Comment mesurer les PFAS volatiles dans l’air ?
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Que sont les composés PFAS ?
Définition
Les substances poly ou perfluoroalkylées (PFAS) sont une famille de composés organiques fluorés pouvant avoir un impact sur l’environnement et la santé humaine.
La découverte que les composés PFAS résistent à la chaleur et aux taches dans les années 1940 a conduit à leur usage dans les objets du quotidien comme les tapis, l’habillement, les meubles, les emballages alimentaires en papier et les poêles antiadhésives.
Malheureusement ces propriétés signifient que les composés PFAS constituent un problème pour l’environnement et ils ont gagné le surnom de « polluants éternels ». Ces composés sont classés polluants organiques persistants et migrent aisément dans l’environnement.
Des études ont montré que l’exposition au composés PFAS peut conduire à des effets néfastes sur la santé humaine, comme des poids faibles à la naissance pour les nourrissons, des effets sur le système immunitaire, des cancers pour l’acide perfluorooctanoïque et ses sels (PFOA) et des perturbations de l’hormone de la thyroïde, pour l’acide perfluorooctanesulfonique et ses sels (PFOS).
La réglementation européenne concernant les PFAS
La réglementation européenne concernant les eaux à destination de la consommation humaine du 16 décembre 2020 fixe des teneurs maximales à ne pas dépasser pour l’eau potable : pour le total des PFAS : 0,50 μg/L ; ou pour la somme des 20 PFAS « substances préoccupantes listées à l’annexe III-B-3 » : 0,10 μg/L.
Où trouve-t-on les composés PFAS ?
Les composés PFAS sont considérés comme des polluants pour l’environnement et ont été associés à différents types de cancers, à la toxicité pour le développement et à l’immunotoxicité.
La famille des composés PFAS contient approximativement 5000 à 10000 molécules. Dans de nombreux endroits du monde, les composés PFAS aux chaines les plus longue sont progressivement remplacés par des composés PFAS volatiles à chaîne plus courte (<C8). Cette famille contient également les composés de type fluoropolymères.
Cependant, il existe relativement peu d’information sur leur évolution dans l’environnement et sur leurs effets sur la santé. En outre, leur volatilité les rend d’avantage susceptibles d’être présent dans l’air à des concentrations plus élevées, et également dans l’eau après transport et migration.
La recherche scientifique s’intéresse à la manière dont les composés PFAS sont introduits puis transportés dans l’air, et les mécanismes d’exposition des individus à ces substances. Les évaluations sont en cours et le développement de méthode progresse, malgré tout, les techniques d’analyse actuelles ne sont pas encore optimisées.
Comment détecter les traces de composés PFAS dans l’air ?
La détection des composés PFAS dans l’air est d’une importance critique car l’air transporte les molécules qui viendront ensuite se déposer sur les sols et dans l’eau. Les principales sources de PFAS dans l’air sont les émissions liées à la production et aux produits eux-mêmes, aux sites d’enfouissement des déchets et lors de la destruction des produits contenant des composés PFAS.
L’analyse de milliers de composés connus et inconnus à des teneurs très faibles dans des atmosphères complexes (air ambient, émission des sites d’enfouissement, et atmosphère industrielle) est une tâche ardue. De plus, la nature et les concentrations des composés PFAS présent dans l’environnement ne sont pas encore tous connus, ce qui signifie que les analyses non ciblées sont tout aussi importantes que celles dirigées sur des composés connus.
La technologie nécessaire pour réaliser ces analyses est déjà disponible, les systèmes thermo désorbeurs couplé à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (TD-GC-MS) ont été conçus spécifiquement pour détecter les traces de composés organiques volatiles. Les appareils de la société Markes permettent d’échantillonner et d’analyser les composés PFAS dans l’air en routine et de manière automatique à des concentrations de l’ord
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(une partie par quadrillion).
L’échantillonnage des composés PFAS à l’aide des tubes de désorption et l’analyse par TD-GC-MS permettent la détection à la fois des composés d’intérêts, comme les alcools fluorotélomères et les acides carboxyliques perfluorés à chaine courte (PFCA) et les familles de composés non identifiés comme les acrylates fluorotélomères (FTAcrs), et les sulfonamides fluorotélomères.
Les échantillons sont donc prélevés à l’aide de tubes de thermo désorption spécifiques pour les PFAS. Le gaz constituant l’atmosphère à analyser passe au travers de ces tubes et les composés PFAS sont retenus sur l’adsorbant. Les tubes de thermo désorption représentent la meilleure solution pour des concentrations de l’ordre du pg/m3 car plusieurs centaines de litres de gaz peuvent être échantillonnés sur un tube.
Ces tubes sont ensuite scellés et transférés au laboratoire puis placés dans un thermo-désorbeur TD100-xr. Le rôle du thermo-désorbeur est d’extraire les composés stockés dans le tube et de les concentrer sur un piège froid. Celui-ci est ensuite chauffé très rapidement et les composés sont transférés au chromatographe en phase gazeuse pour analyse.
Le TD100-xr est capable de désorber les composés volatiles de C2 à C44. Il peut être installé sur un GC existant ou alors en combinaison avec un GC Agilent. Il est entièrement automatisé et permet d’analyser jusqu’à 100 tubes de thermo désorption de manière autonome. Il est également possible de récupérer une fraction de l’echantillon afin de le ré analyser ou de le stocker. Dans le cas d’échantillons complexes comme les gaz émis par les sites d’enfouissement, un système GC à deux dimensions pourra être utilisé afin d’améliorer la séparation des molécules constituant la matrice.
La destruction incomplète des composés PFAS est également source de leur présence dans l’air. Afin d’évaluer cette destruction, une liste de 30 substances identifiées a été établie. En outre, une destruction incomplète se caractérise par la présence de deux composés majoritaires, CF4 et C2F6. Ces composés sont également des gaz à effet de serre dont la présence doit être contrôlée. Pour cette application, les gaz sont échantillonnés grâce à un cannister et à une pompe. Ils vont ensuite être injectés sur le GC à l’aide de l’appareil CIA advantage-xr et être analysés par GC-MS. Cette méthode est basée sur la norme EPA TO-15A.
Les appareils Markes offrent la possibilité unique sur le marché d’avoir un seul système qui combine les deux types d’analyse des PFAS.
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