Surveillance environnementale de l'eau

La surveillance environnementale est l’étude des contaminants, des produits chimiques ou de tout autre paramètre dans l’air, l’eau ou le sol.

Plusieurs familles de contaminants sont principalement surveillées mais les investigations portent également sur les nouveaux contaminants émergents:

• La surveillance environnementale est l’étude des contaminants, des produits chimiques ou de tout autre paramètre dans l’air, l’eau ou le sol.
• Plusieurs familles de contaminants sont principalement surveillées mais les investigations portent également sur les nouveaux contaminants émergents.
• Résidus de médicaments
• Pesticides
• les HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) composés de plusieurs cycles aromatiques
• PCB (polychlorobiphényles), furanes et dioxines qui sont des polluants organiques persistants (POP).
• Perturbateurs endocriniens (bisphénols, œstrogènes de synthèse)
• les composés perfluorés.
• Les biotoxines sont des toxines de microalgues dissoutes dans l’eau de mer telles que la Pectenotoxine (PTXs), la Yessotoxine (YTX), l’acide okadaïque (OA) / la Dinophysistoxine (DTXs) et les Azaspiracides (AZAs).

L’échantillonnage passif permet de surveiller les contaminants (micropolluants ou biotoxines) dans l’eau (eaux de surface, eaux souterraines, eaux côtières…) pour une période courte (au moins 7 jours) à longue (avec un déploiement moyen sur le terrain d’un mois) pour laquelle aucune alimentation, maintenance et supervision n’est nécessaire. Une moyenne de la concentration des contaminants collectés est mesurée en laboratoire.

Nous proposons une large gamme d’échantillonneurs passifs pour collecter de très grandes familles de molécules naturelles ou synthétiques sur les eaux de surface ou sur les eaux souterraines. Certains échantillonneurs passifs tels que les échantillonneurs passifs à disques et POCIS peuvent absorber des composés similaires en fonction du bon choix du sorbant/membrane. Pour chaque échantillonneur passif, nous avons également un format pour l’analyse des eaux souterraines.

 

Nos différents échantillonneurs passifs

• Les échantillonneurs passifs basés sur des disques SPE sont conçus pour fournir une concentration TWA de composés organiques polaires ou non polaires ainsi que de métaux pendant la période d’échantillonnage. Cet échantillonneur passif est très simple d’utilisation pour extraire les contaminants.
• Le Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) est conçu pour fournir la concentration moyenne pondérée dans le temps (TWA) de produits chimiques organiques hydrophiles (pesticides, résidus de médicaments, Glyphosate & AMPA, EDCs…) pendant la période d’échantillonnage. Le POCIS peut être fourni avec ou sans composé de référence de performance (PRC). Historiquement développé pour les composés polaires, certaines applications ont été développées pour des composés non polaires tels que les composés perfluorés (PFAS) grâce à la bonne combinaison de sorbant/membranes.
• Les silicone rubbers sont des outils pratiques pour l’absorption de contaminants non polaires tels que les HAP ou les PCB.
• Le suivi des toxines par adsorption en phase solide (SPATT) est un nouvel outil de surveillance qui simule la contamination par des biotoxines de bivalves se nourrissant par filtration.

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A savoir : Le ministère de la transition écologique a publié une arrêté permettant l’utilisation d’échantillonneurs passifs intégratifs (EIP) pour la surveillance de substances prioritaires et pertinentes dans la matrice eau. Consultez l’arrêté du 26 Avril 2022 modifiant l’arrêté du 25 janvier 2010 établissant le programme de surveillance de l’état des eaux en application de l’article R. 212-22 du code de l’environnement – Annexes II et III.

• Peut générer une concentration moyenne pondérée dans le temps (TWA) des contaminants dans l’eau.
• Déployable dans des conditions difficiles
• Pas de préparation ou de supervision a priori
• Détection de contaminations ponctuelles
• Enrichissement plus élevé des contaminants
• Formats pour la surveillance des eaux de surface et pour les eaux souterraines

AFFINISEP propose une gamme complète de sorbants pour la rétention de molécules spécifiques ou d’une famille de contaminants pour les produits pharmaceutiques, les pesticides, les herbicides, les perturbateurs endocriniens, le glyphosate et l’AMPA, les composés perfluorés  ainsi que tous les accessoires nécessaires tels que support, bidon, collecteur, etc.

Davide Staedler et ses collègues de l’Université de Lausanne ont mené une étude sur les variations des pesticides et des métaux (DGT) selon les différentes saisons et les mois dans les eaux saumâtres de la Camargue, un environnement difficile influencé par les précipitations, les périodes d’évaporation, les pratiques agricoles et les variations du niveau de salinité.
Des échantillonneurs passifs, AttractSPE®POCIS HLB avec PRC (pour les contaminants organiques) et du DGT (pour les métaux), ont été exposés pendant 21 jours sur 8 sites et utilisés pour évaluer l’efficacité des pratiques d’assainissement sur une période de 11 mois.
Sur 483 composés organiques analysés, 100 contaminants (41 % d’herbicides, 30 % de fongicides, 13 % d’insecticides et 16 % de produits de dégradation) ont été mesurés au-dessus de la LoQ et surveillés pendant cette période.

Boisard, E. et al. (2025) ‘Passive sampling in brackish waters: Monitoring metals and organic pollutants in the Camargue and its application to phytoremediation’, Environmental Advances, 21, p. 100656. Accès libre

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La dégradation des pesticides dans les eaux de surface provenant des ruissellements des bassins versants agricoles a été analysée par la combinaison unique des échantillonneurs passifs (AttractSPE®POCIS HLB) avec une analyse isotopique spécifique des composés (CSIA). Les POCIS ont été positionnés pendant 28 jours dans un étangs et une rivière afin d’évaluer les différences dans la contamination de ces milieux.
Cependant, la coélution avec la matrice des eaux de surface peut limiter considérablement les mesures isotopiques et doit être systématiquement vérifiée avant d’appliquer l’approche POCIS-CSIA.

Gilevska, T. et al. (2022) ‘Do pesticides degrade in surface water receiving runoff from agricultural catchments? Combining passive samplers (POCIS) and compound-specific isotope analysis’, Science of The Total Environment, 842, p. 156735.

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P. Le Coustumer et al. have studied the efficiency of a domestic wastewater treatment to minimize the discharge of microorganisms and antibiotics in Senegal.
They used AttractSPE® HLB membrane-free discs as passive sampler to monitor the level of residual pharmaceutical molecules (doxycycline, ciprofloxacin, enoxacin, enrofloxacin, norfloxacin, ofloxacin, amoxicillin, ampicillin) at three different points in the wastewater: septic tanks, on the gravel filter and in the infiltration well.
Two immersion campaigns were carried out and the disks were exposed continuously for 7 days.
These disks were effective in demonstrating the efficacy of the treatment used.

Nini Sané et al. (2024) ‘Effect of Moringa oleifera seeds on the removal of pathogens and pharmaceutical residues in a domestic wastewater treatment plant by an interdisciplinary approach’, Environmental Science and Pollution Research Accès libre

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Les disques AttractSPE®Disks RPS avec une membrane de diffusion PES ont été utilisés comme échantillonneurs passifs pour l’intégration de 44 micropoluants hydrophiles dans les eaux de surface. Des doubles des échantillonneurs passifs ont été utilisés et la robustesse de ce dispositif a été démontrée. Une comparaison avec un échantillonneur automatique (échantillonnage toutes les 2 heures) a été effectuée et 76 % des concentrations mesurées n’ont pas montré de différence majeure entre les deux méthodes. Les composés plus hydrophobes ont été mieux détectés avec un échantillonneur automatique car ces composés sont davantage retenus sur la membrane PES de l’échantillonneur passif. La limite de quantification est plus basse avec un échantillonneur passif car les analytes sont préconcentrés dans le sorbant au contraire d’un échantillonneur actif où les analytes sont directement injectés dans le LC-MS/MS. Cela met également en évidence le fait que les disques de silicone dopés avec des PRC pourraient être évités lorsque la vitesse de l’eau est élevée et que le Rsmax pourrait être utilisé à la place pour calculer le TWA. Au contraire, les RS de la littérature peuvent être utilisés lorsque les conditions hydrodynamiques sont similaires à ceux de la littérature.

Reymond, N. et al. (2023) ‘An improved Chemcatcher-based method for the integrative passive sampling of 44 hydrophilic micropollutants in surface water – Part B: Field implementation and comparison with automated active sampling’, Science of The Total Environment, 871, p. 161937 Accès libre

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Différentes organisations ont effectué une surveillance de la qualité de l’eau pendant 3 mois (JDS4) dans le Danube, le plus grand fleuve européen, sur 9 sites différents, en analysant 747 micropolluants. Les disques AttractSPE®Disks HLB ont été utilisés comme échantillonneurs passifs (sans membrane de diffusion) et ont permis d’analyser 671 composés provenant de produits pharmaceutiques et de soins personnels (PPCP), de pesticides et de composants industriels. En complément, des essais sur silicon rubber et des essais biologiques ont été réalisés. C’est la première étude qui fournit les échantillons les plus représentatifs d’une saison complète de contamination le long du Danube en utilisant des échantillonneurs passifs plutôt qu’un échantillonnage ponctuel conventionnel. Beaucoup plus de polluants ont été détectés par rapport à d’autres études (comme JDS3).

Šauer, P., Vrana, B., Escher, B. I., Grabic, R., Toušová, Z., Krauss, M., Von der Ohe, P. C., König, M., Grabicová, K., Mikušová, P., Prokeš, R., Sobotka, J., Fialová, P., Novák, J., Brack, W., & Hilscherová, K. (2023) ‘Bioanalytical and chemical characterization of organic micropollutant mixtures in long-term exposed passive samplers from the Joint Danube Survey 4: Setting a baseline for water quality monitoring’, Environment International, 178, 107957, 2023. Accès libre

Produits utilisés dans cet article :

• Disques SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Disques – échantillonneurs passifs DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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En 2021, la Joint Danube Survey 4 a rassemblé des données très complètes sur la surveillance du Danube en matière de biologie, de microbiologie, d’hydromorphologie et de contamination chimique. Dans le chapitre 32 du rapport, des échantillonneurs passifs utilisant des disques AttractSPE®Disks HLB (sans membrane de diffusion) ont été utilisés pour surveiller 154 composés, y compris des produits pharmaceutiques, des pesticides, des benzotriazoles, des médicaments illicites et leurs métabolites. La période d’échantillonnage s’est déroulée pendant l’été (100 jours) sur 9 sites le long du Danube.

Vrana B., Smedes F., Hilscherová K., Prokeš R., Sobotka J., Fialová P., Alygizakis N., Slobodník J.,Tarábek P., Makovinská J., Thomaidis N., Nika M., Krauss M., Muz M., Schulze T., Grabic R., Grabicová R. (2021) ‘Scientific Report: A Shared Analysis of the Danube River Published by: ICPDR – International Commission for the Protection of the Danube’, p349 (chapter 32) River,  www.danubesurvey.org. Accès libre

Produits utilisés dans cet article :

• Disques SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Disques – échantillonneurs passifs DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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Des AFFINIMIP®POCIS Glyphosate sans PRC ont été utilisé par l’Ifremer est placé pendant 3 semaines in situ dans 10 lagunes de Méditerranée afin d’évaluer le risque chronique (individuel et/ou conjoint) que les pesticides occasionnent pour la biodiversité de ces écosystèmes.

Rapport de la Convention AERMC-Ifremer 2020, n° ODE/UL/LER-LR/22.12, aout2022. 90p. Accès libre

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Les concentrations de glyphosate et d’AMPA dans le plasma des lamantins de Floride ont été déterminées. Parallèlement, le suivi de ces molécules dans les eaux de Floride avant, pendant et après la récolte de la canne à sucre a été réalisé avec des échantillons instantanés ainsi qu’avec AFFINIMIP®POCIS GLYPHOSATE.

De María, M., Silva-Sanchez, C., Kroll, K.J., Walsh, M.T., Nouri, M.-Z., Hunter, M.E., Ross, M., Clauss, T.M. and Denslow, N.D. (2021) ‘Chronic exposure to glyphosate in Florida manatee’, Environment International, 152, 106493  Accès libre

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Les performances d’AFFINIMIP®POCIS ont été évaluées avec une concentration de glyphosate à l’état de traces administrée sous forme d’impulsion d’un jour suivie d’un rinçage (imitant les applications sylvicoles) par rapport à une administration continue (imitant les applications agricoles ou urbaines). Plusieurs concentrations de Rodeo ont été testées (équivalentes à 0,0 à 1,84 µg de glyphosate /L.

Coble, A.A., Silva-Sanchez, C., Arthurs, W.J. and Flinders, C.A. (2022) ‘Detection and accumulation of environmentally-relevant glyphosate concentrations delivered via pulse- or continuous-delivery on passive samplers’, Science of the Total Environment, 838, 156131. Accès libre

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Un échantillonneur passif basé sur des disques AttractSPE® HLB a été évalué pour l’analyse des eaux souterraines et des conduites sous pression dans les stations de pompage. Dans les deux cas, plusieurs milliers de feature ont été détectées avec l’échantillonneur passif, contre des centaines avec l’échantillonnage instantané.

Béen, F., Beernink, S. and Amato, E. (2021) Combining passive sampling with suspect and non-target screening (NTS) to monitor groundwater quality. BTO 2021.001. KWR Water Research Institute Accès libre

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Cet article fournit des méthodes standard et des lignes directrices pour la préparation en laboratoire des échantillonneurs passifs Chemcatcher pour la mesure des composés organiques polaires avec notamment AttractSPE®HLB. Il comprend des informations sur la préparation de l’équipement de déploiement, l’extraction des analytes séquestrés sur le disque de la phase réceptrice jusqu’au point de l’analyse instrumentale. Ce protocole a été utilisé avec succès pour surveiller une large gamme de polluants polaires (tels que les produits phytosanitaires, les produits pharmaceutiques et les produits de soins personnels) dans les rivières et les cours d’eau du monde entier.

Robinson, R.F.A., Mills, G.A. and Fones, G.R. (2023) ‘Monitoring of polar organic compounds in fresh waters using the Chemcatcher passive sampler’, MethodsX, 10, 102054. Accès libre

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La miniaturisation d’un flux de travail complet pour l’identification et la surveillance des contaminants émergents (CEC) est présentée avec l’utilisation d’AttractSPE®HLB comme phase réceptrice de l’échantillonneur passif. Presque le double du nombre de CEC a été identifié dans les extraits 3D-PSD sur les sites par rapport aux échantillons d’eau (80 contre 42 CEC, respectivement).

Richardson, A.K. et al. (2022) ‘A miniaturized passive sampling-based workflow for monitoring chemicals of emerging concern in water’, Science of The Total Environment, 839, p. 156260 Accès libre

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Les disques AttractSPE® HLB ont été utilisés comme échantillonneurs passifs avec une membrane de diffusion pour surveiller 164 contaminants de préoccupation émergente (CEC) sur deux sites de la Tamise près de Londres (Royaume-Uni). Alors que les méthodes de prélèvement ponctuelles permettaient de détecter un total de 33 CEC, les échantillonneurs passifs ont permis de détecter 65 composés (produits pharmaceutiques, drogues illicites, métabolites de drogues, produits de soins personnels et pesticides).

Richardson, A.K. et al. (2021) ‘Rapid direct analysis of river water and machine learning assisted suspect screening of emerging contaminants in passive sampler extracts’, Analytical Methods, 13(5), pp. 595–606. Accès libre

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Des échantillonneurs passifs basés sur des disques SPE et des silicones ont été déployés dans la Sierra Nevada pour concentrer les pesticides pendant des jours, voire des semaines. Ce rapport montre que l’utilisation de membranes limitant la diffusion (DLM) empêche l’accumulation de composés plus hydrophobes sur la phase réceptrice. Les disques AttractSPE® HLB et RPS peuvent être utilisés sans DLM et accumuler une large gamme de pesticides pour la détermination de leur présence/absence.

De Parsia, M.D., Orlando, J.L. and Hladik, M.L. (2023) Assessing the presence of current-use pesticides in mid-elevation Sierra Nevada streams using passive samplers, California, 2018–19. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2022–5129. Accès libre

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Le BRGM (Institut français d’études géologiques) a évalué le prélèvement passif de 42 pesticides pour les EAUX SOUTERRAINES. Deux types d’échantillonneurs passifs, un POCIS pour les pesticides polaires, et un échantillonneur POCIS-MIP équivalent à AFFINIMIP® POCIS Glyphosate ont été étudiés dans des conditions de faible débit comme cela existe dans les eaux souterraines. Les calibrations ont eu lieu dans un pilote expérimental rempli d’eau souterraine et avec quelques mètres d’eau par jour. L’AMPA et le glyphosate avaient des taux d’échantillonnage similaires pour les deux valeurs de débit d’eau testées (1 m et 4 m par jour), mais qui étaient inférieurs à ceux obtenus dans des conditions d’agitation d’un facteur 3 pour le glyphosate et d’un facteur 7 pour l’AMPA.

Berho, C., Robert, S., Coureau, C., Coisy, E., Berrehouc, A., Amalric, L. and Bruchet, A. (2020) ‘Estimating 42 pesticide sampling rates by POCIS and POCIS-MIP samplers for groundwater monitoring: a pilot-scale calibration’, Environmental Science and Pollution Research, 27, pp. 40174–40185.

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Un échantillonneur intégratif chimique organique polaire (POCIS) dédié au glyphosate et à son principal produit de dégradation l’acide aminométhylphosphonique (AMPA) a été développé à partir d’AFFINIMIP®SPE Glyphosate-AMPA. L’étalonnage en laboratoire dans un système d’exposition à circulation d’eau continue montre des taux d’échantillonnage de 111 et 122 mL jour-1 pour le glyphosate et l’AMPA respectivement. Ce produit est commercialisé sous le nom d’AFFINIMIP® POCIS GLYPHOSATE.

 

Berho, C., Claude, B., Coisy, E., Togola, A., Bayoudh, S., Morin, P. and Amalric, L. (2017) ‘Laboratory calibration of a POCIS-like sampler based on molecularly imprinted polymers for glyphosate and AMPA sampling in water’, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 409(8), pp. 2029–2038.

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Un sorbant SPE basé sur des polymères à empreinte moléculaire (MIP) a été développé pour le glyphosate et l’AMPA afin d’être testé en tant que phase de réception d’un échantillonneur passif intégratif (POCIS-LIKE).

New molecularly imprinted polymers (MIP) used as SPE clean up method and as a passive sampler receiving phase for the catchment of glyphosate and AMPA in water, C. Berho, B. Claude, L. Amalric, A. Togola, E. Grellet, S. Bayoudh, K. Puzio, P. Morin with a financial support of the French National Research Agency (ANR):  ECOTECH ORIGAMI PROJECT, Poster presented at SETAC 2015.