Développement de méthodes innovantes pour la caractérisation de la matière organique et de ses produits de transformation dans les filières de potabilisation
Innovative analytical development for organic matter characterization and transformation by-products in drinking water
Eau potable
Sous-Produits de désinfection
Matière organique
Oxydation
Chimie analytique
Chromatographie d’exclusion stérique
Drinking water
Disinfection-By-Products
Organic matter
Oxidation
Analytical chemistry
Eau potable
Décontamination
Désinfection
Sous-produits
Oxydation
Matière organique
Spectrométrie de masse à plasma induit par haute fréquence
Spectroscopie de fluorescence
La matière organique naturelle (MON) présente dans les ressources en eaux joue un rôle central dans la formation des sous-produits de désinfection (SPD) lors des traitements chimiques. Comprendre sa structure et sa réactivité est essentiel pour limiter ces composés, dont certains sont réglementés ou potentiellement toxiques. Cette thèse vise à développer deux approches analytiques innovantes, basées sur la chromatographie d'exclusion stérique à haute performance (HPSEC), pour caractériser la MON et mieux cerner son implication dans la formation des SPD.La première méthode, la chromatographie d'exclusion stérique couplée à la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (HPSEC-ICP-MS), permet la séparation selon le poids moléculaire et la quantification sélective des halogènes (Br, I) dans les fractions organiques et inorganiques, offrant une vision directe de la spéciation élémentaire, en dépassant les limites de la méthode AOX.La seconde méthode, la chromatographie d'exclusion stérique à haute performance couplée à un détecteur à fluorescence (HPSEC-FLD) après dérivatisation chimique, cible spécifiquement les composés azotés impliqués dans la formation de SPD azotés. La dérivatisation augmente leur détectabilité par fluorescence, permettant une quantification plus précise.Ces deux techniques ont été appliquées à des échantillons représentatifs de différentes matrices et conditions de traitement, révélant la distribution des précurseurs les plus réactifs et la contribution des fractions organiques à la formation de SPD. Les résultats démontrent l'intérêt du couplage de méthodes séparatives et élémentaires pour dépasser les limites des indicateurs globaux comme le carbone organique total (COT) ou les halogénures organiques adsorbables (AOX), et ouvrent la voie à une meilleure gestion du risque lié aux SPD dans les filières de potabilisation.
Natural organic matter (NOM) in raw waters plays a key role in the formation of disinfection by-products (DBPs) during chemical treatments. Understanding its structure and reactivity is essential to reduce the occurrence of these compounds, some of which are regulated or potentially toxic. This PhD aimed to develop two innovative analytical approaches, based on high-performance size-exclusion chromatography (HPSEC), to characterize NOM and better assess its role in DBP formation.The first method, high-performance size-exclusion chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry (HPSEC-ICP-MS), enables molecular weight-based separation and selective quantification of halogens (Br, I) in both organic and inorganic fractions, providing direct elemental speciation beyond the limitations of the conventional AOX method.The second method, high-performance size exclusion chromatography coupled with a fluorescence detector (HPSEC-FLD) after chemical derivatization of amines, specifically targets nitrogen-containing compounds involved in nitrogenous DBP formation. Derivatization increases their molecular weight and fluorescence detectability, enabling more accurate quantification.Both techniques were applied to representative samples from various matrices and treatment conditions, revealing the distribution of the most reactive precursors and the contribution of specific organic fractions to DBP formation. The results demonstrate the value of combining separative and elemental methods to overcome the limitations of global indicators such as total organic carbon (TOC) or adsorbable organic halides (AOX), and pave the way for improved DBP risk management in drinking water treatment processes.
Electronic Thesis or Dissertation
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fr
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5286658
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http://www.theses.fr/2025ULILR044/abes
Shalak
Mohamad
Shalak
1999-12-07
LB
295535598
https://theses.fr/2025ULILR044
2025ULILR044
https://doi.org/10.70675/33c35156z0e3fz4769z8ddcz344ee40ac7e0
2025-11-19
Chimie organique, minérale, industrielle
Université de Lille (2022-....)
259265152
Doctorat
Docteur es
non
oui
Criquet
Justine
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
176934529
Superville
Pierre-Jean
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
180972634
Dumoulin
David
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3
142743127
Mounicou
Sandra
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
070055424
Le Roux
Julien
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
252777530
Mounicou
Sandra
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070055424
Boudenne
Jean-Luc
MADS_RAPPORTEUR_2
145020215
École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
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148937330
Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Interactions, la Réactivité et l'Environnement (LASIRE)
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1292
161617484
Université de Lille (2022-....)
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Agence nationale de la recherche (France ; 2005-....)
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Centre national de la recherche scientifique (France ; 1939-....)
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ddc:540
Criquet
Justine
Superville
Pierre-Jean
Dumoulin
David
Mounicou
Sandra
Le Roux
Julien
Mounicou
Sandra
Boudenne
Jean-Luc
École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Interactions, la Réactivité et l'Environnement (LASIRE)
Université de Lille (2022-....)
Agence nationale de la recherche (France ; 2005-....)
Centre national de la recherche scientifique (France ; 1939-....)
PDF
5286658
restriction 2025-11-19 2026-11-30
restriction 2025-11-19 2026-11-30