Laboratoire

Prélèvement d’échantillons d’eau et de sol pour l’analyse des SPFA

oct. 14 2018

Les substances alkyles perfluorées et polyfluorées (SPFA) sont des produits chimiques fabriqués par l’homme qui sont de plus en plus reconnus comme des contaminants environnementaux. Ils ont été utilisés dans diverses applications en raison de leur stabilité à la chaleur extrême et au stress chimique, et de leurs propriétés tensioactives. Les SPFA sont utilisées dans :

  • Polymères industriels (Teflon) ;
  • Apprêts antitaches (Scotch Guard) ;
  • Mousses extinctrices (AFFF).

Ceux qui nous préoccupent particulièrement sont le sulfonate de perfluoroctane (SPFO) et l’acide perfluorooctanoïque (APFO), étant donné leur persistance dans l’environnement et leur potentiel de bioaccumulation, causant une toxicité chez certains animaux. Les SPFA ont suscité beaucoup d’intérêt dernièrement en raison de leur émergence à titre de composés présentant un risque environnemental sur divers sites en Amérique du Nord et partout dans le monde.

Ils présentent également des difficultés particulières en matière d’analyse compte tenu de leur comportement physique et chimique dans les échantillons environnementaux (eau, sol et tissu). Ces caractéristiques posent aussi plusieurs problèmes d’échantillonnage sur le terrain et si celles-ci ne sont pas prises en compte, elles peuvent affecter l’intégrité de l’échantillon et faire varier les données. Ce qui donne alors lieu à des résultats d’analyses non représentatifs de l’état véritable du site.

Utilisation des SPFA

En raison de leurs propriétés chimiques uniques, les SPFA ont été abondamment utilisées dans les produits industriels et les biens de consommation depuis la fin des années 1940. Ainsi, leur présence dans un très grand nombre de matériaux souvent trouvés sur les sites lors du prélèvement d’échantillons environnementaux constitue une source de contamination potentielle menant à des échantillons non représentatifs du milieu. Alors que les exigences réglementaires confirment l’importance de mesurer les SPFA à l’état de trace, les risques de faux positifs augmentent lors de l’analyse de ces composés.

Historiquement, les directives d’échantillonnage proposaient des mesures d’austérité excessives pour ce qui est du matériel utilisé pendant et même avant le prélèvement des échantillons destinés à l’analyse des SPFA (comme les produits de soins personnels). Dernièrement, grâce à de nombreuses années d’expérience dans l’échantillonnage et l’analyse des SPFA, plusieurs spécialistes en environnement ont adopté une approche d’échantillonnage préventive sensée pour réduire les risques de faux positifs au minimum.

De cette façon, l’équipement d’échantillonnage sur le terrain peut être classé en trois catégories : produits interdits, acceptables et préoccupants.

  1. Les produits interdits sont des articles ou des matériaux qui ne doivent pas être utilisés sur le site d’échantillonnage, car ils ont été fabriqués à partir de SPFA et constituent des sources de contamination. Les carnets résistants aux intempéries, le détergent Decon 90 et les articles en Téflon (comme les contenants munis de bouchons doublés en PTFE) en sont des exemples.
  2. Les produits acceptables sont des articles certifiés sans SPFA et appropriés à l’échantillonnage sur le terrain. Les détergents Alconox ou Liquinox et les produits en PEHD ou en PPHD en sont des exemples.
  3. Les produits préoccupants sont des articles ou des matériaux contenant des SPFA qui pourraient contaminer les échantillons, mais dont les données scientifiques sont insuffisantes pour le prouver.

Le personnel sur le terrain doit également classer ces produits dans deux sous-catégories :

  • Matériaux qui entrent en contact direct avec l’échantillon ;
  • Matériaux qui n’entrent pas en contact direct avec l’échantillon.

La pratique exemplaire consiste normalement à éviter les sources évidentes de SPFA sur les sites d’échantillonnage. Pour ce faire, il suffit d’utiliser les contenants certifiés sans SPFA fournis par notre laboratoire. Bureau Veritas offre également de l’eau purifiée et exempte de SPFA en guise de CQ de terrain. Bref, il est effectivement important d’éviter toute source de contamination par les SPFA. Mais rien ne peut égaler l’application d’un programme d’assurance qualité solide et rigoureux sur le terrain pour prouver que l’équipement et les activités d’échantillonnage n’ont entraîné aucune contamination par les SPFA.

Cadre réglementaire

Canada

Santé Canada a publié les valeurs préliminaires suivantes pour certaines SPFA dans l’eau potable.

Tableau 1 : Valeurs préliminaires des SPFA dans l’eau potable

NOM DE LA SPFA ACRONYME VALEUR PRÉLIMINAIRE (mg/L) VALEUR PRÉLIMINAIRE (μg/L)
Acide perfluorooctanoïque APFO 0,0002 0,2
Sulfonate de perfluorooctane SPFO 0,0006 0,6
Acide perfluorobutanoïque PFBA 0,03 30
Sulfonate de perfluorobutane SPFB 0,015 15
Sulfonate de perfluorohexane SPFHx 0,0006 0,6
Acide perfluoropentanoïque PFPeA 0,0002 0,2
Acide perfluorohexanoïque PFHxA 0,0002 0,2
Acide perfluorononanoïque PFNA 0,00002 0,02

Santé Canada a également publié les valeurs préliminaires suivantes pour les SPFA dans les sols.En juillet 2018, après avoir pris connaissance de nouvelles études laissant entendre que le PFNA peut avoir des effets nocifs sur la santé à des concentrations beaucoup plus faibles qu’on le pensait, Santé Canada a baissé sa valeur préliminaire à 0,02 μg/L.

Tableau 2 : Valeurs préliminaires des SPFA dans les sols (mg/kg)

NOM DE LA SPFA TERRAINS D’USAGE AGRICOLE, RÉSIDENTIEL ET RÉCRÉATIF (PARCS) TERRAINS D’USAGE COMMERCIAL TERRAINS D’USAGE INDUSTRIEL
APFO 0,85 1,28 12,1
SPFO 2,1 3,2 30,5

Le 1er novembre 2017, la Colombie-Britannique est devenue la première juridiction au Canada à réglementer les SPFA dans les sites contaminés dans l’amendement à son Règlement sur les sites contaminés (CSR).

Tableau 3 : Modifications de l’étape 10 du CSR de la Colombie-Britannique

MATRICE APFO (ug/L) SPFO (ug/L) SPFB (ug/L)
Sol 0,2 0,3 80
Eau 0,2 0,3 80

États-Unis

La United States Environmental Protection Agency (USEPA) a émis des avis sanitaires concernant les niveaux acceptables d’APFO et de SPFO pour une exposition à court terme. De nombreux États ont, de plus, établi des recommandations pour l’eau potable concernant les composés énumérés dans le tableau 4.

Tableau 4 : Recommandations pour l’eau potable par État

JURIDICTION SPFO APFO PFBA SPFB SPFHx PFNA GenX
Office of Water (EPA) 0,07 (combiné) Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
EPA Region 2 Aucune valeur 0,1 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Alaska 0,6 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Californie 0,2 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Delaware 0,2 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Illinois 0,2 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Maine 0,56 0,13 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Michigan 0,07 (combiné)* Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Minnesota 0,027 0,035 7 3 0,027 Aucune valeur Aucune valeur
New Hampshire 0,2 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur 0,013 Aucune valeure
Caroline du Nord Aucune valeur 2 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeure Aucune valeur 0,14*
Ohio Aucune valeur 0,4 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Oregon 300 24 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Texas 0,56 0,29 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur
Vermont Aucune valeur 0,02 Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur Aucune valeur

*valeur proposée

Union européenne

Public Health England (PHE, anciennement la Health Protection Agency) et le Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety de l’Allemagne ont suggéré les concentrations maximales acceptables suivantes pour l’APFO et le SPFO dans l’eau potable :

Tableau 5 : Recommandations pour l’eau potable en Europe

AGENCE RÉGLEMENTAIRE APFO (ug/L) SPFO (ug/L)
PHE 10 0,3
Allemagne 0,1 (somme de l’APFO et du SPFO)


Contenants d’échantillonnage et délais de conservation

Eau

Les échantillons doivent être prélevés dans les bouteilles en polyéthylène haute densité (PEHD) munies d’un bouchon à vis en polypropylène non doublé (sans Téflon) fournies par le laboratoire. Un échantillon d’au moins 125 mL est nécessaire pour l’analyse des faibles concentrations de SPFA. Le délai de conversation dans des conditions d’entreposage optimales est de 14 jours (entre 1 et 6 °C avec exposition limitée à la lumière). Les contenants d’échantillons doivent être remplis complètement afin de minimiser le rapport surface/volume et de réduire l’incidence relative de l’adsorption sur les parois.

Selon la méthode 537 de l’EPA, du Trizma devrait être ajouté aux échantillons d’eau potable chlorée au moment du prélèvement pour neutraliser les effets du chlore résiduel et amener le pH autour de 7.

Sol et tissu

Les échantillons doivent être prélevés dans les bouteilles en polyéthylène haute densité (PEHD) à large ouverture munies d’un bouchon à vis en polypropylène non doublé (sans Teflon) fournies par le laboratoire. Au moins 50 g d’échantillon sont nécessaires. En l’absence de réglementation pour le délai de conservation, Bureau Veritas applique un délai de 28 jours pour les solides et les tissus entreposés dans les conditions optimales (entre 1 et 6 °C avec exposition limitée à la lumière).

Comme les SPFA sont de nature ubiquiste dans les matériaux modernes, tous les lots de contenants d’échantillonnage destinés à l’analyse des SPFA fournis par Bureau Veritas sont testés par le laboratoire pour certifier qu’ils ne contiennent aucune SPFA. L’eau servant de blanc de terrain (échantillon de CQ) doit également être exempte de SPFA. Bureau Veritas peut, à prix modique, fournir des blancs de terrain certifiés sans SPFA par le laboratoire.

Méthode d’analyse

Bureau Veritas offre des services d’analyse des SPFA pour une vaste gamme de matrices environnementales, dont les mousses extinctrices AFFF, l’eau potable, l’eau souterraine, les lixiviats, les sols, ainsi que plusieurs autres solides et tissus.

Les échantillons d’eau à faible concentration sont d’abord soumis à une extraction en phase solide (SPE) pour isoler, nettoyer et concentrer les contaminants préoccupants. L’extrait est ensuite analysé par chromatographie en phase liquide avec dilution isotopique couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS).

Tandis que les échantillons d’eau à concentration élevée (dilution habituellement requise) peuvent être analysés par dilution isotopique à injection directe (LC-MS/MS).

Les sols, les solides et les tissus sont quant à eux homogénéisés et soumis à une extraction solide-liquide. Les interférences sont ensuite retirées de l’extrait liquide par extraction en phase solide (SPE). L’extrait obtenu est finalement concentré et analysé par dilution isotopique (LC-MS/MS).

Paramètres inscrits au certificat

Bureau Veritas peut produire des résultats sur 32 SPFA, dont les composés précurseurs et les substances chimiques de remplacement (voir le tableau 6). Les limites de détection rapportées (LDR) et les limites de détection de la méthode (LDM) de ces paramètres sont validées à de faibles concentrations de l’ordre de parties par billion (ppt).

Délai d’analyse (tat)

Délai régulier : 10 jours ouvrables

Délai accéléré : approbation préalable requise.

Certification du laboratoire

Bureau Veritas est accrédité par le Conseil canadien des normes (CCN), le National Environmental Laboratory Accreditation Program (NELAP) des É.-U. et l’Environmental Laboratory Accreditation Program du Department of Defense (DoD-ELAP) des É.-U. pour l’analyse des SPFA dans les matrices environnementales.

Tableau 6 : Trousses d’analyse des SPFA standard

LISTE STANDARD

Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorobutanoïque PFBA
Acides carboxyliques et sulfoniques Sulfonate de perfluorobutane SPFB
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorodécanoïque PFDA
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorododécanoïque PFDoA
Acides carboxyliques et sulfoniques Sulfonate de perfluorodécane PFDS
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluoroheptanoïque PFHpA
Acides carboxyliques et sulfoniques Sulfonate de perfluoroheptane SPFHp
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorohexanoïque PFHxA
Acides carboxyliques et sulfoniques Sulfonate de perfluorohexane SPFHx
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorononanoïque PFNA
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide de sulfonate de perfluorooctane PFNS
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorooctanoïque APFO
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorooctanesulfonique SPFO
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluoropentanoïque PFPeA
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide de sulfonate de perfluoropentane PFPeS
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorotétradécanoïque PFTeDA
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluorotridécanoïque PFTrDA
Acides carboxyliques et sulfoniques Acide perfluoroundécanoïque PFUnA
Sulfonamide Perfluorooctane sulfonamide PFOSA
Fluorotelomères 4:2 Acide fluorotélomère sulfonique 4:2 FTS
Fluorotelomères 6:2 Acide fluorotélomère sulfonique 6:2 FTS
Fluorotelomères 8:2 Acide fluorotélomère sulfonique 8:2 FTS

LISTE ALLONGÉE (= Liste standard +)

Précurseurs N-éthyl perfluorooctane sulfonamide EtFOSA
Précurseurs N-Éthylperfluorooctane sulfonamido acide acétique EtFOSAA
Précurseurs N-éthyl perfluorooctane sulfonamide éthanol EtFOSE
Précurseurs N-Méthyl perfluorooctane sulfonamide MeFOSA
Précurseurs N-Méthylperfluorooctane sulfonamido acide acétique MeFOSAA
Précurseurs N-Méthyl perfluorooctane sulfonamide éthanol MeFOSE

LISTE COMPLÈTE (= Liste allongée +)

Composés de substitution 9-chloro-hexa-décafluoro-3-oxanonane-1-sulfonate 9Cl-PF3ONS (F-53B majeur)
Composés de substitution 11-Chloro-reicosa-fluoro-3-oxaundécane-1-sulfonate 11Cl-PF3OUdS (F-53B mineur)
Composés de substitution Acide 4,8-dioxa-3H-perfluoronanoïque ADONA
Composés de substitution Oxyde d’hexafluoropropylène acide dimère HFPO-DA (GenX)