Contribution au développement de kits d’analyse de terrain pour la détection de composés halogénés dans l’eau : chloramines, trihalométhanes et acides haloacétiques

Le Laboratoire de Chimie de l'Environnement (LCE) est une Unité Mixte de Recherche (UMR7376) ayant pour tutelles l'Université Aix-Marseille et le CNRS (Institut National de Chimie). Il est localisé sur le campus St Charles à Marseille où il dispose d'un bâtiment qui lui est propre (Bâtiment 10) et d'une antenne sur le campus de l'Arbois (Aix-en-Provence) au contact des unités de l'Observatoire des Sciences de l'Univers (OSU Pythéas) avec lesquelles de nombreux liens sont établis

Le domaine d'activité du LCE concerne i) la détermination des cinétiques et des mécanismes chimiques et photochimiques de transformation et de transfert des contaminants dans l'air, l'eau et les sols ainsi que ii) le développement de méthodes analytiques innovantes pour l'analyse en flux et en continu des contaminants dans l'air et dans l'eau.

Le LCE est structuré en deux équipes:

- Instrumentation et Réactivité Atmosphérique (IRA) : Elle focalise son activité sur l'étude du comportement de l'aérosol dans la troposphère et les conséquences de sa réactivité sur la chimie des systèmes atmosphériques.

- Transfert Réactivité et Analyse des Micropolluants dans l' Environnement (TRAME) : Les activités de l'équipe visent à étudier le devenir bio-physico-chimique des contaminants, à identifier les sources de contamination de l'environnement et à développer les outils méthodologiques et analytiques nécessaires au suivi de ces contaminants.

La proposition de ce stage de recherche en Master 2 (6 mois) au LCE (Laboratoire de Chimie de l'Environnement, Aix-Marseille Université) s'inscrit dans le cadre du projet de recherche VIGILANCE financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR, AAPG 2025). Ce projet vise à développer des kits de terrain innovants pour la détection de composés halogénés dans l'eau (chloramines, trihalométhanes [THM], acides haloacétiques [HAA], substances perfluorées [PFAS] et acide trifluoroacétique [TFA]), basés sur deux étapes successives : i) une extraction sur phase solide (SPE) pour préconcentrer et purifier les analytes ; et ii) une étape de détection par mesure d’absorbance ou de fluorescence après réaction avec des réactifs spécifiques à chaque analyte. Dans le cadre de ce projet de Master 2, l’étudiant devra développer la méthode d’analyse pour les chloramines inorganiques et commencer le développement de la méthode d’analyse pour les THM et les HAA.

Les chloramines inorganiques sont constituées de la monochloramine (MCL), de la dichloramine (DCL) et de la trichloramines (TCL). Les concentrations de MCL sont régulées dans certains pays, et la DCL et la TCL sont très souvent suspectées d’être parmi les causes majeures de l’odeur de « chlore » de l’eau potable. Il a par ailleurs été démontré que la DCL était un des précurseurs potentiels de nitrosamines cancérigènes. La TCL pose également des problèmes d’irritation des voies respiratoires dans les piscines couvertes. La méthode d’analyse de terrain de ces chloramines sera basée sur une étude précédemment faite au LCE sur le développement d’un système automatisé utilisant la chromatographie multi-seringue basse pression. Le principal défi analytique sera de remplacer la colonne monolithique utilisée dans le système automatisé par une colonne SPE lab-made avec un pouvoir séparatif beaucoup plus faible. La séparation des trois chloramines sera optimisée en jouant sur les paramètres suivants : nature de la phase solide d’extraction, mélange de plusieurs phases solides dans la colonne SPE, longueur et volume de la colonne SPE, nature de l’éluant. La détection sera basée sur le réactif utilisé dans le système automatisé précédemment développé (ABTS). Le système développé sera ensuite caractérisé pour ces performances analytiques (limite de détection, gamme de calibration, répétabilité) et sa sélectivité pour les chloramines (étude d'interférences des autres composés). Une validation sur échantillons réels (eau potable, eaux de piscine, eaux naturelles chlorées…) sera enfin réalisée par comparaison avec une méthode de référence pour les chloramines (LC-UV).

Les THM (Ex : chloroforme) et les HAA (Ex : acide trichloroacétique) chlorés et bromés sont pour la plupart cancérigènes, et leurs teneurs ne doivent pas dépasser un certain seuil dans les eaux potables (valeurs guides définies par l’Union Européenne et par l’OMS). Durant la deuxième partie de ce stage, il est prévu de développer la méthode de détection des THM et HAA, soit par réaction de Fujiwara avec la pyridine ou un de ses dérivés, soit par réaction de Reimer-Tiemann avec le résorcinol. Les limites de détection et la sélectivité des méthodes testées seront les paramètres clés pour le choix de la méthode qui sera sélectionnée pour le développement futur du kit d’analyse de terrain incluant une étape d’extraction sur phase solide.

Le/la candidat(e) recherché(e) doit être inscrit(e) dans un master de chimie analytique ou de chimie de l’environnement, de préférence obtenu avec au minimum une moyenne de 14/20. Il/elle devra avoir de bonnes connaissances en chimie analytique (méthodes spectroscopiques, chromatographie, méthodes de quantification et d’évaluation des performances analytiques d’une méthode) et il devra être attiré par le développement et l’optimisation de méthodes d’analyses chimiques de laboratoire.