Responsable : David Billet (IE)
Personnels :
- Valérie Goncalvès (T),
- Géraldine Kitzinger (T),
- Hervé Marmier (T)
Présentation :
La plateforme géochimie organique du pôle Chimie du LIEC réalise des analyses élémentaires et moléculaires sur des échantillons environnementaux provenant de sites anthropisés ou non. Les objets d’étude sont des sols, sédiments et eaux de surfaces et lysimètriques. La plateforme effectue des mesures globales de carbone et d’azote. Aussi elle utilise des techniques de géochimie moléculaire pour des molécules d’intérêts telles que des composés aliphatiques (carboxylate), aromatiques (phtalates) et polycycliques (HAP) et des pesticides hydrophiles neutres et acides. En amont des analyses nous mettons en œuvre diverses techniques préparatives préliminaires comme les extractions liquides sous pression (PLE), sur phase solide (SPE) et QUECHERS.
Equipements
Géochimie Moléculaire
Type d’appareil : Chromatographie liquide à ultra haute pression
Marque et modèle : THERMO U3000 Rs avec détecteur à barrettes de diode et fluorimètre
Responsable technique : David Billet
Principe : Rétention, séparation et identification de molécules en mode phase inverse sur des colonnes polymériques (phase stationnaire) à faible granulométrie (sub < 2 μm). Pression de travail entre 600 et 800 bars. Nous utilisons différentes phases stationnaires comme une phase greffée phényle hexyle, plus une phase greffée C18 dédié à l’analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ou à phase greffée C18 à « endcapping » polaire pour l’analyse de pesticides.
Objectif : Identification et quantification de molécules apolaires moyennement apolaires telles que les 16 HAPs dans des sols anthropisés et les pesticides dans des sédiments et eaux de drainage agricole
Echantillons traités : Sols, Eaux et Sédiments
Pré-traitements : Extraction liquide sous pression (ASE 350 – THERMO), QUECHERS, Extraction sur Phase Solide (SPE)
Exemples de publications :
- Thomas et al., 2016. Isolation and substrate screening of polycyclic aromatic hydrocarbon degrading bacteria from soil with long history of contamination, International Biodeterioration & Biodegradation, 107,1-9.
- Gaullier et al., 2019, Wetland hydrodynamics and mitigation of pesticides and their metabolites at pilot-scale, Ecological Engineering 136, 185–192.https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.06.019
Type d’appareil : Détecteur de masse couplé à une chaîne chromatographique IC ou LC
Marque et modèle : THERMO ISQ-EM couplé avec THERMO ICS5000+ ou U3000Rs
Responsable technique : David Billet
Principe : Il s’agit d’un couplage entre une méthode de séparation chromatographique, une source d’ionisation et un spectromètre de masse « single quad ». Ce montage permet l’identification et la quantification de molécules (m/z < 2000) en complément des informations obtenues au préalable par un détecteur à barrettes de diodes ou par un conductimètre. La séparation des molécules d’intérêt se fait sur des colonnes avec des groupes fonctionnels de type ammonium quaternaire (échange d’ion) ou de type alkyle C18 fonctionnalisés (phase inverse). Les sources d’ionisation ont pour rôle de vaporiser les molécules et de les ioniser. Sur la plateforme, nous possédons deux sources d’ionisation à pression atmosphérique : une source ESI (ionisation par électronébuliseur) et une source APCI (ionisation chimique à pression atmosphérique). Quant à l’analyseur, il permet de séparer grâce aux champs électromagnétiques les différentes particules chargées en fonction de leur rapport m/z. Enfin le détecteur ionique à multiplicateur d’électron permet de convertir le courant ionique en courant électrique mesurable.
Objectif : Identification et quantification de molécules organiques polaires à moyennement polaires (petits acides carboxyliques, phtalates, pesticides hydrophiles neutres (Isoproturon, Chlorpyriphos…) ou acides (MCPA, Métolachlore-ESA…)
Echantillons traités : Eaux
Pré-traitements : Extraction liquide sous pression (ASE 350 – THERMO), QUECHERS, Extraction sur Phase Solide
Exemples de publications :
Equipement installé 08/2020.
Géochimie Globale
Type d’appareil : Analyseur élémentaire
Marque et modèle : THERMO – Flash EA 1112 & CARLO ERBA NA 2100
Responsable technique : Hervé MARMIER & Valérie GONCALVES
Principe : Combustion complète de l’échantillon sous oxygène (jusqu’à 1800 °C) puis le carbone est oxydé en CO2 et les oxydes d’azote formés sont ensuite réduits en N2. Les gaz sont entrainés sous flux d’He et séparés dans une chromatographie en phase gazeuse. La détection est réalisée à l’aide d’un détecteur à conductibilité thermique (TCD – Catharomètre) possédant une voie de mesure et une voie de référence.
Objectifs : Mesurer le taux de carbone (%C) et azote (%N)
Echantillons traités : Sols, sédiments et matériels biologiques
Pré-traitements : séchage par lyophilisation et broyage fin à 200 µm. Encapsulation dans une nacelle en étain après pesée (qq mg) sur une ultra microbalance.
Résultats obtenus : Teneurs en Carbone Organique Dissous, Carbone Inorganique Dissous, Carbone total Dissous et Azote total dissous.
Exemples de publications :
- Gross et al., 2018. Sensitive response of sediment-grown Myriophyllum spicatum L. to arsenic pollution under different CO2 availability Hydrobiologia, 812, 177-191.
Type d’appareil : Analyseur élémentaire
Marque et modèle : SHIMADZU – TOC VCSH
Responsable technique : Hervé MARMIER
Principe : L’échantillon est introduit par un passeur automatique, acidifié par de l’acide chlorhydrique (2 mol L-1) pour éliminer les carbonates, il est ensuite déposé à l’intérieur d’un réacteur en quartz rempli d’un catalyseur à base de platine. Du CO2 est produit par combustion catalytique à 680 °C. La vapeur d’eau est piégée. Le principe de mesure repose sur la technologie infrarouge non-dispersive à une longueur d’onde de 2200 cm-1 spécifique du CO2. Pour les mesures d’azote Total (TN) une décomposition thermique catalytique à 720°C et un détecteur par chimiluminescence sont utilisées.
Objectifs : Mesurer le carbone organique dissous dans des échantillons environnementaux
Echantillons traités : Eaux de surface ou lysimètriques
Pré-traitements : filtration à 0,45 µm
Type d’appareil : Analyseur élémentaire
Marque et modèle : SHIMADZU – SSM 5000A couplé SHIMADZU – TOC VCSH
Responsable technique : Hervé MARMIER
Principe : Le SSM COT est le complément du TOC VCSH pour les échantillons solides. Deux fours séparés permettent la mesure du Carbone Total TC (900°C et catalyseur) et du Carbone Inorganique IC (250° et acidification en ligne à H3PO4 25% (v:v)). La détection est réalisée par le détecteur du TOC-VCSH (instrument 2). On peut introduire jusqu’à 1g d’échantillon et on peut mesurer entre 1 µg et 30 mg de C.
Objectifs : Quantifier le carbone organique total par soustraction de la mesure du carbone total et du carbone lié aux carbonates
Echantillons traités : Sols et sédiments
Pré-traitements : séchage par lyophilisation et broyage fin à 200 µm
Exemples de publications :
- Hanser et al., 2015. Evolution of dissolved organic matter during abiotic oxidation of coal tar – comparison with contamined soils under natural attenuation, Environ Sci Pollut Res. 22,1431–1443.