eaux usées micropolluant boues métrologie-mesure
Études
Assainissement
TSM 12 2018 - Page(s) 51-66

Note scientifique et technique

La spectrométrie de masse haute résolution : un outil innovant de caractérisation des ouvrages d’assainissement

High-resolution mass spectrometry: an innovative tool for characterizing wastewater facilities

Résumé

La spectrométrie de masse haute résolution (HR-MS) est un outil utilisé depuis peu pour des analyses chimiques environnementales. Basée sur l’étude des signatures chimiques d’un échantillon et non pas sur l’analyse de certains composés ciblés, cette technique pourrait améliorer la caractérisation des effluents ainsi que la compréhension des processus mis en jeu pour l’élimination de contaminants organiques dans les ouvrages d’assainissement. En effet, elle ouvre l’accès à une quantité d’informations élevée, ce qui, après des traitements statistiques appropriés, permet de comparer des ouvrages, de mettre en évidence et d’identifier de « nouveaux » contaminants jusqu’alors non considérés. Cette étude propose l’utilisation de la HR-MS pour comparer des matrices issues de deux ouvrages d’assainissement (stations de Seine Centre et Seine Aval) via une approche globale. L’exploitation des données générées durant ce travail a permis d’évaluer la pertinence de l’utilisation de la HR-MS pour caractériser et comparer des ouvrages d’assainissement. L’analyse des empreintes chimiques a montré une similitude entre les boues en entrée de centrifugation et de digestion, ce qui tend à montrer une homogénéité de la qualité des boues produites dans les deux stations. Elle met également en évidence la présence de processus physicochimiques et/ou biologiques pendant la digestion qui modifient fortement la composition de la boue en sortie de process. L’identification de certains des composés montre que les plus discriminants appartiennent à différentes classes de surfactants, principalement des ammoniums quaternaires (tensioactifs cationiques) et des sulfonates d’alkylbenzène linéaires (LAS). Il serait maintenant intéressant de combiner l’approche HR-MS avec les paramètres globaux communément utilisés pour caractériser la qualité des boues afin d’évaluer les processus mis en jeu. Il serait également nécessaire d’améliorer cette approche par le développement de nouveaux outils statistiques et l’implémentation des bases de données, afin de faire de l’approche HR-MS un outil de surveillance de la qualité des rejets.

Abstract

High Resolution Mass Spectrometry (HR-MS) is a tool recently used for environmental chemical analysis. Based on the generation of the chemical signatures of a sample and not on the analysis of targeted compounds, this technique could improve the characterization of the effluents and the understanding of the processes involved for the removal of organic contaminants in sanitation systems. Indeed, it opens access to a large amount of information, which, after appropriate statistical processing, makes it possible to compare works, to highlight and to identify \"new\" contaminants previously not considered. This study proposes the use of HR-MS to compare matrices from two stations (Seine-Center and Seine-Aval) via a global approach. The exploration of the data generated during this work made it possible to evaluate the relevance of the use of the HR-MS to evaluate sanitation systems. The analysis of the chemical fingerprints showed a similarity between the sludge at the beginning of centrifugation and digestion, which tends to show a homogeneity of the quality of the sludge produced in the two stations. It also highlighted the presence of physicochemical and/or biological processes during digestion which strongly modify the nature of the sludge at the end of the process. The identification of some of the compounds shows that the most discriminant belong to different classes of surfactants, mainly quaternary ammoniums (cationic surfactants) and linear alkylbenzene sulfonates (LAS). It would be interesting to improve this non-targeted approach by developing new statistical tools and implementing databases, in order to make the HR-MS approach a tool for monitoring the quality of waste.

 

Mots clés : HR-MS, screening, empreinte chimique, boues, détection, identification, Micropolluants
Keywords : HR-MS, screening, chemical fingerprint, sludge, detection, identification, micropollutants
https://doi.org/10.1051/tsm/201812051

1,2,3,7 CNRS – Université Claude Bernard Lyon 1 – École normale supérieure de Lyon – Institut des sciences analytiques (ISA) – UMR 5280 – Villeurbanne
4 Université Paris Est Créteil – Laboratoire eau environnement et systèmes urbains (Leesu) – UMR MA 102 – Université Paris Est – AgroParisTech – Créteil
5,6 Syndicat interdépartemental pour l’assainissement de l’agglomération parisienne (Siaap) – Colombes

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Article paru dans TSM 12 2018
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