Analyse rapide des composés organiques volatils à l'état de traces dans l'air par microextraction en phase solide, chromatographie en phase gazeuse, spectrométrie de masse (SPME/GC/MS)
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Abstract EN:
Air quality assurance needs a continuous development of new analytical methods for atmospheric pollutants. BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) are volatile monocyclic aromatic hydrocarbons with toxic properties, in particular toward neurological, respiratory, genetic and excretory systems. SPME (Solid Phase MicroExtraction) is capable of rapid, sensitive and selective analysis of Volatile Organic Compounds (VOCs) in complex matrices, such as ambient air. Target compounds were extracted using SPME with a Carboxen/poly(dimethylsiloxane) fibre coating, followed by GC/MS analysis. The calibration necessitates the production of precise concentrations of the analytes at trace levels. The primary BTEX source was a certified compressed gas standard. A dynamic dilution system was set up with two dilution stages, allowing for dilutions in the range 1 to 100 mg/m3. Validation was carried out. Linear calibration curves were obtained for BTEX concentrations from 0 to 65 mg/m3. Limits of detection, limits of quantification, repeatability and inter-fibre reproducibility were estimated. Laboratory made permeation tubes were studied as alternative gas standard sources. Low concentrations of analytes were obtained by diluting the analyte vapour emitted by the tubes in zero-air flow. Thermogravimetry was proposed as a mean to rapidly test and calibrate the permeation tubes. Considering the time scale of the technique (hours) and the ease to perform multiple sampling, the SPME technique may find important applications. These ranging from general screenings to accurate monitoring of indoor or outdoor sites, as proven by real world applications, with the possibility of detailed temporal and spatial identification of VOCs sources.
Abstract FR:
L'assurance de la qualité de l'air nécessite un développement continu de nouvelles méthodes d'analyse des polluants atmosphériques. Les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) sont des hydrocarbures aromatiques monocycliques volatils dont la toxicité est reconnue, en particulier envers les systèmes neurologique, respiratoire, génétique et excréteur. La SPME (microextraction en phase solide) permet de réaliser des analyses rapides, sensibles et sélectives de composés organiques volatils (COV), à partir de matrices complexes, telles que l'air ambiant. La méthode mise au point repose sur l'extraction des BTEX par une fibre SPME revêtue de Carboxen/poly(dimethylsiloxane), suivie d'une analyse par GC/MS. Le problème principal de la mise au point de cette technique est la réalisation, pour chaque composé, de courbes d'étalonnage pour des concentrations au niveau des traces. Un système dynamique de génération d'atmosphères étalons a été mis au point, en utilisant comme source de BTEX une bouteille de gaz comprimé certifiée. En deux étapes de dilution, des concentrations entre 1 et 100 mg/m3 ont été obtenues. A l'aide de ces étalons, la méthode a été validée. Pour la série des BTEX, une zone d'étalonnage linéaire dans la gamme 0-65 mg/m3 a été établie. Les limites de détection, les limites de quantification, la répétabilité et la reproductibilité inter-fibre, ont été évaluées. Les tubes à perméation (fabriqués au laboratoire) ont été étudiés comme source alternative d'atmosphère étalon : chaque tube rempli d'un composé pur, génère par perméation une vapeur qui peut être diluée avec un débit d'air zéro jusqu'à de très faibles concentrations. La thermogravimétrie a été proposée comme technique de mesure rapide de test et d'étalonnage des tubes de perméation. La technique SPME apparaît comme une méthode de choix pour l'analyse qualitative rapide et la détermination quantitative des COV, ainsi que les études de terrain l'ont montré. Etant donné la possibilité d'obtenir des informations analytiques sur des durées de l'ordre de l'heure, et la possibilité de multiplier l'échantillonnage, les domaines spécifiques d'application envisagés sont le diagnostic rapide, le suivi de l'évolution des concentrations, et la pollution de l'air intérieur.