Analyse des contaminants d’environnement par spectrométrie de masse

Une grande variété de polluant avec le potentiel de causer des dommages aux hommes et les animaux peuvent faire leur chemin à travers l’environnement. Ils peuvent être trouvés dans l’air, l’eau et le sol et peuvent provenir de sources tels que les déchets industriels, les sites d’enfouissement, les pesticides et les produits pharmaceutiques. L’identification de ces contaminants est difficile en raison de la grande variété de composés potentiels avec des compositions chimiques différentes. En outre, il est probable que les contaminants sont produits par la dégradation dont le mécanisme est inconnu, ou par des procédés de transformation tels que l’hydrolyse. La réglementation exige souvent une surveillance de la présence de très faibles concentrations de divers contaminants. Ces défis requièrent des techniques analytiques sophistiquées qui sont sensibles, robustes, rapides et rentables. La chromatographie et la spectrométrie de masse sont des techniques qui peuvent répondre à ces critères. Au cours des dernières décennies, ces deux techniques ont été améliorées de manière spectaculaire, leur implication dans le domaine de l’analyse environnementale est de plus en plus importante.

Alors que la chromatographie en phase gazeuse (GC)[1] reste encore populaire dans l’analyse de l’environnement, en particulier pour les composés volatils et non polaires, elle ne se prête pas à l’analyse des composés qui sont polaires, non volatile, thermolabile ou avoir un poids moléculaire élevé. Pour de tels composés, la chromatographie liquide est plus adaptée. Cette dernière est en train de devenir une technique de séparation populaire dans l’analyse environnementale. La plupart de LC d’aujourd’hui est de type chromatographie liquide haute performance (HPLC) qui utilise de petites particules, les solvants avec des analytes sont poussés par la haute pression. Des améliorations de la LC augmentent sa capacité à séparer une grande variété de mélanges complexes dans l’analyse environnementale. Différentes phases stationnaires sont également en cours d’expérimentation pour améliorer la séparation.

La spectrométrie de masse (MS) est une technique populaire pour l’analyse environnementale, en raison de sa capacité à réaliser une analyse qualitative et quantitative, et sa sensibilité. Un certain nombre de développements, en particulier dans les analyseurs, rendent la spectrométrie de masse de plus en plus utile pour l’analyse environnementale. Les différents analyseurs varient en fonction de leur précision de mesure de masse, la résolution, la vitesse d’acquisition, ils peuvent répondre à divers types d’analyse environnementale. En particulier, les analyseurs comme le Temps de Vol (TOF) et de Orbitrap ont été très efficaces pour des applications environnementales. La spectrométrie de masse en tandem MS/MS utilisant des analyseurs hybrides est particulièrement performances pour caractériser des molécules inconnues.

La combinaison de la sélectivité de la LC avec la sensibilité de la MS permet de surmonter certains défis posés par l’analyse environnementale. La MS offre une détection plus fiable des micropolluants que d’autres détecteurs couramment utilisés avec LC. Avec une bonne combinaison, le couplage LC/MS peut analyser des composés inconnus ou ceux à très faibles concentrations. Il a même été utilisée pour détecter des concentrations aussi faibles que parties par billion. Le LC-MS est la technique la plus populaire pour détecter et analyser les pesticides qui englobent un large éventail de composés. Il est également utilisé pour détecter les stéroïdes estrogènes qui peut être un problème dans les eaux usées et qui peut perturber le système endocrinien.

Analyse des produits pharmaceutiques

Le problème des produits pharmaceutiques dans les eaux usées est récemment devenu une préoccupation majeure pour la santé humaine et l’environnement. Seulement dans l’Union Européenne, on compte environ 3000 ingrédients pharmaceutiques différents sont actuellement utilisés. Les méthodes multi résiduels qui consistent à extraire simultanément tous les analytes, suivis par LC/MS/MS, (de préférence avec la spectrométrie haute résolution (HRMS)), qui sont des méthodes de choix pour déterminer ces produits dans l’environnement. Le temps de rétention, le spectre de masse full scan, et deux transitions Selected Reaction Monitoring (SRM) avec le rapport d’intensité correcte garantissent des résultats d’analyse les plus fiables. Gerd et ses collègues[2] ont utilisé la chromatographie liquide haute performance (HPLC) couplé avec la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS), ils ont analysé les traces des antibiotiques dans le sol fertilisé par le lisier. L’analyse a révélé une quantité importante de tétracycline qui peut présenter un risque pour l’environnement.

L’application des isotopes marqués peut être une aide précieuse pour remédier des effets de la matrice. Une étude de la micro-extraction en phase solide (SPME) couplé avec la chromatographie liquide haute performance (HPLC) et spectrométrie de masse (MS/MS), décrivant l’influence des effets de matrice sur l’analyse des échantillons pharmaceutiques. Dans cette étude les auteurs ont souligné les avantages de l’utilisation des isotopes marqués[3]. La SPME/HPLC/MS/MS a été utilisée pour estimer les niveaux et les sources de 16 sulfamides dans les échantillons provenant des usines de traitement des eaux usées[4]. Cette expérience a évalué la biodégradabilité de ces composés ainsi que l’efficacité de cette dernière pour éliminer les contaminants. Verlicci et ses collègues[5] ont utilisé la HPLC/MS/MS pour étudier 73 produits pharmaceutiques dans 12 classes, ils ont comparé leurs niveaux dans les effluents des hôpitaux avec ceux des usines de traitement des eaux usées correspondantes. L’analyse a révélé neuf substances qui présentent un risque élevé dans les effluents hospitaliers, cinq d’entre eux présentaient une haute écotoxicité. Les antibiotiques ont causé le plus d’inquiétude parce que les usines de traitement ont été incapables de les éliminer efficacement. Un autre groupe a développé une méthode très fiable pour la détermination simultanée 47 produits pharmaceutiques[6]. Toutes les analytes ont été extraits en une seule étape d’extraction en phase solide (SPE), suivi par la détermination MS simultanée en mode positif et négatif (SRM deux transitions par composé), le temps d’analyse chromatographique est seulement 10 min. Les auteurs ont souligné que les effets de la matrice peuvent causer de graves problèmes lorsqu’ils traitent avec des échantillons environnementaux réels, parce que les isotopes marqués ne sont pas toujours disponibles. Il est important de trouver un compromis réaliste entre le temps, le coût, les efforts d’analyse, et de la qualité de l’information obtenu. L’ESI/MS/MS a été utilisé pour identifier 55 produits pharmaceutiques et les hormones, ainsi que leurs métabolites, dans les eaux naturelles utilisées pour la production d’eau potable[7]. Cette étude a utilisé des analogues deutérés comme substituts et des standards internes. Un total de 35 produits chimiques a été détecté dans les eaux naturelles. Le comportement de ces polluants a été étudié à chaque étape de production d’eau potable. Seuls cinq composés ont été détectés dans l’eau finale (potable) à environ 5% du niveau initial. La chromatographie liquide ultra haute performance multi résiduels SPE(UPLC)/MS/MS en mode multi reaction monitoring (MRM) (deux transitions par analyte) a été utilisé pour la surveillance environnementale des 65 produits pharmaceutiques dans l’eau[8]. Cette méthode a permis l’analyse de tous les composés dans une étape d’extraction, une étape de reconstitution, et une analyse LC-MS/MS. Parmi les 65 composées cibles, 46 ont été détectés dans les entrées des usines traitement des eaux usées et 36 dans l’eau de la rivière.

Barbieri et ses collègues ont développé une méthode MS avancée (SPE/HPLC/MS/MS) qui enregistre deux transitions par composé, et utilise la dilution isotopique[9] pour une quantification fiable. Cette méthode a permis aux chercheurs de résoudre un problème posé par les résultats antérieurs, concernant la suppression de diclofénac et le sulfaméthoxazole de l’environnement souterrain. Ces deux composés peuvent être temporairement et réversibles suivant les conditions de dénitrification. Leur concentration diminue lorsque le nitrite accumule mais rebondit lorsque celui-ci est réduit en azote. Des processus similaires peuvent conduire à une mauvaise estimation de l’efficacité des usines traitements des eaux usées dans l’élimination de ces médicaments, et peut-être d’autres amines aromatiques, parce que leurs dérivés nitrés peuvent transformer de nouveau dans les composés parents lorsqu’ils sont libérés dans l’environnement[10]. Barbieri et ses collègues ont étudié la dégradation photochimique de triméthoprime[11], ils ont utilisé la HPLC/MS pour identifier plusieurs produits d’oxydation de triméthoprime et de proposer des mécanismes sous-jacents de sa transformation. L’UPLC/quadripolaire/TOF (QTOF) a été utilisé pour identifier les produits de transformation de l’oxydation photocatalytique de triméthoprime[12]. Plus de 20 produits ont été détectés, et leurs structures ont été provisoirement attribuées par le biais des mesures de masse précise et les modèles de fragmentation via la MS/MS. Les produits de dégradation de l’acide 1-diazo-2-naphtol-4-sulfonique avec le réactif de Fenton ont été identifiés par l’UPLC/MS[13]. Les auteurs de cette étude ont trouvé 19 intermédiaires aromatiques.

Barcel’oa et ses collègues[14] ont créé et appliqué une méthode multi résiduelles puissantes pour déterminer des drogues illicites dans les eaux usées. Leur technique a impliqué la quantification des 21 médicaments, y compris certains métabolites, par la technique SPE/HPLC/MS/MS. La détection a été effectuée en mode MRM (deux transitions par l’analyte), et la quantification a été basée sur la dilution isotopique. Cet exemple est typiquement une tendance à l’analyse multi résiduel, qui est très fiable. La méthode UPLC/MS/MS, avec l’enregistrement de deux transitions par composé, a été utilisée pour analyser l’efficacité d’une usine de traitement de l’eau potable[15]. Les niveaux de 29 produits pharmaceutiques et 12 drogues illicites identifiés à l’admission ont été mesurés le long du processus de potabilisation. Malgré la grande efficacité des procédures, plusieurs analytes ont été détectés dans l’eau traitée au niveau nanogramme par litre. Une nouvelle approche portant sur les mesures de drogues illicites dans les eaux usées, connus sous le nom l’épidémiologie de l’eau d’égout permet des estimations de la consommation de drogue dans une communauté donnée par l’analyse des eaux usées[16]. Par exemple, la plupart des métabolites urinaires humains caractéristiques de la cocaïne ont été mesurées dans les eaux usées urbaines non traitées. Ces composés sont analysés par la SPE suivie par HPLC/MS/MS réalisée avec des analogues deutérés comme standard interne. Les profils de ces métabolites de cocaïne dans les eaux usées correspondent à celles trouvées dans l’urine humaine, ce qui suggère que les eaux usées réfléchissent l’excrétion réelle humaine et que l’analyse des eaux usées est adaptée pour évaluer la consommation de drogue. L’apparence et la stabilité de benzoylecgonine dans les eaux usées font de ce composé la meilleure cible pour les estimations de l’usage de drogue par analyse des eaux usées, dans les communautés différentes[17].

Les pesticides sont des contaminants très importants de l’environnement, l’analyse de miel est aussi un bon moyen de détecter les contaminants de l’environnement, notamment des pesticides utilisés dans les environs. Jérôme et ses collègues[18] ont utilisé la LC/HRMS pour détecter les polluants présents dans le miel. Leurs résultats montrent pour une analyse ciblée, 35 des 83 molécules sont détectées dans les 76 échantillons en quantité inférieure à la limite autorisée. Par contre, pour des analyses non ciblées, un métabolite de pesticide interdit a été trouvé.

Les produits de soins personnels

Les produits de soins personnels (PSP) sont souvent trouvés dans des concentrations plus élevées dans les eaux naturelles, les eaux usées, et les piscines par rapport à des produits pharmaceutiques. les filtres UV, les conservateurs, les parfums musqués, les siloxanes, et les insectifuges sont des contaminants émergents. Beaucoup de PSP qui sont biologiquement actifs, sont continuellement libérées dans l’environnement aquatique. Les méthodes d’analyse des PSP dans l’eau ont été récemment examinés[19], la GC/MS/MS et LC/MS/MS ont été considérés comme des outils d’analyse les plus efficaces.

Les filtres UV sont utilisés comme agents de protection solaire et dans divers produits afin d’éviter leur photodégradation. Ils sont également utilisés comme inhibiteurs de corrosion dans des fluides de dégivrage pour avions et dans les systèmes de refroidissement d’automobile. Pablo Gago-Ferrero[20] et ses collègues ont investi la HRMS et la MS/MS pour identifier et quantifier des métabolites, qui sont formés au cours de la biodégradation et la photodégradation des ingrédients actifs BP1 et BP3 utilisés dans les crèmes solaires. Cette étude a révélé que la glycoconjugaison est la première étape dans le métabolisme de ces composés. Deux groupes de recherche ont investi des moyens de déterminer les filtres UV dans les sédiments et les boues. Le premier groupe[21] a utilisé l’extraction liquide sous pression suivie par UPLC/ESI/MS/MS (deux transitions SRM par composé) pour la quantification de huit filtres UV dans les sédiments. Cette méthode est rapide, le temps d’exécution chromatographique est de 9,5 min. Étonnamment, les limites de détection rapportées en utilisant la HPLC/ESI/MS/MS par le second groupe[22] pour cinq benzophénones et six benzotriazoles (GC/MS en mode single ion monitoring (SIM)) dans les boues ont été d’environ un centième de ceux rapportés par le premir groupe. Une autre étude[23] fait état d’une méthode rapide et sensible pour l’analyse de 11 PSP, appartenant à sept classes, par l’utilisation de l’UPLC/ESI/MS/MS. Le but du procédé est non seulement de raccourcir le temps d’analyse à 8 min, mais aussi de réduire considérablement le coût d’analyse, en omettant le procédé SPE. Le méthanol pur et de l’acétonitrile ont été utilisés pour les modes ESI/MS positifs et négatifs, respectivement. Les auteurs ont observé que la diminution du débit a augmenté les intensités de signal de 10 sur 11 PSP. Récemment, Marlene et ses collègues ont développé une méthode basée sur la micro-extraction suivie par GC/MS/MS pour détecter simultanément 14 filtres UV (figure 1) dans les eaux en nature et recyclées. La méthode a été validée et elle peut être utilisée pour analyser des quantités très faibles de l’ordre ng/L.

analyse environnement par spectrométrie de masse

Figure 1 : Reconstruction des pics chromatographiques des 14 filtres UV (image tiré à partir de l’article de Marlene et ses collègues).

Les estrogènes et progestatifs sont des hormones femelles-stéroïdes connus pour fonctionner comme des perturbateurs endocriniens. L’utilisation de la GC/MS et LC/MS pour analyser les œstrogènes dans les échantillons environnementaux a été examiné[24]. Les auteurs ont conclu que la LC/MS/MS est la technique la plus fiable pour l’analyse des hormones stéroïdes. L’enregistrement de deux transitions SRM par le composé est suffisant pour confirmer la présence d’analytes dans les échantillons et des étalons internes marqués isotopiquement sont utilisés pour la quantification.

Les retardateurs de flamme

Les retardateurs de flamme, utilisés dans divers matériaux afin de réduire le risque d’incendie, ils constituent un groupe important de polluants émergents. La grande majorité d’entre eux est polybromé. Les plus connus sont des Polybromodiphényléther (PBDE), qui sont toxiques, hydrophobes, persistantes, ils sont successibles d’être amplifiés et accumulés dans la nature. Besis et Samara[25] ont résumé les résultats des études sur les apparences de PBDE dans l’environnement. Ils ont observé que le produit haut teneur de brome le déca-BDE est souvent absence dans les études GC/MS en raison de sa dégradation thermique. Claudia et ses collègues[26] ont utilisé une méthode d’ionisation à plasma à couplage inductif (ICP/MS) pour identifier les PBDE de la surface de l’eau. L’utilisation de source d’ions ICP/MS est une méthode intéressante pour détecter le PBDE, cette source est très efficace avec le taux d’ionisation proche de 100%, elle permet de détecter des ions atomiques, dans ce cas c’est l’ion Br. Elle offre des informations complémentaires à des méthodes comme GC/MS et LC/MS/MS.

Guerra et ses collègues[27] résument les méthodes d’analyse actuelles basées sur la LC/MS/MS pour certains retardateurs de flamme halogénés et leurs métabolites. Ils ont comparé les caractéristiques de ces méthodes avec celles des techniques GC/MS, qui sont encore largement utilisés. Ces auteurs ont observé que des températures élevées dégradent les analytes dans une certaine mesure et que, pour obtenir des données diastéréoisomère spécifique sur l’hexabromocyclododécane (HBCD), l’utilisation de la LC/MS est préférable voire obligatoire, étant donné que les diastéréoisomères sont inversés à des températures supérieures à 160°C (11, 26).

La transformation de PBDE et d’autres retardateurs de flamme polyhalogénées dans l’environnement implique habituellement la substitution d’un halogène par un hydroxyle. Les nouveaux composés sont polaires et leurs points d’ébullition sont élevés. La GC/MS ne convient pas pour les études de ces composés, tandis que la LC/MS et LC/MS/MS semblent être des méthodes de choix. Ces dernières permettent la sensibilité requise et la fiabilité de l’analyse des échantillons de l’environnement et présente des basses limites de détection. Mackintosh et ses collègues[28] ont comparé l’efficacité de MS/MS par rapport à celle de la HRMS pour l’analyse des PBDE (41 congénères) dans les poissons. Un instrument triple quadripôle (QQQ) en mode SRM a été utilisé à cette fin. Bien que les limites de détection et la quantification par l’approche MS/MS soient inférieures à ceux obtenus à partir de HRMS, mais à cause des coûts et les exigences techniques pour la HRMS, la MS/MS offre une alternative acceptable à la HRMS.

La GC/MS en mode ionisation chimique négative a été utilisée pour estimer les niveaux de PBDE à la fois dans les échantillons de boues d’épuration recueillies à usine de traitement des eaux usées en Italie[29] et dans des échantillons d’air prélevés autour de celle-ci[30]. La quantification des congénères a permis de conclure que les usines de traitement des eaux usées sont des sources de PBDE dans l’atmosphère. Dans une étude similaire, Birgul et ses collègues[31] ont mesuré le niveau de PBDE sur 71 sites en Angleterre pendant une période de 10 ans. Ces auteurs ont observé une forte diminution de niveau de ces composés après 2001-2003. La GC/MS a également été utilisée pour déterminer les tendances à long terme de la contamination de PBDE dans l’ouest Atlantique près du Royaume-Uni[32]. Les chercheurs ont travaillé avec des œufs d’oiseaux recueillis entre 1977 et 2007 dans deux colonies écossaises. Les profils de PBDE et les tendances temporelles des deux ensembles d’œufs étaient semblables, ce qui reflète la hausse et la restriction de l’utilisation de formulations penta-BDE en Europe.

Les restrictions dans le monde sur l’utilisation de PBDE ont donné lieu à l’utilisation accrue des retardateurs de flammes alternatives, à savoir le Hexabromocyclododecane (HBCD) et les organophosphates. Santin et ses collègues[33] ont récemment développé une méthode basée sur la MS/MS en utilisant un instrument hybride quadripôle Ion Trap linéaire (LC-QqLIT-MS), pour détecter simultanément 16 composées organophosphorées et les plastifiants dans le poisson. Cette méthode a montré une bonne efficacité avec des limites de détection relativement basse.

L’UPLC/ESI/MS/MS et la GC/MS ont été utilisés entre 1999 et 2007 pour mesurer les niveaux de HBCD et les PBDE dans les poissons des rivières américaines[34]. Pendant ce temps, les niveaux de PBDE ont diminué un quart de leur niveau initial et les niveaux de HBCD ont augmenté de 300 fois. Les niveaux de divers retardateurs de flamme bromés dans des échantillons d’air de la région des Grands Lacs, recueillies entre 2005 et 2009[35], ont montré leurs maxima à deux sites urbains: Chicago et Cleveland.

Le mode GC/SIM-MS a été utilisé pour estimer les niveaux de divers retardateurs de flamme organophosphorés dans les échantillons de poussière à l’intérieur de la Belgique[36]. La spectrométrie de masse à haute résolution GC/TOF-MS a été utilisée pour mesurer les niveaux de ces composés, parmi d’autres polluants, dans des échantillons de neige de Moscou, en Russie[37]. Les niveaux semblent être suffisamment élevés pour envisager de les inclure dans la liste des polluants prioritaires. La GC/MS, LC/MS, HRMS, et MS/MS ont été utilisées pour analyser les niveaux de PBDE, PBB, les BPC, le DDT, et les PFC dans le poisson et dans les œufs et le foie des oiseaux de la côte ouest de la Suède[38]. Même si cette région est plus urbaine que l’Arctique, mais des niveaux plus élevés de polluants (à savoir, les PBDE, les PCB et DDT) ont été trouvés dans les espèces d’oiseaux de mer de l’Arctique en raison des effets de piégeage de froid.

Les composés perfluorés

Les  composés  perfluorés  (PFC)  sont  des  produits chimiques d’origine anthropique qui   ne se trouvent pas dans la nature. Les PFC sont des polluants organiques  persistants, ils restent longtemps dans l’environnement, et ils peuvent séjourner dans le corps pendant de nombreuses années. Leurs précurseurs et leurs produits de dégradation ont été au centre des études de surveillance de l’environnement, principalement en raison de leur persistance, leur potentiel de bioaccumulation et la distribution mondiale. Cristina et ses collègues[39] ont proposé une méthode basée sur la micro-extraction suivie par la GC/MS pour déterminer simultanément plusieurs composés perfluorés à partir de l’eau et des sédiments. Dans cette étude, la limite de détection est entre 20ng/L à 100ng/L pour les analyses de l’eau et de 1ng/L à 3 ng/L pour les sédiments. Un examen complet[40] explore les problèmes biologiques, géographiques et environnementaux posés par les PFCs est décrite par Houde et ses collègues. Compte tenu des difficultés analytiques à cause de la complexité des analytes et la matrice. Les auteurs de cette étude recommandent l’utilisation de la HRMS et MS/MS pour analyser ces produits. Zabaleta et ses collègues[41] ont développé une méthode d’extraction rapide des composés perfluorés dans les différents emballages. La procédure d’extraction est seulement 2,5 min, elle est suivie par les analyses de la LC couplé avec un spectromètre de masse triple quadripôles. La méthode est validée en matière de précision, taux de récupération, et la limite de détection, elle permet de déterminer simultanément 14 composés perfluorés dans les emballages.

La distribution mondiale à long terme de PFC a été étudiée par la HPLC/ESI/MS/MS dans les échantillons d’eau de mer prélevés dans la mer du Groenland, l’est de l’océan Atlantique et l’océan Austral entre 2009 et 2010[42]. Cai et ses collègues[43] ont utilisé la HPLC/ESI/MS/MS pour étudier la distribution spatiale de neuf PFC dans les échantillons d’eaux côtières de l’est vers le sud de la mer de Chine. Ils ont souligné l’importance de l’utilisation des standards isotopiques pour chaque analyte. La même méthode a été utilisée pour mesurer les niveaux d’acides perfluoroalkyliques (ECP) dans l’eau potable à partir de 34 endroits autour de l’Australie[44]. Cinq classes de PFC ont été trouvées dans l’air autour de l’usine de traitement des eaux usées et deux sites d’enfouissement par l’utilisation de GC/MS et LC/MS/MS[45]. Weinberg et ses collègues[46] ont employé la GC/MS et LC/MS/MS pour démontrer que les usines de traitement de l’eau usée peuvent être des sources de PFC, et de PBDE.

La HPLC/ESI/MS/MS a été utilisée pour mesurer les niveaux de perfluorooctane sulfonate et perfluorooctanoate dans des échantillons à partir des usines de traitement de l’eau en Chine[47]. Les niveaux de sulfonates perfluorés étaient comparables à ceux trouvés dans d’autres pays, alors que les niveaux de PFAs étaient beaucoup plus élevés. Enfin, les analyses ciblées de PFC par l’UPLC/ESI/MS/MS des eaux en surface et souterraines ont été évalués de façon fiable à Decatur, Alabama, où les bios solides contaminés provenant d’une station d’épuration locale, avaient été utilisés comme traitements des sols agricoles depuis 12 ans[48].

Les produits de désinfection

Des millions de personnes sont exposées aux produits de désinfection (PDD) non seulement en buvant de l’eau chimiquement désinfectée, mais aussi par la douche, le bain et la natation. La spectrométrie de masse est l’outil le plus efficace pour l’analyse des PDD dans l’eau potable. Environ 600 PDD sont connus[49], mais seulement quelques-uns d’entre eux sont réglementés. Cependant, certains PDD émergents peut être plus important que ceux réglementés en raison de leurs concentrations élevées et leurs toxicités. Les PDD bromés sont généralement plus toxiques que leurs analogues chlorés[50]. Cependant, la plupart de ces produits restent inexplorée. Pour détecter les PDD bromés polaires, le mode ionisation négative est préférable, parce que les composés contiennent l’ion Br par conséquent ils répondent efficacement en mode négative. L’ICP/MS est aussi très efficace pour détecter les produits bromés, en ciblant seulement les ions Br, permettant une détection sensible et une quantification fiable.

Le bromate (BrO3) ne se trouve pas dans l’eau naturelle, mais il peut former comme produit désinfectant en raison de l’interaction entre l’ozone et les bromures d’origine naturelle. Bien que cela représente un anion inorganique, mais l’ion BrO3 peut être analysé et quantifié par la CG/SM. Lim et ses collègues[51] ont transformé les ions BrO3 en bromophénols ou bromoanilines qui sont volatiles, ces derniers sont plus faciles à analyser par SPME/GC/MS. Cette approche est applicable à des échantillons d’eau de mer dans laquelle les niveaux des 15 ions inorganiques courants sont 1000 fois supérieurs plus que ceux des BrO3.

Les N-nitrosamines sont des polluants environnementaux bien connus. Pendant longtemps, les chercheurs font beaucoup d’attention à la carcinogenN-nitrosodiméthylamine (NDMA), qui est un produit de dégradation de la diméthylhydrazine asymétrique, un carburant de fusée. Plus tard, la NDMA et autres N-nitrosamines ont été identifiés au cours de la chloramination de l’eau potable en utilisant la MS, Kemper et ses collègues[52] ont étudié divers précurseurs de la NDMA et les mécanismes de sa formation. Ils ont montré que les amines quaternaires peuvent être les précurseurs de cette molécule. De nombreuses procédures MS ont été développées pour identifier et quantifier les différents N-nitrosamines dans l’eau. Pozzi et ses collègues[53] ont utilisé plusieurs approches GC/MS pour déterminer neuf N-nitrosamines dans l’eau potable et d’eau des piscines. L’ionisation chimique (CI), suivie par le piégeage d’ions sélectionnés semble être plus sensible que l’impact électron (EI) ou la CI/MS/MS. La N-nitrosopyrrolidine a été détecté dans tous les échantillons provenant des piscines, ce composé est formé à la suite d’une interaction entre la proline, constituant principal du collagène de la peau et des agents désinfectants. Une méthode LC/APCI/MS/MS sensible et fiable pour la détection et la quantification de huit N-nitrosamines dans l’eau potable a également été mise au point par Ripollés et ses collègues[54]. Deux transitions par composé ont été enregistrés (MS/MS) et les formules brutes des ions ont été confirmées par des mesures de masse précises. La N-nitrosamines marqués isotopiquement a été utilisés comme étalons internes.

Autres contaminants émergents

Les nonylphénols sont des composés synthétiques, ils sont des précurseurs de détergents commerciaux et d’agents tensioactifs, ils constituent une préoccupation majeure en raison du risque élevé pour l’homme. Rabouan et ses collègues[55] ont examiné diverses approches GC/MS et LC/MS pour l’analyse des nonylphénols et leurs dérivés éthoxylés dans les échantillons environnementaux. Ils ont décrit les difficultés qui se posent lors de la sélection du matériel de référence pour de telles analyses à cause de nombreuse d’isomères et de la variabilité de la composition. Ces auteurs ont proposé d’utiliser la 4-(1-éthyl-1,3-diméthylpentyl) phénol (353NP), sous la forme d’un mélange diastéréoisomère, en tant que la référence pour la LC/APCI/MS/MS. Ils ont souligné que, bien que 353NP ne permet pas de quantifier tous les nonylphénols, la preuve de sa présence permet une estimation de l’exposition au nonylphénol et les niveaux des composés apparentés.

Le sélénium est un oligo-élément pour lequel il n’y a qu’une légère différence entre les niveaux essentiels et toxiques. Il est libéré à partir de sources à la fois naturelles et anthropiques[56], et sa toxicité dépend de sa forme. Le Dimethylselenide et dimethyldiselenide sont les principales formes de sélénium dans l’atmosphère. La GC/MS, a été utilisé pour déterminer ces deux composés dans des échantillons environnementaux (extraits de l’eau sous terrain), la méthode montre une limite de détection d’environ 60 ng/L.

Conclusion

La spectrométrie de masse moderne est un outil très performance dans la lutte pour l’environnement. De nombreuses sources d’ionisation permettant d’analyser tous sorts de molécule, de la molécule organique polaire ou non polaire à la molécule inorganique. En couplant en direct avec des techniques de séparation puissantes comme la HPLC, la spectrométrie de masse permet d’identifier et quantifier des composés dans des échantillons complexes. La rapidité des analyseurs permet de réduire considérablement le temps d’analyse. Sa sensibilité permet de détecter les éléments toxiques pour l’environnement dans les états de trace. La spectrométrie de masse haute résolution avec la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) sont très efficaces pour caractériser les molécules inconnues.

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