 2 (0017 agrave 0097

microgkg) Il en est de mecircme pour les LOQ avec la meacutethode HS-SPME 3 dont les valeurs sont

comprises entre 0017 pour les mp-xylegravenes et 0128 microgkg ww pour le benzegravene

respectivement (tableau 37) contre 0036 agrave 0217 microgkg avec la meacutethode HS-SPME 1 et 0058

agrave 0323 microgkg avec la meacutethode HS-SPME 2 La meacutethodologie drsquoextraction des BTEX avec la

fibre PDMS est plus sensible qursquoavec la fibre CARPDMS

Les faibles valeurs des LOD et LOQ permettent drsquoenvisager la quantification de faibles

teneurs de BTEX (jusqursquoagrave 01 gkg) dans les eacutechantillons de pommes

417 Comparaison des performances des meacutethodes HS-SPME avec la

pomme

Trois meacutethodes HS-SPME ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees et valideacutees pour la deacutetermination des BTEX

dans les pommes Les performances de chacune drsquoentre-elles sont compareacutees (tableau 38)

puis confronteacutees aux performances de meacutethodes disponibles dans la litteacuterature Le peu de


164

donneacutees dans la litteacuterature concernant la validation de meacutethodologies permettant la

deacutetermination des BTEX dans les fruits a meneacute agrave eacutetendre la comparaison des reacutesultats

expeacuterimentaux agrave ceux obtenus avec drsquoautres matrices


pomme par HS-SPME

Meacutethode

Fibre

Etalon interne

HS-SPME 1

CARPDMS 75 microm

nonane

HS-SPME 2

CARPDMS 75 microm

Ethylbenzegravene-d10

HS-SPME 3

PDMS 100 microm


Reacutepeacutetabiliteacutea (CV ) 6-11 3-4 2-7

Fideacuteliteacute intermeacutediaireb (CV ) 10-20 6-21 5-8

Lineacuteariteacute R2

09694-09926c 09475-09956c 09974-09998c

09963-09998d

LOD (microgkg) 0011-0065 0017-0097 0008-0038

LOQ (microgkg) 0036-0217 0058-0323 0026-0128

a test reacutealiseacute avec des BTEX agrave 4 microgkg ww dans la pomme (excepteacute mp-xylegravenes agrave 8 microgkg) 3 deacuteterminations (n=3) b test reacutealiseacute avec des BTEX agrave 4 microgkg ww dans la pomme (excepteacute mp-xylegravenes agrave 8 microgkg) 9 deacuteterminations (n=9)

n=4 pour la reacutepeacutetabiliteacute et n=12 pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire c gamme reacutealiseacutee sur 6 points en triplicat 0 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 4 8 12 16 et 20 microgkg) d gamme reacutealiseacutee sur 9 points en triplicat 0 02 05 1 2 4 6 8 et 10 microgkg (excepteacute mp-xylegravenes 0 04 1 2 4 8 12 16 et

20 microgkg)


R2 coefficient de deacutetermination de la reacutegression lineacuteaire appliqueacutee agrave lrsquoeacutetalonnage

LOD limite de deacutetection


Comparaison des reacutesultats de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire en HS-SPME avec la

pomme

Les coefficients de variation (CV) obtenus pour la reacutepeacutetabiliteacute en HS-SPME varient entre 2 et

11 (tableau 38) Les meacutethodes HS-SPME 2 et HS-SPME 3 preacutesentent les plus faibles CV

avec une valeur autour de 3 pour la plupart des BTEX

En ce qui concerne la fideacuteliteacute intermeacutediaire les CV en HS-SPME sont compris entre 5 et 21

(tableau 38) La meacutethode HS-SPME 3 est celle preacutesentant les plus faibles variations avec un

CV maximal de 8

Les coefficients de variation pour la reacutepeacutetabiliteacute et la fideacuteliteacute intermeacutediaire deacutependent du

nombre de reacuteplicats de la concentration utiliseacutee pour reacutealiser les tests mais eacutegalement de la

meacutethode et de la matrice drsquoextraction Pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute en HS-SPME avec la

pomme les BTEX sont soumis agrave 3 deacuteterminations (excepteacute pour la meacutethode HS-SPME 2 avec

4 deacuteterminations) Dans la litteacuterature entre 5 et 8 reacuteplicats servent geacuteneacuteralement agrave la

reacutealisation des tests de reacutepeacutetabiliteacute pour les BTEX (Bianchin 2012 Gilbert-Loacutepez 2010

Vichi 2005) Des essais de reacutepeacutetabiliteacute utilisant 3 reacuteplicats permettent drsquoobtenir des CV

compris entre 32 et 69 pour les BTEX (66-260 ng) contenu dans des eacutechantillons de sol


165

extraits par HS-SPME (eacutetapes multiples) (Ezquerro 2004) Ces valeurs coheacuterentes avec celles

obtenues pour la reacutepeacutetabiliteacute des meacutethodes HS-SPME 2 et HS-SPME 3 (tableau 17)

Les coefficients de variation pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute sont geacuteneacuteralement plus importants

lorsque la concentration testeacutee est faible Les coefficients de variation obtenus en HS-SPME

pour la reacutepeacutetabiliteacute (5 deacuteterminations) par Tankiewicz et al pour les BTEX agrave 200 microgL dans

lrsquoeau sont compris entre 26 et 87 alors que pour Bianchin et al ils atteignent jusqursquoagrave 162

pour un eacutechantillon drsquoeau contenant des BTEX agrave 1 microgL (Bianchin 2012 Tankiewicz

2013) Les CV obtenus avec les diffeacuterentes meacutethodes HS-SPME appliqueacutees aux BTEX agrave 4

microgkg dans la pomme (tableau 38) sont globalement infeacuterieurs agrave ceux obtenus pour les BTEX

agrave 1 microgL dans lrsquoeau

En ce qui concerne la fideacuteliteacute intermeacutediaire des meacutethodes eacutetudiant les BTEX tregraves peu de

reacutesultats sont disponibles dans la litteacuterature Une eacutetude meneacutee sur des eacutechantillons drsquohuile

drsquoolive en HS-SPME a estimeacute la variabiliteacute des deacuteterminations sur des journeacutees diffeacuterentes (5

deacuteterminations) pour le toluegravene lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes agrave 10 microgkg et obtient des CV

entre 4 et 15 (Vichi 2005) Ces reacutesultats sont globalement comparables avec ceux observeacutes

pour les essais de preacutecision intermeacutediaire en HS-SPME pour les BTEX dans la pomme

puisque seuls les CV obtenus pour le benzegravene en HS-SPME 1 et pour les mp-xylegravenes avec les

meacutethodes HS-SPME 1 et 2 excegravedent 15

Les coefficients de variations trouveacutes en reacutepeacutetabiliteacute et fideacuteliteacute intermeacutediaire avec les 3

meacutethodes deacuteveloppeacutees en HS-SPME sont coheacuterents avec ceux rencontreacutes pour les BTEX dans

la litteacuterature sur drsquoautres matrices Lrsquoensemble des conditions opeacuteratoires optimiseacutees permet

de limiter la variabiliteacute des reacutesultats et la deacutetermination des concentrations en BTEX dans la

pomme est ainsi possible avec de faibles incertitudes pour des valeurs de lrsquoordre de 4 microgkg

Comparaison des limites de deacutetection et de quantification en HS-SPME avec la pomme

Les limites de deacutetection (LOD) deacutetermineacutees pour les meacutethodes HS-SPME avec les BTEX

dans la pomme varient de 0008 agrave 0097 microgkg (ww) (tableau 38) Les limites de

quantification (LOQ) sont quant-agrave-elles comprises entre 0026 et 0323 microgkg (ww)

(tableau 38)

Les valeurs sont plus faibles pour la meacutethode HS-SPME 3 avec des LOD et LOQ infeacuterieures agrave

004 et agrave 02 microgkg (ww) respectivement (tableau 38) Pour lrsquoensemble des meacutethodes HS-

SPME optimiseacutees les valeurs des LOD et des LOQ sont faibles et restent globalement de

mecircme ordre de grandeur

Dans la litteacuterature des meacutethodes drsquoextraction (HS-SPME) et drsquoanalyse (GC-MS) similaires

permettent drsquoobtenir des LOD entre 007 et 032 microgL pour les BTEX dans des eacutechantillons

drsquoeau (Bianchin 2012) Les LOD et LOQ deacutetermineacutees en HS-SPME pour la pomme sont

faibles compareacutees agrave celles rencontreacutees dans drsquoautres matrices complexes Dans les olives le

couplage drsquoune extraction dans lrsquoespace de tecircte de lrsquoeacutechantillon et de lrsquoanalyse en GC-MS

permet pour les BTEX des LOD comprises entre 01 et 74 microgkg de masse fraicircche et des

LOQ de 04 agrave 244 microgkg de masse fraicircche (Gilbert-Loacutepez 2010)


166

Lrsquoextraction reacutealiseacutee dans lrsquoespace de tecircte au-dessus de lrsquoeacutechantillon permet de reacuteduire le bruit

de fond en minimisant lrsquoextraction de composeacutes peu volatils de la matrice Les revecirctements

CARPDMS et PDMS se sont montreacutes adapteacutes agrave lrsquoextraction des BTEX et permettent leur

extraction seacutelective Les faibles valeurs de LOD et LOQ attestent de la qualiteacute de lrsquoextraction

et de la deacutetection des BTEX Lrsquoutilisation de la chromatographie en phase gazeuse permet

lrsquoobtention de pics reacutesolus Cette reacutesolution se trouve encore ameacutelioreacutee par lrsquoapplication drsquoune

programmation de tempeacuterature adapteacutee Les ratios signal sur bruit sont largement ameacutelioreacutes

par lrsquoutilisation du mode SIM qui permet la deacutetection drsquoions speacutecifiques aux composeacutes


Les faibles valeurs pour les LOD et LOQ sont neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude des BTEX agrave lrsquoeacutetat de

traces

Comparaison des donneacutees de lineacuteariteacute en HS-SPME avec la pomme

Les coefficients de deacutetermination R2 obtenus lors de lrsquoeacutetalonnage des BTEX entre 0 et 10

microgkg dans la pomme avec les meacutethodes HS-SPME varient entre 09475 et 09998

(tableau 38)

La meacutethode preacutesentant les meilleurs R2 est la meacutethode HS-SPME 3 avec des valeurs

comprises entre 09974 et 09998 (tableau 38)

La comparaison des donneacutees de lineacuteariteacute avec celles drsquoautres eacutetudes est entraveacutee par le

manque drsquoinformation sur les concentrations et le nombre de points utiliseacutes pour reacutealiser les

gammes drsquoeacutetalonnage Neacuteanmoins des R2 entre 0986 et 0999 sont geacuteneacuteralement rencontreacutes

pour les BTEX dans diffeacuterentes matrices (Bianchin 2012 Ezquerro 2004 Gilbert-Loacutepez

2010 Tankiewicz 2013)

Parmi les donneacutees expeacuterimentales obtenues en HS-SPME dans la pomme (tableau 38) le plus

faible R2 est obtenu pour les mp-xylegravenes avec la meacutethode HS-SPME 2 Neacuteanmoins la valeur

meacutediane pour les R2 avec la meacutethode HS-SPME 1 est de 09856 de 09829 pour la meacutethode

HS-SPME 2 et atteint 09997 pour la meacutethode HS-SPME 3 Ces reacutesultats sont coheacuterents avec

ceux observeacutes en HS-SPME dans un produit alimentaire tel que lrsquohuile drsquoolive ougrave selon Vichi

et al la valeur la plus faible du coefficient R est de 0988 pour le toluegravene (Vichi 2005)

Conclusion sur les meacutethodes HS-SPME appliqueacutees agrave la pomme

Lrsquoensemble des performances des 3 meacutethodes HS-SPME optimiseacutees pour la deacutetermination

des BTEX agrave lrsquoeacutetat de traces dans les eacutechantillons de pommes est repreacutesenteacute sur un diagramme

en radar afin de permettre leur comparaison (figure 61)


167



LOD limite de deacutetection LOQ limite de quantification CV coefficient de variation

En rouge meacutethode HS-SPME 3 utilisant une fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm et lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 comme eacutetalon interne

En bleu meacutethode HS-SPME 2 utilisant une fibre CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm et lrsquoeacutethylbenzegravene-d10 comme eacutetalon

interne

En vert meacutethode HS-SPME 1 utilisant une fibre CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm et le nonane comme eacutetalon interne

Les diffeacuterences drsquoextraction observeacutees pour les BTEX avec le support PDMS et le support

CARPDMS sont peu significatives Neacuteanmoins le revecirctement mixte CARPDMS est

susceptible drsquoecirctre un peu plus heacuteteacuterogegravene et drsquoentraicircner une variabiliteacute des reacutesultats

leacutegegraverement plus importante qursquoavec une phase non mixte

Le support PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm (meacutethode HS-SPME 3) permet drsquoobtenir de plus

faibles limites de deacutetection et de quantification que le support CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm

(meacutethodes HS-SPME 1 et 2) Lrsquoutilisation drsquoune eacutepaisseur plus importante pour le revecirctement

de la fibre HS-SPME ameacuteliore la sensibiliteacute de lrsquoextraction des BTEX dans la pomme

Lrsquoensemble des meacutethodes preacutesente des performances coheacuterentes avec les donneacutees disponibles

dans la litteacuterature pour les BTEX extraits en HS-SPME dans diverses matrices Les

techniques HS-SPME preacutesenteacutees dans cette eacutetude sont particuliegraverement adapteacutees agrave lrsquoextraction

de faibles quantiteacutes de BTEX de lrsquoordre de quelques microgkg (ww) dans une matrice

complexe telle que la pomme


168

Dans la litteacuterature la meacutethode HS-SPME est largement utiliseacutee pour lrsquoextraction des BTEX

neacuteanmoins tregraves peu drsquoeacutetudes rapportent lrsquoapplication de cette meacutethodologie aux matrices

fruitiegraveres Ce travail propose donc deux meacutethodes HS-SPME valideacutees et utilisant deux

revecirctements diffeacuterents CARPDMS 75 microm et PDMS 100 microm pour lrsquoextraction des BTEX

Lrsquooptimisation drsquoune meacutethodologie existante utilisant une fibre CARPDMS de 75 microm pour

lrsquoextraction des BTEX a tout drsquoabord permis une ameacutelioration significative des performances

de lrsquoextraction ainsi qursquoune deacutetection de niveaux en BTEX 1000 fois moins importants que

dans une eacutetude preacutealablement reacutealiseacutee au laboratoire (Poinot 2014) soit des concentrations de

lrsquoordre du dixiegraveme de microgkg

Lrsquoutilisation drsquoune fibre PDMS 100 microm dont le revecirctement preacutesente une eacutepaisseur plus

importante que la fibre CARPDMS a eacutegalement permis drsquoobtenir de meilleures performances

pour la deacutetermination des BTEX dans la pomme


Partie 42 Applications agrave des matrices fruitiegraveres

169



Dans la seconde partie de ce chapitre deacutedieacutee aux hydrocarbures aromatiques monocycliques

les meacutethodologies optimiseacutees sont notamment appliqueacutees agrave la deacutetermination du contenu en

BTEX dans un produit agricole de fort inteacuterecirct reacutegional la pomme qui est la base de la

production cidricole normande Le degreacute de contamination des pommes provenant de 13 sites

reacutegionaux localiseacutees en zone urbaine peacuteri-urbaine ou rurale en Normandie sont eacutetudieacutees Une

attention particuliegravere est porteacutee aux BTEX provenant des eacutemissions lieacutees aux transports et agrave la

combustion de biomasse qui sont susceptibles drsquoecirctre agrave lrsquoorigine du deacutepocirct de ces polluants

organiques sur les cultures environnantes La preacutesence des BTEX est donc identifieacutee dans

divers fruits la pomme la poire la prune et le raisin contamineacutes par des gaz drsquoeacutechappement

issus drsquoun moteur diesel Le contenu en hydrocarbures aromatiques monocycliques est

eacutegalement deacutetermineacute pour des pommes exposeacutees aux fumeacutees de combustion de veacutegeacutetaux et le

transfert des hydrocarbures aromatiques monocycliques de lrsquoeacutepicarpe vers le meacutesocarpe du

fruit est eacutetudieacute

421 Contenu en BTEX dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie

Le contenu en BTEX (tableau 39) est deacutetermineacute dans des pommes provenant de 13 sites

localiseacutes en Normandie (indiqueacutes dans la section 31 du chapitre 3) dont 9 situeacutes en zone

urbaine ou aux alentours drsquoune agglomeacuteration 2 agrave proximiteacute drsquoune route nationale et 2 en

zone rurale

170


Benzegravene Toluegravene Ethylbenzegravene mp-

Xylegravenes

o-Xylegravene Total

BTEX

(microgkg masse fraicircche)

Zone rurale

Agy nd 014plusmn006 nd nd nd 014plusmn006

Livry nd 041plusmn006 009plusmn003 017plusmn003 004plusmn001 071plusmn013

Zone urbaine (Caen plus de 100 000 habitants)

Parc expo nd 013plusmn002 nd nd nd 013plusmn002

IUT 11 nd nd nd nd nd nd

IUT 12 nd 023plusmn002 nd 006plusmn001 003plusmn001 032plusmn004

Rectorat nd 026plusmn001 004plusmn002 010plusmn001 005plusmn001 045plusmn005

Venoix nd 105plusmn013 nd nd 026plusmn004 131plusmn017

Zone peacuteripheacuterique drsquoune ville comptant plus de 100 000 habitants (Caen)

Bretteville nd nd 007plusmn001 006plusmn003 ltLOQ 013plusmn004

Epron 1 nd 016plusmn001 nd nd nd 016plusmn001


Verson nd 042plusmn011 006plusmn003 023plusmn006 010plusmn002 081plusmn019

Zone urbaine (moins de 20 000 habitants)

Saint-Locirc nd 038plusmn008 nd 009plusmn003 004plusmn001 051plusmn012

Vire nd 047plusmn009 nd 011plusmn003 004plusmn001 062plusmn013

A proximiteacute drsquoune route nationale

Romilly nd nd 007plusmn001 005plusmn001 004plusmn002 016plusmn004

Isigny nd nd 007plusmn001 006plusmn003 004plusmn001 017plusmn005

La localisation des preacutelegravevements est preacuteciseacutee dans la section 31 du chapitre 3

Les contenus preacutesenteacutes sont calculeacutes drsquoapregraves les pentes deacutetermineacutees pour la pomme avec la meacutethode HS-SPME 3 et

correspondent aux moyennes de 3 deacuteterminations

nd non deacutetecteacute

ltLOQ infeacuterieur agrave 003 microgkg pour lrsquoo-xylegravene

Les mesures visant agrave deacuteterminer le contenu en hydrocarbures aromatiques monocycliques des

pommes provenant de cultures reacutegionales normandes montrent tout drsquoabord que le benzegravene

qui est le seul BTEX reconnu comme canceacuterogegravene pour lrsquoHomme nrsquoa jamais eacuteteacute deacutetecteacute dans

les eacutechantillons testeacutes (lt 0038 microgkg)

En ce qui concerne lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes la majoriteacute des concentrations retrouveacutees

sont infeacuterieures agrave 010 microgkg et la concentration en toluegravene nrsquoexcegravede pas 05 microgkg (excepteacute

pour les pommes preacuteleveacutees agrave Venoix avec 105plusmn013 microgkg) Les valeurs mesureacutees dans les

171

pommes sont faibles quel que soit leur lieu de preacutelegravevement puisque le contenu total en BTEX

est infeacuterieur agrave 1 microgkg (excepteacute pour le site de Venoix) (tableau 39)

Ces faibles concentrations peuvent eacuteventuellement ecirctre expliqueacutees par la volatilisation facile

des BTEX issus de la transpiration des fruits La transpiration des tissus veacutegeacutetaux est

notamment une voie drsquoeacutelimination significative du benzegravene pour les feuilles de peuplier le

volume de transpiration est correacuteleacute agrave la masse de benzegravene volatiliseacutee vers lrsquoatmosphegravere

(Burken 1998)

Sur le site drsquoEpron des pommes ont eacuteteacute reacutecolteacutees le mecircme jour sur 2 arbres diffeacuterents distants

drsquoune dizaine de megravetres Seul le toluegravene est deacutetecteacute dans les eacutechantillons Epron 1 et Epron 2

De plus les concentrations mesureacutees sont proches avec 016plusmn001 et 012plusmn007 microgkg de

masse fraicircche respectivement

Globalement les reacutesultats ne semblent pas reacuteveacuteler de tendance entre la quantiteacute en BTEX

retrouveacutee dans les fruits et leur site de preacutelegravevement rural ou urbain Les niveaux en BTEX

retrouveacutes agrave Livry en zone rurale ainsi qursquoagrave Saint-Locirc et Vire qui sont des villes de moyenne

importance deacutepassent ceux geacuteneacuteralement trouveacutes en milieu urbain et peacuteriurbain pour une ville

de plus de 100 000 habitants La proximiteacute directe des pommes avec le trafic routier semble

nrsquoavoir qursquoun impact limiteacute sur leur contamination puisque des faibles niveaux sont releveacutes

pour les fruits agrave proximiteacute drsquoune route nationale agrave forte circulation (RN 13)

La deacutetermination du contenu en BTEX dans les pommes permet drsquoestimer la quantiteacute de

contaminants susceptibles drsquoecirctre ingeacutereacutee apregraves la consommation de ces fruits

422 Estimation de lrsquoapport de BTEX agrave travers lrsquoingestion des pommes

reacutecolteacutees

Chez lrsquoHomme aucune regraveglementation nrsquoest disponible pour les BTEX dans lrsquoalimentation en

raison du manque de donneacutees concernant leur toxiciteacute par voie orale Neacuteanmoins pour

certains composeacutes Santeacute Canada (Santeacute Canada 1996) donne une dose journaliegravere admissible

(DJA) exprimeacutee en fonction du poids corporel (pc) qui repreacutesente ce qursquoune personne

pourrait ingeacuterer quotidiennement au cours de sa vie entiegravere sans effet nuisible Drsquoapregraves

certaines donneacutees collecteacutees les valeurs obtenues pour les xylegravenes et le toluegravene sont

respectivement de 15 et 022 mgkg pcjour Pour une personne de 60 kg cela repreacutesente une

ingestion de 90 mg de xylegravenes par jour et 132 mgjour pour le toluegravene

Les valeurs obtenues pour les BTEX sont rapporteacutees agrave la masse moyenne drsquoune pomme (150

g) afin drsquoavoir une estimation de lrsquoabsorption des contaminants chez lrsquoHomme via la

consommation de ces fruits (tableau 40)

172



Benzegravene Toluegravene Ethylbenzegravene mp-Xylegravene o-Xylegravene Total BTEX

(nanogrammes)

Zone rurale










Bretteville nd nd 102plusmn02 90plusmn38 nd 192plusmn40







A proximiteacute de la RN 13





Les valeurs obtenues pour les xylegravenes et le toluegravene sont tregraves largement infeacuterieures aux DJA

La plus grande quantiteacute de m- p- et o-xylegravene est retrouveacutee pour les pommes reacutecolteacutees en zone

urbaine agrave Venoix avec 390plusmn60 ng Neacuteanmoins cette valeur reste plus de 2 millions de fois

moins importante que la DJA eacutetablie pour ces composeacutes (Santeacute Canada 1996)

En ce qui concerne le toluegravene la quantiteacute la plus importante est eacutegalement observeacutee sur le site

de Venoix avec 1590plusmn195 ng ce qui est infeacuterieur drsquoun facteur 83 000 agrave la DJA proposeacutee pour

le toluegravene

Au cours de cette campagne de preacutelegravevement les quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques

mesureacutees dans les fruits sont faibles La comparaison des concentrations mesureacutees aux DJA

173

pour le toluegravene et les xylegravenes indique que la consommation des pommes reacutecolteacutees ne preacutesente

pas de risque de toxiciteacute lieacutee agrave la preacutesence de BTEX

423 Estimation du contenu en BTEX dans des fruits du commerce

Tout au long de ce travail des fruits preacutesentant des caracteacuteristiques diffeacuterentes sont acheteacutes

dans le commerce et sont additionneacutes de BTEX entre 0 et 10 microgkg afin de servir agrave la

reacutealisation de gammes drsquoeacutetalonnage Pour chaque composeacute lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine de la droite

drsquoeacutetalonnage correspond agrave la contamination intrinsegraveque du fruit Pour les pommes les poires

les prunes et les raisins provenant du supermarcheacute les niveaux de contamination agrave lrsquoorigine

sont deacutetermineacutes en rapportant lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine agrave la pente de la droite drsquoeacutetalonnage

(tableau 41)


Pomme Poire Prune Raisin

A1 B2 C3 A1 B2 A2 A2

Benzegravene 166 071 013 055 ltLOQ ltLOQ nd

Toluegravene 091 283 018 084 181 019 nd

Ethylbenzegravene 033 020 ltLOQ 007 nd nd nd

mp-Xylegravenes 121 950 nd 132 698 ltLOQ nd

o-Xylegravene 059 057 ltLOQ 026 nd 014 nd

Total 470 1381 031 304 879 033 nd 1 contenu correspondant au rapport de lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine sur la pente deacutetermineacute lors de lrsquoeacutetalonnage avec

la meacutethode HS-SPME 1 fibre CARPDMS eacutepaisseur 75 microm eacutetalon interne nonane

2 contenu correspondant au rapport de lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine sur la pente deacutetermineacute lors de lrsquoeacutetalonnage avec

la meacutethode HS-SPME 2 fibre CARPDMS eacutepaisseur 75 microm eacutetalon interne eacutethylbenzegravene-d10 (LOQ benzegravene

dans la poire 0494 microgkg LOQ benzegravene dans la prune 0508 microgkg LOQ mp-xylegravenes dans la prune 0063

microgkg)


la meacutethode HS-SPME 3 fibre PDMS eacutepaisseur 100 microm eacutetalon interne eacutethylbenzegravene-d10 (dans la pomme LOQ

eacutethylbenzegravene 0026 microgkg LOQ o-xylegravene 0030 microgkg)

ltLOQ infeacuterieur agrave la limite de quantification

Les 3 achats de pommes et les 2 achats de poires montrent que le contenu en BTEX dans les

fruits provenant du commerce peut ecirctre tregraves variable (tableau 41) Parmi les fruits du

commerce les pommes et les poires semblent reacuteveacuteler une preacutesence en BTEX plus importante

que les prunes et les raisins ougrave la quantiteacute en chaque composeacute nrsquoexcegravede pas 02 microgkg

(tableau 41) Aucun BTEX nrsquoest par exemple deacutetecteacute dans les seuls eacutechantillons testeacutes pour le

raisin du commerce Les composeacutes les plus retrouveacutes dans les pommes et les poires sont le

toluegravene avec jusqursquoagrave 283plusmn017 microgkg et les mp-xylegravenes avec jusqursquoagrave 950plusmn199 microgkg

(tableau 41) En ce qui concerne les autres composeacutes ils nrsquoexcegravedent geacuteneacuteralement pas 075

microgkg (excepteacute pour le benzegravene dans la pomme (1) avec 166plusmn032 microgkg)

174

Les pommes acheteacutees dans le commerce possegravedent globalement un contenu en BTEX plus

important que les pommes reacutecolteacutees en Normandie Le benzegravene nrsquoest notamment deacutetecteacute dans

aucune pomme provenant des pommiers normands la concentration en toluegravene excegravede

rarement 05 microgkg (excepteacute pour les pommes preacuteleveacutees agrave Venoix avec 105plusmn013 microgkg) et

celle en mp-xylegravenes reste infeacuterieure agrave 03 microgkg

Les teneurs en toluegravene estimeacutees pour les fruits provenant du commerce (tableau 42) sont

largement infeacuterieures agrave celles retrouveacutees dans certains fruits provenant drsquoun supermarcheacute

ameacutericain avec 16 microgkg ww dans la fraise et jusqursquoagrave 36 microgkg ww dans la banane

(Fleming-Jones 2003) Neacuteanmoins des quantiteacutes en BTEX beaucoup plus faibles infeacuterieures

agrave 002 microgkg ww (concentration convertie agrave partir des donneacutees en masse segraveche et drsquoune

estimation du contenu en eau) sont retrouveacutees dans les eacutechantillons de pomme poire prune

et raisin provenant drsquoun supermarcheacute polonais (Goacuterna-Binkul 1996)

Les donneacutees expeacuterimentales montrent que les BTEX sont susceptibles drsquoecirctre retrouveacutes en plus

grande quantiteacute dans la pomme (jusqursquoagrave environ 14 microgkg) et la poire (jusqursquoagrave environ 9

microgkg) que dans la prune et le raisin (jusqursquoagrave environ 03 microgkg) (tableau 41)

La preacutesence de polysaccharides au niveau des parois cellulaires de la cuticule semble ecirctre

deacutefavorable agrave la sorption drsquohydrocarbures aromatiques en raison de leur faible affiniteacute avec

les composeacutes organiques hydrophobes (Li 2009) Une eacutetude meneacutee en spectroscopie dans

lrsquoinfrarouge moyen dans une reacutegion spectrale caracteacuteristique des polysaccharides indique que

les spectres obtenus pour les parois cellulaires de la peau de la poire sont proches de ceux

observeacutes avec la pomme (Brahem 2017) La cuticule de la pomme possegravede un plus faible

pourcentage en polysaccharides (132 ) que celle du raisin (315 ) (Li 2009)

Le plus faible contenu en polysaccharides au niveau des parois cellulaires de la cuticule des

pommes et des poires pourrait ainsi expliquer la teneur plus importante en BTEX dans ces

fruits par rapport au raisin

424 Deacutetermination du contenu en BTEX dans des fruits du commerce

exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement drsquoune motorisation diesel

Les fruits du commerce (pommes poires prunes raisins) seacutelectionneacutes pour leur diversiteacute

(preacuteciseacutee en section 4152 page 179) sont ensuite exposeacutes individuellement (environ 200 g

de chaque varieacuteteacute) aux gaz drsquoeacutechappement du veacutehicule diesel pendant 30 minutes selon la

proceacutedure deacutecrite dans la section 31 du chapitre 3 Lrsquoexposition agrave ce type de gaz

drsquoeacutechappement a eacuteteacute seacutelectionneacutee en raison de la forte repreacutesentation des veacutehicules diesel au

sein du parc automobile franccedilais En 2012 en France les veacutehicules diesel constituaient 60

du parc de veacutehicules particuliers soit 1912 millions de veacutehicules (Insee 2012) De plus en

raison drsquoune plus forte quantiteacute de carbone contenue dans le carburant diesel par rapport agrave

lrsquoessence les moteurs diesel eacutemettent plus de particules sur lesquelles les hydrocarbures

aromatiques sont susceptibles drsquoecirctre adsorbeacutes La deacutetermination des BTEX dans les fruits

ainsi contamineacutes permet drsquoavoir une ideacutee du deacutepocirct eacuteventuel de ces composeacutes sur les fruits

175

exposeacutes au trafic routier Les quantiteacutes en BTEX retrouveacutes dans les pommes les poires les

prunes et les raisins apregraves une peacuteriode drsquoexposition de 30 min aux eacutemissions drsquoeacutechappement

diesel sont preacutesenteacutees dans le tableau 42

Tableau 42 Contenu en BTEX (microgkg masse fraicircche) dans les fruits

apregraves 30 minutes drsquoexposition aux eacutechappements diesel (n=3)


Benzegravene nd nd nd nd

Toluegravene 214plusmn016 249plusmn018 nd nd

Ethylbenzegravene nd ltLOQ 015plusmn011 ltLOQ

mp-Xylegravenes 1246plusmn182 1545plusmn145 025plusmn002 016plusmn003

o-Xylegravene 055plusmn019 012plusmn003 025plusmn015 015plusmn010

Total BTEX 1515plusmn217 1806plusmn166 065plusmn028 031plusmn013

Les contenus preacutesenteacutes sont calculeacutes drsquoapregraves les pentes deacutetermineacutees pour les diffeacuterents fruits avec la meacutethode HS-SPME 2 et

correspondent aux moyennes de 3 deacuteterminations (n=3)


ltLOQ teneur infeacuterieure agrave la limite de quantification (LOQ eacutethylbenzegravene 0095 microgkg dans la poire et 0120 microgkg dans le

raisin)

Le tableau 42 permet drsquoestimer lrsquoeffet de lrsquoexposition aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur

diesel pour les diffeacuterents fruits eacutetudieacutes Par rapport au patrimoine en BTEX deacutetermineacute

preacuteceacutedemment pour les fruits du commerce seuls le contenu en mp-xylegravenes semble

significativement supeacuterieur apregraves lrsquoexposition aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel Le

contenu en mp-xylegravenes observeacute dans les pommes et les poires du commerce non exposeacutees est

infeacuterieur agrave 10 microgkg non quantifiable pour la prune et est non deacutetectable pour le raisin

(tableau 41) Les niveaux en toluegravene et en o-xylegravene deacutetecteacutes dans la pomme et la poire

exposeacutee aux gaz drsquoeacutechappement sont semblables agrave certaines valeurs retrouveacutees dans des fruits

non exposeacutes Le benzegravene dont le caractegravere canceacuterigegravene est reconnu chez lrsquoHomme est absent

ou preacutesent en concentration infeacuterieure agrave 01-02 microgkg (valeur des LOD pour le benzegravene dans

les diffeacuterents fruits) dans les fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement Lrsquoeacutethylbenzegravene est

eacutegalement retrouveacute en quantiteacute neacutegligeable dans les fruits apregraves exposition

Les travaux drsquoAlves et al (2015) utilisant un veacutehicule diesel de 2006 (Citroeumln Xsara Picasso)

proche de celui utiliseacute pour lrsquoeacutetude indiquent que le benzegravene est le composeacute majoritairement

retrouveacute dans les gaz drsquoeacutechappement avec 331plusmn140 x103 microgkm Des eacutemissions importantes

de toluegravene avec 144plusmn075 x103 microgkm et de mp-xylegravenes avec 106plusmn05 x103 microgkm sont

eacutegalement deacutetecteacutees Lrsquoo-xylegravene (68plusmn04 x103 microgkm) et lrsquoeacutethylbenzegravene (42plusmn10 x103 microgkm)

sont quant agrave eux plus faiblement preacutesents dans les effluents de motorisation diesel (Alves

2015) Le toluegravene (4x103 microgkm) le benzegravene (3x103 microgkm) et les mp-xylegravenes (2x103 microgkm)

sont eacutegalement plus retrouveacutes que lrsquoeacutethylbenzegravene (05x103 microgkm) et lrsquoo-xylegravene (08x103

microgkm) dans les gaz drsquoeacutechappement drsquoun camion eacutequipeacute drsquoun moteur diesel (Schauer 1999)

La preacutesence relativement importante de mp-xylegravene ainsi que la faible quantiteacute drsquoeacutethylbenzegravene

dans les fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement (tableau 42) sont coheacuterentes avec les donneacutees

disponibles dans la litteacuterature concernant les effluents de motorisation diesel

176

En ce qui concerne le benzegravene il nrsquoest deacutetecteacute dans aucun des fruits exposeacutes (tableau 42) Le

benzegravene et le toluegravene semblent ecirctre les hydrocarbures aromatiques monocycliques les plus

impacteacutes par lrsquoeacutetat de chauffe du veacutehicule lors de la mesure de ces composeacutes dans les gaz

drsquoeacutechappement La preacutesence de benzegravene et de toluegravene est plus de 5 fois supeacuterieure lorsque la

prise drsquoessai est reacutealiseacutee avec un veacutehicule agrave froid alors que les quantiteacutes drsquoeacutethylbenzegravene et de

mp-xylegravene ne varient que drsquoun facteur 2 environ (Alves 2015) Takada et al indiquent que le

benzegravene se trouve plus facilement oxydeacute lorsque la tempeacuterature des gaz drsquoeacutechappement est

eacuteleveacutee (Takada 2003) Le protocole drsquoexpeacuterimentation visant agrave exposer les fruits aux

eacutemissions drsquoun moteur diesel utilise un veacutehicule ayant suivi auparavant un trajet relativement

long de 30 min ce qui pourrait expliquer que le benzegravene nrsquoait pas pu ecirctre deacutetecteacute

425 Deacutetermination des BTEX dans les pommes avant et apregraves exposition

aux fumeacutees de combustion de biomasse

Lrsquoeacutetude srsquointeacuteresse eacutegalement aux eacutemissions lieacutees agrave la combustion de biomasse En milieu

rural les pratiques visant agrave brucircler les deacutechets verts et agrave utiliser le bois comme eacutenergie de

chauffage sont courantes Ces processus de combustion de biomasse engendrent la formation

drsquohydrocarbures aromatiques qui sont susceptibles de se deacuteposer sur les cultures

environnantes Des pommes entiegraveres provenant du commerce sont donc exposeacutees pendant 1 h

agrave des fumeacutees obtenues gracircce agrave la mise en contact de branches de tilleul humide avec des

braises de charbon incandescentes selon la proceacutedure deacutecrite dans la section 31 du chapitre 3

(page 128) Le tilleul est une essence qui nrsquoest geacuteneacuteralement pas utiliseacutee comme bois de

chauffage en raison du faible deacutegagement de chaleur engendreacutee par sa combustion Ce type de

bois fait donc partie des deacutechets verts susceptibles drsquoecirctre brucircleacutes agrave lrsquoair libre Les pommes

contamineacutees par les fumeacutees de combustion sont analyseacutees entiegraveres puis la peau et la chair des

fruits sont analyseacutees seacutepareacutement afin drsquoeacutetudier la reacutepartition des BTEX entre lrsquoeacutepicarpe et le

meacutesocarpe des fruits les contenus obtenus sont preacutesenteacutes en tableau 43

177



Benzegravene Toluegravene Ethylbenzegravene mp-Xylegravenes o-Xylegravene


Pomme

entiegravere

Avant fumage nd 045plusmn004 ltLOQ 009plusmn001 nd

Apregraves fumage 028plusmn007 076plusmn015 008plusmn002 019plusmn001 010plusmn001

Profil de BTEX 028 031 008 010 010

Peau Avant fumage nd 096plusmn014 008plusmn001 018plusmn003 009plusmn001


Profil de BTEX 066 072 010 034 016

Chair Avant fumage nd nd nd nd nd

Apregraves fumage nd nd nd nd nd



Les profils de BTEX preacutesents dans la pomme entiegravere et deacuteposeacutes sur la peau sont calculeacutes en soustrayant le contenu initial en

BTEX agrave celui obtenu apregraves lrsquoexposition aux fumeacutees de combustion de biomasse


ltLOQ teneur infeacuterieure agrave la limite de quantification (LOQ eacutethylbenzegravene 003 microgkg)

Avant exposition aux fumeacutees de combustion de biomasse seuls le toluegravene agrave 045plusmn004 microgkg

et les mp-xylegravenes agrave 009plusmn001 microgkg sont deacutetecteacutes dans les pommes du commerce et

lrsquoeacutethylbenzegravene est preacutesent en quantiteacute infeacuterieure agrave la limite de quantification qui est de 003

microgkg (tableau 43) Ce niveau de contamination est coheacuterent avec ceux retrouveacutes pour les

pommes reacutecolteacutees en Normandie et globalement infeacuterieur aux teneurs estimeacutees preacuteceacutedemment

pour les pommes provenant du commerce

Les analyses seacutepareacutees de lrsquoeacutepicarpe et du meacutesocarpe reacutevegravelent la preacutesence initiale des BTEX

(excepteacute pour le benzegravene) au niveau de la peau des pommes et lrsquoabsence de ces composeacutes au

niveau de la chair (tableau 43) Lrsquoexposition des pommes aux fumeacutees de combustion de

biomasse entraicircne une augmentation significative drsquoun facteur supeacuterieur agrave 2 du niveau de

chaque BTEX dans la peau des fruits Au contraire aucun de ces composeacutes nrsquoest retrouveacute

dans le meacutesocarpe des pommes exposeacutees ou non aux fumeacutees Les BTEX sont donc plus

preacutesents au niveau de lrsquoeacutepicarpe des pommes aussi bien avant qursquoapregraves une exposition drsquo1 h

aux fumeacutees de combustion de biomasse Le caractegravere plus lipophile de lrsquoeacutepicarpe par rapport

au meacutesocarpe explique notamment lrsquoadsorption exclusive des BTEX au niveau de la peau et

lrsquoabsence de transfert vers la chair Lrsquoadsorption preacutefeacuterentielle des BTEX au niveau de la peau

est eacutegalement montreacutee par Goacuterna-Binkul et al (1996) ougrave le toluegravene est par exemple retrouveacute

en quantiteacute 2 fois plus importante dans la peau des pommes que dans la pulpe (Goacuterna-Binkul

1996)

Les profils en BTEX preacutesents dans la pomme entiegravere et deacuteposeacutes sur la peau sont deacutetermineacutes

par la soustraction du contenu initial en BTEX agrave celui obtenu apregraves lrsquoexposition aux fumeacutees

178

de combustion de biomasse (tableau 43) Ces profils montrent que la combustion de bois de

tilleul a entraicircneacute le deacutepocirct de benzegravene composeacute qui nrsquoest pas deacutetecteacute dans les eacutechantillons

avant exposition ou dans les fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel Le

profil en BTEX observeacute au niveau de la peau indique que les composeacutes majoritairement

retrouveacutes sont le benzegravene (066 microgkg) le toluegravene (072 microgkg) et les mp-xylegravenes (034

microgkg)

Le profil obtenu est coheacuterent avec les donneacutees disponibles dans la litteacuterature puisque les

hydrocarbures aromatiques monocycliques principalement eacutemis lors de la combustion de bois

et de broussailles sous des pins laricio sont le benzegravene et le toluegravene A une distance des

flammes comprises entre 1 et 10 megravetres les quantiteacutes en benzegravene (12plusmn18 mgm3) et en

toluegravene (6plusmn09 mgm3) retrouveacutees dans les fumeacutees de combustion du bois sont 3 agrave 6 fois

supeacuterieures agrave celles en eacutethylbenzegravene (2plusmn03 mgm3) et en xylegravenes (1plusmn05 mgm3) (Barboni

2010) Le benzegravene est eacutegalement le composeacute majoritairement eacutemis lors de la combustion du

bois de bouleau dans une chaudiegravere En preacutesence de braises incandescentes le toluegravene et les 3

isomegraveres de xylegravenes se trouvent eacutegalement eacutemis en proportions importantes par rapport agrave

lrsquoeacutethylbenzegravene (Olsson 2006) Une quantiteacute de 100 est arbitrairement attribueacutee au benzegravene et

des quantiteacutes relatives sont deacutetermineacutees par rapport agrave ce composeacute pour le toluegravene

lrsquoeacutethylbenzegravene et les xylegravenes Les quantiteacutes relatives sont ainsi de 53plusmn29 pour le toluegravene

48plusmn37 pour les 3 isomegraveres de xylegravenes et 8plusmn5 pour lrsquoeacutethylbenzegravene (Olsson 2006)

426 Conclusion

Dans la litteacuterature tregraves peu drsquoeacutetudes eacutevaluant les concentrations en BTEX dans les fruits sont

disponibles Ce travail a donc permis de montrer le potentiel des meacutethodologies drsquoextraction

et de quantification deacuteveloppeacutees De tregraves faibles niveaux de contamination de lrsquoordre du

dixiegraveme de microgkg peuvent ecirctre rechercheacutes Ce travail repreacutesente eacutegalement une importante

avanceacutee des connaissances sur les concentrations en BTEX de pommes provenant de vergers

et de pommiers localiseacutes dans des zones urbaines ou des jardins priveacutes soumises agrave lrsquoimpact

de lrsquoair environnant La seconde partie de ce chapitre deacutedieacute aux hydrocarbures aromatiques

monocycliques nrsquoa reacuteveacuteleacutee qursquoun faible degreacute de contamination pour les pommes provenant

des 13 sites reacutegionaux eacutetudieacutes en Normandie Le contenu total en BTEX dans ces pommes

nrsquoexcegravede geacuteneacuteralement pas 1 microgkg quel que soit le lieu de preacutelegravevement en zone urbaine peacuteri-

urbaine ou rurale La consommation de ces pommes reacutecolteacutees en Normandie ne paraicirct donc

pas preacutesenter de risque de toxiciteacute lieacutee agrave la preacutesence drsquohydrocarbures aromatiques

monocycliques

Les BTEX peuvent ecirctre preacutesents en quantiteacutes variables et globalement supeacuterieures dans les

fruits provenant du commerce que dans les fruits locaux

Les eacutemissions lieacutees aux transports et agrave la combustion de biomasse susceptibles drsquoecirctre agrave

lrsquoorigine du deacutepocirct de BTEX sur les cultures ont ensuite eacuteteacute eacutetudieacutees Lrsquoexposition de divers

fruits aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel a notamment montreacute une augmentation

significative du contenu en mp-xylegravenes Les eacutemissions lieacutees agrave la combustion de biomasse

sont quant agrave elles principalement susceptibles drsquoecirctre agrave lrsquoorigine du deacutepocirct de benzegravene et de

toluegravene sur lrsquoeacutepicarpe des pommes

Chapitre 5 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques


hydrocarbures aromatiques polycycliques dans des matrices fruitiegraveres

179




Lrsquoun des objectifs du travail de thegravese est drsquoeacutetudier la preacutesence des hydrocarbures aromatiques

polycycliques (HAP) dans les matrices fruitiegraveres Ce projet cible plus particuliegraverement un

produit agricole de fort inteacuterecirct reacutegional en Normandie la pomme

En absence de meacutethodologie standardiseacutee pour lrsquoextraction des HAP dans les fruits ou les

leacutegumes un protocole drsquoextraction liquide est dans un premier temps envisageacute pour

lrsquoensemble des HAP Une eacutetude preacutealable reacutealiseacutee au laboratoire (Poinot 2014) a permis de

deacuteterminer qursquoun protocole consistant en une eacutetape drsquoextraction assisteacutee par les ultrasons

(UAE) suivie drsquoune eacutetape de purification sur cartouche drsquoextraction en phase solide (SPE) est

la plus approprieacutee pour lrsquoextraction des HAP dans la pomme pour des concentrations de

lrsquoordre du mgkg Cette proceacutedure existante est modifieacutee et optimiseacutee afin de deacuteterminer la

preacutesence en HAP dans les fruits pour des teneurs de lrsquoordre de 0 agrave 10 gkg (section 511)

Les conditions de validation de cette meacutethode par UAESPE nrsquoeacutetant pas toutes reacuteunies pour

lrsquoensemble des HAP une strateacutegie alliant la HS-SPME pour la deacutetermination des HAP leacutegers

(MM le 178 gmol) et lrsquoUAESPE pour les HAP plus lourds (MM gt 178 gmol) est

deacuteveloppeacutee puis valideacutee (section 512)

Une derniegravere approche meacutethodologique de deacutetermination des HAP dans la pomme est

deacuteveloppeacutee et valideacutee par utilisation de la micro-extraction par solide compacteacute (MEPS) apregraves

extraction aux ultrasons afin de proposer un gain en temps de preacuteparation drsquoeacutechantillon

(section 513) Cette meacutethode dont tregraves peu drsquoapplications sont deacutenombreacutees dans la

litteacuterature nrsquoa jamais eacuteteacute deacutecrite pour la deacutetermination drsquohydrocarbures aromatiques dans le

cas de matrices fruitiegraveres

511 Adaptation drsquoune meacutethode drsquoextraction des HAP dans la pomme par

UAESPE pour leur dosage agrave lrsquoeacutetat de traces (0 agrave 10 microgkg)


aromatiques polycycliques

Les conditions optimales drsquoextraction des HAP sont deacutetermineacutees par une eacutetude preacuteceacutedemment

meneacutee au laboratoire (Poinot 2014) visant agrave eacutetudier et comparer plusieurs techniques

drsquoextraction (soxhlet UAE et SPE) Lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons (UAE) permet une

reacutecupeacuteration plus efficace des HAP pour des concentrations de lrsquoordre du mgkg dans la

pomme que la meacutethode drsquoextraction par soxhlet (Poinot 2014) Cette strateacutegie comprend

lrsquoutilisation drsquo1 g drsquoeacutechantillon soumis agrave une extraction par ultrasons (UAE) suivie par une

eacutetape de concentration au moyen drsquoun eacutevaporateur rotatif La seacuteparation de lrsquoextrait concentreacute

Chapitre 5 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques Partie 51 Approches meacutethodologiques

180

est par la suite meneacutee par GC et la deacutetection par balayage total en ionisation eacutelectronique au

moyen drsquoun spectromegravetre de masse de type trappe ionique (Poinot 2014)

La recherche de plus faibles concentrations de lrsquoordre du microgkg neacutecessite une eacutetape de

purification suppleacutementaire des extraits afin de minimiser le bruit de fond lors de lrsquoanalyse

Une purification de lrsquoextrait par extraction sur phase solide (SPE) avec une cartouche

styregravenedivinylbenzegravene comme phase de reacutetention est donc mise en place Lrsquoaffiniteacute de cette

phase stationnaire pour les HAP a notamment eacuteteacute deacutemontreacutee par les travaux de Veyrand et al

(2007 et 2013) Lrsquoassociation drsquoune extraction acceacuteleacutereacutee par solvant (ASE) et drsquoune

purification en SPE agrave travers une phase stationnaire styregravenedivinylbenzegravene permet drsquoobtenir

une extraction sensible des HAP dans des eacutechantillons alimentaires (Veyrand 2007

Veyrand 2013) Ces reacutesultats ont meneacute agrave la seacutelection de cette phase stationnaire pour la

purification des extraits UAE obtenus agrave partir des fruits Cette eacutetape de purification est suivie

drsquoune eacutevaporation sous flux drsquoazote afin drsquoameacuteliorer la sensibiliteacute de la deacutetection en

eacutevaporant les solvants et en concentrant les extraits en composeacutes drsquointeacuterecirct

Une proceacutedure associant lrsquoUAE et la SPE (UAESPE) a eacuteteacute point par point optimiseacutee et

veacuterifieacutee pour limiter la variabiliteacute des reacuteponses analytiques et gagner en sensibiliteacute afin

drsquoatteindre des concentrations en HAP de lrsquoordre du gkg

Les moyens drsquooptimisation sont particuliegraverement focaliseacutes sur la preacuteparation et lrsquoextraction de

lrsquoeacutechantillon (Partie 5112) sur lrsquoeacutelution en SPE (partie 5113) sur la concentration des

extraits (partie 5114) sur le choix de lrsquoeacutetalon interne (partie 5115) et sur la seacuteparation et

la deacutetection en GC-MS (partie 5116)

5112 Preacuteparation de lrsquoeacutechantillon et extraction assisteacutee par les ultrasons

51121 Solvants drsquoextraction

Une premiegravere eacutetape drsquoadaptation de la proceacutedure drsquoextraction des HAP consiste agrave veacuterifier leur

preacutesence dans les solvants utiliseacutes pour lrsquoextraction assisteacutee par les ultrasons (UAE) Les

solvants utiliseacutes initialement ont un certificat drsquoanalyse (fournisseur Sigma-Aldrich)

indiquant des teneurs en substances aromatiques infeacuterieures agrave 005 Une contamination lors

de la preacuteparation drsquoeacutechantillon nrsquoa pas eacuteteacute deacutetecteacutee auparavant (Poinot 2014) au regard des

concentrations testeacutees (de lrsquoordre du mgkg) mais peut apparaicirctre pour une recherche de

concentrations 1000 fois infeacuterieures (de lrsquoordre du gkg) Lrsquoapplication de la meacutethodologie

complegravete agrave un extrait (teacutemoin) ne comportant ni matrice (fruit) ni addition de solution

standard de HAP a reacuteveacuteleacute la preacutesence de pics significatifs drsquoanalytes cibleacutes lors des analyses

par GC-MS Ce constat a conduit agrave lrsquoutilisation de solvants de pureteacute supeacuterieure de type

PESTINORMreg acheteacutes aupregraves du fournisseur VWR Prolabo Lrsquoapplication de ces

laquo nouveaux raquo solvants nrsquoa reacuteveacuteleacute la preacutesence drsquoaucun analyte cibleacute

51122 Mateacuteriel de preacuteparation des eacutechantillons

Des micro-volumes sont utiliseacutes pour reacutealiser les ajouts de solutions (solutions standard de

HAP solution drsquoeacutetalon interne) aux eacutechantillons de fruit avant la proceacutedure drsquoextraction La

seringue de 50 microL est utiliseacutee pour reacutealiser des additions entre 10 et 40 microL de solutions en

HAP et la seringue de 250 microL permet drsquoadditionner des volumes compris entre 60 et 100 microL


181

Globalement des volumes intermeacutediaires de 2 4 20 et 100 microL sont seacutelectionneacutes afin de

calculer les incertitudes lieacutees agrave lrsquoutilisation des seringues de 10 50 et 250 microL et de veacuterifier la

variabiliteacute lieacutee agrave lrsquoutilisation du mateacuteriel La masse des volumes preacuteleveacutes avec des seringues

de 10 50 et 250 microL est compareacutee agrave la masse theacuteorique souhaiteacutee les reacutesultats sont regroupeacutes

dans le tableau 44


Type de

seringue

Volume

theacuteorique

preacuteleveacute

Nombre drsquoessai Masse moyenne

drsquoun

preacutelegravevement (g)

Ecart

type

CV

()

Masse

theacuteorique

(g)

Ecart

()

10 microL 2x4 microL 10 00086 00005 62 00106 188

10 microL 4x2 microL 9 00077 00004 49 00106 276

50 microL 2x20 microL 10 00506 00012 24 00532 48

250 microL 2x100 microL 10 02652 00015 06 02660 03 masse theacuteorique calculeacutee en multipliant le volume theacuteorique par la masse volumique du DCM qui est de 133 gcm3

Les reacutesultats du tableau 44 montrent que lrsquoutilisation de la seringue de 10 microL peut ecirctre agrave

lrsquoorigine drsquoune importante variation des reacutesultats Les seringues de 50 et 250 microL ne preacutesentent

qursquoune faible incertitude (pour les preacutelegravevements de 2x20 et de 2x100 microL) et sont susceptibles

drsquoentraicircner une faible variation des reacutesultats Ces seringues sont privileacutegieacutees par la suite par

rapport aux seringues de 10 microL

5113 Elution en SPE

51131 Montage de purification en SPE

Les hydrocarbures aromatiques srsquoadsorbent facilement sur les matiegraveres plastiques qui sont

donc geacuteneacuteralement deacuteconseilleacutees pour lrsquoextraction de ces composeacutes (Purcaro 2013) Or la

proceacutedure drsquoextraction comprend une eacutetape de centrifugation post-extraction UAE utilisant

des tubes en matiegravere plastique Ces derniers sont remplaceacutes par des tubes en verre eacuteliminant

ainsi cette eacuteventuelle source de contamination De plus avant eacutelution sur cartouche de SPE

lrsquoextrait fait un passage lent sous faible vide agrave travers des capillaires en matiegravere plastique

menant agrave lrsquoenceinte sous vide Concernant ces capillaires leur contamination est veacuterifieacutee par

passage de solvant au travers Lrsquoanalyse des solvants issus de ces passages reacutevegravele apregraves

concentration sous flux drsquoazote la preacutesence de HAP en GC-MS Le renouvellement de cette

manipulation agrave travers le mecircme capillaire montre une diminution de lrsquoaire des pics de HAP Il

apparait donc que les HAP srsquoadsorbent sur les parois des capillaires et se deacutesorbent agrave chaque

passage de solvant contaminant ainsi lrsquoanalyse Une proceacutedure de nettoyage rigoureuse des

capillaires preacuteciseacutee dans la section 342 du chapitre 3 (page 140) est mise en place afin

drsquoeacuteliminer cette source de contamination

51132 Etape drsquoeacutelution en SPE

Lrsquoextrait reacutecupeacutereacute suite agrave lrsquoeacutetape de concentration par eacutevaporateur rotatif est repris dans 1 mL

de meacutelange cyclohexanedichloromeacutethane (5050 vv) et 5 mL de cyclohexane Ce nouvel

extrait repreacutesentant un volume drsquoenviron 7 mL est chargeacute sur la cartouche SPE et les

composeacutes drsquointeacuterecirct sont retenus par le support copolymegravere styregravenedivinylbenzegravene (cartouche


182

Envi Chrom P) La cartouche est ensuite rinceacutee 3 fois avec 3 mL drsquoun meacutelange

cyclohexaneeacutethanol (7030 vv) ce qui repreacutesente un volume de 9 mL pour la fraction de

rinccedilage Lrsquoeacutelution correspond ensuite agrave un passage de 12 mL du meacutelange de solvant

cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle (4060 vv)

Le comportement des HAP lors de lrsquoeacutetape de purification en SPE (cartouche Envi Chrom P)

est veacuterifieacute au moyen drsquoune reacutecupeacuteration de 2 volumes diffeacuterents de la fraction drsquoeacutelution Dans

un cas la fraction drsquoeacutelution avec 12 mL du meacutelange de solvant cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle

(4060 vv) est reacutecupeacutereacutee seule Dans un autre cas la fraction de rinccedilage avec 9 mL du

meacutelange cyclohexaneeacutethanol (7030 vv) est associeacutee agrave la fraction drsquoeacutelution avec 12 mL du

meacutelange de solvant cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle (4060 vv) le volume ainsi reacutecupeacutereacute est

donc de 21 mL Chacune des deux fractions est ensuite concentreacutee sous flux drsquoazote jusqursquoagrave

un volume de 50 microL avant ecirctre analyseacutee en GC-MS Le but est drsquoestimer (i) si la reacutecupeacuteration

des HAP dans la fraction drsquoeacutelution est optimale et (ii) la variabiliteacute associeacutee agrave la reacutecupeacuteration

des HAP Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes en figure 62


La concentration en HAP de la solution initialement deacuteposeacutee sur la cartouche SPE est de 034 microgL

Valeurs brutes obtenues pour des fractions de 12 et 21 mL obtenues apregraves eacutelution et rinccedilage+eacutelution respectivement puis

concentreacutees sous flux drsquoazote jusqursquoagrave 50 L

x10 lrsquoaire brute du naphtalegravene et du nonadeacutecane est diviseacutee par 10 afin de permettre la conservation drsquoune eacutechelle

permettant la comparaison entre les autres composeacutes

la valeur moyenne en aire brute pour le nonadeacutecane dans la fraction de 21 mL (198264plusmn18803) nrsquoest pas totalement

repreacutesenteacutee afin de conserver une eacutechelle permettant la comparaison entre les autres composeacutes

Les aires brutes preacutesenteacutees sont une moyenne de 5 deacuteterminations les barres drsquoerreurs repreacutesentent la variabiliteacute des aires

brutes pour les 5 deacuteterminations


183

Les aires brutes obtenues pour chaque HAP sont relativement peu variables pour les diffeacuterents

essais de reacutecupeacuteration drsquoeacuteluat en SPE Les coefficients de variation entre les 5 deacuteterminations

lors de la reacutecupeacuteration de la fraction drsquoeacutelution avec 12 mL de meacutelange cyclohexaneaceacutetate

drsquoeacutethyle (4060 vv) sont compris entre 7 et 30 quel que soit le HAP cibleacute

La variabiliteacute est plus forte pour les HAP lourds tels que le benzo(a)pyregravene (CV=44 pour

n=5) le benzo(ghi)perylegravene (CV=69 pour n=5) et le dibenzo(ah)antracegravene (CV=83 pour

n=5) dans le cas de la reacutecupeacuteration au moyen des 21 mL drsquoeacuteluat Les variations sont de plus

assez ineacutegales entre elles (de 9 agrave 83) Le volume drsquoeacuteluat compris entre 0 et 9 mL

initialement deacutedieacute au rinccedilage semble ainsi ecirctre agrave eacutecarter pour obtenir une reacutepeacutetabiliteacute

adeacutequate des mesures

Une nette diffeacuterence de reacutetention existe entre les diffeacuterents HAP sur le support Envi Chrom P

en SPE Les 4 HAP leacutegers testeacutes (MM le 166 gmol) sont reacutecupeacutereacutes en quantiteacute supeacuterieure

avec la fraction de 21 mL ce qui indique une tendance pour ces composeacutes agrave commencer agrave ecirctre

eacutelueacutes au moment du rinccedilage avec les 9 mL de meacutelange cyclohexaneeacutethanol (7030 vv) A

lrsquoinverse la quasi-totaliteacute des HAP lourds (MM ge 202 gmol) sont preacutesents en proportion plus

importante dans la fraction drsquoeacutelution utilisant seulement les 12 mL de meacutelange


5114 Etapes de concentration

Les quantiteacutes en HAP eacutetudieacutees sont faibles et neacutecessitent des eacutetapes drsquoeacutevaporation des

solvants afin de concentrer lrsquoextrait en composeacutes drsquointeacuterecirct La meacutethodologie initiale preacutevoit

deux eacutetapes de concentration

La premiegravere eacutetape drsquoeacutevaporation est reacutealiseacutee agrave la suite de la proceacutedure UAE par

lrsquointermeacutediaire drsquoun eacutevaporateur rotatif Lrsquoextrait UAE (20 mL composeacute de dichloromeacutethane

et de cyclohexane (5050)) est eacutevaporeacute jusqursquoagrave environ 1 mL (facteur de concentration 20)

puis le reacutesidu est repris dans 1 mL de meacutelange cyclohexanedichloromeacutethane (5050) et 5 mL

de cyclohexane avant drsquoecirctre soumis agrave une eacutetape de purification par SPE Lors de cette

premiegravere eacutetape drsquoeacutevaporation lrsquoeacutechantillon est placeacute dans un bain marie agrave 60 degC et sous vide

drsquoair gracircce agrave une trompe agrave eau ce qui permet de reacuteduire rapidement le volume de solvant de

lrsquoextrait pour faciliter son introduction dans la cartouche SPE dont le volume est de 6 mL

La seconde eacutetape drsquoeacutevaporation intervient agrave la suite de la purification par SPE et utilise un

flux drsquoazote Lrsquoeacutelution des composeacutes drsquointeacuterecirct de la cartouche SPE est reacutealiseacutee avec 12 mL

drsquoun meacutelange cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle (4060) Lrsquoutilisation du flux drsquoazote permet

drsquoeacutevaporer ces solvants jusqursquoagrave un volume de 50 microL soit un facteur de concentration de 240

Lrsquoextrait est ainsi plus concentreacute en composeacutes drsquointeacuterecirct ce qui permet drsquoameacuteliorer la

sensibiliteacute

Les HAP eacutetant des composeacutes assez volatils les proceacutedures drsquoeacutevaporation peuvent engendrer

des pertes en composeacutes drsquointeacuterecirct et donc ecirctre agrave lrsquoorigine drsquoune variabiliteacute des reacutesultats Des

tests visant agrave eacutevaluer la variabiliteacute des reacutesultats au cours des deux eacutetapes drsquoeacutevaporation sont

donc mis en place


184

Les essais consistent agrave utiliser une mecircme quantiteacute en HAP agrave partir drsquoune solution megravere agrave 80

microgL Cette concentration correspond agrave celle qui serait retrouveacutee si la totaliteacute des HAP

introduits au deacutepart agrave 4 microgkg dans lrsquoeacutechantillon (1 g) eacutetait reacutecupeacutereacutee agrave la fin de la proceacutedure

UAESPE dans les 50 microL drsquoextrait

Dans les deux cas le facteur de dilution est eacutegal au facteur de concentration les reacutesultats

obtenus apregraves concentration sous flux drsquoazote (facteur 240) et par eacutevaporateur rotatif (facteur

20) peuvent donc ecirctre directement compareacutes Pour chaque meacutethode de concentration 5

deacuteterminations des solutions dilueacutees puis concentreacutees sont effectueacutees Les reacutesultats obtenus

en aires relatives apregraves analyse de ces solutions concentreacutees sont preacutesenteacutes en figure 63


eacutevaporateur rotatif ou sous flux drsquoazote afin drsquoobtenir une concentration finale de 80 microgL En bleu fonceacute moyenne des aires relatives des 5 analyses drsquoune solution megravere agrave 80 microgL dilueacutee drsquoun facteur 20 dans un

meacutelange cyclohexanedichloromeacutethane (5050) puis concentreacutee drsquoun facteur 20 par eacutevaporateur rotatif

En bleu clair moyenne des aires relatives des 5 analyses drsquoune solution megravere agrave 80 microgL dilueacutee drsquoun facteur 240 dans un

meacutelange cyclohexaneaceacutetate drsquoeacutethyle (4060) puis concentreacutee drsquoun facteur 240 sous flux drsquoazote

Les barres drsquoerreur correspondent agrave lrsquoeacutecart type entre les 5 deacuteterminations

Lrsquohistogramme en figure 63 indique que les reacutesultats en aires relatives obtenus apregraves

concentration sous flux drsquoazote ou par eacutevaporateur rotatif sont faiblement variables Les aires

relatives preacutesenteacutees apregraves concentration sous flux drsquoazote sont similaires agrave celles observeacutees

apregraves concentration par eacutevaporateur rotatif excepteacute pour le naphtalegravene Les eacutetapes de

concentration ont ainsi un impact relativement faible sur la variabiliteacute de la meacutethodologie et la

proportion analytes cibleacuteseacutetalon interne est globalement conserveacutee quel que soit le mode

drsquoeacutevaporation (eacutevaporateur rotatif ou flux drsquoazote)


185

Afin drsquoeacutevaluer les pertes en composeacutes dues aux proceacutedures de concentration les aires brutes

obtenues apregraves concentration sous flux drsquoazote ou par eacutevaporateur rotatif sont eacutegalement

compareacutees (figure 64)


eacutevaporateur rotatif ou sous flux drsquoazote afin drsquoobtenir une concentration finale de 80 microgL En bleu fonceacute moyenne des aires brutes des 5 analyses drsquoune solution megravere agrave 80 microgL dilueacutee drsquoun facteur 20 dans un


En bleu clair moyenne des aires brutes des 5 analyses drsquoune solution megravere agrave 80 microgL dilueacutee drsquoun facteur 240 dans un



Les aires brutes obtenues apregraves concentration par eacutevaporateur rotatif sont globalement plus

eacuteleveacutees qursquoapregraves concentration sous flux drsquoazote La concentration sous flux drsquoazote semble

entraicircner une perte en composeacutes drsquointeacuterecirct plus importante qui peut ecirctre expliqueacutee par un

facteur de concentration beaucoup plus important Neacuteanmoins lrsquoensemble des HAP semble

ecirctre affecteacute de maniegravere eacutegale et reacutepeacutetable Les aires brutes obtenues apregraves eacutevaporation sous

flux drsquoazote sont leacutegegraverement moins variables (environ 20 ) qursquoapregraves eacutevaporation par

eacutevaporateur rotatif (environ 30 ) (figure 64) Une eacutetude comparant lrsquoeacutevaporation sous flux

drsquoargon et par eacutevaporateur rotatif a eacutegalement montreacute que la reacutecupeacuteration des HAP apregraves ces

deux techniques pouvait ecirctre variable (autour de 10 dans les deux cas) (Filipkowska 2005)

Malgreacute les pertes et les variations que sont susceptibles drsquoentraicircner les proceacutedures

drsquoeacutevaporation ces eacutetapes restent neacutecessaires agrave la concentration des extraits en composeacutes

drsquointeacuterecirct De plus les aires relatives observeacutees apregraves concentration sous flux drsquoazote et par

eacutevaporateur rotatif sont coheacuterentes entre elles et globalement peu variables


186

5115 Choix drsquoun eacutetalon interne adapteacute agrave la meacutethodologie UAESPE

Lrsquoaddition drsquoun eacutetalon interne agrave lrsquoeacutechantillon permet de reacuteduire les variabiliteacutes induites par

lrsquoextraction la concentration puis lrsquoinjection en GC-MS Deux eacutetalons internes sont testeacutes le

nonadeacutecane et le benzo(a)anthracegravene-d12 Le nonadeacutecane qui appartient agrave la famille des

hydrocarbures a notamment eacuteteacute seacutelectionneacute pour sa stabiliteacute dans le temps Ce composeacute dont

la masse moleacuteculaire (MM = 268 gmol) et la tempeacuterature drsquoeacutebullition (330 degC) sont proches

de celles des HAP (MM de 128 agrave 278 gmol et tempeacuteratures drsquoeacutebullition de 80 agrave 536 degC) est

geacuteneacuteralement non preacutesent dans les matrices fruitiegraveres qui contiennent principalement des

alcanes lineacuteaires avec un nombre pair de carbones Le benzo(a)anthracegravene-d12 est choisi pour

sa structure et ses proprieacuteteacutes chimiques similaires agrave celle des HAP testeacutes permettant drsquoaboutir

sur des caracteacuteristiques drsquoeacutevaporation et drsquoeacutelution proches des analytes cibles Les composeacutes

deuteacutereacutes sont freacutequemment seacutelectionneacutes comme eacutetalons interne dans les eacutetudes visant agrave

deacuteterminer les HAP dans diverses matrices (Helaleh 2005 Martorell 2010)

La reacutepeacutetabiliteacute et la fideacuteliteacute intermeacutediaire sont eacutevalueacutees pour le nonadeacutecane (meacutethode

UAESPE 1) et le benzo(a)anthracegravene-d12 (meacutethode UAESPE 2) Ces essais sont reacutealiseacutes

avec des pommes additionneacutees agrave 4 microgkg en HAP selon la proceacutedure deacutecrite dans la section

362 du chapitre 3 mateacuteriels et meacutethodes La reacutepeacutetabiliteacute et la fideacuteliteacute intermeacutediaire des

reacutesultats sont estimeacutees par le calcul des coefficients de variation rapport de lrsquoeacutecart type des

mesures agrave leur moyenne Les reacutesultats ainsi obtenus sont reporteacutes en tableau 45


187

Tableau 45 Coefficients de variation (CV ) pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

reacutealiseacutes agrave 4 microgkg avec la pomme pour les meacutethodes UAESPE

CV () meacutethode UAESPE 1 CV () meacutethode UAESPE 2


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

HAP leacutegers

Naphtalegravene 17 25 11 26

Aceacutenaphtylegravene 36 57 1 17

Aceacutenaphtegravene 12 39 5 6

Fluoregravene 4 28 7 15

Pheacutenanthregravene 8 35 8 42

Anthracegravene 4 22 8 20

HAP lourds

Fluoranthegravene 18 27 19 19

Pyregravene 13 28 4 9

Benzo(a)anthracegravene 3 17 1 3

Chrysegravene 2 21 7 8

Benzo(b)fluoranthegravene 12 19 10 8

Benzo(a)pyregravene 7 20 6 12

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 4 26 2 25

Dibenzo(ah)anthracegravene 6 26 9 23

Benzo(ghi)perylegravene 7 27 2 22 Les coefficients de variations sont deacutetermineacutes agrave partir des aires relatives les eacutetalons interne utiliseacutes sont le nonadeacutecane pour

la meacutethode UAESPE 1 et le benzo(a)anthracegravene-d12 pour la meacutethode UAESPE 2

n nombre drsquoeacutechantillons extraits


Les coefficients de variations (CV) obtenus pour la reacutepeacutetabiliteacute de la meacutethode UAESPE 1

utilisant le nonadeacutecane comme eacutetalon interne sont infeacuterieurs agrave 20 excepteacute pour

lrsquoaceacutenaphtylegravene dont le CV est de 36 (tableau 45) La mise en place du

benzo(a)anthracegravene-d12 avec la meacutethode UAESPE 2 permet une reacuteduction des CV avec des

valeurs geacuteneacuteralement infeacuterieures agrave 10 pour la plupart des HAP eacutetudieacutes

Pour lrsquoanthracegravene le benzo(a)anthacegravene le chrysegravene le benzo(b)fluoranthegravene et le

benzo(a)pyregravene les CV obtenus pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire avec le nonadeacutecane varient de

17 agrave 22 Pour les autres composeacutes les CV deacutepassent les 25 et des valeurs plus

importantes sont observeacutees pour les HAP leacutegers avec une valeur maximale de 57 atteinte

pour lrsquoaceacutenaphtylegravene Il semble donc que la meacutethode UAESPE 1 soit peu adapteacutee agrave la

deacutetermination des HAP leacutegers Lrsquoutilisation du benzo(a)anthracegravene-d12 comme eacutetalon interne

pour la meacutethode UAESPE 2 permet drsquoobtenir des CV pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire infeacuterieurs

agrave 25 pour les HAP lourds En comparaison des HAP lourds les CV restent globalement

plus eacuteleveacutes pour les HAP leacutegers avec 26 pour le naphtalegravene et 42 pour le pheacutenanthregravene

(tableau 45)


188

Les reacutesultats des CV obtenus pour la reacutepeacutetabiliteacute des HAP lourds sont coheacuterents avec ceux de

la litteacuterature qui varient geacuteneacuteralement entre 3 et 30 dans la pomme (Camargo 2003

Jaacutenskaacute 2006) Lrsquoeacutetude de Camargo et al (2003) preacutesente des CV entre 3 pour le

benzo(a)pyregravene et le benzo(ghi)perylegravene et 13 pour le fluoranthegravene (Camargo 2003) Les 6

reacutepliquats dans le cadre des essais de reacutepeacutetabiliteacute sont reacutealiseacutes agrave des concentrations entre 29 et

46 microgkg ce qui est proche des conditions utiliseacutees avec la pomme (4 microgkg) Dans la

litteacuterature les essais de reacutepeacutetabiliteacute montrent des CV jusqursquoagrave 30 pour le naphtalegravene le

benzo(k)fluoranthegravene et le dibenzo(ah)anthracegravene apregraves lrsquoextraction des pommes par soxhlet

(Jaacutenskaacute 2006) Les CV obtenus pour la reacutepeacutetabiliteacute en UAESPE avec une deacutetection en GC-

MS sont coheacuterents avec ceux observeacutes avec lrsquoextraction par soxhlet et une seacuteparation par

chromatographie liquide coupleacutee agrave un deacutetecteur de fluorescence (LC-FLD) dans la pomme

(Jaacutenskaacute 2006) Concernant la fideacuteliteacute intermeacutediaire exprimant la variabiliteacute des reacutesultats sur

diffeacuterents jours dans un mecircme laboratoire aucune donneacutee relative aux fruits nrsquoa eacuteteacute trouveacutee

dans la litteacuterature pour comparaison

De bonnes performances sont obtenues pour le benzo(a)anthracegravene avec la meacutethode

UAESPE 2 avec 1 de variation pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute (tableau 45) ce qui peut ecirctre

ducirc agrave lrsquoutilisation du benzo(a)anthracegravene-d12 comme eacutetalon interne qui possegravede des

caracteacuteristiques drsquoextraction similaires agrave son homologue non deuteacutereacute Globalement une plus

faible variabiliteacute des reacutesultats est observeacutee avec le benzo(a)anthracegravene-d12 par rapport au

nonadeacutecane Cette ameacutelioration srsquoexplique notamment par la faible reacutetention du nonadeacutecane

sur le support SPE Le nonadeacutecane est environ 10 fois plus retrouveacute dans le solvant servant agrave

rincer la cartouche SPE que dans lrsquoeacuteluat (figure 62) Lrsquoeacutelution visant agrave reacutecupeacuterer les HAP

retenus sur le support SPE entraicircne donc une reacutecupeacuteration tregraves incomplegravete du nonadeacutecane

apregraves lrsquoeacutetape de purification

La meacutethode UAESPE 2 permet drsquoobtenir une variabiliteacute coheacuterente pour lrsquoensemble des HAP

pour la concentration testeacutee de 4 gkg et semble un peu plus fidegravele que la meacutethode UAESPE

1 pour une deacutetermination des HAP agrave partir de 166 gmol

5116 Seacuteparation et deacutetection en GC-MS

51161 Introduction

Les extraits obtenus apregraves UAESPE puis concentration sont analyseacutes par GC-MS (voir

sections 3221 et 3523 partie laquo Mateacuteriels et Meacutethodes raquo) Les conditions analytiques

initialement fixeacutees au laboratoire (Poinot 2014) pour un appareil de type Varian 3800 GC

coupleacute agrave un spectromegravetre de masse agrave trappe ionique Saturn 2000 ont eacuteteacute adapteacutees agrave un nouvel

appareil de GC-MS posseacutedant un analyseur de masse quadripolaire de type Shimadzu QP

2010 Ce choix a eacuteteacute dicteacute par le fait que (i) le preacuteceacutedent appareil engendrait une variabiliteacute

importante lors drsquoanalyses de solutions standards en HAP faiblement concentreacutees (ii) que

lrsquoanalyse au moyen drsquoun analyseur de type trappe ionique peut conduire agrave drsquoimportantes

laquo deacuteformations raquo spectrales avec notamment des pheacutenomegravenes de protonation des ions

moleacuteculaires (iii) que le modegravele de trappe ionique conduit neacutecessairement agrave une perte segraveche

de la moitieacute des ions produits lors de lrsquoeacutejection vers le deacutetecteur drsquoions et que (iv)


189

lrsquoisolements drsquoions multiples est relativement compliqueacute agrave mettre en œuvre au moyen drsquoun

analyseur de type trappe ionique

51162 Conditions de seacuteparation en GC-MS

Les teneurs eacutetudieacutees en HAP ayant eacuteteacute diminueacutees drsquoun facteur 1 000 (mgkg au microgkg) le

mode splitless de lrsquoinjection est conserveacute Ainsi lrsquointeacutegraliteacute de lrsquoextrait injecteacute est analyseacutee

ce qui permet une deacutetection sensible des composeacutes preacutesents en faibles quantiteacutes dans

lrsquoeacutechantillon Concernant le volume injecteacute il est reacuteduit de 5 microL agrave 1 microL Lrsquoinjection drsquoun plus

faible volume drsquoeacutechantillon permet de reacuteduire le rapport signalbruit des pics de HAP

La seacuteparation est opeacutereacutee sur phase stationnaire tregraves peu polaire de type DB5-MS Cette phase

a eacuteteacute conserveacutee car elle permet drsquoobtenir (i) de tregraves bonnes reacutesolutions entre pics de HAP et

(ii) de pouvoir eacuteluer de faccedilon efficace des analytes de poids moleacuteculaires relativement eacuteleveacutes

(jusqursquoagrave 278 gmol pour le dibenzo(ah)anthracegravene) Crsquoest de plus le type de phase

stationnaire le plus reacutepandu pour la seacuteparation de HAP dans les matrices alimentaires (Goacuterna-

Binkul 1996 Abou-Arab 2014 Wu 2016)

51163 Conditions de deacutetection en GC-MS

Apregraves ionisation eacutelectronique dans la source du spectromegravetre de masse coupleacute au

chromatographe la deacutetection des HAP est reacutealiseacutee tout drsquoabord par un balayage total des ions

(mode laquo full scan raquo) Cette eacutetape est reacutealiseacutee au moyen drsquoune solution standard en HAP

relativement concentreacutee (1 gL) Cela permet expeacuterimentalement de repeacuterer les rapports mz

des ions les plus pertinents agrave seacutelectionner pour lrsquointeacutegration de chaque pic

Les faibles rapports signalbruit obtenus par balayage total nrsquoont pas permis drsquoenvisager une

quantification comprise entre 0 et 10 gkg tel que cela eacutetait reacutealiseacute au moyen de la proceacutedure

initiale (Poinot 2014) La sensibiliteacute est augmenteacutee par isolement des ions en mode SIM les

rapports mz des ions isoleacutes lors des analyses des HAP sont preacuteciseacutes dans la section 3523

La dureacutee totale de lrsquoanalyse est segmenteacutee et chaque segment drsquoanalyse est deacutedieacute agrave la

deacutetection de plusieurs composeacutes Un ou deux ions speacutecifiques sont seacutelectionneacutes pour chacun

des composeacutes Le mode SIM permet le balayage de lrsquoensemble des rapports massecharge des

ions seacutelectionneacutes dans un temps donneacute Le temps consacreacute pour chaque ion diminue avec

lrsquoaugmentation du nombre drsquoions seacutelectionneacutes

Le mode SIM limite la deacutetection agrave certains ions (ratios massecharge) preacutealablement

seacutelectionneacutes et non agrave une deacutetection de lrsquoensemble des spectres de masse La deacutetection

seacutelective en MS avec le mode SIM permet drsquoeacuteviter la deacutetection de composeacutes issus de la

matrice et eacuteventuellement co-eacutelueacutes agrave ceux des analytes De plus en mode SIM la dureacutee totale

de lrsquoanalyse est segmenteacutee Chaque segment est deacutedieacute agrave la deacutetection drsquoun faible nombre drsquoions

afin drsquoeacuteviter une perte de sensibiliteacute


190

512 Validation drsquoune strateacutegie combinant la HS-SPME et lrsquoUAESPE

pour lrsquoextraction et la deacutetermination des HAP agrave lrsquoeacutetat de traces dans

diverses matrices fruitiegraveres

5121 Introduction

La variabiliteacute des reacutesultats avec la meacutethode UAESPE 2 a eacuteteacute eacutetudieacutee agrave travers la reacutealisation

des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la pomme (reacutesultats preacutesenteacutes

preacuteceacutedemment en tableau 45) Afin de valider la meacutethodologie pour la deacutetermination des HAP

agrave des concentrations infeacuterieures agrave 10 microgkg la lineacuteariteacute des reacutesultats est veacuterifieacutee et la

sensibiliteacute est eacutevalueacutee La lineacuteariteacute de la meacutethode UAESPE 2 est testeacutee pour chacun des 16

HAP au moyen drsquoajouts eacutequivalents compris entre 0 et 10 microgkg agrave des pommes du commerce

Neacuteanmoins la lineacuteariteacute nrsquoest pas veacuterifieacutee pour les HAP les plus leacutegers avec des donneacutees de

lineacuteariteacute inutilisable lieacutees agrave des R2 tregraves faibles voire nuls (tableau 46)


Composeacutes Pente R2

Naphtalegravene 01708 0

Aceacutenaphtylegravene 00143 06023

Aceacutenaphtegravene 00195 0

Fluoregravene 00267 0

Pheacutenanthregravene 00683 0

Anthracegravene 00176 09503

Ce manque de lineacuteariteacute peut notamment srsquoexpliquer par la co-extraction de composeacutes de la

matrice induisant la preacutesence drsquoun bruit de fond important au niveau des temps de reacutetention de

ces composeacutes (entre environ 9 et 18 min) comme le montre la figure 65


191



EI eacutetalon interne les chiffres au-dessus des pics correspondent aux composeacutes du tableau 47 deacutetection seacutelection drsquoions de

rapports mz compris entre 128 et 166 (avant 21 min) et compris entre 202 et 278 (entre 25 et 72 min)


Le bruit de fond important en deacutebut du chromatogramme peut empecirccher la deacutetection drsquoun

signal correspondant aux faibles quantiteacutes en HAP leacutegers dans lrsquoeacutechantillon de pomme Les

faibles teneurs eacutetudieacutees pour les HAP ne permettent pas de diffeacuterencier le signal du bruit de

fond pour les composeacutes les plus leacutegers La meacutethode UAESPE 2 nrsquoest donc pas adapteacutee agrave la

deacutetection des HAP leacutegers preacutesents en faible concentration dans les pommes En raison drsquoun

bruit de fond moins eacuteleveacute pour des rapports mz supeacuterieurs agrave 200 elle est applicable agrave la

quantification de HAP de poids moleacuteculaires agrave partir de 202 gmol

Pour les HAP leacutegers leur volatiliteacute suffisante permet drsquoenvisager une extraction par HS-

SPME cette meacutethodologie est drsquoores et deacutejagrave utiliseacutee pour le dosage des BTEX (voir chapitre

4) lrsquoobjet de cette partie est de deacutemontrer qursquoune strateacutegie combinant les deux meacutethodologies

drsquoextraction (UAESPE et HS-SPME) peut permettre une deacutetermination coheacuterente agrave la fois

des HAP lourds et des HAP leacutegers dans les matrices fruitiegraveres que sont la pomme la poire la

prune et le raisin Les critegraveres de validation du dosage des HAP lourds (voir tableau 47) par

UAESPE seront tout drsquoabord preacutesenteacutes (partie 5122) puis ceux du dosage des HAP leacutegers

(voir tableau 47) par HS-SPME (partie 5123)


192

Tableau 47 Temps de reacutetention et ions utiliseacutes pour la deacutetection des HAP cibleacutes par les diffeacuterentes

meacutethodologies

Composeacutes Abreacuteviation ion

SIM ǁ

Ndeg CAS tR dagger (min)

Meacutethodes UAESPE

et UAEMEPS

Meacutethodes

HS-SPME

1 Benzegravene B 78 71-43-2 136

2 Toluegravene T 91 108-88-3 298

3 Ethylbenzegravene-d10 E-d10 116 25837-05-2 260

4 Ethylbenzegravene E 91 100-41-4 264

5 mp-Xylegravenes mp-X 91 108-38-3106-42-3 270

6 o-Xylegravene o-X 91 95-47-6 287

7 Nonane No 43 111-84-2 289

8 Naphtalegravene NPH 128 91-20-3 90 423

9 Aceacutenaphtylegravene ACY 152 208-96-8 118 479

10 Aceacutenaphtegravene-d10 ACP-d10 164 15067-26-2 121 484

11 Aceacutenaphtegravene ACP 153 83-32-9 122 485

12 Fluoregravene FLR 166 86-73-7 137 510

13 Pheacutenanthregravene PHE 178 85-01-8 179 572

14 Anthracegravene ANT 178 120-12-7 182 576

15 Nonadeacutecane Nd 57 629-92-5 190

16 Fluoranthegravene FA 202 206-44-0 262

17 Pyregravene PYR 202 129-00-0 282

18 Benzo(a)anthracegravene-d12 BaA-d12 240 1718-53-2 404

19 Benzo(a)anthracegravene BaA 228 56-55-3 407

20 Chrysegravene CHR 228 218-01-9 411

21 Benzo(b)fluoranthegravene BbFA 252 205-99-2 530

22 Benzo(a)pyregravene BaP 252 50-32-8 567

23 Indeacuteno(123-cd)pyregravene IP 276 193-39-5 685

24 Dibenzo(ah)anthracegravene DBahA 278 53-70-3 687

25 Benzo(ghi)perylegravene BghiP 276 191-24-2 710

UAESPE extraction assisteacutee par les ultrasons suivie drsquoune extraction en phase solide

UAEMEPS extraction assisteacutee par les ultrasons suivie drsquoune micro-extraction par solide compacteacute

HS-SPME micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte

eacutetalons internes

ǁ ion correspondant agrave lrsquoion majoritaire du spectre de masse utiliseacute pour la deacutetection seacutelective drsquoion (mode SIM)

dagger tR temps de reacutetention obtenus avec les programmations de tempeacuteratures suivante pour lUAESPE et lrsquoUAEMEPS 80 degC

pendant 1 min 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC 2degCmin jusqursquoagrave 330 degC pendant 5 min pour la HS-SPME 40 degC pendant 2 min 2

degCmin jusqursquoagrave 55 degC pendant 5 min 4 degCmin jusqursquoagrave 100 degC pendant 5 min 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC 2 degCmin jusqursquoagrave

250 degC 30 degCmin jusqursquoagrave 300 degC pendant 5 min

En gris fonceacute composeacutes preacutesenteacutes et discuteacutes en chapitre 4


193

5122 Validation du dosage des HAP lourds dans diffeacuterentes matrices

fruitiegraveres par UAESPE

51221 Lineacuteariteacute des HAP lourds pour une gamme de

concentrations de 0 agrave 10 microgkg

La lineacuteariteacute des mesures entre 0 et 10 microgkg pour 9 HAP lourds est testeacutee et appliqueacutee agrave 4

fruits diffeacuterents au moyen de la meacutethode UAESPE 2 (section 361 du chapitre 3 preacutesentant

les mateacuteriels et meacutethodes) Les droites obtenues pour le benzo(ghi)perylegravene le

benzo(b)fluoranthegravene le chrysegravene et le pyregravene sont preacutesenteacutees pour un eacutechantillon de pomme

du commerce en figure 66

Figure 66 Droites drsquoeacutetalonnage pour le benzo(ghi)perylegravene benzo(b)fluoranthegravene chrysegravene pyregravene

reacutealiseacutees avec la meacutethode UAESPE 2 pour des ajouts compris entre 0 et 10 microgkg agrave une pomme


Pour les HAP lourds dont la lineacuteariteacute est veacuterifieacutee entre 0 et 10 microgkg les valeurs des pentes

des coefficients de deacutetermination (R2) et des ordonneacutees agrave lrsquoorigine des reacutegressions lineacuteaires

obtenues avec la meacutethode UAESPE 2 pour la pomme la poire la prune et le raisin sont

regroupeacutees dans le tableau 48


194

Tableau 48 Donneacutees de lineacuteariteacute obtenues pour les HAP lourds avec la meacutethode UAESPE 2 pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres


Pente Origine R2 Pente Origine R2 Pente Origine R2 Pente Origine R2

Fluoranthegravene 00621a 04832 09834 00841a 00641 09951 00709a 0360 09700 00829a 0491 09639

Pyregravene 00848a 04287 09839 0101a 00811 09942 00952a 02875 09848 0106a 0381 09578

Benzo(a)anthracegravene 0113a 00445 09928 0113a 0 09974 0122a 0 09961 0129a 0 09809

Chrysegravene 0124a 00993 09947 0133a 0 09969 0146a 0 09893 0152a 0 09700

Benzo(b)fluoranthegravene 0166a 0526 09451 0165a 0428 09342 0146a 0475 09186 0157a 0453 09357

Benzo(a)pyregravene 0211a 0 09770 0186a 00143 09831 0184a 0 09891 0192a 0 09927

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 0258a 00369 09804 0233a 0 09971 0237a 0 09933 0241a 0 09595

Dibenzo(ah)anthracegravene 0224a 0 09693 0196a 0 09968 0189a 0 09939 0198a 0 09684

Benzo(ghi)perylegravene 0235a 00408 09802 0208a 0 09989 0212a 0 09914 0216a 0 09716

6 points de concentrations (0 2 4 6 8 et 10 microgkg) sont analyseacutes en triplicats

a indique pour chaque composeacute les pentes qui ne sont pas significativement diffeacuterentes meacutethode HSD (honest significant difference) Tukey 95


195

Le calcul du coefficient de deacutetermination (Rsup2) permet pour chaque composeacute extrait dans les

diffeacuterents fruits de veacuterifier la lineacuteariteacute de leacutetalonnage pour la meacutethode UAESPE 2 Pour

lrsquoensemble des fruits eacutetudieacutes les R2 obtenus pour chaque HAP lourds varient entre 09186

pour le benzo(b)fluoranthegravene dans la prune et 09989 pour le benzo(ghi)perylegravene dans la

poire

Le benzo(b)fluoranthegravene montre de faibles R2 dans lrsquoensemble des fruits eacutetudieacutes (entre 09186

et 09451) La valeur meacutediane obtenue pour les R2 avec la meacutethode UAESPE 2 pour

lrsquoensemble des HAP dans les diffeacuterents fruits est de 09836 (ou 09869 si les valeurs de R2

pour le benzo(b)fluoranthegravene ne sont pas prises en compte)

La comparaison des performances de lineacuteariteacute avec les donneacutees de la litteacuterature est notamment

entraveacutee par le manque drsquoinformation sur les gammes de concentrations eacutetudieacutees dans les

fruits et leacutegumes Des gammes eacutetudiant les HAP entre 10 et 100 ng par injection montrent des

R2 supeacuterieurs agrave 0989 (Tuteja 2011) Pour des concentrations en HAP comprises entre 2 et

2000 microgkg les R2 obtenus avec le radis sont supeacuterieurs agrave 0996 (Lei 2011) Les R2 obtenus

avec la meacutethode UAESPE 2 dans les diffeacuterents fruits sont pour certains infeacuterieurs agrave ceux

indiqueacutes dans la litteacuterature Neacuteanmoins les gammes de cette eacutetude ne srsquoeacutetendent que sur une

deacutecade et eacutetudient 6 points de concentrations entre 0 et 10 microgkg La reacutealisation de gamme

drsquoeacutetalonnage sur un grand nombre de deacutecades avec un faible nombre de points concentrations

eacutetudieacutes peut conduire agrave des R2 plus eacuteleveacutes Les reacutesultats de lineacuteariteacute observeacutes pour les HAP

lourds entre 0 et 10 microgkg extraits avec la meacutethode UAESPE 2 dans les diffeacuterents fruits

peuvent donc ecirctre consideacutereacutes comme corrects et globalement coheacuterents avec les donneacutees

extraites de la litteacuterature

La comparaison des pentes pour les diffeacuterents fruits est reacutealiseacutee gracircce au test ANOVA Les

reacutesultats de ce test montrent que pour la totaliteacute des HAP lourds le changement de matrice

fruitiegravere nrsquoinduit pas de variation significative (95 ) de la pente

Lrsquoextraction par UAESPE ne semble donc pas ecirctre deacutependante de la matrice extraite La

meacutethode UAESPE 2 peut donc potentiellement ecirctre transposeacutee agrave nrsquoimporte quelle matrice

fruitiegravere

Quelques ordonneacutees agrave lrsquoorigine (point agrave 0 microgkg) se reacutevegravelent assez eacuteleveacutees pour certains

composeacutes (tableau 48) ce qui indique une preacutesence de HAP dans les fruits eacutetudieacutes provenant

du commerce Le contenu intrinsegraveque des fruits du commerce sera eacutetudieacute dans la

section 5231

51222 Limites de deacutetection et de quantification des HAP lourds

Les limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) sont ensuite calculeacutees avec la

meacutethode UAESPE 2 selon la proceacutedure deacutecrite dans la section 363 du chapitre 3 (page 149)

Les valeurs obtenues pour les LOD et LOQ avec la pomme la poire la prune et le raisin sont

donneacutees dans le tableau 49


196

Tableau 49 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) obtenus pour les HAP lourds avec la

meacutethode UAESPE 2 pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres (microgkg de masse fraicircche)



(microgkg) (microgkg) (microgkg) (microgkg)

Fluoranthegravene 0089 0297 0115 0382 0088 0295 0075 0249

Pyregravene 0080 0268 0091 0303 0078 0260 0069 0231

Benzo(a)anthracegravene 0128 0428 0126 0419 0093 0312 0087 0291

Chrysegravene 0100 0333 0099 0330 0072 0241 0068 0226

Benzo(b)fluoranthegravene 0160 0533 0112 0375 0094 0314 0081 0268

Benzo(a)pyregravene 0172 0572 0133 0444 0111 0370 0102 0340

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 0135 0449 0138 0459 0107 0356 0086 0287

Dibenzo(ah)anthracegravene 0125 0418 0141 0472 0107 0356 0093 0310

Benzo(ghi)perylegravene 0113 0378 0115 0384 0092 0307 0077 0255

Avec la meacutethode UAESPE 2 les valeurs des LOD et LOQ sont globalement plus faibles pour

la prune et le raisin que pour la pomme et la poire Les LOD dans les diffeacuterents fruits varient

entre 0068 microgkg ww pour le chrysegravene dans le raisin et 0172 microgkg ww pour le

benzo(a)pyregravene dans la pomme Les LOQ sont quant agrave elles comprises entre 0226 et 0572

microgkg ww Ces faibles valeurs permettent avec la meacutethode UAESPE 2 la quantification des

HAP lourds agrave des teneurs infeacuterieures agrave 05 microgkg dans les diffeacuterents fruits et leur deacutetection agrave

des teneurs infeacuterieures agrave 02 microgkg

Ces valeurs sont coheacuterentes avec celles trouveacutees dans la litteacuterature pour les HAP dans les

fruits et leacutegumes Des LOD entre 001 et 007 microgkg sont notamment deacutetermineacutees pour les

HAP (MM entre 128 et 278 gmol) dans la pomme (Jaacutenskaacute 2006) Pour les leacutegumes des

limites de deacutetection comprises entre 007 et 129 microgkg sont trouveacutees (Soceanu 2014)

Les faibles limites obtenues avec la meacutethode UAESPE 2 sont compatibles avec la recherche

des HAP lourds agrave lrsquoeacutetat de trace dans les eacutechantillons de fruits

5123 Validation du dosage des HAP leacutegers par HS-SPME

51231 Seacuteparation des HAP leacutegers en GC-MS apregraves extraction par

HS-SPME

Les HAP leacutegers eacutetant des composeacutes assez volatils lrsquoutilisation drsquoune extraction par HS-SPME

peut ecirctre envisageacutee pour leur deacutetermination La meacutethode drsquoanalyse en GC-MS pour des

extraits HS-SPME est donc optimiseacutee dans ce sens Les modifications de la meacutethode

drsquoanalyse consistent agrave modifier le gradient de tempeacuteratures en reprenant celui utiliseacute en


197

UAESPE La meacutethode est modifieacutee agrave partir de 3075 min (agrave 100 degC) avec une augmentation

de 60 degCmin jusqursquoagrave 200 degC de 2degCmin jusqursquoagrave 250 degC et enfin de 30deg Cmin jusqursquoagrave 300

degC La tempeacuterature finale de 300 degC est maintenue pendant 5 minutes La dureacutee totale du

programme est 6408 min Cette modification permet la deacutetection des HAP leacutegers agrave la suite

des BTEX (figure 67)

Figure 67 Chromatogramme obtenu en GC-qMS avec la meacutethode HS-SPME 2 pour un eacutechantillon de

pomme additionneacute en HAP et BTEX agrave 10 microgkg

EI eacutetalon interne les chiffres au-dessus des pics correspondent aux composeacutes du tableau 47 deacutetection seacutelective drsquoions de




maintenue 5 min

Pour chacun des HAP extraits par HS-SPME les caracteacuteristiques des pics obtenus en GC-MS

sont rassembleacutees en tableau 47

51232 Choix de la fibre drsquoextraction en HS-SPME pour la

deacutetermination des HAP leacutegers

La meacutethode HS-SPME initialement mise en place preacutevoyait uniquement la deacutetermination des

BTEX La fibre CARPDMS alors utiliseacutee srsquoest reacuteveacuteleacutee peu adapteacutee agrave la reacutecupeacuteration des

HAP composeacutes moins volatils que les BTEX Des revecirctements PDMS drsquoeacutepaisseur comprises

entre 7 et 100 microm sont freacutequemment utiliseacutes dans la litteacuterature pour lrsquoextraction des

hydrocarbures aromatiques monocycliques et polycycliques agrave partir drsquoeacutechantillons

environnementaux et alimentaires (Doong 2000 Lei 2011 Meneacutendez 2000 Tankiewicz

2013) Le revecirctement PDMS drsquoeacutepaisseur 7 microm nrsquoest pas retenu car de meilleures capaciteacutes

drsquoextraction sont attendues avec des supports drsquoeacutepaisseur plus importante (30 et 100 microm) Des

supports PDMS de 30 et de 100 microm drsquoeacutepaisseur sont donc seacutelectionneacutes et testeacutes pour la

reacutecupeacuteration des HAP en HS-SPME agrave partir drsquoun eacutechantillon de pomme

Des extractions reacutealiseacutees en HS-SPME agrave partir drsquoeacutechantillons de pomme additionneacutes de HAP

agrave 10 microgkg avec des fibres posseacutedant des revecirctements CARPDMS de 75 microm drsquoeacutepaisseur


198

Tableau 50 comparaison des aires brutes obtenues apregraves HS-SPME pour un eacutechantillon de pomme

additionneacute en HAP leacutegers agrave 10 microgkg avec des fibres ayant diffeacuterents revecirctements CARPDMS 75 microm

PDMS 30 microm et PDMS 100 microm

PDMS de 30 microm et 100 microm sont compareacutees Les aires brutes obtenues pour chaque HAP leacuteger

sont regroupeacutees en tableau 50

Drsquoimportantes aires brutes pour les composeacutes les plus leacutegers sont obtenus pour la fibre

CARPDMS Cependant une faible extraction des composeacutes tels que le pheacutenanthregravene et

lrsquoanthracegravene est observeacutee Globalement la fibre CARPDMS 75 microm srsquoavegravere ecirctre la plus

adapteacutee agrave lrsquoextraction des composeacutes les plus volatils La fibre comportant un revecirctement

PDMS de 30 microm permet une bonne extraction de lrsquoensemble des HAP leacutegers et notamment du

pheacutenanthregravene et de lrsquoanthracegravene Les aires brutes obtenues avec la fibre comportant un

revecirctement PDMS de 30 microm sont homogegravenes ce qui montre une extraction similaire de tous

les HAP leacutegers eacutetudieacutes Lrsquoutilisation de la fibre PDMS de 100 microm pour lrsquoanalyse drsquoune

pomme pollueacutee agrave 10 microgkg permet drsquoameacuteliorer tregraves nettement lrsquoextraction de tous les HAP

leacutegers par rapport agrave la fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 30 microm puisque les aires brutes obtenues avec

la fibre PDMS 100 microm sont 15 agrave 37 fois supeacuterieures agrave celles trouveacutees avec la fibre PDMS de

30 microm Des valeurs plus importantes pour les aires brutes agrave 10 microgkg permettent drsquoenvisager

une bonne deacutetection des composeacutes agrave de plus faibles concentrations avec la fibre PDMS

drsquoeacutepaisseur 100 microm Doong et al ont eacutegalement montreacute lrsquoameacutelioration de lrsquoefficaciteacute de

lrsquoextraction des HAP avec lrsquoaugmentation de lrsquoeacutepaisseur du revecirctement PDMS (Doong

2000) Les revecirctements eacutepais sont eacutegalement connus pour ecirctre plus particuliegraverement adapteacutes agrave

la reacutecupeacuteration des composeacutes volatils (King 2003)

La fibre CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm ayant montreacute la meilleur capaciteacute drsquoextraction pour

les HAP les plus leacutegers et la fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm eacutetant plus particuliegraverement

adapteacutee agrave lrsquoextraction des HAP de masse molaire comprise entre 166 et 178 gmol ces deux

supports sont testeacutes afin de veacuterifier la fideacuteliteacute de lrsquoextraction pour les HAP agrave 4 gkg

Type de fibre CARPDMS

75 microm

PDMS

30 microm

PDMS

100 microm

Naphtalegravene 440223 47654 171452

Aceacutenaphtylegravene 95606 46240 152423

Aceacutenaphtegravene 196579 45020 165421

Aceacutenaphtegravene-d10 171494 36222 116243

Fluoregravene 23346 47537 147042

Pheacutenanthregravene 3667 55484 88445

Anthracegravene 1823 54081 81974


199

51233 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire pour la

deacutetermination des HAP leacutegers par HS-SPME

Diffeacuterents paramegravetres sont utiliseacutes pour deacuteterminer la fideacuteliteacute de la reacuteponse analytique des

HAP leacutegers par HS-SPME

- la meacutethode HS-SPME 1 utilise une fibre posseacutedant un revecirctement CARPDMS drsquoeacutepaisseur

75 microm et le nonane comme eacutetalon interne

- la meacutethode HS-SPME 2 met en œuvre une fibre avec un revecirctement CARPDMS

drsquoeacutepaisseur 75 microm et lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 comme eacutetalon interne

- la meacutethode HS-SPME 3 utilise une fibre ayant un revecirctement PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm et

lrsquoaceacutenaphthegravene-d10 comme eacutetalon interne

Les coefficients de variation obtenus pour ces diffeacuterentes meacutethodes HS-SPME lors des

essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire reacutealiseacutes avec une pomme additionneacutee de HAP

agrave 4 microgkg sont preacutesenteacutes dans le tableau 51

Tableau 51 Coefficients de variation (CV ) des essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

obtenus pour les meacutethodes HS-SPME avec les HAP leacutegers introduits agrave 4 microgkg dans des pommes du

commerce

CV ()


CV ()


CV ()



(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=8)


(n=4)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=12)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

Naphtalegravene 4 24 10 23 2 7

Aceacutenaphtylegravene 17 41 18 17 3 10

Aceacutenaphtegravene 19 36 13 23 9 10

Fluoregravene 25 43 4 30 9 15

Pheacutenanthregravene 26 87 nd nd 16 35

Anthracegravene 40 67 nd nd 16 34 Les coefficients de variations sont deacutetermineacutes agrave partir des aires relatives

meacutethode HS-SPME 1 fibre CARPDMS 75 microm et nonane comme eacutetalon interne

meacutethode HS-SPME 2 fibre CARPDMS 75 microm et aceacutenaphtegravene-d10 comme eacutetalon interne

meacutethode HS-SPME 3 fibre PDMS 100 microm et aceacutenaphtegravene-d10 comme eacutetalon interne




Les essais de reacutepeacutetabiliteacute avec la meacutethode HS-SPME 1 utilisant le nonane comme eacutetalon

interne donnent des coefficients de variation supeacuterieurs agrave 17 excepteacute pour le naphtalegravene

(CV=4 ) En ce qui concerne la fideacuteliteacute intermeacutediaire les coefficients de variation atteignent

jusqursquoagrave 87 pour le pheacutenanthregravene (tableau 51) Ces reacutesultats montrent que la meacutethode HS-

SPME 1 est adapteacutee agrave lrsquoextraction des composeacutes les plus volatils (128 gmol le MM le 166


200

gmol) Les valeurs de fideacuteliteacute sont critiques pour le pheacutenanthregravene et lrsquoanthracegravene en raison

drsquoune faible extraction de ces 2 HAP au moyen drsquoune fibre CARPDMS (tableau 50)

Avec la meacutethode HS-SPME 2 utilisant lrsquoaceacutenaphtegravene-d10 comme eacutetalon interne les

coefficients de variation obtenus (tableau 51) pour les HAP leacutegers lors des essais de

reacutepeacutetabiliteacute sont compris entre 4 pour le fluoregravene et 18 pour lrsquoaceacutenaphtylegravene Pour la

fideacuteliteacute intermeacutediaire les CV varient entre 17 et 30 En ce qui concerne le pheacutenanthregravene et

lrsquoanthracegravene le signal agrave 4 microgkg ne peut pas ecirctre diffeacuterencieacute du bruit de fond avec la meacutethode

HS-SPME 2 Lrsquoapplication de lrsquoaceacutenaphtegravene-d10 agrave la meacutethode HS-SPME 2 a permis une

ameacutelioration globale de la variabiliteacute des reacutesultats par rapport agrave la meacutethode HS-SPME 1

Neacuteanmoins la meacutethode HS-SPME 2 est inadapteacutee agrave la deacutetermination du pheacutenanthregravene et de

lrsquoanthracegravene dont la volatiliteacute est moins importante que celle des autres HAP leacutegers

Les coefficients de variation obtenus (tableau 51) pour la reacutepeacutetabiliteacute des HAP de masse

moleacuteculaire jusqursquoagrave 166 gmol avec la meacutethode HS-SPME 3 utilisant un support PDMS

drsquoeacutepaisseur 100 microm et lrsquoaceacutenaphtegravene-d10 comme eacutetalon interne sont infeacuterieurs agrave 10 Les

CV pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire nrsquoexcegravedent pas 15 pour ces composeacutes En ce qui concerne

le pheacutenanthregravene et lrsquoanthracegravene les CV sont de 16 pour la reacutepeacutetabiliteacute et atteignent jusqursquoagrave

35 pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire Pour ces deux composeacutes les CV obtenus avec la meacutethode

HS-SPME 3 sont acceptables en raison de la capaciteacute de la fibre PDMS agrave pouvoir les extraire

(tableau 50)

La fibre PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm permet la deacutetection et la quantification de lrsquoensemble des

HAP leacutegers ce qui ne pouvait pas ecirctre envisageacute avec le revecirctement CARPDMS drsquoeacutepaisseur

75 microm

La HS-SPME trouve tregraves peu drsquoapplication pour lrsquoextraction des HAP dans les matrices

fruitiegraveres Les performances des meacutethodes deacuteveloppeacutees sont donc compareacutees aux reacutesultats

observeacutes pour les leacutegumes avec la HS-SPME et un deacutetecteur agrave ionisation de flamme (Lei

2011) Les CV obtenus pour lrsquoextraction des HAP avec les meacutethodes HS-SPME 2 et 3

(tableau 51) sont supeacuterieurs agrave ceux observeacutes dans les travaux de Lei et al (Lei 2011) Les CV

pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute en HS-SPME avec des radis varient de 3 agrave 12 cependant la

concentration testeacutee est 25 fois plus eacuteleveacute (100 microgkg) que celle utiliseacutee pour la pomme (4

microgkg)

51234 Veacuterification de la lineacuteariteacute des courbes drsquoeacutetalonnage pour la

deacutetermination de HAP leacutegers agrave des teneurs infeacuterieures agrave 10 microgkg

par HS-SPME (meacutethodes HS-SPME 2 et 3)

La meacutethode HS-SPME 2 globalement plus fidegravele que la meacutethode HS-SPME 1 est appliqueacutee

agrave la deacutetermination des 4 HAP les plus leacutegers entre 0 et 10 microgkg afin de veacuterifier la lineacuteariteacute

des reacutesultats Les droites ainsi obtenues pour le naphtalegravene lrsquoaceacutenaphtegravene lrsquoaceacutenaphtylegravene et

le fluoregravene sont preacutesenteacutees en figure 68


201




La lineacuteariteacute de la reacuteponse analytique en fonction de la quantiteacute de HAP leacuteger introduite entre 0

et 10 microgkg avec la meacutethode HS-SPME 2 permet drsquoobtenir des R2 compris entre 09875 et

09983 Les bons reacutesultats obtenus avec la pomme ont conduit agrave tester la capaciteacute de la

meacutethode HS-SPME 2 agrave ecirctre utiliseacutee avec drsquoautres matrices fruitiegraveres

Les gammes drsquoeacutetalonnage pour les HAP entre 0 et 10 microgkg sont reacutealiseacutees avec la meacutethode

HS-SPME 2 pour diffeacuterents fruits que sont la poire la prune et le raisin Les reacutesultats de

lineacuteariteacute obtenus avec ces fruits sont ensuite compareacutes agrave ceux deacutetermineacutes avec la pomme

(tableau 52)


202

Tableau 52 Donneacutees de lineacuteariteacute pour les HAP leacutegers extraits agrave partir de diffeacuterentes matrices fruitiegraveres



Pente R2 Origine Pente R2 Origine Pente R2 Origine Pente R2 Origine

Naphthalegravene 0283a 09875 00975 0247a 09653 0147 0277a 09469 0125 0469 09436 0265

Aceacutenaphtylegravene 00538 09954 00582 00961a 09923 0 0108a 09959 0 0110a 09902 00248

Aceacutenaphtegravene 0118a 09983 000639 0122a 09903 0 0128a 09923 0 0121a 09857 0

Fluoregravene 00137a 09977 0 00157a 09906 0 00154a 09896 0 00116a 09868 0

6 points de concentrations (0 2 4 6 8 et 10 microgkg) sont analyseacutes en triplicats a indique pour chaque composeacute les pentes qui ne sont pas significativement diffeacuterentes meacutethode HSD (honest

significant difference) Tukey 95

Pour chaque composeacute extrait dans les diffeacuterents fruits la lineacuteariteacute de leacutetalonnage pour la

meacutethode HS-SPME 2 est veacuterifieacutee par le calcul du coefficient de deacutetermination (Rsup2) Les

valeurs sont comprises entre 09436 pour le naphtalegravene dans le raisin et 09983 pour

lrsquoaceacutenaphtegravene dans la pomme (tableau 52) La valeur meacutediane de Rsup2 trouveacutee pour les 4 HAP

leacutegers dans les diffeacuterents fruits est de 0990 Cette valeur est coheacuterente avec celles pouvant

ecirctre trouveacutees dans la litteacuterature pour les fruits et leacutegumes Des Rsup2 autour de 0998 sont par

exemple indiqueacutes par Soceanu et al pour la tomate (Soceanu 2012) Dans une eacutetude

concernant les HAP dans des aliments veacutegeacutetaux des Rsup2 entre 0993 et 0999 sont obtenus

(Rey-Salgueiro 2008b)

La meacutethode HS-SPME 2 est adapteacutee agrave la quantification des 4 HAP les plus leacutegers entre 0 et

10 microgkg dans les diffeacuterentes matrices fruitiegraveres eacutetudieacutees

Les pentes obtenues pour les diffeacuterents fruits sont ensuite compareacutees gracircce au test ANOVA

Les reacutesultats de ce test montrent que pour la majoriteacute des HAP le changement de matrice

fruitiegravere nrsquoinduit pas globalement de variation significative (95 ) de la pente Seules les

pentes obtenues pour le naphtalegravene dans le raisin et pour lrsquoaceacutenaphtylegravene dans la pomme sont

significativement diffeacuterentes des pentes obtenues pour ces composeacutes avec les autres fruits

Pour les 4 HAP leacutegers leur contenu dans chacun des fruits eacutetudieacutes peut ecirctre deacutetermineacute gracircce agrave

lrsquoutilisation des pentes preacutesenteacutees en tableau 52 Neacuteanmoins la meacutethode HS-SPME 2 ne

semble pas totalement transposable agrave nrsquoimporte quelle matrice fruitiegravere

La meacutethode HS-SPME 3 permet par rapport aux meacutethodes HS-SPME 1 et HS-SPME 2

drsquoobtenir une reacuteponse analytique suffisante pour le pheacutenanthregravene et lrsquoanthracegravene pour des

teneurs de lrsquoordre de 4 gkg Elle est appliqueacutee agrave lrsquoeacutetablissement de gammes drsquoeacutetalonnage

entre 0 et 10 microgkg De tregraves faibles concentrations en HAP ayant eacuteteacute deacutetermineacutees pour certains

fruits eacutetudieacutes (section 52) des points agrave 02 05 et 1 microgkg sont ajouteacutes pour reacutealiser les


203

gammes drsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 3 Les droites obtenues pour les HAP leacutegers

sont preacutesenteacutees en figure 69



Les barres drsquoerreur correspondent aux eacutecarts-types entre les valeurs relatives des 3 eacutetalonnages reacutealiseacutes

Les coefficients de deacutetermination (R2) des droites obtenues pour les HAP leacutegers dans la

pomme avec la meacutethode HS-SPME 3 sont compris entre 09891 et 09936


tableau 53 Les pentes des droites drsquoeacutetalonnage eacutetablies pour les HAP leacutegers avec 9 niveaux

drsquoajouts entre 0 et 10 microgkg seront utiliseacutees pour deacuteterminer les quantiteacutes en naphtalegravene dans

les pommes reacutecolteacutees en Normandie ainsi que dans les pommes exposeacutees aux fumeacutees de

combustion de biomasse (section 525 page 259)


points de concentrations entre 0 et 10 microgkg pour les HAP leacutegers afin de permettre la

comparaison avec les preacuteceacutedents reacutesultats des meacutethodes HS-SPME 2


204




Meacutethode HS-SPME 3 Meacutethode HS-SPME 2

9 points de gammea 6 points de gammeb 6 points de gammeb

R2 pente R2 pente R2 pente




Fluoregravene 09917 00864 09898 00877 09977 00137



a gamme reacutealiseacutee sur 9 points en triplicat 0 02 05 1 2 4 6 8 et 10 microgkg

b gamme reacutealiseacutee sur 6 points en triplicat 0 2 4 6 8 et 10 microgkg

en gris fonceacute les reacutesultats pour les HAP leacutegers avec la meacutethode HS-SPME 2 deacutejagrave preacutesenteacutes section 51234

La comparaison des donneacutees de lineacuteariteacute avec les 6 et les 9 points de gamme pour la meacutethode

HS-SPME 3 (tableau 53) montre tout drsquoabord le bon alignement des points en bas de gamme

(02 agrave 1 microgkg) avec le reste des points Les pentes et les R2 ne sont que tregraves peu modifieacutes par

lrsquoajout des points reacutealiseacutes agrave de faibles concentrations

Les R2 obtenus avec la meacutethode HS-SPME 3 avec les 6 points de gamme sont compris entre

09859 pour le naphtalegravene et 09935 pour lrsquoaceacutenaphtylegravene (tableau 53) Ces valeurs sont

globalement similaires agrave celles trouveacutees pour la meacutethode HS-SPME 2 avec laquelle les R2

varient entre 09875 et 09977 Les donneacutees obtenues avec la meacutethode HS-SPME 3 sont donc

eacutegalement coheacuterentes avec les valeurs de la litteacuterature (Rey-Salgueiro 2008b Soceanu

2012)

En ce qui concerne les pentes la meacutethode HS-SPME 3 permet drsquoobtenir des valeurs

supeacuterieures agrave celles observeacutees pour la meacutethode HS-SPME 2 excepteacute pour le naphtalegravene

(tableau 53) Le revecirctement CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm permet donc une meilleure

adsorption du naphtalegravene et le support PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm est plus favorable agrave la

reacutecupeacuteration des HAP leacutegers de masse moleacuteculaire comprise entre 152 et 178 gmol


des HAP leacutegers par HS-SPME pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres

Limites de deacutetection et de quantification pour diffeacuterentes matrices fruitiegraveres

Les limites de deacutetection et de quantification de la meacutethode HS-SPME 2 sont deacutetermineacutees pour

4 fruits distincts la pomme la poire la prune et le raisin (tableau 54)


205

Tableau 54 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) pour les HAP leacutegers avec la

meacutethode HS-SPME 2 dans diffeacuterentes matrices fruitiegraveres en microgkg de masse fraicircche




Naphthalegravene 0004 0013 0001 0005 0001 0004 0009 0032

Aceacutenaphthylegravene 0015 0052 0004 0014 0005 0018 0049 0164

Aceacutenaphthegravene 0008 0027 0003 0009 0004 0013 0051 0171

Fluoregravene 0067 0222 0028 0093 0041 0137 0543 1809

Les LOD sont faibles avec des valeurs comprises entre 0001 microgkg ww pour le naphtalegravene

dans la poire et la prune et 0543 microgkg ww pour le fluoregravene dans le raisin (tableau 54) Pour

les LOQ les valeurs varient de 0004 microgkg ww agrave 1809 microgkg ww

La comparaison des pentes obtenues avec la meacutethode HS-SPME 2 pour les diffeacuterents fruits a

montreacute que les valeurs sont geacuteneacuteralement identiques pour un HAP donneacute Or les LOD et

LOQ sont diffeacuterentes selon la matrice fruitiegravere extraite et sont plus eacuteleveacutees dans le raisin puis

la pomme la prune et la poire Lrsquoextraction par HS-SPME au moyen de la fibre CARPDMS

75 microm est deacutependante de la matrice pour de tregraves faibles quantiteacutes de HAP eacutetudieacutees Il semble

qursquoune co-extraction plus importante de composeacutes de la matrice ait lieu avec le raisin

Limites de deacutetection et de quantification pour la pomme

Les limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) des HAP leacutegers sont deacutetermineacutees

au moyen des 2 meacutethodes HS-SPME 2 et HS-SPME 3 pour la pomme (tableau 55)

Tableau 55 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) deacutetermineacutees pour les HAP leacutegers

dans la pomme


LOD LOQ LOD LOQ

(microgkg) (microgkg)




Fluoregravene 0067 0222 0008 0026

Pheacutenanthregravene nd nd 0028 0095

Anthracegravene nd nd 0034 0112 nd non deacutetermineacutees

Pour la meacutethode HS-SPME 2 les LOD varient entre 0004 microgkg ww pour le naphtalegravene et

0067 microgkg ww pour le fluoregravene Les LOQ sont quant agrave elles comprises entre 0013 et 0222


206

microgkg ww (tableau 55) Les limites pour le pheacutenanthregravene et lrsquoanthracegravene nrsquoont pas eacuteteacute

deacutetermineacutees car elles sont supeacuterieures agrave 4 microgkg au moyen de cette meacutethode (teneur testeacutee

pour les essais de fideacuteliteacute)

En ce qui concerne la meacutethode HS-SPME 3 les LOD varient entre 0002 microgkg ww pour le

naphtalegravene et 0034 microgkg ww pour lrsquoanthracegravene Pour les LOQ les valeurs sont comprises

entre 0008 et 0112 microgkg ww (tableau 54) Les LOD et LOQ trouveacutees pour le pheacutenanthregravene

et lrsquoanthracegravene avec la meacutethode HS-SPME 3 sont faibles mais sont 3 agrave 17 fois supeacuterieures agrave

celles trouveacutees pour les autres HAP leacutegers

Les LOD et LOQ obtenues avec la meacutethode HS-SPME 2 pour les HAP leacutegers de masse

moleacuteculaire comprise entre 128 et 166 gmol sont jusqursquoagrave 8 fois supeacuterieures agrave celles observeacutees

avec la meacutethode HS-SPME 3 La meacutethode HS-SPME 3 srsquoavegravere donc ecirctre beaucoup plus

sensible que la meacutethode HS-SPME 2 pour la deacutetection des HAP leacutegers dans les eacutechantillons

de pommes Pour les deux meacutethodes les LOD sont coheacuterentes avec celles observeacutees pour les

HAP extraits par HS-SPME dans les radis avec des valeurs comprises entre 011 et 232 microgkg

(Lei 2011)

Les limites des meacutethodes HS-SPME 2 et 3 sont faibles et adapteacutees agrave la deacutetermination de HAP

en tregraves faibles concentrations dans les pommes


207

5124 Conclusion sur les meacutethodes HS-SPME et UAESPE

Parmi les techniques permettant lrsquoextraction des HAP leacutegers agrave partir des eacutechantillons de

pomme la meacutethode HS-SPME 3 preacutesente les meilleures performances La meacutethode UAESPE

2 se reacutevegravele quant agrave elle ecirctre la plus adapteacutee agrave la reacutecupeacuteration des HAP lourds

La strateacutegie combinant la proceacutedure HS-SPME 3 et UAESPE 2 permet une deacutetermination

sensible et reacutepeacutetable du contenu en HAP dans la pomme (tableau 56)


HAP dans la pomme

pente Rsup2 Reacutepeacutetabiliteacute

(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

LOD LOQ

(CV ) (microgkg)

HAP leacutegers (meacutethode HS-SPME 3)




Fluoregravene 00864 09917 9 15 0008 0026

Pheacutenanthregravene 00343 09893 16 35 0028 0095

Anthracegravene 00297 09921 16 34 0034 0112

HAP lourds (meacutethode UAESPE 2)

Fluoranthegravene 00621 09834 19 19 0089 0297

Pyregravene 00848 09839 4 9 0080 0268

Benzo(a)anthracegravene 0113 09928 1 3 0128 0428

Chrysegravene 0124 09947 7 8 0100 0333

Benzo(b)fluoranthegravene 0166 09451 10 8 0160 0533

Benzo(a)pyregravene 0211 09970 6 12 0172 0572

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 0258 09804 2 25 0135 0449

Dibenzo(ah)anthracegravene 0224 09693 9 23 0125 0418

Benzo(ghi)perylegravene 0235 09802 2 22 0113 0378


208

513 Validation drsquoune meacutethodologie de dosage rapide des HAP dans les

pommes par UAEMEPS

Lrsquoutilisation drsquoune strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE comporte de nombreuses

eacutetapes pour la deacutetermination des HAP agrave lrsquoeacutetat de traces dans les matrices fruitiegraveres Une

nouvelle meacutethodologie plus rapide et permettant la suppression des proceacutedures drsquoeacutevaporation

ainsi que la reacuteduction des quantiteacutes de solvant utiliseacutees est rechercheacutee Lrsquoeacutetape drsquoextraction

assisteacutee par les ultrasons (UAE) est conserveacutee car elle favorise le transfert des analytes

laquo semi-volatils raquo drsquoun eacutechantillon solide vers un milieu liquide Lrsquoextraction par solvant eacutetant

peu seacutelective et les concentrations en composeacutes drsquointeacuterecirct rechercheacutees eacutetant faibles une eacutetape

de purification des extraits est neacutecessaire Concernant lrsquoeacutetape de purification le choix des

meacutethodologies appliqueacutees aux HAP dans les fruits est relativement restreint et souvent limiteacute

agrave la SPE ou la chromatographie drsquoexclusion La recherche est donc eacutetendue agrave drsquoautres

matrices et le choix srsquoest finalement porteacute sur lrsquoutilisation de la micro-extraction par solide

compacteacute (MEPS)


contenus dans une matrice polaire (Silva 2014) La meacutethodologie drsquoextraction assisteacutee par les

ultrasons est donc meneacutee avec lrsquoeacutethanol comme solvant pour lrsquoextraction des HAP agrave partir des

eacutechantillons de pomme La proceacutedure MEPS est assimilable agrave une chromatographie de

partage et se substitue agrave la fois agrave lrsquoeacutetape de purification et agrave lrsquoeacutetape de concentration de

lrsquoextrait avant analyse La concentration de lrsquoextrait agrave travers plusieurs passages sur le support

de reacutetention choisi permet eacutegalement lrsquoeacutelimination drsquoeacuteleacutements indeacutesirables de la matrice

nrsquoayant pas drsquoaffiniteacute pour le support La capaciteacute de reacutetention du support peut srsquoaveacuterer ecirctre

un facteur limitant en raison de la faible quantiteacute de solide compacteacute preacutesent dans la seringue

drsquoextraction Neacuteanmoins les faibles teneurs en HAP preacutesentes dans les fruits ne devraient pas

entraicircner la saturation du support Cette technique srsquoest de plus montreacutee efficace pour

lrsquoextraction de composeacutes volatils dans des matrices alimentaires aqueuses (Haider 2014) et

pour lrsquoextraction speacutecifique de HAP dans diffeacuterentes eaux (El-Beqqali 2006 Fu 2012

Quinto 2012) Dans un premier temps lrsquooptimisation de la proceacutedure MEPS (partie 5131)

sera preacutesenteacutee et discuteacutee La validiteacute de la meacutethode sera veacuterifieacutee et ses performances seront

compareacutees agrave celles de la strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE (partie 5132)

5131 Optimisation de la proceacutedure drsquoextraction des HAP par MEPS

dans la pomme

Lrsquooptimisation de la proceacutedure consiste agrave deacuteterminer les paramegravetres permettant lrsquoextraction la

plus efficiente des HAP en MEPS apregraves extraction UAE des eacutechantillons de pomme Deux

supports de reacutetention en MEPS ainsi que diffeacuterents volumes de preacutelegravevement sont testeacutes

51311 Seacutelection du support drsquoextraction MEPS

De nombreux supports de MEPS sont actuellement disponibles On retrouve parmi ces

supports des laquo phase inverses raquo agrave base de silice (C2 C8 C18) des eacutechangeurs de cations

(SCX) HILIC carboneacutes des polymegraveres agrave empreinte moleacuteculaire (MIP) et des copolymegraveres de

type polystyregravene-divinylbenzegravene (PS-DVB) (Abdel-Rehim 2011) Pour la seacutelection des

supports testeacutes le choix srsquoest porteacute (i) sur un support de phase inverse de type C18 susceptible


209

de retenir par partage les composeacutes les plus hydrophobes et (ii) sur un support de type PEP

(polar enhanced polymer) correspondant agrave un copolymegravere PS-DVB posseacutedant des

groupements fonctionnels ureacutee pouvant potentiellement retenir fortement par interaction -

les noyaux aromatiques des HAP Un mecircme extrait est utiliseacute pour tester ces 2 supports Cet

extrait est issu de lrsquoextraction par ultrasons de 20 g de pomme broyeacutee additionneacutes drsquoune

solution de HAP agrave 10 gkg 5 fois 150 microL de lrsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes de chacun

des deux supports les HAP retenus sont ensuite eacutelueacutes avec 75 microL de dichloromeacutethane 1 microL

de lrsquoeacuteluat est ensuite injecteacute pour lrsquoanalyse en GC-MS Les aires brutes apregraves analyse par GC-

MS en mode SIM sont preacutesenteacutees en tableau 57


Aires brutes

Support C18 Support PEP

HAP leacutegers



Fluoregravene nq 1999



HAP lourds

Fluoranthegravene 830 3813

Pyregravene 691 3478

Benzo(a)anthracegravene 752 2836

Chrysegravene 646 2667

Benzo(a)anthracegravene-d12 704 2730

Benzo(b)fluoranthegravene 1029 3131

Benzo(a)pyregravene 1369 3108

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 1502 2852

Dibenzo(ah)anthracegravene 1221 2669

Benzo(ghi)perylegravene 1237 2723 nq non quantifiable en raison de la preacutesence drsquoun pic interfeacuterent

valeurs en aires brutes obtenues apregraves extraction par UAE (15 min 30degC) de 20 g de broyat de pomme pollueacutes agrave 10 microgkg

(100 microL solution HAPBTEX 2) additionneacutes de 100 microL de solution eacutetalon interne 3 (sans aceacutenaphtegravene-d10) et de 25 mL

deacutethanol 5x150 microL drsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes avec une seringue MEPS contenant un sorbant C18 ou PEP lrsquoeacutelution

est reacutealiseacutee avec 75 microL de dichloromeacutethane

Le naphtalegravene nrsquoest pas rechercheacute

Les deux supports seacutelectionneacutes comme sorbants pour la MEPS permettent la reacutetention des

composeacutes apolaires hydrophobes que sont les HAP La comparaison des analyses de lrsquoextrait

UAE drsquoune pomme pollueacutee agrave 10 microgkg purifieacute par MEPS avec les deux supports montre que

le sorbant PEP permet drsquoobtenir des aires brutes plus importantes qursquoavec le sorbant C18

(tableau 26) Pour les HAP les plus lourds (MM ge 228 gmol) les aires brutes obtenues avec le

support PEP sont 2 agrave 4 fois supeacuterieures agrave celles observeacutees avec le support C18 Ce facteur de

diffeacuterence est drsquoenviron 5 pour le fluoranthegravene et le pyregravene (MM = 202 gmol) Pour les HAP


210

leacutegers (MM entre 152 et 178 gmol) le support PEP permet drsquoobtenir des aires brutes 6 agrave

presque 10 plus eacuteleveacutees qursquoavec le support C18

La diffeacuterence entre ces deux supports peut ecirctre expliqueacutee par la capaciteacute variable des HAP agrave y

ecirctre retenu Les composeacutes les plus lourds sont plus hydrophobes et plus solubles dans le

reacuteseau C18 contrairement aux HAP leacutegers qui se trouvent plus facilement solubiliseacute dans le

solvant drsquoextraction (eacutethanol) Les composeacutes leacutegers ont donc tendance agrave rester en solution et

sont donc moins retrouveacutes au niveau du support C18 A lrsquoinverse le support PS-DVB (PEP)

met en jeu des interactions -qui sont sensiblement identiques pour tous les HAP

Lrsquoensemble des HAP vont donc srsquoadsorber de faccedilon eacutequivalente sur le support PEP

Le sorbant PEP apparaicirct ecirctre le plus adapteacute agrave la reacutecupeacuteration de lrsquoensemble des HAP il est

donc seacutelectionneacute pour la purification des extraits de pomme obtenus apregraves UAE

51312 Reproductibiliteacute des reacutesultats avec diffeacuterents supports de

type PEP pour lrsquoextraction en MEPS

Les supports de type laquo PEP raquo pour la MEPS sont assez reacutecents et relativement peu reacutepandus

au niveau de leurs applications Il est aussi geacuteneacuteralement admis que chaque support possegravede

une dureacutee de vie de lrsquoordre de 200 essais (passages) Par conseacutequent la reproductibiliteacute drsquoun

lot de 3 supports PEP est testeacutee le but eacutetant de veacuterifier que la meacutethodologie envisageacutee peut

ecirctre appliqueacutee sur le long terme Les tests utilisent un mecircme extrait UAE provenant drsquoun

broyat de pomme additionneacute en HAP agrave 10 microgkg La comparaison des reacutesultats obtenus apregraves

purification avec les 3 supports PEP permet de deacuteterminer si les modegraveles testeacutes possegravedent les

mecircmes capaciteacutes de reacutetention et si des reacutesultats similaires peuvent ecirctre obtenus (tableau 58)


211


Aires relatives avec les supports

PEP 1 PEP 2 PEP 3 CV














Benzo(ghi)perylegravene 100 064 071 24 CV coefficient de variation calculeacute en rapportant lrsquoeacutecart type de la seacuterie de donneacutees pour un composeacute agrave la moyenne

Valeurs en aires relatives obtenues apregraves extraction par UAE (15 min 30degC) de 20 g de broyat de pomme pollueacutes agrave 10 microgkg

(100 microL solution HAPBTEX 2) additionneacutes de 100 microL de solution eacutetalon interne 3 et de 25 mL deacutethanol Lrsquoextrait est

centifugeacute (10 min tempeacuterature ambiante) et le broyat est eacutelimineacute par filtration 6x200 microL drsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes

avec un lot de 3 seringues MEPS contenant un sorbant PEP lrsquoeacutelution est reacutealiseacutee avec 50 microL de dichloromeacutethane Une

deacutetermination est reacutealiseacutee pour chaque support

Les aires relatives obtenues avec les trois supports PEP preacutesentent de faibles eacutecarts pour la

majoriteacute des HAP eacutetudieacutes Des variations pouvant exceacuteder 20 sont observeacutes pour les HAP

les plus lourds tels que lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene le dibenzo(ah)anthracegravene et le

benzo(ghi)perylegravene Les eacutecarts observeacutes pour les 3 supports PEP sont globalement faibles si

on prend en compte que ces aires relatives ne correspondent qursquoagrave un seul essai par support Il

semble donc que le changement de modegravele PEP permette de reproduire les reacutesultats

51313 Deacutetermination du volume drsquoextrait agrave preacutelever pour

lrsquoextraction en MEPS

En MEPS le volume drsquoeacutechantillon agrave extraire peut ecirctre preacuteleveacute selon le volume de la seringue

en une ou plusieurs fois (Abdel-Rehim 2010) La proceacutedure peut ecirctre automatiseacutee ce qui

permet de renouveler le preacutelegravevement un grand nombre de fois 60 ou 40 aspiration de 50 microL

drsquoun mecircme eacutechantillon sont par exemple utiliseacutes pour extraire les HAP de lrsquoeau (El-Beqqali

2006 Fu 2012) Lrsquoeau est une matrice drsquoextraction simple et la MEPS utilise un support

seacutelectif ce qui minimise les risques de reacutetention de composeacutes issus de la matrice Dans des

matrices plus complexes telles que les boues drsquoeacutepuration ou le raisin 250 microL et 100 microL sont

respectivement preacuteleveacutes en une seule fois (puis rejeteacutes et reacute-aspireacutes 10 fois) (Martίnez-Moral

2014 Mercolini 2012)


212

Lrsquoextraction comprenant de multiples cycles de preacutelegravevement peut srsquoeffectuer agrave partir drsquoun

mecircme aliquot (plusieurs purifications en aspirant et rejetant un volume deacutefini drsquoeacutechantillon

dans un mecircme flacon) ou en aspirant plusieurs aliquots drsquoeacutechantillon (chaque aliquot est

preacuteleveacute une fois puis eacutelimineacute) (Abdel-Rehim 2010) La proceacutedure drsquoextraction est agrave optimiser

en fonction de chaque application De faibles quantiteacutes en HAP sont attendues apregraves

purification en MEPS des extraits UAE des eacutechantillons de pomme Or lrsquoutilisation drsquoun

volume important drsquoeacutechantillon passant agrave travers le support MEPS et lrsquoeacutelution avec une faible

quantiteacute de solvant permet drsquoaugmenter la concentration de lrsquoextrait en composeacutes drsquointeacuterecirct

(Silva 2014) En conseacutequence plusieurs aliquots de lrsquoextrait UAE sont aspireacutes afin de

reacutecupeacuterer une quantiteacute importante de HAP qui sont ensuite solubiliseacutes dans un faible volume

drsquoeacuteluant Le volume total agrave preacutelever est deacutetermineacute par une eacutetude de lrsquoeacutevolution de lrsquoaire

relative des pics obtenus en GC-MS en fonction du volume drsquoextrait purifieacute en MEPS


Les barres drsquoerreur correspondent aux eacutecarts-types entre les valeurs des 2 essais reacutealiseacutes

Pour 5x200 microL et 6x200 microL lrsquoeacutecart type nrsquoest pas preacutesenteacute car lrsquoun des essais jugeacute aberrant nrsquoa pas eacuteteacute pris en compte


213

La figure 70 repreacutesente lrsquoeacutevolution des aires relatives deacutetecteacutees en fonction du volume preacuteleveacute

en MEPS pour quelques HAP Une certaine variabiliteacute expeacuterimentale peut ecirctre observeacutee elle

srsquoexplique notamment par lrsquoajout drsquoun micro-volume de la solution drsquoeacutetalon interne (10 microL)

qui ne peut se faire pour ce type de test qursquoagrave la suite de lrsquoeacutelution avec le solvant

(dichloromeacutethane) Globalement une augmentation progressive de lrsquoaire relative est correacuteleacutee

au volume drsquoextrait aspireacute en MEPS Des reacutesultats similaires sont obtenus pour lrsquoensemble

des HAP La saturation du sorbant PEP ne semble pas atteinte pour un preacutelegravevement de 6 x 200

microL Neacuteanmoins le preacutelegravevement est limiteacute agrave ce volume (6 x 200 microL) afin de conserver un

temps relativement court pour reacutealiser lrsquoensemble de la proceacutedure drsquoextraction

51314 Deacutetermination des conditions drsquoeacutelution optimales pour


Les HAP retenus par le support MEPS sont reacutecupeacutereacutes par eacutelution Le solvant deacutelution doit

ecirctre un solvant organique capable drsquoentraicircner avec un faible volume lrsquoensemble des analytes

retenus par le sorbant (Abdel-Rehim 2010) La deacutetermination des conditions optimales

drsquoeacutelution consiste agrave deacuteterminer le solvant et le volume drsquoeacutelution les plus favorables agrave la

reacutecupeacuteration des HAP Les reacutesultats obtenus apregraves eacutelution des HAP avec lrsquoheptane et le

dichloromeacutethane sont dans un premier temps compareacutes puis diffeacuterents volumes drsquoeacutelution sont

ensuite testeacutes

Choix du solvant drsquoeacutelution

Le dichloromeacutethane (DCM) et lrsquoheptane deux solvants dans lesquels les HAP montrent une

tregraves bonne solubiliteacute sont testeacutes pour la reacutecupeacuteration des composeacutes drsquointeacuterecirct apregraves purification

drsquoun extrait UAE de pomme additionneacutee en HAP agrave 4 microgkg avec la seringue MEPS PEP La

comparaison des reacutesultats obtenus avec ces diffeacuterents solvants drsquoeacutelution permet de retenir

celui ayant la meilleure capaciteacute drsquoeacutelution des HAP (tableau 59)


214

Tableau 59 Comparaison des aires brutes obtenues en MEPS apregraves eacutelution avec lrsquoheptane et le


Aires brutes apregraves eacutelution en MEPS

Elution

heptane

Elution

DCM











Benzo(b)fluoranthegravene 1298 nq





valeurs en aires brutes obtenues apregraves extraction par UAE (15 min 30degC) de 20 g de broyat de pomme pollueacutes agrave 4 microgkg (40

microL solution HAPBTEX 2 + 60 microL dichloromeacutethane) additionneacutes de 100 microL de solution eacutetalon interne 3 et de 25 mL

deacutethanol 5x200 microL drsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes avec une seringue MEPS contenant un sorbant PEP lrsquoeacutelution est

reacutealiseacutee avec 50 microL de dichloromeacutethane (DCM) ou drsquoheptane

Les aires brutes les plus faibles sont obtenues apregraves eacutelution avec lrsquoheptane ce solvant apparaicirct

moins efficace pour la reacutecupeacuteration des HAP que le dichloromeacutethane Pour les HAP leacutegers

(jusqursquoagrave 166 gmol) un faible eacutecart (entre 11 et 20 ) est observeacute entre les aires brutes apregraves

eacutelution par le dichloromeacutethane ou lrsquoheptane En ce qui concerne les HAP plus lourds (MM gt

166 gmol) les aires brutes sont significativement ameacutelioreacutees lors de lrsquoeacutelution avec le

dichloromeacutethane par rapport aux reacutesultats observeacutes avec lrsquoheptane Il semble donc que les

HAP soient plus solubles dans le dichloromeacutethane que dans lrsquoheptane

Le dichloromeacutethane est donc le solvant finalement seacutelectionneacute pour lrsquoeacutelution et la

reacutecupeacuteration des HAP en MEPS

Volume drsquoeacutelution

Les essais preacuteceacutedents ont permis de seacutelectionner le dichloromeacutethane comme solvant drsquoeacutelution

Les tests visent agrave preacutesent agrave deacuteterminer le volume de solvant neacutecessaire agrave lrsquoeacutelution et agrave la

reacutecupeacuteration optimale des HAP Deux volumes drsquoeacutelution faibles au regard du volume drsquoextrait

UAE preacuteleveacute (5x200 microL) sont ainsi testeacutes 50 et 75 microL Les aires brutes obtenues apregraves

analyse en GC-MS drsquoun extrait UAE de pomme pollueacutee agrave 2 microgkg puis purifieacute en MEPS agrave

travers un support PEP sont preacutesenteacutees dans le tableau 60


215

Tableau 60 Comparaison des aires brutes obtenues avec diffeacuterents volumes drsquoeacutelution en MEPS et

drsquoinjection en GCMS

Aires brutes

eacutelution 75 microL DCM eacutelution 50 microL DCM















Benzo(ghi)perylegravene 210 979 Valeurs en aires brutes obtenues apregraves extraction par UAE (15 min 30degC) de 20 g de broyat de pomme pollueacutes agrave 2 microgkg (20


deacutethanol Lrsquoextrait est centifugeacute (10 min tempeacuterature ambiante) et le broyat est eacutelimineacute par filtration 5x200 microL drsquoextrait

sont aspireacutes puis eacutevacueacutes avec une seringue MEPS contenant un sorbant PEP lrsquoeacutelution est reacutealiseacutee avec 50 ou 75 microL de

dichloromeacutethane (DCM) puis 1 microL de lrsquoextrait purifieacute est injecteacute en GC-MS

Les aires brutes sont plus importantes lors de lrsquoeacutelution avec 50 microL de DCM qursquoavec 75 microL

La diminution du volume drsquoeacutelution permet donc drsquoobtenir un extrait purifieacute plus concentreacute en

analytes drsquointeacuterecirct

En conseacutequence lrsquoextrait UAE purifieacute par MEPS est eacutelueacute avec 50 microL de DCM puis injecteacute en

GC-MS pour la suite des expeacuterimentations

51315 Taux de reacutecupeacuteration des HAP par UAEMEPS et

veacuterification meacutethodologique

Lrsquoefficaciteacute de lrsquoextraction des HAP gracircce agrave la proceacutedure UAEMEPS est estimeacutee La

capaciteacute de la meacutethode agrave reacutecupeacuterer chaque composeacute drsquointeacuterecirct est deacutetermineacutee par le calcul drsquoun

taux de reacutecupeacuteration preacutesenteacute dans le tableau 61


216


Taux de




Fluoregravene 25


Anthracegravene 31


Pyregravene 46


Chrysegravene 43



Indeacuteno(123-cd)pyregravene 92


Benzo(ghi)perylegravene 75 Le taux de reacutecupeacuteration est deacutetermineacute par le rapport de la moyenne des 4 analyses drsquoun eacutechantillon additionneacute en HAP agrave 5

microgkg apregraves extraction en UAEMEPS agrave la moyenne des 4 deacuteterminations drsquoune solution de concentration eacutequivalente

analyseacutee par injection directe

Les taux de reacutecupeacuteration deacutetermineacutes pour les HAP sont compris entre 17 et 106 (tableau

61) Pour lrsquoaceacutenaphtylegravene et lrsquoaceacutenaphtegravene les taux de reacutecupeacuteration sont plus faibles (le 20

) neacuteanmoins les essais meneacutes preacuteceacutedemment ont montreacutes que la reacutecupeacuteration ces composeacutes

est reproductible (tableau 58) De plus le signal deacutetecteacute est suffisamment important pour ecirctre

diffeacuterencieacute du bruit de fond mecircme aux faibles concentrations rechercheacutees Les taux de

reacutecupeacuteration deacutetermineacutes pour les HAP extraits de la pomme par MEPS sont coheacuterents avec

ceux preacutesenteacutes pour les eacutechantillons drsquoeau avec des valeurs comprises entre 56 et 85

(Quinto 2012)

La meacutethodologie UAEMEPS est eacutegalement veacuterifieacutee par la reacutealisation drsquoun test sur une

pomme artificiellement additionneacutee de HAP

Afin drsquoeacutetablir une adeacutequation entre la quantiteacute reacuteellement preacutesente dans lrsquoeacutechantillon et la

quantiteacute de HAP estimeacutee agrave partir de la pente des droites drsquoeacutetalonnage une pomme est

artificiellement additionneacutee de HAP (section 372 chapitre 3 page 151) Un trou (diamegravetre

environ 1 mm) est perceacute sur lrsquoun des cocircteacutes drsquoune pomme (60 g) jusqursquoau milieu de sa chair

Une quantiteacute eacutequivalente agrave 267 microg de HAP par kg est introduite dans lrsquoorifice formeacute

Lrsquoanalyse du cocircteacute de la pomme additionneacute de HAP est compareacutee agrave celle du cocircteacute non

contamineacute (tableau 62)


217


Pomme cocircteacute

non pollueacute

Pomme cocircteacute

pollueacute

(microgkg)

HAP leacutegers

Aceacutenaphtylegravene nd 198

Aceacutenaphtegravene nd 274

Fluoregravene nd 313


Anthracegravene nd 277

HAP lourds

Fluoranthegravene nd 372

Pyregravene nd 357

Benzo(a)anthracegravene nd 300

Chrysegravene nd 294

Benzo(b)fluoranthegravene nd 348

Benzo(a)pyregravene nd 303

Indeacuteno(123-cd)pyregravene nd 284

Dibenzo(ah)anthracegravene nd 276

Benzo(ghi)perylegravene nd 340 30 g de broyat de pomme additionneacute de HAP agrave 267 microgkg ou non sont placeacutes dans 25 mL deacutethanol et extraits par UAE (15

min 30degC) puis soumis agrave une centrifugation (10 min tempeacuterature ambiante) 6x200 microL drsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes

avec une seringue MEPS contenant un sorbant PEP lrsquoeacutelution est reacutealiseacutee avec 50 microL de dichloromeacutethane

Estimations reacutealiseacutees agrave partir des pentes drsquoeacutetalonnage indiqueacutees en section 51322 page 242

Les teneurs retrouveacutees en HAP sont relativement variables (tableau 62) et sont dues agrave la

difficulteacute de lrsquoexpeacuterimentation ainsi qursquoau fait qursquoelle ne peut pas ecirctre reacutepeacuteteacutee Cette essai

permet neacuteanmoins de veacuterifier les niveaux de concentrations globalement atteints pour les

diffeacuterents HAP Pour le cocircteacute de la pomme nrsquoayant pas eacuteteacute contamineacute seul le pheacutenanthregravene est

retrouveacute avec une concentration estimeacutee agrave environ 04 microgkg La preacutesence de ce seul HAP

dans la partie non contamineacutee teacutemoigne (i) drsquoune preacutesence initiale de pheacutenanthregravene dans le

fruit et (ii) drsquoune absence de transfert entre la partie contamineacutee et non contamineacutee de la

pomme En ce qui concerne le cocircteacute additionneacute en HAP la teneur moyenne pour chaque

composeacute est de lrsquoordre de 3 microgkg Cette valeur est coheacuterente agrave celle initialement introduite

(267 microgkg) lrsquoestimation de la quantiteacute en HAP dans la pomme est donc relativement fidegravele agrave

la quantiteacute introduite La meacutethodologie par UAEMEPS permet par conseacutequent drsquoestimer de

faccedilon coheacuterente les teneurs rencontreacutees en HAP dans les pommes

51316 Test de conservation de lrsquoextrait UAE pour extraction

diffeacutereacutee en MEPS

Au cours des campagnes de preacutelegravevements drsquoeacutechantillons lrsquoanalyse des extraits HS-SPME doit

ecirctre reacutealiseacutee en prioriteacute par rapport aux extraits UAEMEPS en raison de la plus importante


218

volatiliteacute des BTEX (section 4132 page 166) Les extraits contenant les HAP sont

conserveacutes en attendant la fin des analyses des BTEX dans les eacutechantillons Le mode de

conservation choisi est la reacutefrigeacuteration et les extraits sont reacutefrigeacutereacutes apregraves lrsquoeacutetape drsquoUAE car

les HAP se trouvent dans un volume important de solvant (25 mL) ce qui permet de

minimiser leur perte par volatilisation La purification des eacutechantillons en MEPS est reacutealiseacutee

apregraves la peacuteriode de reacutefrigeacuteration Afin de srsquoassurer que la conservation par reacutefrigeacuteration nrsquoa

pas drsquoimpact sur les quantiteacutes en HAP un eacutechantillon est analyseacute directement agrave la suite de

lrsquoextraction puis cette analyse est compareacutee agrave celle obtenue apregraves reacutefrigeacuteration Deux dureacutees

de conservation de lrsquoextrait UAE sont testeacutees un week-end et une semaine les analyses

reacutealiseacutees apregraves purification des extraits par MEPS sont compareacutees dans le tableau 63

Tableau 63 Reacutesultats (en aires relatives) des essais de conservation des extraits UAE pour extraction


Aires relatives

Sans

conservation

conservation

1 week-end

conservation

1 semaine CV ()







Pyregravene 1274 1548 1425 10









(40 microL solution HAPBTEX 2 + 60 microL de dichloromeacutethane) additionneacutes de 100 microL de solution eacutetalon interne 3 (sans

aceacutenaphtegravene-d10) et de 25 mL deacutethanol Lrsquoextrait est centrifugeacute (10 min tempeacuterature ambiante) et le broyat est eacutelimineacute par

filtration Lrsquoextrait est reacutefrigeacutereacute entre 2 et 6 degC et conserveacute 1 week-end ou une semaine au reacutefrigeacuterateur Lrsquoextrait agrave sa sortie

est laisseacute environ 15 minutes agrave tempeacuterature ambiante puis 5x150 microL drsquoextrait sont aspireacutes puis eacutevacueacutes avec une seringue

MEPS contenant un sorbant PEP lrsquoeacutelution est reacutealiseacutee avec 50 microL de dichloromeacutethane (DCM)

Les aires relatives obtenues apregraves purification en MEPS drsquoun extrait UAE de pomme

additionneacutee agrave 10 microgkg en HAP et conserveacute un week-end ou une semaine au reacutefrigeacuterateur ne

preacutesentent que de faibles eacutecarts avec lrsquoanalyse de lrsquoeacutechantillon nrsquoayant pas subi de

reacutefrigeacuteration La conservation de lrsquoextrait UAE pendant une semaine ne semble pas entraicircner

de perte importante en composeacutes drsquointeacuterecirct Les extraits UAE peuvent donc ecirctre reacutefrigeacutereacutes

pendant une semaine pour permettre une deacutetermination prioritaire des BTEX au cours des

campagnes drsquoanalyse drsquoeacutechantillons


219

5132 Validation du dosage des HAP par UAEMEPS et comparaison

avec la strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE

Lrsquoensemble des essais reacutealiseacutes ont permis de deacutefinir les conditions optimales pour lrsquoextraction

en UAE et la purification en MEPS La proceacutedure eacutetant optimiseacutee elle est soumise agrave des tests

de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire (partie 51321) ainsi qursquoagrave la veacuterification des

lineacuteariteacutes des reacutesultats (partie 51322) afin drsquoecirctre valideacutee La sensibiliteacute de la meacutethode

couplant lrsquoUAE et la MEPS est eacutetudieacutee au moyen des limites de deacutetection et de quantification

(partie 51323) Les reacutesultats sont preacutesenteacutes et discuteacutes en fonction des critegraveres de validation

obtenus au moyen de la strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE

51321 Essais de reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire

La premiegravere eacutetape de la validation de la meacutethode UAEMEPS consiste agrave reacutealiser les essais de

reacutepeacutetabiliteacute et de fideacuteliteacute intermeacutediaire avec un eacutechantillon de pomme additionneacute en HAP agrave 4

microgkg Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes dans le tableau 64



Meacutethode UAEMEPS


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

CV () CV ()

HAP leacutegers







HAP lourds



Pyregravene 4 9 4 9







Benzo(ghi)perylegravene 5 12 2 22 n nombre drsquoeacutechantillons extraits


En gris fonceacute reacutesultats preacutesenteacutes et discuteacutes preacuteceacutedemment (section 5124 page 229)

Les CV obtenus pour les essais de reacutepeacutetabiliteacute avec la meacutethode UAEMEPS sont compris

entre 1 pour le fluoranthegravene et le benzo(a)anthracegravene et 11 pour lrsquoindeacuteno(123-


220

cd)pyregravene En ce qui concerne les essais de fideacuteliteacute intermeacutediaire les CV varient de 5 agrave 12

(tableau 64)

Pour les HAP leacutegers les coefficients de variations sont plus faibles avec la meacutethode

UAEMEPS qursquoavec la meacutethode HS-SPME 3 en particulier pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire

Pour les meacutethodes UAEMEPS et UAESPE 2 les CV sont globalement similaires

Neacuteanmoins pour la fideacuteliteacute intermeacutediaire les valeurs pour les HAP les plus lourds (MM entre

276 et 278 gmol) nrsquoexcegravedent pas 12 avec la meacutethode UAEMEPS alors que des valeurs

entre 22 et 25 sont observeacutes avec la meacutethode UAESPE 2 (tableau 64)

A notre connaissance pour la deacutetermination des HAP la MEPS nrsquoa eacuteteacute appliqueacutee que pour

des eacutechantillons drsquoeau (El-Beqqali 2006 Fu 2012 Quinto 2012) Les CV obtenus en

MEPS pour la reacutepeacutetabiliteacute (n=5) dans des eacutechantillons drsquoeau provenant de lrsquoenvironnement

additionneacutes de HAP agrave 15 microgL sont compris entre 6 et 14 (Fu 2012) Concernant les essais

de fideacuteliteacute inter-journaliegravere les CV atteignent jusqursquoagrave 16 avec 18 deacuteterminations (El-

Beqqali 2006)

Les variations observeacutees pour la deacutetermination des HAP avec la meacutethode UAEMEPS dans la

pomme sont coheacuterentes avec les donneacutees de la litteacuterature pour la MEPS appliqueacutee agrave la

recherche de HAP dans lrsquoeau

51322 Reacutealisation de lrsquoeacutetalonnage pour le dosage de HAP dans la

pomme par UAEMEPS

La meacutethode UAEMEPS est ensuite appliqueacutee pour lrsquoeacutetablissement de gammes drsquoeacutetalonnage

entre 0 et 10 microgkg Au vue des faibles concentrations retrouveacutees dans les fruits (section 52)

des points agrave 02 05 et 1 microgkg ont eacuteteacute ajouteacutes pour reacutealiser la gamme drsquoeacutetalonnage avec la

meacutethode UAEMEPS Les droites obtenues pour le pyregravene le benzo(b)fluoranthegravene le

chrysegravene et le benzo(ghi)perylegravene sont preacutesenteacutees en figure 71


221

Figure 71 Droites drsquoeacutetalonnage pour le pyregravene le benzo(b)fluoranthegravene le chrysegravene et le

benzo(ghi)perylegravene reacutealiseacutee dans la pomme additionneacutee en HAP entre 0 et 10 microgkg avec la meacutethode

UAEMEPS


Les R2 sont compris entre 0986 et 0998 comme indiqueacute dans le tableau 65 qui regroupe les

reacutesultats de lineacuteariteacute avec les pentes et les coefficients de deacutetermination (R2) des reacutegressions

linaires pour lrsquoensemble des HAP


222

Tableau 65 Donneacutees de lineacuteariteacute en UAEMEPS pour des ajouts en HAP entre 0 et 10 microgkg dans la

pomme et comparaison avec les performances de la meacutethode combinant la HS-SPME et lrsquoUAESPE


Pente R2 R2

HAP leacutegers







HAP lourds


Fluoranthegravene 0112 09884 09834

Pyregravene 0125 09926 09839

Benzo(a)anthracegravene 0113 09970 09928

Chrysegravene 0101 09982 09947

Benzo(b)fluoranthegravene 0113 09958 09451

Benzo(a)pyregravene 0107 09979 09770

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 0109 09867 09804

Dibenzo(ah)anthracegravene 00903 09934 09693

Benzo(ghi)perylegravene 00970 09938 09802 Les essais de lineacuteariteacute avec la meacutethode UAESPE 2 utilisent 6 points de concentrations 0 2 4 6 8 10 microgkg


Les R2 obtenus pour les HAP entre 0 et 10 microgkg extraits par UAEMEPS sont compris entre

09863 pour lrsquoaceacutenaphtegravene et 09982 pour le chrysegravene

Pour les HAP leacutegers les R2 obtenus par UAEMEPS sont similaires agrave ceux trouveacutes avec la

meacutethode HS-SPME 3 En ce qui concerne les HAP lourds les R2 se trouvent ameacutelioreacutes avec

la meacutethode UAEMEPS par rapport agrave la meacutethode UAESPE 2 Les R2 pour les HAP lourds

avec la meacutethode UAEMEPS sont supeacuterieurs agrave 09867 alors que seuls le benzo(a)anthracegravene

et le chrysegravene ont des R2 deacutepassant cette valeur avec la meacutethode UAESPE 2

Les gammes de calibration reacutealiseacutees avec une meacutethode MEPS pour lrsquoextraction des HAP entre

001 et 1 microgkg dans des eacutechantillons drsquoeau permettent drsquoobtenir des coefficients de

correacutelation R compris entre 09963 pour lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene et 09993 pour le

pheacutenanthregravene soit des R2 variant entre 09926 et 09986 (Quinto 2012) Des valeurs de R2

supeacuterieures agrave 0996 sont eacutegalement retrouveacutes pour les HAP extraits par MEPS dans des

eacutechantillons drsquoeau (El-Beqqali 2006 Fu 2012)

Les performances de lineacuteariteacute obtenues avec la meacutethode UAEMEPS avec la pomme sont

coheacuterentes avec celles observeacutees dans la litteacuterature Lrsquoextraction des HAP par UAEMEPS agrave

partir drsquoeacutechantillons de pomme permet drsquoobtenir des reacutesultats lineacuteaires pour des teneurs entre

0 et 10 microgkg


223


pour le dosage des HAP dans la pomme par UAEMEPS

Les limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) sont ensuite deacutetermineacutees pour

lrsquoensemble des HAP extraits en UAEMEPS Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes dans le

tableau 66

Tableau 66 Limites de deacutetection (LOD) et de quantification (LOQ) pour les HAP dans la pomme en

UAEMEPS


LOD LOQ LOD LOQ


HAP leacutegers




Fluoregravene 0044 0147 0008 0026



HAP lourds



Pyregravene 0038 0128 0080 0268


Chrysegravene 0062 0206 0100 0333





Benzo(ghi)perylegravene 0124 0414 0113 0378 En gris fonceacute reacutesultats preacutesenteacutes et discuteacutes preacuteceacutedemment (section 5124 page 229)

Les LOD pour la meacutethode UAEMEPS sont comprises entre 0036 microgkg ww pour

lrsquoaceacutenaphtylegravene et 0130 microgkg ww pour lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene Les LOQ pour les HAP

varient de 0120 agrave 0433 microgkg ww (tableau 66) Les valeurs sont plus eacuteleveacutees pour les

composeacutes les plus lourds (MM ge 276 gmol) avec des LOD autour de 01 microgkg et de 04

microgkg pour les LOQ la deacutetection pour chaque HAP eacutetant similaires pour un mecircme ajout en

HAP les diffeacuterences entre les limites de deacutetection et quantification sont essentiellement dues

agrave un bruit de fond chromatographique plus eacuteleveacute en fin drsquoanalyse Les LOD et LOQ obtenus

apregraves UAEMEPS sont faibles et coheacuterentes avec la recherche de HAP de lrsquoordre de quelques

microgkg Neacuteanmoins la meacutethode HS-SPME 3 permet la deacutetection de plus faibles niveaux

(infeacuterieurs agrave 003 microgkg) de HAP leacutegers que la meacutethode UAEMEPS (tableau 66) En ce qui

concerne les HAP lourds les LOD et LOQ obtenus pour la meacutethode UAEMEPS sont environ

2 fois plus faibles que celles obtenues avec la meacutethode UAESPE 2 excepteacute pour les

composeacutes les plus lourds (MM entre 276 et 278 gmol) pour lesquels les deux meacutethodes

donnent des reacutesultats identiques


224

La meacutethode MEPS appliqueacutee aux HAP dans lrsquoeau permet drsquoobtenir des LOD tregraves faibles

puisque infeacuterieurs agrave 0008 microgL (Fu 2012) Lrsquoeau est une matrice simple pour laquelle il

nrsquoexiste geacuteneacuteralement que tregraves peu drsquointerfeacuterents organiques lors de lrsquoanalyse La

comparaison des limites obtenues avec la pomme a donc eacuteteacute eacutetendue agrave drsquoautres composeacutes

extraits par MEPS agrave partir de matrices solides Lors de lrsquoextraction par MEPS de meacutelatonine

et drsquoantioxydants dans des eacutechantillons de raisin et de ses produits deacuteriveacutes les LOD atteignent

jusqursquoagrave 10 microgkg (Mercolini 2012) Neacuteanmoins lrsquoanalyse reacutealiseacutee par HPLC-FLD qui est

moins sensible que la GC-MS peut expliquer ces valeurs assez eacuteleveacutees Apregraves extraction de

chloropheacutenols dans le sol par une meacutethode QuEChERS associeacutee agrave la MEPS puis agrave une

deacutetection en GC-MS les LOD obtenues sont comprises entre 0118 et 0894 microgkg (Paredes

2014)

Les limites obtenues pour les HAP extraits des pommes par UAEMEPS sont donc assez

coheacuterentes avec celles pouvant ecirctre trouveacutees dans la litteacuterature pour la MEPS appliqueacutee agrave des

eacutechantillons solides

51324 Comparaison de la meacutethodologie UAEMEPS avec la

strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE

Lrsquoutilisation drsquoune strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE pour la deacutetermination des

HAP agrave lrsquoeacutetat de traces dans les matrices fruitiegraveres comporte de nombreuses eacutetapes La

proceacutedure UAE associeacutee agrave la MEPS est une alternative beaucoup plus rapide puisque la

MEPS se substitue agrave la fois agrave lrsquoeacutetape de purification et agrave lrsquoeacutetape de concentration de lrsquoextrait

avant analyse Cette meacutethode permet donc drsquoeacuteliminer les proceacutedures drsquoeacutevaporation et de

reacuteduire les quantiteacutes de solvant utiliseacutees pour lrsquoextraction La meacutethode UAEMEPS est

eacutegalement susceptible drsquoecirctre appliqueacutee agrave une plus grande diversiteacute de matrice que la meacutethode

HS-SPME dont lrsquoefficaciteacute drsquoextraction est influenceacutee par la nature de la matrice extraite

Lrsquoabsence de meacutethodologie standardiseacutee pour la deacutetermination des HAP dans les fruits a eacuteteacute

pallieacutee par lrsquoeacutetablissement et la validation de deux proceacutedures drsquoextraction pour ces

composeacutes Plusieurs phases drsquooptimisation ont eacuteteacute conduites pour ameacuteliorer les performances

drsquoune meacutethodologie existante par UAESPE elles ont permis la deacutetection de concentrations

en HAP 1000 fois moins importantes et drsquoatteindre des niveaux de lrsquoordre de quelques

dixiegravemes de microgkg Une nouvelle utilisation de la MEPS associeacutee agrave lrsquoUAE a ensuite eacuteteacute

deacuteveloppeacutee agrave travers lrsquoapplication de cette meacutethodologie agrave lrsquoextraction des HAP dans la

pomme La MEPS est une proceacutedure permettant agrave la fois la purification et la concentration de

lrsquoextrait UAE reacuteduisant ainsi de maniegravere importante le temps deacutedieacute agrave la preacuteparation de

lrsquoeacutechantillon Cette meacutethode dont tregraves peu drsquoapplications sont deacutenombreacutees dans la litteacuterature

et qui nrsquoa jamais eacuteteacute deacutecrite pour la deacutetermination drsquohydrocarbures aromatiques dans le cas de

matrices fruitiegraveres a eacuteteacute valideacutee et propose de meilleures performances que la meacutethodologie

UAESPE plus communeacutement utiliseacutee pour lrsquoextraction des HAP

Selon la litteacuterature la MEPS est une meacutethode qui nrsquoa eacuteteacute appliqueacutee que pour la deacutetermination

des HAP dans des eacutechantillons drsquoeau (El-Beqqali 2006 Fu 2012 Quinto 2012) Ce travail


225

repreacutesente donc la premiegravere application de la MEPS agrave la deacutetection et la quantification des

HAP dans une matrice alimentaire solide



226



Les meacutethodologies analytiques optimiseacutees sont appliqueacutees agrave la deacutetermination du contenu en

HAP de pommes reacutecolteacutees en milieu naturel en Normandie (section 521) Le contenu en

HAP de fruits du commerce (pomme poire prune raisin) et produits commerciaux agrave base de

fruits est ensuite veacuterifieacute (section 522) Par la suite les diverses matrices fruitiegraveres sont

exposeacutees agrave des eacutemissions de gaz drsquoeacutechappement provenant drsquoune motorisation diesel afin de

deacuteterminer les HAP susceptibles drsquoecirctre retrouveacutees apregraves exposition agrave ce type de pollution

(section 523) Le modegravele pomme est eacutegalement exposeacute agrave des eacutemissions lieacutees agrave la combustion

de veacutegeacutetaux afin drsquoidentifier et de quantifier les HAP preacutesents dans la peau et la chair des

fruits contamineacutes (section 524)

521 Deacutetermination des HAP dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie

Une campagne de preacutelegravevement de pommes locales est reacutealiseacutee dans les deacutepartements de la

Manche et du Calvados en Normandie Cette reacutecolte a pour but de deacuteterminer la quantiteacute en

HAP contenue dans les pommes provenant de 13 sites dont 9 situeacutes en zone urbaine ou aux

alentours drsquoune agglomeacuteration 2 agrave proximiteacute drsquoune route nationale et 2 en zone rurale

(tableau 67)

Chapitre 5 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques Partie 52 Applications agrave des matrices fruitiegraveres

227


HAP NPH ACY ACP FLR PHE ANT FA PYR BaA CHR BbF BaP IP DBahA BghiP Somme

(microgkg)

Zone rurale

Agy 002plusmn001 nd 047plusmn013 nd 054plusmn005 nd 024plusmn004 ltLOQ nd nd nd nd nd nd nd 127plusmn023

Livry 004plusmn001 nd nd 136plusmn005 039plusmn001 nd 022plusmn005 017plusmn005 nd nd nd nd nd nd nd 218plusmn017

Zone urbaine (plus de 100 000 habitants)

Parc expo nd nd 021plusmn002 098plusmn043 042plusmn011 nd 025plusmn006 021plusmn002 nd nd nd nd nd nd nd 207plusmn064

IUT 11 005plusmn001 nd nd nd 040plusmn007 nd 025plusmn002 ltLOQ nd nd nd nd nd nd nd 070plusmn010

IUT 12 008plusmn001 nd nd nd 120plusmn008 nd 035plusmn013 020plusmn008 nd nd nd nd nd nd nd 183plusmn030

Rectorat 012plusmn006 nd 039plusmn001 043plusmn004 204plusmn032 ltLOQ 078plusmn016 042plusmn007 nd nd nd nd nd nd nd 418plusmn066

Venoix nd nd 097plusmn035 062plusmn036 074plusmn007 nd 032plusmn018 033plusmn016 nd nd nd nd nd nd nd 298plusmn112

Zone peacuteripheacuterique drsquoune ville comptant plus de 100 000 habitants

Bretteville 009plusmn004 nd nd 048plusmn004 182plusmn017 nd 075plusmn006 052plusmn007 nd nd nd nd nd nd nd 366plusmn038

Epron 1 004plusmn002 nd 135plusmn069 nd 141plusmn013 ltLOQ 053plusmn004 041plusmn005 nd nd nd nd nd nd nd 374plusmn093

Epron 2 nd nd 041plusmn009 150plusmn070 071plusmn007 nd 033plusmn001 033plusmn004 nd nd nd nd nd nd nd 328plusmn091

Verson 086plusmn019 nd 070plusmn007 063plusmn011 096plusmn008 nd 043plusmn016 029plusmn010 nd nd nd nd nd nd nd 387plusmn071



228

Saint-Locirc 007plusmn002 nd 032plusmn001 nd 125plusmn019 nd 032plusmn010 021plusmn011 nd nd nd nd nd nd nd 217plusmn043

Vire 006plusmn001 nd 045plusmn006 nd 090plusmn016 ltLOQ 028plusmn009 016plusmn002 nd nd nd nd nd nd nd 185plusmn034

A proximiteacute drsquoune route nationale (RN 13)

Romilly 005plusmn002 nd nd nd 116plusmn005 nd 052plusmn001 026plusmn003 nd nd nd nd nd nd nd 199plusmn011

Isigny 011plusmn002 nd 025plusmn006 nd 085plusmn029 nd 053plusmn002 042plusmn013 nd nd nd nd nd nd nd 216plusmn052


HAP abreacuteviations du tableau 47

le naphtalegravene est extrait avec la meacutethode HS-SPME 3 les autres HAP sont extraits avec la meacutethode UAEMEPS

ltLOQ teneur infeacuterieure agrave la limite de quantification


229

Les reacutesultats du tableau 67 montrent tout drsquoabord que le benzo(a)pyregravene qui est le seul HAP

reconnu comme canceacuterogegravene pour lrsquoHomme par le Centre international de recherche sur le

cancer (CIRC) se trouve en quantiteacute infeacuterieure agrave la limite de deacutetection (lt0087 microgkg) dans

lrsquoensemble des pommes reacutecolteacutees De plus les composeacutes les plus lourds (MM ge 228 gmol)

posseacutedant les plus forts potentiels toxiques ne sont pas observeacutes dans les pommes locales

(Jaacutenskaacute 2006) Parmi les HAP eacutetudieacutes seuls le pheacutenanthregravene le fluoranthegravene et le pyregravene sont

retrouveacutes dans lrsquoensemble des pommes reacutecolteacutees en Normandie

Dans les fruits analyseacutes lrsquoaceacutenaphtylegravene et lrsquoanthracegravene ne sont pas deacutetecteacutes ou sont en

quantiteacutes trop faibles pour ecirctre quantifieacutes

Pour les autres composeacutes la quantiteacute maximale est retrouveacutee pour le pheacutenanthregravene avec

environ 2 microgkg sur le site du rectorat (zone urbaine) La majoriteacute des composeacutes est retrouveacutee

en concentration infeacuterieure agrave 1 microgkg La plupart des eacutetudes ayant trait agrave la deacutetermination des

HAP dans des milieux naturels (Abou-Arab 2014 Jaacutenskaacute 2006 Samsoslashe-Petersen 2002

Soceanu 2016) conduisent agrave lrsquoobtention de teneurs infeacuterieures agrave 1 microgkg dans la pomme

Le fluoregravene et le pheacutenanthregravene sont globalement retrouveacutes en concentrations plus importantes

que les autres HAP Les valeurs rencontreacutees pour ces deux composeacutes peuvent deacutepasser 1

microgkg contrairement aux quantiteacutes en autres HAP qui nrsquoexcegravedent geacuteneacuteralement pas cette

valeur (excepteacute pour lrsquoaceacutenaphtegravene sur le site Epron 1) Parmi les HAP leacutegers (MM le 202

gmol) le pheacutenanthregravene est le composeacute retrouveacute en plus grande concentration dans les

pommes provenant drsquoune zone urbaine en Egypte (047plusmn005 microgkg) et drsquoAllemagne (192-

801 microgkg) (Abou-Arab 2014 Wennrich 2002) De mecircme pour les pommes reacutecolteacutees en

Reacutepublique Tchegraveque le pheacutenanthregravene (310-533 microgkg) et le fluoregravene (082-137 microgkg) sont

preacutedominants dans les pommes par rapport aux autres HAP leacutegers (Jaacutenskaacute 2006)

Les 5 eacutechantillons posseacutedant une teneur globale en HAP supeacuterieure agrave 32 microgkg sont tous

situeacutes dans des zones urbaines ou peacuteri-urbaines (tableau 67) Cependant ces teneurs globales

sont relativement peu significatives entre les diffeacuterents sites drsquoeacutetudes (teneurs globales

comprises entre 07 et 42 microgkg) Ce pheacutenomegravene peut notamment srsquoexpliquer par le fait que

les eacutechantillons aient connu au maximum 4 jours sans pluie avant drsquoecirctre reacutecolteacutes Lrsquoimpact

de la pluie sur la quantiteacute de HAP peut ecirctre observeacute avec les reacutesultats du site de lrsquoIUT pour

lequel deux preacutelegravevements sont reacutealiseacutes sur le mecircme arbre agrave des dates diffeacuterentes La pluie est

intervenue 2 jours avant le preacutelegravevement IUT 11 tandis que les eacutechantillons IUT 12 (mecircme

site de preacutelegravevement) ont connu 4 journeacutees sans pluie avant drsquoecirctre reacutecolteacutes Les reacutesultats pour

ces deux preacutelegravevements ne montrent qursquoune faible variation de concentration pour la majoriteacute

des HAP deacutetecteacutes Neacuteanmoins le pheacutenanthregravene est retrouveacute en quantiteacute 3 fois plus importante

dans lrsquoeacutechantillon IUT 12 que dans lrsquoeacutechantillon IUT 11 La responsabiliteacute de la pluie dans

le lessivage des HAP sur les pommes ne peut donc pas ecirctre eacutecarteacutee

Les milieux urbains et peacuteriurbains seacutelectionneacutes dans cette partie de la Normandie ne semblent

pas repreacutesenter des sources de HAP suffisamment importantes pour permettre une

contamination significative des eacutechantillons de pomme Ces pommes sont tout de mecircme

susceptibles drsquoecirctre consommeacutees par conseacutequent la quantiteacute de HAP ingeacutereacutee via la

consommation de ces fruits est estimeacutee


230

522 Estimation de lrsquoingestion de HAP agrave travers la consommation des

pommes reacutecolteacutees en Normandie Les concentrations en HAP estimeacutees (tableau 67) dans les pommes locales reacutecolteacutees en

Normandie sont rapporteacutees agrave la masse moyenne drsquoune pomme (150 g) afin drsquoavoir une

estimation de lrsquoabsorption de ces contaminants chez lrsquoHomme via la consommation des fruits

(tableau 68)


231


NPH ACY ACP FLR PHE ANT FA PYR Somme

Zone rurale

Agy 29plusmn11 - 707plusmn190 - 803plusmn82 - 368plusmn54 nd 1907plusmn337

Livry 66plusmn06 - - 2045plusmn80 580plusmn07 - 336plusmn80 262plusmn75 3289plusmn248


Parc expo - - 322plusmn26 1465plusmn648 632plusmn164 - 378plusmn98 308plusmn27 3105plusmn963

IUT 11 69plusmn09 - - - 595plusmn111 - 374plusmn37 nd 1038plusmn157

IUT 12 121plusmn09 - - - 1802plusmn126 - 520plusmn194 303plusmn124 2746plusmn453

Rectorat 178plusmn93 - 586plusmn13 653plusmn59 3053plusmn474 nd 1177plusmn247 640plusmn111 6287plusmn997

Venoix - - 1452plusmn521 931plusmn544 1114plusmn108 - 484plusmn270 497plusmn240 4478plusmn1683


Bretteville 142plusmn64 - - 719plusmn66 2727plusmn261 - 1131plusmn84 779plusmn112 5498plusmn587

Epron 1 55plusmn34 - 2023plusmn1041 - 2114plusmn198 nd 792plusmn64 619plusmn70 5603plusmn1407

Epron 2 - - 620plusmn128 2257plusmn1048 1064plusmn102 - 491plusmn01 497plusmn63 4929plusmn1342

Verson 1294plusmn281 - 1058plusmn103 951plusmn162 1443plusmn121 - 653plusmn243 436plusmn152 5835plusmn1062


232


Saint-Locirc 107plusmn30 - 474plusmn19 - 1876plusmn286 - 487plusmn149 319plusmn160 3263plusmn644

Vire 93plusmn10 - 676plusmn89 - 1356plusmn236 nd 426plusmn136 235plusmn36 2786plusmn507


Romilly 79plusmn32 - - - 1749plusmn75 - 775plusmn22 396plusmn39 2999plusmn168

Isigny 158plusmn29 - 379plusmn90 - 1270plusmn434 - 794plusmn29 632plusmn195 3233plusmn777


- valeur nulle

nd non deacutetermineacute (valeur de teneur infeacuterieure agrave la limite de quantification de la meacutethodologie)

Les composeacutes les plus lourds (MM entre 228 et 278 gmol) ne sont pas indiqueacutes car leur quantiteacute est systeacutematiquement infeacuterieure aux limites de deacutetection de la meacutethode


233

Lrsquoabsorption de HAP (somme de 15) suite agrave la consommation de 150 g de fruits varie de

1038plusmn157 ng pour le site de lrsquoIUT 11 agrave 6287plusmn997 ng pour le site du rectorat En

Reacutepublique tchegraveque avec les pommes lrsquoapport journalier de HAP (somme de 12) agrave travers

lrsquoalimentation est estimeacute agrave partir drsquoune consommation annuelle de 238 kg agrave 4486 ngjour

(Jaacutenskaacute 2006) En utilisant cette eacutevaluation annuelle de la consommation de pommes (238

kg) lrsquoapport journalier en HAP avec les eacutechantillons reacutecolteacutes en Normandie se trouve entre

456plusmn20 ng et 2523plusmn235 ng ce qui est infeacuterieur agrave lrsquoapport estimeacute en Reacutepublique tchegraveque

(4486 ngjour) pour les pommes Neacuteanmoins cet apport journalier estimeacute sur la

consommation annuelle peut-ecirctre deacutepasseacute par une consommation ponctuelle de 150 g de

pomme provenant du site du Rectorat par exemple (6287plusmn997 ng de HAP pour 150 g de

pomme)

Chez lrsquoHomme agrave lrsquoexception du benzo(a)pyregravene aucune regraveglementation nrsquoest disponible

pour les hydrocarbures aromatiques dans lrsquoalimentation en raison du manque de donneacutees

concernant leur toxiciteacute par voie orale Le benzo(a)pyregravene nrsquoeacutetant retrouveacute dans aucune des

pommes reacutecolteacutees en Normandie aucune donneacutee ne permet drsquoestimer la potentielle toxiciteacute

engendreacutee par le contenu en HAP des pommes analyseacutees

523 Estimation du contenu en HAP dans les fruits et produits agrave base de

fruits du commerce Au cours de ce travail de multiples essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes sur des fruits acheteacutes dans un

supermarcheacute local Ces fruits du commerce ont permis notamment de reacutealiser les courbes

drsquoeacutetalonnage agrave travers des ajouts de solution en HAP (meacutethodologies HS-SPME

meacutethodologie UAESPE meacutethodologie UAEMEPS) Ces donneacutees permettant de produire un

reacutesultat juste sont exploitables pour faire un bilan de preacutesence en HAP dans plusieurs fruits

du commerce (pomme puis poire prune et raisin)

5231 Deacutetermination des HAP dans les fruits du commerce

Pour chaque composeacute lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine de la droite drsquoeacutetalonnage correspond agrave la

contamination intrinsegraveque du fruit Pour les pommes les poires les prunes et les raisins

provenant du supermarcheacute les quantiteacutes en HAP initialement preacutesentes sont deacutetermineacutees en

rapportant lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine agrave la pente de la droite drsquoeacutetalonnage (tableau 69)


234

Tableau 69 Estimation du contenu en HAP dans des fruits provenant du commerce (microgkg masse fraicircche)


Composeacutes A1 B2 C3 A1 A1 A1

HAP leacutegers

Naphtalegravene 034 0 nd 059 045 056

Aceacutenaphtylegravene 108 031 ltLOD 0 0 022



Pheacutenanthregravene nd 026 065 nd nd nd

Anthracegravene nd 0 ltLOD nd nd nd

HAP lourds

Fluoranthegravene 778 049 076 508 592

Pyregravene 505 032 080 302 359

Benzo(a)anthracegravene ltLOQ ltLOQ 0 0 0

Chrysegravene 080 ltLOQ 0 0 0

Benzo(b)fluoranthegravene 317 ltLOQ 259 325 288

Benzo(a)pyregravene 0 0 ltLOD 0 0

Indeacuteno(123-cd)pyregravene ltLOQ 0 0 0 0

Dibenzo(ah)anthracegravene 0 0 0 0 0

Benzo(ghi)perylegravene ltLOQ 0 0 0 0

1 contenu en microgkg correspondant au rapport de lrsquoordonneacutee agrave lrsquoorigine sur la pente deacutetermineacute lors de

lrsquoeacutetalonnage avec la meacutethode HS-SPME 2 pour les HAP leacutegers et avec la meacutethode UAESPE 2 pour les HAP lourds

(LOQ benzo(a)anthracegravene dans la pomme 0428 microgkg LOQ indeacuteno(123-cd)pyregravene dans la pomme 0449 microgkg LOQ

benzo(ghi)perylegravene dans la pomme 0378 microgkg LOD benzo(a)pyregravene dans la poire 0133 microgkg)


la meacutethode HS-SPME 3 (uniquement utiliseacutee pour les HAP leacutegers)


la meacutethode UAEMEPS (LOD aceacutenaphtylegravene 0036 microgkg LOD anthracegravene 0045 microgkg LOQ

benzo(a)anthracegravene 0195 microgkg LOQ chrysegravene 0206 microgkg LOQ benzo(b)fluoranthegravene 0242)


ltLOD teneur infeacuterieure agrave la limite de deacutetection nd non deacutetermineacute

Les analyses des 3 achats de pommes (A B C) indiquent que le contenu en HAP dans ce fruit

peut ecirctre tregraves variable (tableau 69) Les HAP leacutegers sont peu preacutesents dans les diffeacuterents fruits

provenant du commerce Les quantiteacutes releveacutees sont geacuteneacuteralement infeacuterieures agrave 07 microgkg

excepteacute pour lrsquoaceacutenaphtylegravene qui a pu ecirctre retrouveacute agrave une concentration de 108 microgkg dans la

pomme (tableau 69) Les HAP leacutegers agrave lrsquoexception du naphtalegravene semblent globalement ecirctre

plus preacutesents dans la pomme Ces composeacutes semblent mieux srsquoadsorber sur la peau de la

pomme que sur celle de la poire de la prune ou du raisin Ces valeurs sont coheacuterentes avec les

quantiteacutes retrouveacutees dans les pommes reacutecolteacutees en Normandie puisque des valeurs infeacuterieures

agrave 1 microgkg sont geacuteneacuteralement observeacutees pour les HAP jusqursquoagrave 202 gmol dans la plupart des

pommes (tableau 67) Jaacutenskaacute et al (2006) ont trouveacute des niveaux comparables compris entre

082 et 137 microgkg de poids frais pour les HAP leacutegers dans des pommes cultiveacutees en Moravie

Le chrysegravene nrsquoest retrouveacute que dans la pomme avec une concentration maximale de 080

microgkg Le benzo(a)anthracegravene est deacutetecteacute seulement dans la pomme mais en quantiteacute trop


235

faible pour ecirctre quantifieacute Le fluoranthegravene le pyregravene et le benzo(b)fluoranthegravene sont quant agrave

eux deacutetecteacutes dans lrsquoensemble des fruits agrave des concentrations relativement eacuteleveacutees pouvant

atteindre jusqursquoagrave 78 microgkg pour le fluoranthegravene dans la pomme Ces composeacutes semblent donc

bien srsquoadsorber indeacutependamment du type de fruit consideacutereacute Le benzo(b)fluoranthegravene est un

composeacute assez peu eacutetudieacute dans les fruits dans la litteacuterature Cependant des niveaux supeacuterieurs

agrave 2 microgkg ont pu ecirctre releveacutes pour cet hydrocarbure aromatique dans la peau et la pulpe de

carotte (Ashraf 2013) Concernant le fluoranthegravene des concentrations supeacuterieures agrave 45 microgkg

peuvent ecirctre atteintes dans certains eacutechantillons de pommes et de raisins cultiveacutes dans une

zone industrielle breacutesilienne (Camargo 2003) Les teneurs en pyregravene retrouveacutees dans la

litteacuterature pour les fruits nrsquoexcegravedent geacuteneacuteralement pas 1 microgkg excepteacute pour le kiwi avec

130plusmn002 microgkg dans la pulpe et 144plusmn001 microgkg dans la peau (Soceanu 2016) Neacuteanmoins

des teneurs en pyregravene autour de 2 microgkg peuvent ecirctre rencontreacutees dans la laitue cultiveacutee en

zone rurale (Camargo 2003)

Le benzo(a)pyregravene lrsquoindeacuteno(123-cd)pyregravene le dibenzo(ah)anthracegravene et le

benzo(ghi)perylegravene qui sont les HAP les plus lourds ne sont pas retrouveacutes dans les divers

fruits ou sont en quantiteacute trop faibles pour ecirctre deacutetecteacutes ou quantifieacutes (tableau 69) Lrsquoabsence

de ces composeacutes lourds avait eacutegalement eacuteteacute remarqueacutee pour les pommes provenant des

diffeacuterents sites normands (tableau 67)

5232 Deacutetermination des HAP dans des produits agrave base de pomme du

commerce

La pomme est un produit qui est destineacute agrave ecirctre directement consommeacute mais elle peut

eacutegalement ecirctre transformeacutee La pomme se deacutecline en de nombreux produits deacuteriveacutes tels que

les jus les alcools les compotes les chips ou les pacirctes de fruits Certains de ces produits

transformeacutes de faccedilon industrielle sont soumis agrave la proceacutedure drsquoextraction en UAEMEPS La

meacutethodologie nrsquoayant pas fait lrsquoobjet drsquoune validation pour ces matrices seule une estimation

du contenu en HAP pourra ecirctre donneacutee agrave partir des pentes deacutetermineacutees avec la pomme La

compote les chips et les pacirctes de fruits sont choisis pour leur diversiteacute de texture mais

eacutegalement car leur transformation neacutecessite une eacutetape de cuisson

Pacirctes de fruits agrave base de pomme et chips de pomme

Avec les pacirctes de fruits agrave base de pomme et les chips de pomme les aires brutes obtenues

pour les eacutetalons internes se trouvent significativement reacuteduites par rapport agrave celles observeacutees

avec la pomme Les aires brutes sont diviseacutees par 3 pour le benzo(a)anthracegravene-d12 et par 6

pour lrsquoaceacutenaphtegravene-d10 La proceacutedure UAEMEPS ne semble pas ecirctre optimale pour

lrsquoextraction des HAP dans ces aliments dont le contenu en eau est fortement reacuteduit par rapport

au fruit non transformeacute Pour les chips de pomme par exemple la masse drsquoeacutechantillon utiliseacutee

(20 g) occupe un espace important et la totaliteacute de lrsquoeacutechantillon ne se trouve pas totalement

recouverte par le solvant (25 mL drsquoeacutethanol) LrsquoUAE ne permet pas lrsquoextraction de lrsquoensemble

de lrsquoeacutechantillon De plus le faible contenu en eau de ces deux produits est susceptible

drsquoengendrer lrsquoadsorption des composeacutes hydrophobes tels que les HAP mais eacutegalement les

eacutetalons internes introduits dans les eacutechantillons La forte adsorption des composeacutes agrave la matrice

nrsquoinduit donc qursquoun faible transfert vers le solvant


236

Une eacutetape drsquoextraction plus longue avec une quantiteacute de solvant adapteacutee aurait pu ecirctre

envisageacutee pour optimiser le transfert des analytes dans le solvant drsquoextraction Neacuteanmoins en

ce qui concerne ces deux produits cuits agrave base de pomme aucun HAP nrsquoest deacutetecteacute les essais

ne sont pas poursuivis pour ces matrices

Compote de pomme

Pour les eacutechantillons de compote de pomme les aires brutes des eacutetalons internes sont

coheacuterentes avec celles observeacutees pour la pomme non transformeacutee La compote est une matrice

plutocirct aqueuse proche du broyat de pomme Les pentes des droites drsquoeacutetalonnage eacutetablies en

UAEMEPS avec la pomme sont donc utiliseacutees pour estimer les quantiteacutes en HAP retrouveacutees

dans la compote ougrave seuls le pheacutenanthregravene et le fluoranthegravene sont deacutetecteacutes

Les concentrations estimeacutees sont de 097plusmn023 microgkg (ww) pour le pheacutenanthregravene et de

043plusmn027 microgkg (ww) pour le fluoranthegravene Ces quantiteacutes sont assez faibles et sont donneacutees

agrave titre indicatif Une quantification preacutecise aurait neacutecessiteacute la reacutealisation des gammes

drsquoeacutetalonnage avec la compote comme matrice drsquoextraction afin de veacuterifier leur adeacutequation

avec celles obtenues avec la pomme

Drsquoapregraves lrsquoeacutetude meneacutee sur la compote les chips et les pacirctes de fruits il apparait que les

proceacutedeacutes de cuisson utiliseacutes pour la preacuteparation de ces produits nrsquoengendrent pas de

production importante de HAP Des concentrations similaires sont retrouveacutees dans des

pommes provenant de pommiers normands avec par exemple 096plusmn008 microgkg pour le

pheacutenanthregravene et 043plusmn016 microgkg pour le fluoranthegravene sur le site de Verson (tableau 67)


237

524 Deacutetermination des HAP dans des fruits exposeacutes aux eacutemissions de gaz

de moteur diesel Afin drsquoappreacutecier la conseacutequence drsquoune exposition agrave des eacutemissions de moteur diesel des fruits

subissent une exposition directe (30 minutes) aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun veacutehicule dont le

moteur est chaud (30 min de trajet de chauffe) Le type de veacutehicule utilisant le diesel comme

carburant est repreacutesentatif du parc automobile franccedilais Les reacutesultats obtenus dans la pomme

la poire la prune et le raisin sont preacutesenteacutes dans le tableau 70




(microgkg)


Naphtalegravene 007plusmn002 013plusmn005 006plusmn001 ltLOQ

Aceacutenaphtylegravene 154plusmn044 nd nd nd

Aceacutenaphtegravene nd nd nd nd

Fluoregravene 115plusmn022 020plusmn008 nd nd


Fluoranthegravene 784plusmn343 539plusmn024 701plusmn270 523plusmn021

Pyregravene 417plusmn181 407plusmn010 452plusmn193 369plusmn015

Benzo(a)anthracegravene nd ltLOQ ltLOQ ltLOQ

Chrysegravene nd 040plusmn007 030plusmn024 ltLOQ

Benzo(b)fluoranthegravene 189plusmn056 341plusmn025 181plusmn160 378plusmn103

Benzo(a)pyregravene nd nd nd nd

Indeacuteno(123-cd)pyregravene nd nd nd nd

Dibenzo(ah)anthracegravene nd nd nd nd

Benzo(ghi)perylegravene nd nd nd nd




238

Le benzo(a)pyregravene dont le caractegravere canceacuterigegravene est reconnu chez lrsquoHomme est absent de

lrsquoensemble des fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement De mecircme les HAP les plus lourds

(MM ge 276 gmol) ne sont deacutetecteacutes dans aucun des fruits eacutetudieacutes Des traces de

benzo(a)anthracegravene et de chrysegravene (lt05 microgkg) sont mesureacutees dans la poire la prune et le

raisin alors que ces composeacutes ne sont pas retrouveacutes pour les pommes

Le fluoranthegravene (environ 5 agrave 8 microgkg) le pyregravene (autour de 4 microgkg) et le

benzo(b)fluoranthegravene (environ 2 agrave 4 microgkg) preacutesentent de fortes teneurs dans les quatre fruits

exposeacutes (tableau 70) Cependant leur preacutesence ne peut ecirctre directement attribueacutee agrave

lrsquoexposition aux eacutemissions diesel puisque ces composeacutes peuvent eacutegalement ecirctre retrouveacutes

dans les fruits non pollueacutes Le fluoranthegravene est par exemple preacutesent en teneur supeacuterieure agrave 5

microgkg dans la pomme la prune et le raisin du commerce De mecircme une concentration en

pyregravene autour de 5 microgkg peut ecirctre trouveacutee pour la pomme et des quantiteacutes en

benzo(b)fluoranthegravene drsquoenviron 3 microgkg peuvent ecirctre mesureacutees dans les diffeacuterents fruits du

commerce (tableau 69)

Tregraves peu de HAP leacutegers sont preacutesents dans les fruits exposeacutes aux eacutemissions de moteur diesel

la concentration maximale est drsquoenviron 15 microgkg pour lrsquoaceacutenaphtylegravene dans la pomme

(tableau 70) Neacuteanmoins une teneur autour de 1 microgkg pour lrsquoaceacutenaphtylegravene peut eacutegalement

ecirctre retrouveacutee initialement dans la pomme du commerce (tableau 69)

Globalement seul le contenu en fluoregravene dans la pomme (115plusmn022 microgkg) et la poire

(020plusmn008 microgkg) est significativement augmenteacute apregraves lrsquoexposition aux gaz drsquoeacutechappement

Ce composeacute semble donc mieux srsquoadsorber sur la peau de la pomme et de la poire que sur

celle de la prune ou du raisin

Lrsquoexposition durant un temps limiteacute (30 min) aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel nrsquoa

entraicircneacute qursquoun tregraves faible deacutepocirct drsquohydrocarbures aromatiques sur les fruits qui pour la

majoriteacute des HAP ne peut pas ecirctre diffeacuterencieacute de maniegravere significative du contenu dans les

fruits non contamineacutes (tableau 69) Un profil de contamination des fruits suite agrave lrsquoexposition agrave

des gaz drsquoeacutechappement de moteur diesel ne peut donc pas ecirctre deacutegageacute de ces reacutesultats

empecircchant ainsi une eacuteventuelle comparaison avec des donneacutees de la litteacuterature

525 Deacutetermination des HAP dans des pommes exposeacutees agrave des fumeacutees

issues de la combustion de biomasse Malgreacute la circulaire du 18 novembre 2011 interdisant le brucirclage agrave lrsquoair libre des deacutechets verts

cette pratique reste tregraves reacutepandue en milieu rural Pregraves drsquoun million de tonnes de ces deacutechets

sont brucircleacutes chaque anneacutee en France creacuteant des fumeacutees qui ne peuvent pas ecirctre deacutepollueacutees

(Circulaire du 18 novembre 2011 relative agrave lrsquointerdiction du brucirclage agrave lrsquoair libre des deacutechets

verts ADEME Que faire de ses deacutechets de jardin ) Les fruits peuvent donc ecirctre

potentiellement exposeacutes agrave ces fumeacutees et lrsquoimpact de ce type de brucirclage sur le contenu en HAP

est eacutetudieacute pour les pommes Les pommes sont ainsi exposeacutees pendant diffeacuterentes dureacutees (entre

1 et 2 h) agrave des fumeacutees issues du brucirclage de branches de tilleul fraicircches Les niveaux de HAP

retrouveacutes dans la pomme entiegravere ou dans la peau et la chair des fruits sont preacutesenteacutes dans les

tableaux 74 et 75


239

Tableau 71 Contenu en HAP dans la pomme entiegravere la peau et la chair exposeacutees ou non aux fumeacutees de

combustion des veacutegeacutetaux

Pomme entiegravere Peau Chair

Non

exposeacutee 1 h exposition Non exposeacutee 1 h exposition Non exposeacutee

1 h

exposition

(microgkg)

HAP leacutegers

Naphtalegravene 004plusmn001 424plusmn030 046plusmn008 gt 10 (asymp18) 003plusmn001 101plusmn025

Aceacutenaphtylegravene nd nd nd 511plusmn066 nd nd

Aceacutenaphtegravene 084plusmn026 138plusmn031 nd 291plusmn087 077plusmn012 106plusmn036

Fluoregravene nd 102plusmn008 nd 616plusmn016 nd nd

Pheacutenanthregravene 078plusmn019 gt 10 (asymp12) 512plusmn051 gt 10 (asymp75) nd 065plusmn008

Anthracegravene nd 051plusmn004 nd 393plusmn022 nd nd

HAP lourds

Fluoranthegravene nd 200plusmn004 239plusmn073 gt 10 (asymp13) nd nd

Pyregravene nd 129plusmn019 126plusmn043 982plusmn142 nd nd

Benzo(a)anthracegravene nd nd nd 079plusmn010 nd nd

Chrysegravene nd nd nd 356plusmn066 nd nd

Benzo(b)fluoranthegravene nd nd nd nd nd nd

Benzo(a)pyregravene nd nd nd nd nd nd

Indeacuteno(123-cd)pyregravene nd nd nd nd nd nd

Dibenzo(ah)anthracegravene nd nd nd nd nd nd

Benzo(ghi)perylegravene nd nd nd nd nd nd le naphtalegravene est extrait avec la meacutethode HS-SPME 3 les autres HAP sont extraits avec la meacutethode UAEMEPS

Les pommes entiegraveres et les pommes utiliseacutees pour les analyses de peau et de chair seacutepareacutees sont diffeacuterentes mais font parties

drsquoun mecircme lot acheteacute dans le commerce

Exposition aux fumeacutees de combustion de branches de tilleul pendant 1 h lrsquoextraction UAE est reacutealiseacutee le lendemain de

lrsquoexposition

Le tableau 71 permet la comparaison du contenu en HAP entre des eacutechantillons exposeacutes aux

fumeacutees issues de la combustion de biomasse et drsquoautres nrsquoayant pas eacuteteacute exposeacutes

Comparaison des contenus en HAP preacutesents dans la peau et la chair de pommes non

exposeacutees

Le contenu initial en HAP des pommes du commerce utiliseacutees pour cette expeacuterimentation est

assez reacuteduit seuls le naphtalegravene lrsquoaceacutenaphtegravene et le pheacutenanthregravene sont suffisamment preacutesents

pour ecirctre deacutetecteacutes dans la pomme entiegravere non exposeacutee Leurs teneurs individuelles y sont

toutes infeacuterieures au microgkg La recherche des HAP dans la peau et la chair drsquoune pomme issue

drsquoun mecircme lot et elle-mecircme non exposeacutee permet une meilleure compreacutehension de la

localisation de ces composeacutes au niveau du fruit Les HAP semble ecirctre majoritairement

preacutesents agrave la surface du fruit ce qui est coheacuterent avec les observations de la litteacuterature Le

niveau de HAP (somme de 15 HAP) dans la peau (eacutechantillons extraits en triplicat) de banane

(551plusmn024 microgkg ww) est par exemple environ 8 fois plus important que celui deacutetecteacute dans

la pulpe (072plusmn001 microgkg ww) (Soceanu 2016) Lrsquoeacutepicarpe constitue une barriegravere lipophile

de protection pour le fruit favorisant lrsquoadsorption des HAP mais limitant voire empecircchant


240

leur peacuteneacutetration dans la chair La preacutesence de naphtalegravene et drsquoaceacutenaphtegravene au niveau de la

chair des pommes non exposeacutees pourrait laisser envisager un apport endogegravene de ces deux

composeacutes Une possible origine endogegravene a eacuteteacute eacutevoqueacutee par Azuma et al (1996) pour le

naphtalegravene qui nrsquoest rencontreacute (entre 10 et 36 de la composition totale) que dans les peacutetales

de certains taxons de Magnolia (M denudata M liliiflora M tomentosa M p var

praecocissima and vat borealis) (Azuma 1996)

A lrsquoinverse la quantiteacute en pheacutenanthregravene (078plusmn019 microgkg) dans la pomme entiegravere peut ecirctre

imputeacutee agrave une preacutesence relativement exclusive dans la peau (512plusmn051 microgkg) De mecircme

pour le fluoranthegravene (239plusmn073 microgkg) et le pyregravene (126plusmn043 microgkg) dont des teneurs

significatives sont retrouveacutees dans la peau Pour ces 3 HAP une origine lieacutee agrave une

contamination exteacuterieure peut ecirctre suspecteacutee En ce qui concerne les HAP les plus lourds

(MM gt 228 gmol) leurs teneurs sont trop faibles pour ecirctre deacutetecteacutes dans la peau et dans la

chair du fruit

Preacutesence de HAP dans la pomme entiegravere apregraves exposition aux fumeacutees de combustion de

veacutegeacutetaux

Lrsquoexposition aux fumeacutees de brucirclage induit une forte augmentation de la preacutesence des HAP les

plus leacutegers (MM lt 228 gmol) Ces reacutesultats sont coheacuterents puisque le bois brucircle agrave de faibles

tempeacuteratures engendrant majoritairement la formation de HAP de faibles masses moleacuteculaires

(Tobiszewski 2012) Les deacutepocircts les plus importants sont observeacutes dans cet ordre pour le

pheacutenanthregravene (supeacuterieur agrave 10 microgkg) le naphtalegravene (de lrsquoordre de 4 microgkg) le fluoranthegravene

(de lrsquoordre de 2 microgkg) le pyregravene et le fluoregravene (de lrsquoordre de 1 microgkg) Le profil des HAP

produits lors de la combustion de biomasse semble deacutependre du type de combustible veacutegeacutetal

Le naphtalegravene est majoritairement retrouveacute lors de la combustion de bois drsquoeucalyptus et

lrsquoaceacutenaphtegravene est le HAP le plus preacutesent dans les eacutemissions issues de la combustion de

charbon (Oanh 1999)

Preacutesence de HAP dans la peau et la chair de pommes apregraves exposition aux fumeacutees de


Il apparait eacutegalement que les HAP formeacutes lors de la combustion de biomasse srsquoadsorbent

preacutefeacuterentiellement au niveau de la peau des pommes Les quantiteacutes de HAP dans la peau des

pommes contamineacutees varient de 08 microgkg pour le benzo(a)anthracegravene agrave des valeurs

supeacuterieures agrave la limite de lineacuteariteacute (10 microgkg) pour le naphtalegravene le pheacutenanthregravene et le

fluoranthegravene A lrsquoexception du naphtalegravene de lrsquoaceacutenaphtegravene et du pheacutenanthregravene (environ 1

microgkg) les HAP ne sont pas retrouveacutes dans la chair des fruits non exposeacutes confirmant le

transfert limiteacute des composeacutes vers le meacutesocarpe

Variation de la preacutesence en HAP dans la peau et la chair des pommes apregraves des dureacutees

drsquoexpositions diffeacuterentes aux fumeacutees de combustion de veacutegeacutetaux

Afin drsquoobserver eacuteventuellement un passage des HAP de la peau vers la chair des pommes la

dureacutee drsquoexposition des fruits est augmenteacutee agrave 1h30 puis agrave 2h Lrsquoexposition drsquoune heure est

eacutegalement renouveleacutee les pommes ayant eacuteteacute soumises aux fumeacutees de combustion de tilleul

sont conserveacutees agrave tempeacuterature ambiante pendant 15 jours puis extraites et analyseacutees apregraves ce


241

temps de latence Il est agrave noter que les conditions expeacuterimentales drsquoexposition sont

difficilement reacutepeacutetables Le tableau 72 preacutesente les quantiteacutes de HAP deacutetecteacutees dans la peau et

la chair des pommes apregraves 1h30 et 2h drsquoexposition et pour un essai drsquo1h drsquoexposition avec 15

jours de conservation du fruit

Tableau 72 Contenu en HAP dans la peau et la chair de pommes dans diffeacuterentes conditions drsquoexposition


1 h drsquoexposition

15 j de conservation 1 h 30 min drsquoexposition 2 h drsquoexposition

Peau Chair Peau Chair Peau Chair

(microgkg)

UAEMEPS

Aceacutenaphtylegravene 304plusmn041 nd 235plusmn025 022plusmn003 nd nd

Aceacutenaphtegravene 334plusmn020 036plusmn007 322plusmn026 023plusmn005 nd nd

Fluoregravene 916plusmn132 041plusmn007 gt10 (asymp28) 064plusmn018 gt10 (asymp74) 060plusmn008

Pheacutenanthregravene gt10 (asymp94) 120plusmn005 gt10 (asymp219) 277plusmn023 gt10 (asymp302) 152plusmn028

Anthracegravene 827plusmn055 013plusmn003 gt10 (asymp21) 015plusmn004 gt10 (asymp33) nd

Fluoranthegravene gt10 (asymp26) 013plusmn006 gt10 (asymp53) 028plusmn010 gt10 (asymp56) nd

Pyregravene gt10 (asymp14) 009plusmn004 gt10 (asymp33) 017plusmn005 gt10 (asymp35) nd

Benzo(a)anthracegravene 071plusmn006 nd 254plusmn017 nd 283plusmn064 nd

Chrysegravene 264plusmn019 nd 740plusmn001 nd 972plusmn069 nd

Benzo(b)fluoranthegravene 194plusmn025 nd 259plusmn010 nd 362plusmn051 nd

Benzo(a)pyregravene 066plusmn010 nd 205plusmn044 nd 244plusmn015 nd

Indeacuteno(123-cd)pyregravene 064plusmn014 nd 049plusmn011 nd 102plusmn010 nd

Dibenzo(ah)anthracegravene 040plusmn011 nd nd nd 067plusmn019 nd

Benzo(ghi)perylegravene 059plusmn001 nd 143plusmn039 nd 130plusmn038 nd Exposition aux fumeacutees de combustion de branches de tilleul pendant 2 h 1 h 30 min ou 1 h Lrsquoextraction UAE pour les

pommes exposeacutees 1 h 30 min et 2 h est reacutealiseacutee le lendemain de lrsquoexposition Les pommes exposeacutees 1 h sont analyseacutees apregraves

15 jours de conservation agrave tempeacuterature ambiante

Le tableau 72 indique que la quasi-totaliteacute des HAP cibleacutes par lrsquoeacutetude est retrouveacutee dans la

peau des pommes exposeacutees aux fumeacutees issues de la combustion de biomasse Les HAP leacutegers

de masses moleacuteculaires comprises entre 166 et 202 gmol sont les plus preacutesents dans la peau

des pommes ayant eacuteteacute exposeacutees avec des concentrations globalement supeacuterieures agrave 10 microgkg

(excepteacute pour le fluoregravene 916plusmn132 microgkg et lrsquoanthracegravene 827plusmn055 microgkg apregraves 1h

drsquoexposition) pour les 3 dureacutees drsquoexposition Le pheacutenanthregravene est le HAP le plus preacutesent

quelle que soit la dureacutee de combustion ou la localisation (peau ou chair) Ces reacutesultats sont

coheacuterents avec ceux du preacuteceacutedent essai drsquoexposition aux fumeacutees de combustion (tableau 71)

Le brucirclage de bois de tilleul humide semble donc eacutemettre des fumeacutees contenant

principalement du pheacutenanthregravene

Les teneurs en HAP les plus lourds (MM ge 228 gmol) dans la peau apregraves 1 h 30 ou 2 h

drsquoexposition sont globalement peu variables Les valeurs rencontreacutees pour ces composeacutes dans


242

la peau apregraves 2 h drsquoexposition varient entre 07 et 97 microgkg et de 05 agrave 74 microgkg pour 1 h 30

min drsquoexposition (tableau 72) Les teneurs en aceacutenaphtylegravene et en aceacutenaphtegravene sont quant agrave

elles supeacuterieures agrave 2 microgkg apregraves 1h30 drsquoexposition mais non retrouveacutes apregraves 2 h Ces valeurs

indiquent donc que la composition des fumeacutees issues de la combustion de biomasse est

variable Des paramegravetres tels que lrsquohumiditeacute des veacutegeacutetaux sont notamment susceptibles

drsquoinfluer sur la production de HAP Les conditions de brulage des veacutegeacutetaux sont difficilement

reacutepeacutetables empecircchant la comparaison directe des valeurs

Seuls les HAP ayant une masse moleacuteculaire infeacuterieure ou eacutegale agrave 202 gmol sont rencontreacutes

dans la chair des pommes Quelle que soit la dureacutee drsquoexposition la teneur en HAP dans la

chair reste infeacuterieure agrave 1 microgkg excepteacute pour le pheacutenanthregravene (jusqursquoagrave 277plusmn023 microgkg apregraves

1 h 30 drsquoexposition) Lrsquoanalyse de la peau et de la chair seacutepareacutee indique un transfert limiteacute des

composeacutes hydrophobes de lrsquoeacutepicarpe vers le meacutesocarpe malgreacute un deacutepocirct tregraves important de

HAP sur les fruits

Les reacutesultats permettent drsquoindiquer que lrsquoeacutelimination de la peau de la pomme engendre une

forte reacuteduction de la quantiteacute de HAP susceptible drsquoecirctre ingeacutereacutee si un tel fruit venait agrave ecirctre

consommeacute Lrsquoeacutepluchage des pommes est donc une pratique efficace pour limiter lrsquoabsorption

de HAP

526 Conclusion sur la preacutesence de HAP dans les pommes Gracircce aux performances des meacutethodologies deacuteveloppeacutees cette eacutetude a permis la recherche de

tregraves faibles niveaux de contamination en HAP dans des pommes locales La campagne de

preacutelegravevement de pommes reacutealiseacutee en Normandie sur 13 sites dont 9 situeacutes en zone urbaine ou

aux alentours drsquoune agglomeacuteration 2 agrave proximiteacute drsquoune route nationale et 2 en zone rurale a

montreacute (i) des concentrations infeacuterieures agrave 1 microgkg pour la majoriteacute des HAP preacutesents et (ii)

lrsquoabsence des composeacutes les plus lourds (MM ge 228 gmol)

Le contenu en HAP dans ces pommes est donc relativement faible et ne semble pas

significativement diffeacuterent selon qursquoelles sont reacutecolteacutees dans des zones rurales et urbaines ou

peacuteri-urbaines Il est agrave noter que les pluies assez freacutequentes intervenues au cours de la peacuteriode

de collecte de pommes (maximum 4 jours sans pluie) ont pu affecter les teneurs en HAP Des

teneurs plus eacuteleveacutees sont releveacutees dans des pommes provenant du commerce avec notamment

des concentrations en fluoranthegravene pyregravene et benzo(b)fluoranthegravene pouvant exceacuteder 3 microgkg

Lrsquoexposition des pommes du commerce agrave des gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel pendant

30 min engendre un deacutepocirct de HAP peu significatif par rapport au contenu deacutetermineacute pour les

pommes du commerce Seul le fluoregravene est retrouveacute en quantiteacute 5 fois plus importante dans la

pomme exposeacutee aux gaz drsquoeacutechappement Le pheacutenanthregravene apparaicirct ecirctre quant agrave lui le

composeacute majoritairement eacutemis lors de la combustion de bois de tilleul humide Une

exposition drsquo1 h aux fumeacutees de combustion de biomasse veacutegeacutetale induit un deacutepocirct de HAP

important sur les pommes avec une preacutepondeacuterance de composeacutes leacutegers (MM le 202 gmol)

Pour la pomme lrsquoeacutepicarpe qui constitue une barriegravere de protection hydrophobe apparaicirct ecirctre le

principal lieu de sorption pour les HAP et leur transfert vers le meacutesocarpe reste limiteacute

243

Conclusions et perspectives

Les hydrocarbures aromatiques sont des composeacutes lipophiles et volatils Neacuteanmoins une

diffeacuterence de volatiliteacute assez importante existe entre drsquoun cocircteacute les BTEX (benzegravene toluegravene

eacutethylbenzegravene xylegravenes) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) leacutegers et drsquoun

autre cocircteacute les HAP plus lourds (quatre cycles ou plus) Cette diffeacuterence de caracteacuteristique a

neacutecessiteacute la mise en œuvre de deux approches meacutethodologiques distinctes drsquoextraction pour la

deacutetermination des hydrocarbures aromatiques agrave lrsquoeacutetat de traces dans les matrices fruitiegraveres

Ces approches ont eacuteteacute optimiseacutees avec la pomme comme matrice principale pour lrsquoextraction

Parmi les hydrocarbures aromatiques les BTEX sont les composeacutes les plus volatils ce qui a

permis drsquoenvisager leur extraction dans lrsquoespace de tecircte (HS) des eacutechantillons au moyen drsquoune

fibre de micro-extraction en phase solide (SPME) Pour la mise en œuvre de cette technique

relativement rapide deux revecirctements de fibre ont eacuteteacute utiliseacutes et les performances obtenues

avec un support PDMS drsquoeacutepaisseur 100 microm et un support CARPDMS drsquoeacutepaisseur 75 microm

preacutesentent globalement des diffeacuterences peu significatives Le revecirctement mixte CARPDMS

est cependant susceptible drsquoecirctre un peu plus heacuteteacuterogegravene entraicircnant une variabiliteacute des

reacutesultats leacutegegraverement plus importante qursquoavec une phase non mixte La sensibiliteacute de

lrsquoextraction des BTEX dans la pomme se trouve eacutegalement ameacutelioreacutee par lrsquoutilisation drsquoun

support HS-SPME ayant une eacutepaisseur plus importante

Les techniques HS-SPME preacutesenteacutees dans cette eacutetude se sont reacuteveacuteleacutees particuliegraverement

adapteacutees agrave lrsquoextraction de faibles quantiteacutes de BTEX de lrsquoordre de quelques microgkg (ww)

dans une matrice complexe telle que la pomme Les performances de la HS-SPME pour les

BTEX a permis drsquoenvisager lrsquoextraction des HAP leacutegers au moyen de cette meacutethodologie

Une meacutethode combinant une HS-SPME et une extraction assisteacutee par les ultrasons suivie

drsquoune extraction en phase solide (UAESPE) a donc eacuteteacute valideacutee afin de permettre la

deacutetermination de lrsquoensemble des HAP cibleacutes Cette strateacutegie a montreacute des performances en

adeacutequation avec la recherche de HAP agrave lrsquoeacutetat de traces avec des limites de deacutetection (LOD)

comprises entre 0002 et 0172 microgkg Neacuteanmoins lrsquoassociation de la HS-SPME et de

lrsquoUAESPE comprend un grand nombre drsquoeacutetapes Une nouvelle meacutethodologie utilisant une

extraction assisteacutee par les ultrasons suivie drsquoune micro-extraction par solide compacteacute

(UAEMEPS) est seacutelectionneacutee afin de reacuteduire la dureacutee ainsi que la quantiteacute de solvant

neacutecessaire agrave lrsquoextraction La proceacutedure MEPS qui se substitue agrave lrsquoeacutetape de purification ainsi

qursquoagrave lrsquoeacutetape de concentration de lrsquoextrait avant lrsquoanalyse permet une ameacutelioration des

performances drsquoextraction des HAP par rapport agrave la strateacutegie preacuteceacutedente combinant la HS-

SPME et lrsquoUAESPE LrsquoUAEMEPS permet la reacutecupeacuteration de la quasi-totaliteacute des HAP

eacutetudieacutes en une seule proceacutedure avec de faibles limites de quantification (LOQ lt 044 microgkg

pour lrsquoensemble HAP) et des coefficients de variation infeacuterieurs agrave 12 pour tous les tests de

fideacuteliteacute agrave 4 microgkg Drsquoapregraves la litteacuterature actuelle ce travail repreacutesente la premiegravere application

de la MEPS agrave la deacutetection et la quantification des HAP dans une matrice alimentaire solide


244

Lrsquoefficaciteacute drsquoextraction des HAP en HS-SPME semble ecirctre influenceacutee par la nature de la

matrice extraite La meacutethode UAEMEPS est donc particuliegraverement susceptible drsquoecirctre

appliqueacutee agrave une grande diversiteacute de matrice Des applications eacutetendues agrave drsquoautres matrices

fruitiegraveres ou mecircme agrave drsquoautres matrices alimentaires telles que les leacutegumes pourraient ecirctre

envisageacutees De mecircme une eacuteventuelle correacutelation avec le contenu en hydrocarbures

aromatiques dans lrsquoair et le sol pourrait ecirctre eacutetudieacutee Cette eacutetude mettrait potentiellement en

eacutevidence lrsquoimpact de lrsquoenvironnement de culture sur le niveau de contamination des veacutegeacutetaux

aeacuteriens ou souterrains par les hydrocarbures aromatiques

Le potentiel de la MEPS reacuteveacuteleacute par lrsquoeacutetude des HAP permet eacutegalement drsquoenvisager une

application de cette meacutethodologie agrave lrsquoextraction de composeacutes plus leacutegers tels que les BTEX

Lrsquoautomatisation de la proceacutedure MEPS engendrerait de plus un gain de temps non

neacutegligeable lors de lrsquoeacutetape drsquoextraction

Les diverses meacutethodes optimiseacutees pour la deacutetermination des hydrocarbures aromatiques ont

ensuite eacuteteacute appliqueacutees agrave la quantification des BTEX et des HAP dans des pommes provenant

des 13 sites diffeacuterents situeacutes en Normandie Le contenu total en BTEX et la teneur en HAP

pour un composeacute particulier nrsquoexcegravede geacuteneacuteralement pas 1 microgkg quel que soit le lieu de

preacutelegravevement en zone urbaine peacuteri-urbaine ou rurale Lrsquoeacutetude reacutevegravele donc que seules de faibles

concentrations sont retrouveacutees dans ces pommes normandes Il existe tregraves peu de donneacutee sur

la preacutesence des hydrocarbures aromatiques dans les fruits en particulier en ce qui concerne les

BTEX Ce travail a donc permis de deacutevelopper les connaissances sur les teneurs en

hydrocarbures aromatiques dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie

Par rapport aux pommes preacuteleveacutees en milieu naturel (Normandie) les BTEX et les HAP sont

preacutesents en quantiteacutes tregraves variables et globalement supeacuterieures dans des fruits provenant du

commerce Le contenu total en BTEX peut notamment atteindre jusqursquoagrave environ 14 microgkg et

jusqursquoagrave environ 8 microgkg pour un HAP particulier (fluoranthegravene) dans les pommes acheteacutees

dans un supermarcheacute local

Lrsquoanalyse seacutepareacutee de la peau et de la chair des pommes a permis de mettre en eacutevidence une

localisation preacutefeacuterentielle des hydrocarbures aromatiques dans lrsquoeacutepicarpe et que le transfert

vers le meacutesocarpe du fruit semble limiteacute voire inexistant

En milieu naturel les fumeacutees geacuteneacutereacutees par les transports et la combustion de biomasse

veacutegeacutetale peuvent potentiellement engendrer un deacutepocirct drsquohydrocarbures aromatiques sur les

cultures environnantes Une attention particuliegravere est donc porteacutee sur les hydrocarbures

aromatiques deacuteposeacutes sur des fruits exposeacutes aux gaz drsquoeacutechappement drsquoun moteur diesel et aux

fumeacutees de combustion de bois de tilleul

Les variations des contenus en HAP et en BTEX dans la pomme la poire la prune et le raisin

apregraves exposition agrave des eacutemissions de motorisation diesel sont tout drsquoabord eacutetudieacutes Parmi les

BTEX seule la preacutesence en mp-xylegravenes augmente de faccedilon significative pour la majoriteacute des

fruits par rapport au contenu estimeacute pour les fruits du commerce En ce qui concerne les HAP

la concentration en fluoregravene se trouve significativement augmenteacutee apregraves lrsquoexposition aux gaz


245

drsquoeacutechappement mais uniquement dans la pomme et dans la poire Ce composeacute est donc mieux

adsorbeacute sur la peau de la pomme et de la poire que sur celle de la prune ou du raisin Afin

drsquoameacuteliorer la compreacutehension du processus drsquoadsorption des hydrocarbures aromatiques au

niveau des diffeacuterents fruits une eacutetude approfondie de la surface pourrait ecirctre meneacutee agrave travers

(i) la mesure du rapport poidssurface exposeacute et (ii) lrsquoanalyse chimique des composants de la

cire Des analyses en spectroscopie infra-rouge peuvent ecirctre envisageacutees afin de permettre en

premiegravere approche une comparaison en proportion des bandes caracteacuteristiques de certains

composeacutes susceptibles drsquointervenir dans le meacutecanisme de sorption tels que les sucres ou les

polypheacutenols

Globalement le protocole drsquoexpeacuterimentation utilisant une exposition pendant 30 min avec

un veacutehicule diesel ayant suivi auparavant un trajet relativement long de 30 min nrsquoentraicircne

qursquoun faible deacutepocirct drsquohydrocarbures aromatiques sur les fruits Drsquoapregraves la litteacuterature le temps

de chauffe du veacutehicule influe sur les quantiteacutes drsquohydrocarbures aromatiques eacutemis Cette eacutetude

pourrait donc ecirctre renouveleacutee en faisant varier le paramegravetre de chauffe mais eacutegalement le type

de motorisation du veacutehicule

La pomme est eacutegalement soumise aux fumeacutees de combustions de biomasse Lrsquoexposition des

pommes aux eacutemissions lieacutees agrave la combustion de bois de tilleul entraicircne une augmentation

significative drsquoun facteur supeacuterieur agrave 2 du contenu en chaque BTEX dans la peau des fruits

A lrsquoinverse aucun de ces composeacutes nrsquoest deacutetecteacute dans le meacutesocarpe des pommes exposeacutees

aux fumeacutees Le profil en BTEX observeacute au niveau de la peau apregraves lrsquoexposition indique que le

composeacute principalement retrouveacute est le benzegravene suivi du toluegravene et des mp-xylegravenes

En ce qui concerne les HAP lrsquoexposition agrave ces fumeacutees de brucirclage induit un deacutepocirct majoritaire

de pheacutenanthregravene (supeacuterieur agrave 10 microgkg) puis de naphtalegravene (environ 4 microgkg) de fluoranthegravene

(autour de 2 microgkg) de pyregravene et de fluoregravene (de lrsquoordre de 1 microgkg) Le profil en

hydrocarbures aromatiques eacutemis est deacutependant du combustible utiliseacute mais eacutegalement des

taux drsquohumiditeacute et drsquooxygegravene Une eacutetude plus large meneacutee avec diffeacuterentes essences de bois

ainsi que des taux drsquohumiditeacute et des apports en oxygegravene variables permettrait de mieux

connaicirctre lrsquoinfluence de chacun de ces 3 paramegravetres sur le profil en hydrocarbures

aromatiques eacutemis au cours de la combustion

Lrsquoexposition aux eacutemissions issues de la combustion de bois de tilleul engendre une

repreacutesentation plus importante des HAP leacutegers (MM lt 228 gmol) que des HAP lourds La

preacutedominance des HAP leacutegers est coheacuterente avec les donneacutees issues de la litteacuterature

indiquant que les matiegraveres veacutegeacutetales brucirclent agrave de faibles tempeacuteratures ce qui engendre

principalement la production des composeacutes de faibles masses moleacuteculaires

Lors de lrsquoexposition aux fumeacutees de combustion de bois de tilleul les HAP et les BTEX sont

principalement retrouveacutes au niveau de la peau des pommes Lrsquoeacutepicarpe qui est une barriegravere

de protection lipophile pour le fruit permet donc lrsquoadsorption des hydrocarbures aromatiques

hydrophobes mais limite eacutegalement leur transfert vers le meacutesocarpe Dans la litteacuterature

aucune donneacutee nrsquoa pu ecirctre trouveacutee sur le devenir des hydrocarbures aromatiques dans les

fruits Le meacutetabolisme les voies de deacutegradations les meacutetabolites formeacutes ainsi que leur


246

eacuteventuelle accumulation au niveau de la peau ou de la chair des fruits restent donc des pistes agrave

explorer

247

Valorisation

Publications

1 Revue accepteacutee

Paris A Ledauphin J Poinot P Gaillard JL Polycyclic aromatic hydrocarbons in fruits and

vegetables Origin analysis and occurrence Environmental Pollution Volume 234 March

2018 Pages 96-106 (impact facteur 5099)

1 Article accepteacute le 29 deacutecembre 2017

Paris A Ledauphin J Lopez C Hennequin D Gaillard JL Trace Amount Determination of

Monocyclic and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Fruits Extraction and Analytical

Approaches Journal of Food Composition and Analysis (impact facteur 2752)

2 articles en cours de reacutedaction

Participation agrave des congregraves

Communication orale International Conference Series on Environmental amp Food

Monitoring ISEAC39 ndash Hambourg (Allemagne) ndash 19-22 Juillet 2016

Communication par affichage International Symposium on Polycyclic Aromatic

Compounds ISPAC25 ndash Bordeaux 13-17 Septembre 2015

Communication par affichage Forum annuel de la Socieacuteteacute Franccedilaise de Toxicologie

Geacuteneacutetique Geacutenotoxiciteacute Exposition Evaluation des risques et Effets sur la santeacute SFTG ndash

Caen 2-3 Juillet 2015

Reacutefeacuterences bibliographiques

248


A Abdel-Rehim M 2011 Microextraction by packed sorbent (MEPS) A tutorial Analytica Chimica Acta 701

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187

Extractions et analyses des hydrocarbures aromatiques Approches

meacutethodologiques et Applications agrave des matrices fruitiegraveres

Reacutesumeacute

Les hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX) et polycycliques (HAP) sont pour la plupart

reconnus pour leur toxiciteacute via ingestion Le suivi de leur contenu dans les matrices alimentaires est donc

indispensable Plusieurs approches sensibles et compleacutementaires ont eacuteteacute eacutetablies avec la pomme comme

modegravele drsquoeacutetude pour la double deacutetermination de ces hydrocarbures aromatiques volatils et semi-volatils au

niveau du microgkg

Une micro-extraction en phase solide dans lrsquoespace de tecircte (HS-SPME) a eacuteteacute utiliseacutee pour lextraction des

hydrocarbures aromatiques les plus leacutegers (MM entre 78 et 178 gmol) La reacutecupeacuteration des composeacutes les

plus lourds (MM entre 202 et 278 gmol) a quant agrave elle eacuteteacute permise par une meacutethodologie baseacutee sur

lextraction assisteacutee par les ultrasons (UAE) suivie dune extraction en phase solide (SPE) Une alternative

plus sensible agrave cette strateacutegie combinant lrsquoHS-SPME et lrsquoUAESPE pour la deacutetermination globale des

hydrocarbures aromatiques a eacutegalement eacuteteacute deacuteveloppeacutee Le remplacement de lrsquoeacutetape de SPE par une micro-

extraction sur solide compacteacute (MEPS) a permis une reacutecupeacuteration plus rapide sensible et plus large des

HAP (MM entre 152 et 278 gmol)

Lrsquoensemble des strateacutegies dextraction associeacutees agrave des analyses en chromatographie gazeuse coupleacutee agrave la

spectromeacutetrie de masse a ensuite pu ecirctre appliqueacute agrave la deacutetermination des 20 composeacutes aromatiques cibleacutes

dans des pommes reacutecolteacutees en Normandie ou des fruits provenant du commerce contamineacutes ou non par des

gaz drsquoeacutechappement ou des fumeacutees de combustion de biomasse Ces applications ont reacuteveacuteleacute la faible

contamination des pommes normandes eacutetudieacutees lrsquoadsorption preacutedominante des composeacutes aromatiques au

niveau de la peau des fruits et leur faible transfert vers la chair

Mots cleacutes hydrocarbures aromatiques monocycliques (BTEX) et polycycliques (HAP) strateacutegies

drsquoextraction chromatographie en phase gazeuse coupleacutee agrave la spectromeacutetrie de masse (GC-MS) exposition

aux polluants fruits

Abstract

Monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are considered

and recognized as toxic compounds via ingestion Their monitoring in food product is thus a significant

concern Sensitive and complementary experimental approaches were investigated with apple as model for

the dual determination of volatile and semi-volatile aromatic hydrocarbons at the ppb level

A solid-phase micro-extraction in the headspace of samples (HS-SPME) was used for the most volatile

aromatic hydrocarbons (MW between 78 and 178 gmol) The recovery of the least volatile aromatic

hydrocarbons (MW between 202 and 278 gmol) was implemented with an ultrasound assisted extraction

(UAE) followed by a purification step using a solid phase extraction (SPE) The methodology consisting in

HS-SPME and UAESPE enabled the global determination of BTEX and PAHs The SPE step was then

substituted by a micro-extraction with a packed sorbent (MEPS) to elaborate a most sensitive and rapid

methodology for the quantification of a wider range of PAHs (MW between 152 and 278 gmol)

Extraction procedures associated with analyses using gas chromatography and mass spectrometry were then

applied to the determination of 20 targeted aromatic compounds in apples harvested in Normandy or in

commercial fruits exposed or not exposed to exhaust gas or to wood smoke These applications revealed

low levels of contaminants in the studied apples from Normandy A predominant adsorption of aromatic

compounds occurs on the skin of fruits and the transfer to the pulp is almost inexistent

Keywords monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX) polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)

extraction methodologies gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) exposition to pollutants fruits



Reacutesumeacute





niveau du microgkg


















Abstract



















THESE






et



Alice PARIS










Remerciements


























thegravese


espace de travail
















Liste des figures i







112 Origines 6


114 Formation 8















aliments 28




141 Les BTEX 31









aliments 38

151 Lrsquoeau 38

151 Les aliments 38




16111 Soxhlet 43






























gazeuse 84








leacutegumes 86








31 Echantillons 102


33 Extractions 108






(UAESPE) 111
























HS-SPME 129













monocycliques 134














pomme 150



agrave la poire 152





155









dans la pomme 159






pomme 163









biomasse 176

426 Conclusion 178







































en MEPS 210









220













biomasse 238



Valorisation 247


i

Liste de figures


EPA (b)





























2009b)






ii













SPME)




de 200 microL








SPME 1 en GC-MS


SPME 1 2 et 3


1


UAEMEPS








iii

































iv

Liste des tableaux






























SPME 1


1 2 et 3

v


et UAEMEPS



de type CARPDMS





SPME 1




SPME 2



HS-SPME 2






SPME 3


3



pomme par HS-SPME






diesel (n=3)



vi












microm











HAP dans la pomme





GCMS




MEPS



vii













viii






ANT Anthracegravene











Car Carbowax

CAR Carboxen

CHR Chrysegravene










ix


dw Poids sec







FLR Fluoregravene





















x







NPH Naphtalegravene

PA Polyacrylate









PYR Pyregravene












xi










1

















drsquoeacutetude











de ce chapitre








2








quantifieacutes






3

































et para)





4



a BTEX

Benzegravene (B)

Toluegravene (T)









Fluoregravene (FLR)




Pyregravene (PYR)


(BaA)

Chrysegravene (CHR)



(BbF)


5

































6




moleacuteculaire

(gmol)

CAS Ndeg Nombre

de

cycles

Solubiliteacute

dans lrsquoeauab

agrave 25 degC

(mgL)

log

Kowa

Log Koca Pression

vapeura (Pa)

























112 Origines












7





































8



FA(FA + PYR) 04-05

gt05



De La

Torre-Roche

2009


gt05



Yunker 2002

BaPBghiP gt06

lt06



Katsoyiannis

2007








114 Formation








9

















10






















(Kiss 1998)


11






































12












13























14

























Devenir dans le sol












15
















Mazzeo 2010)


16





















17




aquatique







(Kafilzadeh 2015)

Eau douce


























18

Eau saleacutee























(Wang 2001)


















19











































20










































21







(Lambert 2012)
































22








































23








































24


leacutegumes






































25









































26



















(Soceanu 2014)























27











































28





































29
























30

















31


lrsquoalimentation



















141 Les BTEX















32




















33




troubles digestifs

-Voie cutaneacutee


-Voie respiratoire


centraux

-Voie orale

troubles digestifs


nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee

irritation

-Voie respiratoire




nerveux central

-Voie orale

fausses routes

atteinte bronchique

-Voie cutaneacutee

rougeur

-Voie respiratoire




ventral

-Voie orale

troubles digestifs


nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee


-Voie respiratoire




Toxiciteacute

chronique

Troubles

neuropsychiques



Modifications

heacutematologiques

troubles

neuropsychiques

toxiciteacute

neurosensorielle

Troubles

neuropsychiques

perturbations


heacutepatiques

Troubles

neuropsychiques

Classement

carcinogeacutenique



CIRC (1982)




CIRC (1999)

Suspecteacute


2 B CIRC (2012)




CIRC (1999)


















34








3306 mgkg (rat)a

4700 mgkg (souris)a



























35


2001 Kim 2013)


















36



























orale




1200 mgkg (cobayes)








37


















Rongeurs
























38







151 Lrsquoeau

















Sheets p429)

152 Les aliments












39










2


5



5



5


2

Mollusques bivalves

10




















40




Composeacutes TEF




Fluoregravene 0001

Anthracegravene 001



Pyregravene 0001


Chrysegravene 001
























41











































42










































43










16111 Soxhlet
















44






















45





278 gmol)







microm)

Hollender

2003

sol 15 HAP (MM 128-278

gmol)















(MM 128-278 gmol)







microm)


Abou-Arab

2014










46


178-278 gmol)















5545 40 min 100 ACN 1 mLmin)

Kipopoulou

1999


128-278 gmol)








Samsoslashe-

Petersen 2002






HPLC-FLD et GC-MS


128-278 gmol)



Danish et N2)




128-278 gmol)



Danish et N2)








47

Choix du solvant









































48










































49






2009)

























Choix du solvant






50































Choix du solvant









51








































52





128-202 gmol)


















278 gmol)






(250mL DCM 6 h)


microm)


278 gmol






microm)


166-278 gmol)

1 g de sol sec



1 g de bois sec


9mL cyclohexane)







53

Aliments


128-278 gmol)





7030)



Rey-Salgueiro

2008a


278 gmol)











microm)



(MM 128-278 gmol)



SPE (cartouche C18)




Goacuterna-Binkul

1996


78-106 gmol)




microm)

Mo

2009


12 HAP

(MM 128-278 gmol)






Rey-Salgueiro

2008b



278 gmol)






1 mLmin)


278 gmol)






54


(MM 154-278 gmol)





(RT) + 02 mL ACN





Wu

2016

leacutegumes 16 HAP

(MM 128-278 gmol)





mL DCM)


microm)






55

1612 Purification























56




La phase normale







La phase inverse



















Le mode mixte








57








ou alumines)





Applications









Choix du support









Choix du solvant








58


2005)













(tableaux 11 et 13)






59









































60
















61













62




















Agitation





(King 2003)
















63










Applications
























2000 Vichi 2005)


64























65


alimentaires



Bianchin

2012


robinet) HAP + BTEX

(MM 78-278 gmol)






times 025 microm)


278 gmol







mm id x 025 microm)

Ezquerro

2004

sol BTEX (MM 78-106

gmol)




mm id x 14 microm)

Gilbert-

Loacutepez 2010


BTEX (MM 78-106

gmol)




chromatographie)


025 microm)

Meneacutendez

2000


BTEX (MM 78-106

gmol)






Tankiewicz

2013


hydrocarbures







025 μm)


66

Aliments


128-202 gmol)







025 microm)


(MM 78-202 gmol)














025 microm)



91-202 gmol)










67




































performances (HPLC)


68







Applications








(Babanezhad 2012)










69








































70

Applications



2011)

















71






El-Beqqali

2006

5 HAP (MM 166-228

gmol)


meacutethanol)




R2 (n=6) 0998-0999

LOD 1-5 ngL

LOQ 5 ngL

Fideacuteliteacute



Fu 2012 8 HAP

(MM 128-202 gmol)









id 025 microm)

MEPS


LOD 08-82 ngL


10-76 (01 microgL)

27-99 (05 microgL) 07-89 (2 microgL)


environnementaux)

16-140 (01 05 et 15 microgL)


SPE


LOD 48-359 ngL


15-78 (05 microgL)

08-82 (2 microgL) 33-95 (10 microgL)


environnementaux)

27-146 (035 4 et 8 microgL)


Quinto

2012

16 HAP (MM 128-278 gmol)






R 09963-09993 LOD 05-2 ngL

LOQ 16-62 ngL


Fideacuteliteacute





72












73








phase mobile



mL min)



42-64 (002 1 et 50 microgkg)


LOD 0009 microgkg

LOQ 002 microgkg

865-912

Martiacutenez-

Moral 2014

boues



bromeacutes








x 025 microm)

R2 09977-09997


7-14



Mercolini

2012

raisin et produits

deacuteriveacutes

Meacutelatonine et

antioxydants










R2 09992-09997



28-55

LOD 002-10 ngg

LOQ 005-25 ngg

91-96

Mercolini

2016


pheacutenoliques









meacutethanol





mLmin)


R2 gt 09991



44-54

LOD 01 ngmL

LOQ 03 ngmL

91-95


74

Miyaguchi

2009














Deacuteterminations


36-70 (02 5 et 50 ngmg)


26-106 (02 5 et 50 ngmg)

LOQ 02 ngmg

611-742

Paredes

2014









microm)


R2 09861-09966





13-23

Saacutenchez

2014






propanol)




microm)

MEPS

R2 09972-10000



LOD 004-42 microgL

LOQ 013-139 microgL

SALLE

R2 09971-09998



LOD 01-37 microgL

LOQ 035-12 microgL

MEPS 1-96

SALLE 26-99







75
















masse (MS)


(HPLC)























76



































aromatique






77




























78








Na Ac F 250 350 276 330

Pa 250 350 250 366

A 250 390 250 402

Fl 270 460 270 470

P 270 390 240 386

BaA Ch 290 404 270 390

BbF 290 410 260 430

BkF BaP 290 410 256 410

DBahA 290 390 290 410

BghiP 290 470 290 410

IP 290 470 290 484


79









































80















2011)


























81















phase gazeuse


capillaires



















82


























sensibiliteacute






Purcaro 2013)








83





2009b)





























84







































2002 Rodil 2007)


85






































Bolantildeos 2010)


86




















polycycliques




















87


























88











89




2016)


Varieacuteteacutes

Reacutecolte 2015


tonnes)

Ariane 21 000

Belchard 54 000

Boskoop 16 000

Braeburn 87 000

Cameacuteo 1 000

Canada 48 000

Choupette 4 000

Elstar 27 000

Fuji 69 000

Gala 322 000

Golden 474 000


Granny 162 000

Honey Crunch 16 000

Idared 6 000

Jazz 19 000

Jonagold 44 000

Joya 6 000

Pink Lady 144 000


Rouges 55 000

Rubinette 5 000

Tentation 6 000

Autres 63 000










90





































times


times





91


Clozette Douce

times


times


times

Doux au gober Douce

times

Doux Lozon Douce

times



times



times



times


Binet blanc Douce

times


Binet violet Douce

times




times


times




times






Jeannetonne Douce

times








times




times


times







92





AgriMer 2013)
















93





eau 804-90 g


Lipides 005-07 g


Sucre 877-129 g


Polypheacutenols





Calcium 26-107 mg

Cuivre 0005-016 mg

Fer 006-085 mg

Iode 0006-2 microg



Phosphore 7-251 mg

Potassium 58-343 mg


Sodium 1-20 mg

Zinc 001-082 mg









94



























95






















2001)






96











































97






(Tobiszewski 2012)












jardin )










98









Distribution

COV NM (kg)


Agricole 9 142 640 3 176 840 2 709 360 3 256 440 819 30



Industrielle 8 609 880 3 282 550 3 132 400 2 194 920 310 518 403 305


Transport 2 257 535 1 043 070 836 648 377 816 64 770 21 094

Tertiaire 248 646 135 811 74 067 38 768 20 525 5 441





99



(tableau 18)
































Caen Cherbourg



Tertiaire


Tertiaire

Transport


BaP 63 kg 689 303 27 kg 14 816 163


100








environnant







fruit frais






























101





102



31 Echantillons

















103






















Bretteville)






noteacute Epron 2












104








2 en zone rurale



Agy)



















a b c d


105

















braises










106



morceaux (ANDROS)
























a

b

c


107












































108






















33 Extractions





















109


(HS-SPME)






testeacutee





leacutegers













110






deacutesorption





































111































112












la cartouche










113


de 200 microL













lrsquoextraction



















114









































115























116










verrerie








ultrapure


117


















118













quadripolaire



















119


SPME 1 en GC-MS







19



isoleacutes (SIM)

Nonane No 128 43-57-71-85



















120









eacutetalon interne









Segments

drsquoanalyse








43-57-71-85 Nonane




166 Fluoregravene














121


SPME 1 2 et 3












1 2 et 3

Segments

drsquoanalyse








43-57-71-85 Nonane






166 Fluoregravene














122















pendant 30 min












figure 45




123





















124


et UAEMEPS

Segments

drsquoanalyse




128 Naphtalegravene




166 Fluoregravene










UAEMEPS























125




N=554 (tR)2




R=2(tR2-tR1)(1+2)
























126



















par jour (n=4)









LOD=3xRxh

LOQ=10xRxh










127








































128





















0601P00024)











129












HS-SPME



degC

















compacteacute








130





mecircme jour





MEPS










131




























raisin)












132











































133




travail
















fruitiegraveres


















cette eacutetude


134







agrave 10 microgL

























135
























(figure 50)


136





























137









2004)














suivante






de type CARPDMS





min agrave 250 degC

Pourcentage

approximatif

de BTEX

restant sur la

fibre


Benzegravene 41954 3933 2260 172 5

Toluegravene 159524 10427 7797 178 5


mp-Xylegravenes 433973 35576 41971 1754 10

o-Xylegravene 313346 29788 492 36 lt05




138































139


























N ab N ab N ab N ab

Benzegravene 93519 021 80724 011 83823 018 78663 044

Toluegravene 123615 004 73529 008 83939 016 124587 018


mp-Xylegravenes 62108 011 102847 023 93050 039 122387 035

o-Xylegravene 96680 008 131099 023 168612 040 343195 041



140

































141

































142







maintenue 5 min


min)
















177806 72573

150922 31619





143





















non de HAP et BTEX





broyeacutee

















144






2010)










drsquooxydation














145





























146





























147


pomme

































le tableau 27


148


SPME 1


CV (n=3)


CV (n=9)

Benzegravene 10 19

Toluegravene 11 14





























avec la pomme





149


























150










LOD LOQ

(microgkg)





























151




















152




tableau 29


LOD LOQ

(microgkg)













dans la poire


fruitiegraveres

















153










maintenue 5 min


30 min)







154






SPME 2


CV ()


CV ()

Benzegravene 4 12

Toluegravene 3 6



o-Xylegravene 3 12





















(tableau 27)






155


























156










(microgkg)















BTEX


fruitiegraveres







157








HS-SPME 2









20 microgkg)

























fruitiegravere


158








33)





(microgkg)

Benzegravene 0097 0323 0148 0494 0152 0508 0183 0610

Toluegravene 0043 0144 0041 0137 0037 0124 0057 0191


mp-Xylegravenes 0024 0079 0022 0074 0019 0063 0029 0096





(ww) (tableau 33)






similaires






cette concentration


159























Benzegravene 8368 350 2374 90 10382 543

Toluegravene 24624 712 5082 232 24716 1270



mp-Xylegravenes 138036 2784 24137 802 107184 3376














160
























SPME 3


CV ()


CV ()

Benzegravene 6 7

Toluegravene 7 8


mp-Xylegravenes 3 6

o-Xylegravene 3 6








161












avec la pomme















162























biomasse





3



R2 pente R2 pente

Benzegravene 09963 00549 09974 00559

Toluegravene 09983 0140 09981 0139


mp-Xylegravenes 09998 0308 09997 0308

o-Xylegravene 09998 0338 09997 0337




163















LOD LOQ

(microgkg)


















pomme





164





pomme par HS-SPME

Meacutethode

Fibre

Etalon interne

HS-SPME 1

CARPDMS 75 microm

nonane

HS-SPME 2

CARPDMS 75 microm


HS-SPME 3

PDMS 100 microm





09694-09926c 09475-09956c 09974-09998c

09963-09998d

LOD (microgkg) 0011-0065 0017-0097 0008-0038

LOQ (microgkg) 0036-0217 0058-0323 0026-0128



20 microgkg)






pomme






CV maximal de 8










165




























(tableau 38)













166











traces




(tableau 38)



















167






interne
















168















169




















zone rurale

170



Xylegravenes

o-Xylegravene Total

BTEX


Zone rurale
































171







(Burken 1998)















reacutecolteacutees












172




(nanogrammes)

Zone rurale




























le toluegravene



173










(tableau 41)



A1 B2 C3 A1 B2 A2 A2


Toluegravene 091 283 018 084 181 019 nd









microgkg)














174







































175

















raisin)

























176


























177





Pomme

entiegravere



Profil de BTEX 028 031 008 010 010



Profil de BTEX 066 072 010 034 016



























1996)



178






microgkg)














426 Conclusion













monocycliques












179





































180










































181





dans le tableau 44


Type de

seringue

Volume

theacuteorique

preacuteleveacute


drsquoun


Ecart

type

CV

()

Masse

theacuteorique

(g)

Ecart

()

10 microL 2x4 microL 10 00086 00005 62 00106 188

10 microL 4x2 microL 9 00077 00004 49 00106 276

50 microL 2x20 microL 10 00506 00012 24 00532 48







5113 Elution en SPE






















182


























183



































sensibiliteacute




donc mis en place


184
























185
























186





















187





(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

HAP leacutegers







HAP lourds



























(tableau 45)


188





























51161 Introduction













189





































190




5121 Introduction





















191






















192


meacutethodologies


SIM ǁ



et UAEMEPS

Meacutethodes

HS-SPME







7 Nonane No 43 111-84-2 289






























193


















194
















195





poire























fruitiegravere




section 5231







196







Pyregravene 0080 0268 0091 0303 0078 0260 0069 0231


Chrysegravene 0100 0333 0099 0330 0072 0241 0068 0226





















HS-SPME






197












maintenue 5 min


















198




























75 microm

PDMS

30 microm

PDMS

100 microm









199
















commerce

CV ()


CV ()


CV ()



(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=8)


(n=4)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=12)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)



















200



















(tableau 50)



75 microm








microgkg)









201











(tableau 52)


202




































203

















204










Fluoregravene 09917 00864 09898 00877 09977 00137















2012)












205









Fluoregravene 0067 0222 0028 0093 0041 0137 0543 1809














dans la pomme


LOD LOQ LOD LOQ





Fluoregravene 0067 0222 0008 0026






206















(Lei 2011)




207








HAP dans la pomme


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

LOD LOQ

(CV ) (microgkg)





Fluoregravene 00864 09917 9 15 0008 0026





Pyregravene 00848 09839 4 9 0080 0268


Chrysegravene 0124 09947 7 8 0100 0333







208


pommes par UAEMEPS






























dans la pomme











209











Aires brutes


HAP leacutegers






HAP lourds
























210























211









































212

















213


















ensuite testeacutes








214




Elution

heptane

Elution

DCM





































215



Aires brutes
































216


Taux de




Fluoregravene 25


Anthracegravene 31


Pyregravene 46


Chrysegravene 43















(Quinto 2012)











217


Pomme cocircteacute

non pollueacute

Pomme cocircteacute

pollueacute

(microgkg)

HAP leacutegers






HAP lourds


Pyregravene nd 357




























218













Aires relatives

Sans

conservation

conservation

1 week-end

conservation

1 semaine CV ()







Pyregravene 1274 1548 1425 10






















219


















(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

CV () CV ()

HAP leacutegers







HAP lourds



Pyregravene 4 9 4 9













220


(tableau 64)












Beqqali 2006)





pomme par UAEMEPS







221



UAEMEPS






222




Pente R2 R2

HAP leacutegers







HAP lourds



Pyregravene 0125 09926 09839

























0 et 10 microgkg


223





tableau 66


UAEMEPS


LOD LOQ LOD LOQ


HAP leacutegers




Fluoregravene 0044 0147 0008 0026



HAP lourds



Pyregravene 0038 0128 0080 0268


Chrysegravene 0062 0206 0100 0333





















224











2014)






























225





226

















(tableau 67)


227



(microgkg)

Zone rurale
















228











229











































230





(tableau 68)


231



Zone rurale















232








- valeur nulle




233











pomme)



















234




HAP leacutegers







HAP lourds


Pyregravene 505 032 080 302 359

































235




















commerce























236





Compote de pomme

















237










(microgkg)



















238







































tableaux 74 et 75


239




Non


1 h

exposition

(microgkg)

HAP leacutegers







HAP lourds













lrsquoexposition




exposeacutees













240













chair du fruit


veacutegeacutetaux










charbon (Oanh 1999)

















241










(microgkg)

UAEMEPS






























242













HAP sur les fruits




de HAP






















243








































244









































245









polypheacutenols

































246


explorer

247

Valorisation

Publications



















248



119-128

























ndeg 2000-SA-0005 2000-SA-0005




des marcheacutes






249










Research 15 99-106












2013 ID 873959















250















29








27A(5) 759-764








152-164









251






113-124






Acta 549 104-116



























252









4340























359-365

D


Aval 22


253

































F





254























94 152-157












693ndash695


255






391ndash399
























190










256



551-560















Chemistry 83 21-32














21122004




257














Pollution 133 71-84






















258























306(5702) 1774ndash1776














259

























1974












260












Bulletin 45-52















450-455














261





1596-1602












93ndash98








2709










Chemistry 54-78


262





































263




1262 12-26







353







20-26



















264
















847






323ndash330

















265













32(8) 727-734



2415ndash2440























266
















23 197ndash208


225 145ndash152
















W


267





Mass Spectrometry



42(11) 1139-1149




























1217 6816-6823




268








Analysis 18 857-869



Control 16 59-64









GmbH











187



Reacutesumeacute





niveau du microgkg


















Abstract





















Reacutesumeacute





niveau du microgkg


















Abstract



















Remerciements


























thegravese


espace de travail
















Liste des figures i







112 Origines 6


114 Formation 8















aliments 28




141 Les BTEX 31









aliments 38

151 Lrsquoeau 38

151 Les aliments 38




16111 Soxhlet 43






























gazeuse 84








leacutegumes 86








31 Echantillons 102


33 Extractions 108






(UAESPE) 111
























HS-SPME 129













monocycliques 134














pomme 150



agrave la poire 152





155









dans la pomme 159






pomme 163









biomasse 176

426 Conclusion 178







































en MEPS 210









220













biomasse 238



Valorisation 247


i

Liste de figures


EPA (b)





























2009b)






ii













SPME)




de 200 microL








SPME 1 en GC-MS


SPME 1 2 et 3


1


UAEMEPS








iii

































iv

Liste des tableaux






























SPME 1


1 2 et 3

v


et UAEMEPS



de type CARPDMS





SPME 1




SPME 2



HS-SPME 2






SPME 3


3



pomme par HS-SPME






diesel (n=3)



vi












microm











HAP dans la pomme





GCMS




MEPS



vii













viii






ANT Anthracegravene











Car Carbowax

CAR Carboxen

CHR Chrysegravene










ix


dw Poids sec







FLR Fluoregravene





















x







NPH Naphtalegravene

PA Polyacrylate









PYR Pyregravene












xi










1

















drsquoeacutetude











de ce chapitre








2








quantifieacutes






3

































et para)





4



a BTEX

Benzegravene (B)

Toluegravene (T)









Fluoregravene (FLR)




Pyregravene (PYR)


(BaA)

Chrysegravene (CHR)



(BbF)


5

































6




moleacuteculaire

(gmol)

CAS Ndeg Nombre

de

cycles

Solubiliteacute

dans lrsquoeauab

agrave 25 degC

(mgL)

log

Kowa

Log Koca Pression

vapeura (Pa)

























112 Origines












7





































8



FA(FA + PYR) 04-05

gt05



De La

Torre-Roche

2009


gt05



Yunker 2002

BaPBghiP gt06

lt06



Katsoyiannis

2007








114 Formation








9

















10






















(Kiss 1998)


11






































12












13























14

























Devenir dans le sol












15
















Mazzeo 2010)


16





















17




aquatique







(Kafilzadeh 2015)

Eau douce


























18

Eau saleacutee























(Wang 2001)


















19











































20










































21







(Lambert 2012)
































22








































23








































24


leacutegumes






































25









































26



















(Soceanu 2014)























27











































28





































29
























30

















31


lrsquoalimentation



















141 Les BTEX















32




















33




troubles digestifs

-Voie cutaneacutee


-Voie respiratoire


centraux

-Voie orale

troubles digestifs


nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee

irritation

-Voie respiratoire




nerveux central

-Voie orale

fausses routes

atteinte bronchique

-Voie cutaneacutee

rougeur

-Voie respiratoire




ventral

-Voie orale

troubles digestifs


nerveux central

pneumopathie

-Voie cutaneacutee


-Voie respiratoire




Toxiciteacute

chronique

Troubles

neuropsychiques



Modifications

heacutematologiques

troubles

neuropsychiques

toxiciteacute

neurosensorielle

Troubles

neuropsychiques

perturbations


heacutepatiques

Troubles

neuropsychiques

Classement

carcinogeacutenique



CIRC (1982)




CIRC (1999)

Suspecteacute


2 B CIRC (2012)




CIRC (1999)


















34








3306 mgkg (rat)a

4700 mgkg (souris)a



























35


2001 Kim 2013)


















36



























orale




1200 mgkg (cobayes)








37


















Rongeurs
























38







151 Lrsquoeau

















Sheets p429)

152 Les aliments












39










2


5



5



5


2

Mollusques bivalves

10




















40




Composeacutes TEF




Fluoregravene 0001

Anthracegravene 001



Pyregravene 0001


Chrysegravene 001
























41











































42










































43










16111 Soxhlet
















44






















45





278 gmol)







microm)

Hollender

2003

sol 15 HAP (MM 128-278

gmol)















(MM 128-278 gmol)







microm)


Abou-Arab

2014










46


178-278 gmol)















5545 40 min 100 ACN 1 mLmin)

Kipopoulou

1999


128-278 gmol)








Samsoslashe-

Petersen 2002






HPLC-FLD et GC-MS


128-278 gmol)



Danish et N2)




128-278 gmol)



Danish et N2)








47

Choix du solvant









































48










































49






2009)

























Choix du solvant






50































Choix du solvant









51








































52





128-202 gmol)


















278 gmol)






(250mL DCM 6 h)


microm)


278 gmol






microm)


166-278 gmol)

1 g de sol sec



1 g de bois sec


9mL cyclohexane)







53

Aliments


128-278 gmol)





7030)



Rey-Salgueiro

2008a


278 gmol)











microm)



(MM 128-278 gmol)



SPE (cartouche C18)




Goacuterna-Binkul

1996


78-106 gmol)




microm)

Mo

2009


12 HAP

(MM 128-278 gmol)






Rey-Salgueiro

2008b



278 gmol)






1 mLmin)


278 gmol)






54


(MM 154-278 gmol)





(RT) + 02 mL ACN





Wu

2016

leacutegumes 16 HAP

(MM 128-278 gmol)





mL DCM)


microm)






55

1612 Purification























56




La phase normale







La phase inverse



















Le mode mixte








57








ou alumines)





Applications









Choix du support









Choix du solvant








58


2005)













(tableaux 11 et 13)






59









































60
















61













62




















Agitation





(King 2003)
















63










Applications
























2000 Vichi 2005)


64























65


alimentaires



Bianchin

2012


robinet) HAP + BTEX

(MM 78-278 gmol)






times 025 microm)


278 gmol







mm id x 025 microm)

Ezquerro

2004

sol BTEX (MM 78-106

gmol)




mm id x 14 microm)

Gilbert-

Loacutepez 2010


BTEX (MM 78-106

gmol)




chromatographie)


025 microm)

Meneacutendez

2000


BTEX (MM 78-106

gmol)






Tankiewicz

2013


hydrocarbures







025 μm)


66

Aliments


128-202 gmol)







025 microm)


(MM 78-202 gmol)














025 microm)



91-202 gmol)










67




































performances (HPLC)


68







Applications








(Babanezhad 2012)










69








































70

Applications



2011)

















71






El-Beqqali

2006

5 HAP (MM 166-228

gmol)


meacutethanol)




R2 (n=6) 0998-0999

LOD 1-5 ngL

LOQ 5 ngL

Fideacuteliteacute



Fu 2012 8 HAP

(MM 128-202 gmol)









id 025 microm)

MEPS


LOD 08-82 ngL


10-76 (01 microgL)

27-99 (05 microgL) 07-89 (2 microgL)


environnementaux)

16-140 (01 05 et 15 microgL)


SPE


LOD 48-359 ngL


15-78 (05 microgL)

08-82 (2 microgL) 33-95 (10 microgL)


environnementaux)

27-146 (035 4 et 8 microgL)


Quinto

2012

16 HAP (MM 128-278 gmol)






R 09963-09993 LOD 05-2 ngL

LOQ 16-62 ngL


Fideacuteliteacute





72












73








phase mobile



mL min)



42-64 (002 1 et 50 microgkg)


LOD 0009 microgkg

LOQ 002 microgkg

865-912

Martiacutenez-

Moral 2014

boues



bromeacutes








x 025 microm)

R2 09977-09997


7-14



Mercolini

2012

raisin et produits

deacuteriveacutes

Meacutelatonine et

antioxydants










R2 09992-09997



28-55

LOD 002-10 ngg

LOQ 005-25 ngg

91-96

Mercolini

2016


pheacutenoliques









meacutethanol





mLmin)


R2 gt 09991



44-54

LOD 01 ngmL

LOQ 03 ngmL

91-95


74

Miyaguchi

2009














Deacuteterminations


36-70 (02 5 et 50 ngmg)


26-106 (02 5 et 50 ngmg)

LOQ 02 ngmg

611-742

Paredes

2014









microm)


R2 09861-09966





13-23

Saacutenchez

2014






propanol)




microm)

MEPS

R2 09972-10000



LOD 004-42 microgL

LOQ 013-139 microgL

SALLE

R2 09971-09998



LOD 01-37 microgL

LOQ 035-12 microgL

MEPS 1-96

SALLE 26-99







75
















masse (MS)


(HPLC)























76



































aromatique






77




























78








Na Ac F 250 350 276 330

Pa 250 350 250 366

A 250 390 250 402

Fl 270 460 270 470

P 270 390 240 386

BaA Ch 290 404 270 390

BbF 290 410 260 430

BkF BaP 290 410 256 410

DBahA 290 390 290 410

BghiP 290 470 290 410

IP 290 470 290 484


79









































80















2011)


























81















phase gazeuse


capillaires



















82


























sensibiliteacute






Purcaro 2013)








83





2009b)





























84







































2002 Rodil 2007)


85






































Bolantildeos 2010)


86




















polycycliques




















87


























88











89




2016)


Varieacuteteacutes

Reacutecolte 2015


tonnes)

Ariane 21 000

Belchard 54 000

Boskoop 16 000

Braeburn 87 000

Cameacuteo 1 000

Canada 48 000

Choupette 4 000

Elstar 27 000

Fuji 69 000

Gala 322 000

Golden 474 000


Granny 162 000

Honey Crunch 16 000

Idared 6 000

Jazz 19 000

Jonagold 44 000

Joya 6 000

Pink Lady 144 000


Rouges 55 000

Rubinette 5 000

Tentation 6 000

Autres 63 000










90





































times


times





91


Clozette Douce

times


times


times

Doux au gober Douce

times

Doux Lozon Douce

times



times



times



times


Binet blanc Douce

times


Binet violet Douce

times




times


times




times






Jeannetonne Douce

times








times




times


times







92





AgriMer 2013)
















93





eau 804-90 g


Lipides 005-07 g


Sucre 877-129 g


Polypheacutenols





Calcium 26-107 mg

Cuivre 0005-016 mg

Fer 006-085 mg

Iode 0006-2 microg



Phosphore 7-251 mg

Potassium 58-343 mg


Sodium 1-20 mg

Zinc 001-082 mg









94



























95






















2001)






96











































97






(Tobiszewski 2012)












jardin )










98









Distribution

COV NM (kg)


Agricole 9 142 640 3 176 840 2 709 360 3 256 440 819 30



Industrielle 8 609 880 3 282 550 3 132 400 2 194 920 310 518 403 305


Transport 2 257 535 1 043 070 836 648 377 816 64 770 21 094

Tertiaire 248 646 135 811 74 067 38 768 20 525 5 441





99



(tableau 18)
































Caen Cherbourg



Tertiaire


Tertiaire

Transport


BaP 63 kg 689 303 27 kg 14 816 163


100








environnant







fruit frais






























101





102



31 Echantillons

















103






















Bretteville)






noteacute Epron 2












104








2 en zone rurale



Agy)



















a b c d


105

















braises










106



morceaux (ANDROS)
























a

b

c


107












































108






















33 Extractions





















109


(HS-SPME)






testeacutee





leacutegers













110






deacutesorption





































111































112












la cartouche










113


de 200 microL













lrsquoextraction



















114









































115























116










verrerie








ultrapure


117


















118













quadripolaire



















119


SPME 1 en GC-MS







19



isoleacutes (SIM)

Nonane No 128 43-57-71-85



















120









eacutetalon interne









Segments

drsquoanalyse








43-57-71-85 Nonane




166 Fluoregravene














121


SPME 1 2 et 3












1 2 et 3

Segments

drsquoanalyse








43-57-71-85 Nonane






166 Fluoregravene














122















pendant 30 min












figure 45




123





















124


et UAEMEPS

Segments

drsquoanalyse




128 Naphtalegravene




166 Fluoregravene










UAEMEPS























125




N=554 (tR)2




R=2(tR2-tR1)(1+2)
























126



















par jour (n=4)









LOD=3xRxh

LOQ=10xRxh










127








































128





















0601P00024)











129












HS-SPME



degC

















compacteacute








130





mecircme jour





MEPS










131




























raisin)












132











































133




travail
















fruitiegraveres


















cette eacutetude


134







agrave 10 microgL

























135
























(figure 50)


136





























137









2004)














suivante






de type CARPDMS





min agrave 250 degC

Pourcentage

approximatif

de BTEX

restant sur la

fibre


Benzegravene 41954 3933 2260 172 5

Toluegravene 159524 10427 7797 178 5


mp-Xylegravenes 433973 35576 41971 1754 10

o-Xylegravene 313346 29788 492 36 lt05




138































139


























N ab N ab N ab N ab

Benzegravene 93519 021 80724 011 83823 018 78663 044

Toluegravene 123615 004 73529 008 83939 016 124587 018


mp-Xylegravenes 62108 011 102847 023 93050 039 122387 035

o-Xylegravene 96680 008 131099 023 168612 040 343195 041



140

































141

































142







maintenue 5 min


min)
















177806 72573

150922 31619





143





















non de HAP et BTEX





broyeacutee

















144






2010)










drsquooxydation














145





























146





























147


pomme

































le tableau 27


148


SPME 1


CV (n=3)


CV (n=9)

Benzegravene 10 19

Toluegravene 11 14





























avec la pomme





149


























150










LOD LOQ

(microgkg)





























151




















152




tableau 29


LOD LOQ

(microgkg)













dans la poire


fruitiegraveres

















153










maintenue 5 min


30 min)







154






SPME 2


CV ()


CV ()

Benzegravene 4 12

Toluegravene 3 6



o-Xylegravene 3 12





















(tableau 27)






155


























156










(microgkg)















BTEX


fruitiegraveres







157








HS-SPME 2









20 microgkg)

























fruitiegravere


158








33)





(microgkg)

Benzegravene 0097 0323 0148 0494 0152 0508 0183 0610

Toluegravene 0043 0144 0041 0137 0037 0124 0057 0191


mp-Xylegravenes 0024 0079 0022 0074 0019 0063 0029 0096





(ww) (tableau 33)






similaires






cette concentration


159























Benzegravene 8368 350 2374 90 10382 543

Toluegravene 24624 712 5082 232 24716 1270



mp-Xylegravenes 138036 2784 24137 802 107184 3376














160
























SPME 3


CV ()


CV ()

Benzegravene 6 7

Toluegravene 7 8


mp-Xylegravenes 3 6

o-Xylegravene 3 6








161












avec la pomme















162























biomasse





3



R2 pente R2 pente

Benzegravene 09963 00549 09974 00559

Toluegravene 09983 0140 09981 0139


mp-Xylegravenes 09998 0308 09997 0308

o-Xylegravene 09998 0338 09997 0337




163















LOD LOQ

(microgkg)


















pomme





164





pomme par HS-SPME

Meacutethode

Fibre

Etalon interne

HS-SPME 1

CARPDMS 75 microm

nonane

HS-SPME 2

CARPDMS 75 microm


HS-SPME 3

PDMS 100 microm





09694-09926c 09475-09956c 09974-09998c

09963-09998d

LOD (microgkg) 0011-0065 0017-0097 0008-0038

LOQ (microgkg) 0036-0217 0058-0323 0026-0128



20 microgkg)






pomme






CV maximal de 8










165




























(tableau 38)













166











traces




(tableau 38)



















167






interne
















168















169




















zone rurale

170



Xylegravenes

o-Xylegravene Total

BTEX


Zone rurale
































171







(Burken 1998)















reacutecolteacutees












172




(nanogrammes)

Zone rurale




























le toluegravene



173










(tableau 41)



A1 B2 C3 A1 B2 A2 A2


Toluegravene 091 283 018 084 181 019 nd









microgkg)














174







































175

















raisin)

























176


























177





Pomme

entiegravere



Profil de BTEX 028 031 008 010 010



Profil de BTEX 066 072 010 034 016



























1996)



178






microgkg)














426 Conclusion













monocycliques












179





































180










































181





dans le tableau 44


Type de

seringue

Volume

theacuteorique

preacuteleveacute


drsquoun


Ecart

type

CV

()

Masse

theacuteorique

(g)

Ecart

()

10 microL 2x4 microL 10 00086 00005 62 00106 188

10 microL 4x2 microL 9 00077 00004 49 00106 276

50 microL 2x20 microL 10 00506 00012 24 00532 48







5113 Elution en SPE






















182


























183



































sensibiliteacute




donc mis en place


184
























185
























186





















187





(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

HAP leacutegers







HAP lourds



























(tableau 45)


188





























51161 Introduction













189





































190




5121 Introduction





















191






















192


meacutethodologies


SIM ǁ



et UAEMEPS

Meacutethodes

HS-SPME







7 Nonane No 43 111-84-2 289






























193


















194
















195





poire























fruitiegravere




section 5231







196







Pyregravene 0080 0268 0091 0303 0078 0260 0069 0231


Chrysegravene 0100 0333 0099 0330 0072 0241 0068 0226





















HS-SPME






197












maintenue 5 min


















198




























75 microm

PDMS

30 microm

PDMS

100 microm









199
















commerce

CV ()


CV ()


CV ()



(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=8)


(n=4)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=12)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)



















200



















(tableau 50)



75 microm








microgkg)









201











(tableau 52)


202




































203

















204










Fluoregravene 09917 00864 09898 00877 09977 00137















2012)












205









Fluoregravene 0067 0222 0028 0093 0041 0137 0543 1809














dans la pomme


LOD LOQ LOD LOQ





Fluoregravene 0067 0222 0008 0026






206















(Lei 2011)




207








HAP dans la pomme


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

LOD LOQ

(CV ) (microgkg)





Fluoregravene 00864 09917 9 15 0008 0026





Pyregravene 00848 09839 4 9 0080 0268


Chrysegravene 0124 09947 7 8 0100 0333







208


pommes par UAEMEPS






























dans la pomme











209











Aires brutes


HAP leacutegers






HAP lourds
























210























211









































212

















213


















ensuite testeacutes








214




Elution

heptane

Elution

DCM





































215



Aires brutes
































216


Taux de




Fluoregravene 25


Anthracegravene 31


Pyregravene 46


Chrysegravene 43















(Quinto 2012)











217


Pomme cocircteacute

non pollueacute

Pomme cocircteacute

pollueacute

(microgkg)

HAP leacutegers






HAP lourds


Pyregravene nd 357




























218













Aires relatives

Sans

conservation

conservation

1 week-end

conservation

1 semaine CV ()







Pyregravene 1274 1548 1425 10






















219


















(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)


(n=3)

Fideacuteliteacute

intermeacutediaire

(n=9)

CV () CV ()

HAP leacutegers







HAP lourds



Pyregravene 4 9 4 9













220


(tableau 64)












Beqqali 2006)





pomme par UAEMEPS







221



UAEMEPS






222




Pente R2 R2

HAP leacutegers







HAP lourds



Pyregravene 0125 09926 09839

























0 et 10 microgkg


223





tableau 66


UAEMEPS


LOD LOQ LOD LOQ


HAP leacutegers




Fluoregravene 0044 0147 0008 0026



HAP lourds



Pyregravene 0038 0128 0080 0268


Chrysegravene 0062 0206 0100 0333





















224











2014)






























225





226

















(tableau 67)


227



(microgkg)

Zone rurale
















228











229











































230





(tableau 68)


231



Zone rurale















232








- valeur nulle




233











pomme)



















234




HAP leacutegers







HAP lourds


Pyregravene 505 032 080 302 359

































235




















commerce























236





Compote de pomme

















237










(microgkg)



















238







































tableaux 74 et 75


239




Non


1 h

exposition

(microgkg)

HAP leacutegers







HAP lourds













lrsquoexposition




exposeacutees













240













chair du fruit


veacutegeacutetaux










charbon (Oanh 1999)

















241










(microgkg)

UAEMEPS






























242













HAP sur les fruits




de HAP






















243








































244









































245









polypheacutenols

































246


explorer

247

Valorisation

Publications



















248



119-128

























ndeg 2000-SA-0005 2000-SA-0005




des marcheacutes






249










Research 15 99-106












2013 ID 873959















250















29








27A(5) 759-764








152-164









251






113-124






Acta 549 104-116



























252









4340























359-365

D


Aval 22


253

































F





254























94 152-157












693ndash695


255






391ndash399
























190










256



551-560















Chemistry 83 21-32














21122004




257














Pollution 133 71-84






















258























306(5702) 1774ndash1776














259

























1974












260












Bulletin 45-52















450-455














261





1596-1602












93ndash98








2709










Chemistry 54-78


262





































263




1262 12-26







353







20-26



















264
















847






323ndash330

















265













32(8) 727-734



2415ndash2440























266
















23 197ndash208


225 145ndash152
















W


267





Mass Spectrometry



42(11) 1139-1149




























1217 6816-6823




268








Analysis 18 857-869



Control 16 59-64









GmbH











187



Reacutesumeacute





niveau du microgkg


















Abstract





















Reacutesumeacute





niveau du microgkg


















Abstract



















extractions et analyses des hydrocarbures aromatiques

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