Development of an analytical method for the analysis of microplastics by Pyrolysis-GC/MS : application on Seine River sediments

La pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (Py-GC/MS) est une méthode thermo-analytique de plus en plus utilisée pour analyser les microplastiques (MP) dans des échantillons environnementaux. Cette technique permet d’obtenir la concentration en masse des polymères ciblés. Elle est complémentaire à la microspectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (µ-IRTF), qui renseigne sur la nature, le nombre et la taille des particules. Bien que la Py GC/MS ait été appliquée à divers types d'échantillons environnementaux, la quantification dans des matrices riches en matières minérales et organiques représente une difficulté en raison des risques d'interférences pouvant entraîner des biais.Ce travail se concentre sur le développement d'une méthode de quantification des MP par Py-GC/MS, ainsi que sur son couplage avec la spectroscopie µ-IRTF pour l'analyse de sédiments de rivière. Les effets de matrice, causé par la présence de matières minérales ont été mis en évidence dans le cadre de l’analyse par Py-GC/MS d’échantillons de sédiments. Ces observations ont conduit au développement d'une méthode de quantification par étalonnage interne pour cinq polymères largement utilisés dans la fabrication des plastiques. Les résultats montrent une reproductibilité et une sensibilité satisfaisantes pour la quantification du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP) et du polystyrène (PS), alors que des conditions non reproductibles ont été observées pour le polytéréphtalate d’éthylène (PET) et le polychlorure de vinyle (PVC).La méthode de quantification a ensuite été appliquée à l'analyse d'échantillons de laisses de crue de la Seine, qui correspondent aux sédiments qui se déposent sur les berges pendant les périodes de crue. Ces échantillons ont été préalablement analysés par spectroscopie µ-IRTF et un protocole a été mis au point pour assurer leur transfert vers la Py-GC/MS. Le couplage des méthodes sur un même échantillon a montré une cohérence entre le nombre, la taille et la masse des MP. Cette double approche permet de discuter de la pertinence des deux méthodes en fonction du type d'échantillon, de la gamme de taille analysée et des objectifs de l'étude.En termes de suivi environnemental, une augmentation de la contamination entre les sites situés en amont et en aval de l'agglomération parisienne a été observée, tant en termes de nombre de MP (3,9 à 50.103 MP kg-1) qu’en masse de PE, PP et PS (1,1 à 18 mg kg-1). L'étude des laisses de crue s'est révélée être une alternative intéressante pour évaluer la contamination des MP en période de crue, offrant une représentativité temporelle et spatiale intégrée de la contamination en comparaison aux approches conventionnelles d’échantillonnage.Les contributions méthodologiques de cette thèse ouvrent la voie à des études plus approfondies sur la complémentarité des méthodes thermo-analytiques et spectroscopiques pour la quantification des MP dans des gammes de taille plus étendues et diverses matrices afin de mieux comprendre le devenir de ces contaminants dans l’environnement.