Étude sur l'amélioration des limites de quantification pour l'analyse des résidus médicamenteux de la DCE dans la phase aqueuse des eaux de surface

 

A l’issue de la révision de la Directive Cadre Eau (DCE), publiée en Août 2013, la liste des substances prioritaires inclut désormais une quinzaine de substances supplémentaires.

Les résidus médicamenteux ont fait l’objet d’un traitement particulier puisque, initialement pressentis pour intégrer cette liste, ils ont été placés dans une liste spécifique, la liste de vigilance (« watch list »). Cela implique que ces substances devront être surveillées et contrôlées dans les eaux de surface européennes dans le cadre de campagnes prospectives qui permettront d'acquérir plus de données sur leur présence environnementale, afin de statuer sur leur intégration parmi les substances prioritaires lors de la prochaine révision de la directive. Certains résidus médicamenteux ont également été inclus pour une surveillance régulière au niveau national conformément à l’arrêté du 08 Aout 2015.

 

Trois hormones estrogéniques, l’estrone, le 17-bêta-estradiol et le 17-alpha-éthinylestradiol ont été sélectionnées avec des niveaux requis de surveillance particulièrement bas respectivement à 0,4 ng/L, 0,4 ng/L et 0,035 ng/L. Le but de cette présente étude est ainsi d’obtenir une méthode analytique qui pourrait permettre la mesure des hormones estrogéniques à ces niveaux.

 

En 2013, les essais menés, en phase avec la littérature, avaient démontré que l’analyse des hormones estrogéniques était possible par extraction sur phase solide en ligne (SPE-OL). Les seuils atteints par l’injection de 1,5 mL d’échantillon n’étaient cependant pas suffisants pour atteindre les niveaux requis pour la surveillance. De ce fait, une double pré-concentration d’échantillon avait été évaluée. Elle consistait à effectuer d’abord la concentration d’un volume de 1 L d’échantillon par extraction sur phase solide (SPE), puis de reprendre l’extrait et de procéder à une deuxième concentration en l’injectant via une SPE-OL. Lors du couplage avec une analyse par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem, des interférences spectrométriques importantes avaient été constatées, ce qui n’avait pas permis d’obtenir de résultats probants.

 

En 2015, une étude a été effectuée par des extractions en ligne large volume couplée avec un chromatographe à phase liquide/ spectromètre de masse haute résolution de type QTOF. L’utilisation d’un appareil de ce type permet d’évaluer si la sélectivité supplémentaire apportée par ce détecteur pouvait réduire les interférences/bruits de fond observés lors de l’étude initiale. Une injection large volume a été évaluée afin d’obtenir une méthode plus directe et simple que celle menée en 2013.

Dans un premier temps, des optimisations ont été effectuées sur l’étape de détection afin d’améliorer la réponse des hormones estrogéniques. Cela a notamment consisté à évaluer l’ajout de tampon à la phase mobile pour augmenter la sensibilité. L’ajout de NH4F en addition post colonne permet d’obtenir les meilleurs résultats.

Ensuite, les tests sur différents types de cartouches polymériques SPE-OL ont conduit à la sélection de la cartouche PLRP® car elle offre une meilleure répétabilité et un bruit de fond atténué. Les essais sur une cartouche à empreinte moléculaire (MIP) de type estrogènes, dans les conditions de tests effectués, n’ont pas permis d’améliorer les performances observées avec les cartouches polymériques en raison d’un possible manque de sélectivité ou de saturation de la phase testée.

Enfin, différents tests ont été mis en oeuvre sur le volume de chargement. L’utilisation d’un volume de chargement de 5 mL a permis d’atteindre des limites de quantification estimées à respectivement 25 et 50 ng/L sur de l’eau d’Evian® et de rivière (eau de l’Oise) pour les 2 substances considérées. Les essais sur un volume de chargement de 20 mL ont apporté une amélioration notable des limites de quantification qui ont été estimées à 2 et 5 ng/L (en moyenne) respectivement sur l’eau d’Evian® et de rivière.

En appliquant une addition post colonne, des performances correctes en termes de justesse et répétabilité ont été obtenues sur de l’analyse de l’eau de l’Oise pour des limites de quantification estimées allant jusqu’à 2,5 ng/L.