Description

La dégradation des plastiques dans l’environnement conduit à la production de nouveaux micro et nano polluants. Ces nano particules passant aisément les barrières biologiques (hémato encéphalique ...) elles sont une préoccupation de santé publique. Dans le cas des plastiques, le polymère initial contenant de nombreux additifs métalliques (retardateurs de flamme ou colorants) ces micro et nanoplastiques constituent donc des polluants mais véhiculent également des additifs toxiques (Pb, Sb …).
Dans le domaine de l’analyse des particules, très peu de techniques permettent de déterminer à la fois la taille, la distribution et la composition d’un objet de taille micro à nanométrique.
Il est indispensable de mieux appréhender les risques environnementaux et sanitaires associés aux micro et nano plastiques et donc d’améliorer la mise en évidence de ces polluants. La technique de spectrométrie de masse avec ionisation de particule isolées par un plasma inductif (SP ICP-MS pour single particle ICP-MS) permet de renseigner la taille, la composition élémentaire et la concentration de particules à des niveaux pertinents pour l'environnement. Grâce à une analyse résolue dans le temps avec des temps de mesure ultra-courts (10-100 µs) chaque particule conduit à un signal dont la fréquence est proportionnelle à la concentration en nombre de particules, tandis que l'intensité est proportionnelle à la taille des particules. L’analyseur de masse permet quant à lui d’identifier l’élément, voire les éléments qui constituent la particule.
L'application de l'ICP-MS à la détermination des NP et MP a reçu beaucoup d'attention au cours des dernières décennies. L’objectif de ce travail sera d’analyser simultanément la présence d’une particule de polymère et d’un élément additif (Pb, Sb …), ainsi que d’être capable de distinguer des polymères de nature différente, grâce à une préparation d’échantillon adaptée. Le projet ambitieux vise à améliorer la détection simultanée des éléments en SP-ICP-MS car l’évolution des capacités instrumentales a été très rapide en ces dernières années.
Cette recherche s’appliquera aux eaux de surface qui véhiculent une grande quantité de micro plastiques. L’équipe fait partie des réseaux H2O’Lyon et PlastInLyon, dans ce cadre des prélèvements d’eaux en milieu naturel pourront être réalisés. De plus, le modèle de traitement de données SP-ICP-MS, développé par notre groupe, sera utilisé car il permet d’améliorer les capacités d’un instrument classique pour atteindre une LOD en taille très basse. La technique développée sera comparée et validée grâce à des mesures effectuées par des techniques de référence comme la microscopie Infra Rouge qui permet d’atteindre la taille et la nature des micro plastique mais pas leur composition élémentaire.

Compétences requises

Master M2 en chimie analytique avec un fort intérêt pour l'application à l'environnement des compétences en sciences des matériaux seraient appréciables

Bibliographie

R. Gonzalez de Vega & al Characterisation of microplastics and unicellular algae in seawater by targeting
carbon via single particle and single cell ICP-MS, Analytica Chimica Acta (2021)
M.Boutry &al. Development of a Methodology for Analyzing Nanometer‐Sized Iron Oxide by Single Particle ICP-MS Technique. Journal of Analytical Atomic Spectrometry (2024)

Mots clés

spectrométrie de masse, nanoparticules (NPs), micro et nano plastiques, environnement