Academic literature on the topic 'Chimie analytique – Environnement'

En octobre 2020, un rapport de la Commission européenne a montré que 90% des Européen·nes s'inquiètent des impacts des produits chimiques sur l'environnement. La méfiance de l'opinion publique, les préoccupations croissantes concernant la diminution des matières premières et des ressources énergétiques ainsi que la pollution environnementale croissante ont conduit la communauté des chimistes à passer d'une approche axée sur le rendement à une vision qui s’orientant vers le développement durable. La chimie analytique, au coeur du processus d’élaboration d’un produit industriel, s’est également penchée sur cette vision à travers la chimie analytique verte. A travers les 12 principes de la chimie analytique verte, mais également d’outils permettant d’attribuer des scores de durabilité aux méthodes analytiques, les chimistes analyticien·nes tentent de réduire leur empreinte environnementale. Cependant aucun de ces outils n’évalue quantitativement les impacts environnementaux tout au long du cycle de vie d’une méthode. L'analyse du cycle de vie (ACV) est un outil d'évaluation environnementale reconnu encadré par les normes ISO 14040/44, visant généralement à prévenir les impacts sur trois aires de protection : la santé des écosystèmes, la santé humaine, et les ressources naturelles. L’ACV peut constituer une alternative complémentaire aux outils précédemment publiés, cependant elle n’a jamais été appliquée au secteur de la chimie analytique. Cette thèse a pour objectif d’évaluer l’intérêt de l’ACV par rapport aux outils d’évaluation précédemment évoqués et de l’appliquer au secteur de la chimie analytique en évaluant les opportunités mais aussi les limites d’une telle approche. D’une manière générale, deux thèmes sous-jacents sont inclus dans cet objectif : améliorer et permettre la quantification des impacts environnementaux dans le secteur de la chimie analytique, et démocratiser l’approche ACV auprès des opérateur·ices de chimie analytique à travers le développement d’un outil simple d’utilisation. Nous étudions d’abord les outils d’évaluation environnementale spécifiques à la chimie analytique en les confrontant à un cadre inspiré de l’ACV. Cette étude permet d’étudier les éléments et méthodes de calcul utilisés par ces outils afin de dégager l’apport que pourrait présenter l’application de l’ACV dans le secteur. Ensuite, nous appliquons l’ACV à deux préparations d’échantillon afin de comparer leurs impacts environnementaux respectifs et d’établir la pertinence et la faisabilité de l’analyse comparative dans le cadre de la chimie analytique. L’ACV est ensuite appliquée à une méthode d’analyse complète, suivant deux scenarii : un scénario « business-as-usual » considérant des paramètres analytiques « classiques » observés en laboratoire, et un scénario « eco-design » présentant des caractéristiques optimisées telles que des durées de vie instrumentales allongées, des durées d’analyse réduites, etc. Cette étude permet d’évaluer la capacité de l’ACV à quantifier l’influence de prises de décision au sein du iii laboratoire sur les impacts environnementaux de ce dernier. Suite à ces travaux, un prototype d’outil multicritères applicable à des méthodes d’analyse est proposé. Le détail des entrées et sorties de l’outil, ainsi que sa structure générale sont présentés et des perspectives d’amélioration sont proposées. Enfin, si l’ACV permet une approche impacts, une approche risques se révèle nécessaire afin d’éviter ou mieux anticiper les effets des aléas climatiques. Le laboratoire est en effet un système à part entière, et le déséquilibre d’un de ses éléments peut avoir une répercussion sur l’ensemble de l’activité. Cette approche risques est discutée et des ouvertures et pistes d’avancement sont établies<br>In October 2020, a report by the European Commission revealed that 90% of Europeans are concerned about the environmental impacts of chemical products. The increasing public mistrust, worries over diminishing raw materials and energy resources, and escalating environmental pollution have driven the chemistry community to shift from a productivityfocused approach to a vision geared towards sustainability. Analytical chemistry, which lies at the heart of industrial product development, has also embraced this vision through the concept of Green Analytical Chemistry. By adopting the 12 principles of Green Analytical Chemistry and using tools to assess the sustainability of analytical methods, analytical chemists seek to reduce their environmental footprint. However, none of these tools quantitatively assess the environmental impacts throughout the entire lifecycle of a method. Life Cycle Assessment (LCA) is a recognized environmental evaluation tool framed by ISO 14040/44 standards, aimed at preventing impacts on three protection areas: ecosystem health, human health, and natural resources. LCA offers a complementary alternative to the previously published tools, though it has never been applied to the field of analytical chemistry. The objective of this thesis is to assess the relevance of LCA compared to the greenness evaluation tools and apply it to the analytical chemistry sector, evaluating the opportunities and limitations of such an approach. Two underlying themes are included in this objective: improving and enabling the quantification of environmental impacts in analytical chemistry and democratizing the LCA approach among analytical chemistry operators through the development of a user-friendly LCA-based tool. Firstly, we examine specific environmental evaluation tools in analytical chemistry by comparing them to an LCA-inspired framework. This study allows us to investigate the elements and calculation methods used by these tools to identify the potential benefits of applying LCA in the sector. Next, we apply LCA to two sample preparations to compare their respective environmental impacts and establish the relevance and feasibility of comparative analysis in analytical chemistry. LCA is then applied to a complete analytical method under two scenarios: a "business-as-usual" scenario with "conventional" analytical parameters observed in laboratories and an "eco-design" scenario incorporating optimized characteristics such as extended instrument lifespans and reduced analysis durations. This study assesses LCA's ability to quantify the influence of laboratory decision-making on its environmental impacts, promoting eco-design practices. Following these two LCAs, we propose a prototype of a multicriteria tool applicable to analytical methods. We present the tool's inputs, outputs, and general structure, while offering potential areas for improvement. Finally, while LCA provides an impact-oriented approach, a risk-based approach is necessary to avoid or better anticipate the effects of potential climate-related hazards. The laboratory is a system, and disruption within it can have repercussions on the entire activity. This risk-based approach is discussed, and clues for further development are proposed

Ceramic articles intended to come into contact with foodstuffs are regulated in Europe through the Directive 84/500/EEC, which sets the permissible limits for lead (Pb) and cadmium (Cd) releasing from ceramic ware and describes the testing conditions to be used in measuring the amounts of Pb and Cd released. Scientific data have shown concern regarding the exposure to lead and cadmium, as well as to other elements, from ceramic ware. A revision of the Directive is expected, towards lowering the permissible limits for lead and cadmium and on extending the regulation to other metals. In the context of this revision of the Directive 84/500/EEC, the present work aims at discussing the content of the Directive in view of providing an efficient protection to the consumers. It comprises an experimental investigation on the release of Pb, Cd and other metals from ceramic articles, an exposure assessment to Pb and Cd, and a risk assessment. On this basis, new migration limits are proposed. In the experimental part, an analytical method enabling the simultaneous quantification of Pb, Cd and up to 17 other elements has been validated. To evaluate how the testing conditions of the Directive are representative of real-use conditions, the influence of a number of parameters on the amounts of metals released from commercial ceramic ware has been studied. More specifically, the nature of the food simulant (acetic acid vs. citric acid), the pH, the temperature or the heating conditions have been investigated, as well as the effect of successive migration tests representing the normal repeated use of real ceramic articles. The current Directive protocol proves to be sufficiently representative of hot filling conditions in the use of ceramic ware. However, the much higher release of metals under cooking conditions suggests an additional leaching test in relation to ceramic articles used for cooking or heating. A possible substitute testing method which can accelerate the migration process at room temperature has been put forward.Based on the migration behavior of ceramic ware, exposure to lead and cadmium from ceramic articles has been estimated with a stepwise approach from screening to refined deterministic and to probabilistic evaluation. This study further assesses the risk of exposure to lead and cadmium taking account other dietary sources. Attention has been paid to vulnerable groups such as children. Referring to the evaluated risk of lead and cadmium from total dietary exposure, the specific migration limits (SMLs) for lead and cadmium from ceramic FCMs are proposed. The specific migration limits of other elements potentially leaching from ceramic articles are subsequently established following certain criteria.Apart from lead and cadmium, it is suggested to add aluminum, barium, iron, nickel, lithium, manganese, cobalt, copper, zinc and chromium in the scope of the Directive, and SMLs are proposed for these elements. Collectively taking account toxicological reference values, exposure from foodstuffs and practical exposure scenario of ceramics, the proposal of SMLs is considered realistic.<br>Les articles en céramique à vocation alimentaire sont régulés en Europe par la Directive 84/500/EEC, qui établit les limites maximale autorisées de plomb et de cadmium cédées par ces objets en céramiques, sous des conditions d'essai décrites dans la Directive. Depuis 1984, date de la Directive, les données scientifiques concernant les effets néfastes du Pb et du Cd mais aussi d'autres métaux sur la santé se sont accumulés. Une révision de la Directive est donc en discussion, avec pour objectif de réduire les limites autorisée en Pb et Cd, et d'en étendre la portée à d'autres éléments. Dans ce contexte, la présente thèse discute le contenu de la Directive en vue d'une protection adéquate des consommateurs. Ce travail comprend une partie expérimentale dédiée à la cession du Pb, du Cd et d'autres éléments par des objets en céramique, une étude d'exposition au Pb et au Cd, et une analyse de risques. Sur cette base, de nouvelles limites autorisées sont proposées.Dans la partie expérimentale, une méthode analytique permettant la quantification simultanée du Pb, du Cd et jusqu'à 17 autres éléments a été implémentée et validée. Afin d'évaluer à quel point les conditions d'essai de la Directive sont représentatives d'une utilisation réelle des céramiques à usage alimentaire, l'influence de différents paramètres sur la quantité de métaux cédés a été examinée en détail. En particulier, la nature du simulant alimentaire (acide acétique vs. acide citrique), le pH, la température et les modes de chauffage ont été étudiés, de même que des essais de migration successifs, plus à même de représenter l'usage répété des céramiques dans la vie courante. Le protocole de la Directive actuelle est représentatif d'un usage de type remplissage par des liquides chauds (thé, café, soupe). Cependant, pour des usages de type cuisine à plus haute température, les quantités cédées sont beaucoup plus importantes et il est donc suggéré d'établir de nouveaux protocoles représentatif de ces conditions. Un protocole alternatif permettant d'accélérer l'essai de migration à température ambiante est également proposé.A la suite de cette partie expérimentale, une étude d'exposition au Pb et au Cd par le biais d'articles en céramique a été effectuée suivant trois approches incrémentales, à savoir une évaluation par criblage, une évaluation déterministe raffinée, et une évaluation probabiliste. Enfin, une analyse de risque intégrant d'autres sources alimentaires d'ingestion de métaux est développée. Une attention particulière a été accordée aux groupes vulnérables tels que les enfants.Sur base de ce travail, de nouvelles limites maximales autorisées sont proposées pour le plomb et le cadmium. En outre, il est proposé d'intégrer l'aluminium, le barium, le fer, le nickel, le lithium, le manganèse, le cobalt, le cuivre, le zinc, le chrome et l'arsenic dans l'objet de la Directive, et des limites autorisées sont proposées pour ces éléments.<br>Doctorat en Sciences<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

La fumée de cigarette est un aérosol complexe constitué d’une phase gazeuse et d’une phase particulaire. Elle est issue de la combustion et de la pyrolyse des différents ingrédients de la cigarette lors de son fumage. Sa toxicité est intimement liée à sa composition chimique et à son comportement dans l'organisme. L’objectif de ce travail de thèse a été d’approfondir notre connaissance de la composition chimique de la matière particulaire des fumées de cigarette inhalées par le fumeur actif (MSS). La démarche entreprise a été celle d’une analyse non-ciblée assurant la mise en évidence du plus grand nombre possible de constituants de la fumée de cigarette. Un préalable à cette étude a été la mise en place d’une méthode répétable de fumage des cigarettes et de collecte de la phase gazeuse et particulaire. Cette méthode a pu être validée par le suivi de composés traceurs : les BTEX (benzène, toluène, éthyl-benzène, ortho- méta- et para-xylène) pour la phase gazeuse et la nicotine pour la phase particulaire. L’analyse non-ciblée de la matière particulaire a ensuite pu être menée directement par désorption/ionisation laser (LDI) et par électro-nébulisation (ESI). De manière systématique, un spectromètre de masse à résonance cyclotronique des ions et à transformée de Fourier (FT–ICR MS) a permis des mesures de masse à très haute résolution et très haute précision. La complémentarité des analyses LDI et ESI pour l'analyse de la fumée de cigarette a pu être établie. Les analyses ESI assurent la détection des composés les plus polaires comme ceux possédant un groupement pyridine ou pyrrolidinyl. Celles menées par LDI apparaissent plus sensibles aux espèces hétéro-aromatiques poly-condensées. L’ensemble des résultats obtenus montre l’influence de la morphologie de la cigarette, de son origine et de la présence potentielle d’agents de saveur (menthol ou clou de girofle) sur la composition chimique de la matière particulaire des MSS<br>The cigarette smokes are complex mixtures, composed of a gaseous phase and a particulate phase. They are generated by the combustion and the pyrolysis of the cigarette ingredients (tobacco, additive and paper). The toxic effects of cigarette smoke are directly correlated with its chemical composition as well as the morphology of the aerosol itself. The aim of this thesis is to increase our knowledge of the chemical composition of the particulate matter of the cigarette smoke inhaled by an active smoker (MSS). The used approach is a non-targeted analysis ensuring the detection of as many as possible of the cigarette smoke constituents. A prior to this study was the establishment of a repeatable method of smoking cigarettes and collecting the gas phase and the particulate phase. This method has been validated by the monitoring of tracer compounds: BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, ortho- meta- and para-xylene) for the gas phase and the nicotine for the particulate phase. Non-targeted analysis of the particulate matter is carried out without pretreatment by laser desorption/ionization (LDI) or by electrospray ionization (ESI) after extraction. A Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer (FT-ICR MS) was systematically used. The very high resolution and the very high accuracy measurement achieved by this instrument are required for the examination of such extremely complex samples. The complementarity of LDI and ESI ionization for the analysis of the particle cigarette smoke compounds was established. The ESI analyses evidenced polar compounds and components with a pyridine group and LDI ensured the detection of poly-condensed heteroaromatic species. All the results obtained in this study showed the influence of the morphology of the cigarette, of its origin and the presence of flavoring agents (cloves) on the chemical composition of the particulate matter of the MSS

Des méthodes analytiques innovantes sont nécessaires pour surveiller ces polluants organiques en réponse au changement climatique. La spectrométrie de masse haute résolution couplée à la photoionisation à pression atmosphérique (APPI-HRMS) associée à la chromatographie liquide ultra-performante (UHPLC) est un outil de pointe pour l'analyse des molécules aromatiques apolaires. En effet, des mélanges multicomposants et un nouveau système de délivrance de dopants (tête d'impression piézoélectrique) ont été développés pour les applications APPI afin d'améliorer les performances d'ionisation et de détection des HAP en spectrométrie de masse à photoionisation à pression atmosphérique.Cela nous a permis de séparer et de détecter 14 des 18 HAP etudiés à de faibles concentrations en pg/µl avec des précisions de masse élevées de ≤4 ppm en 5 minutes. De plus, ces innovations ont amélioré de 2 à 10 fois les limites de détection et de quantification (LOD et LOQ) des HAP testés. Dans un second temps, afin de comprendre les mécanismes d'ionisation détaillés conduisant à la formation de cations radicaux ([M]+•), et a la formation d'ions [M–H]+ pour une classe de dérivés de TPD-N-substitués, de multiples études expérimentales ont été investiguées. Ainsi, un seul type de cation radicalaire, [M]+•, a été observé pour les HAP en utilisant des dopants multicomposants à base d'éthanol. D'autre part, les ions [M–H]+ pour les dérivés N-alkyl-TPD ont été observés en plus grande abondance dans les conditions APPI. De plus, le dopant de type benzène halogéné et la longueur de la chaîne alkyle (CnH2n+1), avec n ≥4, ont influencé la formation des ions [M–H]+<br>Innovative analytical methods are needed to monitor these organic pollutants in response to climate change. High-resolution mass spectrometry coupled with atmospheric pressure photoionization (APPI-HRMS) associated with ultra-performance liquid chromatography (UHPLC) is a state-of-the-art tool for the analysis of non-polar aromatic molecules. Indeed, multicomponent mixtures and new dopant delivery system (piezoelectric printhead) have been developed for APPI applications to improve the ionization and detection performance of PAHs during atmospheric pressure photoionization mass spectrometry. This allowed us to separate and detect 14 of the 18 studied PAHs at low pg/µl concentrations with high mass accuracies of ≤4 ppm in 5 minutes. In addition, these innovations improved the limits of detection and quantification (LOD and LOQ) of the PAHs tested by 2 to 10 times. Secondly, in order to understand the detailed ionization mechanisms leading to the formation of radical cations ([M]+•), and to the formation of [M–H]+ ions for a class of derivatives of TPD- N-substituted, multiple experimental studies have been investigated. Thus, only one radical cation type, [M]+•, was observed for PAHs using ethanol-based multicomponent dopants. On the other hand, [M–H]+ ions for N-alkyl-TPD derivatives were observed in greater abundance under APPI conditions. In addition, the halogenated benzene-type dopant and the length of the alkyl chain (CnH2n+1), with n ≥4, influenced the formation of [M–H]+ ions