Laboratoire

Effet de la température sur l'analyse des composés organiques volatils

mar. 31 2020

Une préoccupation commune des professionnels de l’environnement qui prélèvent des échantillons pour des analyses est de s’assurer que les échantillons arrivent au laboratoire en dessous de la limite de température prescrite. Selon les directives et la réglementation en vigueur au Canada (fédérale ou provinciale), cette température est généralement inférieure ou égale à 10 °C (selon la juridiction). Le but de commencer immédiatement le processus de refroidissement sur le terrain est d’atténuer les réactions biotiques et abiotiques potentielles (dégradation, volatilisation, oxydation/réduction ou sorption irréversible). Ces réactions peuvent réduire considérablement les concentrations de contaminants entre le prélèvement des échantillons sur le terrain et leur analyse en laboratoire, ce qui peut entraîner un biais important.

En raison de difficultés logistiques souvent imprévues, les températures des échantillons enregistrées lors de leur réception au laboratoire peuvent être légèrement supérieures à 10 °C et parfois aussi élevées que la température ambiante, en particulier pendant les mois d’été. L’incapacité du laboratoire à quantifier l’ampleur de tout biais potentiel augmente l’incertitude des données et peut entraîner des retards dans les projets, des augmentations de coûts et même une réaction de la part des autorités de réglementation lors de l’examen des données.

La façon la plus courante et la plus efficace de refroidir les échantillons environnementaux avant qu’ils ne soient reçus au laboratoire est d’utiliser de la glace. Le défi est de maintenir un milieu de refroidissement constant lors de l’expédition ou du stockage. Peu d’études ont examiné l’impact sur les données des dépassements marginaux de la température des échantillons au-delà de 10 °C. L’objectif de cette étude de 14 jours était d’évaluer l’ampleur du biais potentiel sur les données analytiques associé à l’analyse des composés organiques volatils (COV) sur une plage de températures de stockage comprise entre 6 °C et 20 °C.

Démarche analytique

Des fioles de 40 ml pour les échantillons de sol et d’eau, contenant respectivement du méthanol et du bisulfate de sodium (espace d’air nul), ont été fortifiées avec des analytes cibles à des concentrations faibles (inférieures à une partie par milliard) et élevées (environ 5 à 10 fois la limite rapportée).

Des blancs, ainsi que des échantillons à faible et à forte concentration de chaque matrice ont été préparés en double et stockés dans des environnements contrôlés (<6 °C, 10 °C et 20 °C) pendant 14 jours. Les fioles ont été retirées pour analyse à intervalles définis (jours 0, 3, 6, 10 et 14) et analysées en double pour les composés organiques volatils (COV) qui sont généralement réglementés au Canada, y compris les solvants chlorés et les composés pétroliers volatils (par exemple les hydrocarbures F1 du CCME, le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les xylènes).

Un examen des résultats

Une reproductibilité acceptable est généralement démontrée en calculant la différence relative en pourcentage (DRP) entre un échantillon et son duplicata. Selon le volume 4 du guide du CCME (2016) [1], les duplicatas de laboratoire analysés pour les COV, les THM et les BTEX devraient avoir une DRP ≤30 % pour les échantillons d’eau. Les fioles de méthanol ont été directement fortifiées avec les composés pertinents. Ainsi, le seuil de ≤30 % pour la DRP a également été utilisé dans ce cas.

Les résultats d’analyse associés aux fioles de méthanol indiquent que tous les paramètres avaient des DRP inférieures à la limite d’acceptation de 30 %. Ceci est particulièrement remarqué lorsque l’on compare les concentrations mesurées pour des échantillons stockés à <6 °C avec celles résultant de l’analyse d’échantillons stockés à 20 °C. Le graphique ci-dessous (figure 1) illustre la faible variabilité des concentrations mesurées pour les paramètres les plus courants et les plus volatils, maintenus à 20 °C pendant les 14 jours de l’étude.

Résultats associés à des fioles de méthanol dans une étude de température de 14 jours pour des paramètres volatils communs.

Figure 1 : Résultats associés à des fioles de méthanol dans une étude de température de 14 jours pour des paramètres volatils communs.

Les résultats d’analyse associés aux fioles de blancs d’eau conservés au bisulfate de sodium fortifiés avec des concentrations élevées d’analyte, indiquent que plusieurs paramètres dépassent le seuil de 30 % de la DRP sur les trois points de température, comme le montre le tableau ci-dessous. Ces DRP sont représentatives d’une tendance à la baisse entre le jour 0 et le jour 14, montrant la perte globale pour chaque paramètre.

Tableau 1 : DRP calculée entre le jour 0 et le jour 14

PARAMÈTRE TEMPÉRATURE DRP
Chlorométhane <6 °C 51 %
cis-1,3-Dichloropropène 10 °C 30 %
trans-1,3-Dichloropropène 10 °C 32 %
Hexane 10 °C 61 %
Chlorométhane 20 °C 53 %
cis-1,3-Dichloropropène 20 °C 95 %
Hexane 20 °C 87 %
Chlorure de vinyle 20 °C 35 %

La DRP plus élevée (c’est-à-dire la perte par rapport au jour 0) pour l’hexane peut être le résultat de l’adsorption sur le contenant. D’après les études internes de Bureau Veritas, il a été démontré que l’hexane s’adsorbe fortement sur le bouchon en téflon de la fiole d’échantillonnage. De plus, les cis- et trans- dichloropropènes devraient commencer à s’hydrolyser à des températures plus élevées [2].

Que nous disent les données ?

Les données analytiques résultant de cette étude montrent que la perte d’analytes dans les fioles de méthanol reçues par le laboratoire à des températures dépassant les 10 °C requis est non-significative.

Certains composés volatils présents dans l’eau contenue dans une fiole sans espace d’air, peuvent subir une sorption ou une dégradation. Des températures de stockage supérieures à 10 °C peuvent favoriser la dégradation de certains composés comme le dichloropropène, ou influencer la sorption de certains paramètres sur le bouchon en téflon. Dans ces cas, les résultats d’analyse doivent être validés dans le contexte des circonstances du projet afin de déterminer si les données sont représentatives des conditions du site. Ces circonstances peuvent inclure la technique de prélèvement des échantillons, le stockage des échantillons et les moyens de refroidissement, la durée entre le prélèvement des échantillons et leur réception au laboratoire, ainsi que la durée approximative pendant laquelle l’échantillon a été stocké à plus de 10 °C.

Références

[1] Conseil canadien des ministres de l’environnement (CCME) Guide sur la caractérisation environnementale des sites dans le cadre de l’évaluation des risques pour l’environnement et la santé humaine Volume 4 : Compendium de méthodes d’analyse pour les sites contaminés. 2016. ISBN 978-1-77202-001-PDF.

[2] Organisation mondiale de la santé (OMS) : Directives de qualité pour l’eau de boisson. Le 1,3-Dichloropropène dans l’eau potable. 2003. WHO/SDE/WSH/03.04/36