Soutenance de thèse de DIJOUX Maëlys
Titre de thèse
Résidus per- et polyfluoroalkylés (PFAS) dans les lichens et les eaux potables : développements analytiques et étude d'occurrence dans la zone de Fos-Berre-Marseille, France.
Per- and polyfluorinated substances (PFAS) residues in lichens and drinking waters : analytical developments and occurrence in the Fos-Berre-Marseille area, France.
Résumé de la thèse
La contamination par les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) constitue l'un des enjeux environnementaux et sanitaires majeurs des XXe et XXIe siècles. Utilisées massivement depuis les années 1950 dans de nombreuses applications industrielles et domestiques en raison de leurs propriétés exceptionnelles, ces substances ont progressivement conduit à une contamination diffuse et durable de l'environnement ainsi qu'à une exposition humaine multifactorielle. Face aux risques pour l'environnement et la santé humaine, des réglementations ont été mises en place pour contrôler voire interdire l'usage et la production de certaines molécules (Convention de Stockholm, règlement REACH). Plus récemment, des normes environnementales ont également été mises en place, comme la Directive Européenne 2020/2184 pour les eaux destinées à la consommation humaine. Cependant, ces mesures ne concernent qu'une toute petite fraction des PFAS parmi les 14 000 molécules estimées, et les sources d'émission restent nombreuses.
Ces travaux de thèse portent sur l'occurrence d'une cinquantaine de PFAS dans les eaux potables et les lichens de la zone de Fos-Berre-Marseille, avec un focus particulier sur les secteurs de l'étang de Berre et du golfe de Fos, en France. Bien que très anthropisée, cette zone n'abrite aucun site de production de PFAS ou de fluoropolymères. Les eaux potables ont été échantillonnées par prélèvement actif ponctuel chez des citoyens du réseau de science participative VOCE. Le lichen a été retenu comme bio échantillonneur de l'atmosphère en raison de son ubiquité et de sa forte représentativité, liés notamment à l'absence de racines et de cuticule.
Pour cela, des méthodes de préparation et d'analyse des échantillons aqueux et des lichens ont été développées et optimisées. Ces méthodes ont été validées pour une cinquantaine de PFAS suivant la norme NF T 90-210, avec des limites de quantification instrumentales de l'ordre de la centaine de pg.L-1 et des limites de quantification procédurales de l'ordre du ng.L-1 pour les eaux et de la centaine de pg.g-1 pour les lichens. Ces méthodes ont été appliquées à des échantillons d'eau potable et de lichens prélevés aux cours de deux campagnes réalisées en juin et septembre 2024, respectivement. Les résultats obtenus ont révélé la présence des PFAS dans la quasi-totalité des échantillons d'eau potable et de lichen, ce qui indique une contamination générale par les PFAS dans une zone non productrice. Les concentrations mesurées dans les eaux potables étaient comprises entre 0,181 et 126 ng.L-1. Le dépassement de la Directive Européenne 2020/2184 pour la somme de 20 PFAS a été observé pour l'un des sites échantillonnés (119 ng.L-1). Dans les lichens, des concentrations totales ont été mesurées entre 0,12 et 7,30 ng.g-1. Enfin, la cartographie des niveaux de contamination a permis d'observer une contamination plus importante des eaux potables prélevées en aval hydraulique de la nappe de la Crau et des eaux et des lichens à proximité des industries, essentiellement localisées dans la zone industrialo-portuaire de Fos et autour de l'étang de Berre.
Thesis resume
Per- and polyfluoroalkylated substances (PFAS) are one of the major issues of the XX and XXI centuries. Widely used in industrial and domestic applications since the 1950s for their very interesting properties, PFAS are responsible for the strong and persistent contamination of the environment and for the multiple human exposure pathways. To address environmental and health concerns, regulations have been implemented since the 2000s to restrict and, in some cases, ban the production and use of certain PFAS (Stockholm Convention, REACH regulation), Environmental quality standards have also been introduced such as the European directive for drinking water (2020/2184). However, these measures cover only a small fraction of the PFAS family, estimated to consist of nearly 14 000 compounds, leaving many emission sources uncontrolled.
The PhD work aimed to investigate the presence of approximately 50 PFAS in drinking water and lichens collected in the area of Fos-Berre-Marseille, particularly around the Berre lagoon and the Gulf of Fos in France. The area, despite its highly anthropization, is free from PFAS manufacturing sites. Drinking water was collected by active sampling from the houses of volunteers from the VOCE citizen science network. Lichen was selected as an atmospheric bio sampler because of its widespread presence and its ability to reflect the atmospheric contamination, owing to its lack of a root system and cuticle.
To meet these objectives, preparation and analytical methods were developed and optimized for aqueous and lichen samples. Methods were validated for approximately 50 PFAS according to the French standard NF T 90-210. Instrumental quantification limits were achieved in the range of 100 pg.L 1 and procedural quantification limits were in the ng.L-1 range for aqueous matrices and in the 100 pg.g-1 range for lichens. These methods were applied to 30 drinking waters and 36 lichens collected through 2 sampling campaigns carried out in June and September 2024, respectively. Sample analysis revealed the presence of PFAS in almost all drinking waters and lichens, indicating the existence of contamination sources in the study area despite the absence of PFAS manufacturing sites. Total PFAS concentrations ranged from 0.181 to 126 ng.L-1 in water, with one site above the EU drinking water limit for the sum of 20 PFAS (119 ng.L-1). In lichens, total PFAS concentrations ranged from 0.12 to 7.30 ng.g-1. Mapping of the contamination highlighted higher PFAS levels in water samples collected downstream the Crau groundwater table and in water samples and lichens in the vicinity of industries, especially in the industrial harbour of Fos and around the Berre lagoon.