Thèse Pfahistory Phd Historique et Tendances Long Terme des Pfas Associés aux Pm10 à Lyon Centre à Partir d'Analyses Ciblées et Non-Ciblées H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Perpignan Via Domitia
École doctorale : Energie et Environnement
Laboratoire de recherche : Centre de recherches insulaires et observatoire de l'environnement
Direction de la thèse : MARIE-VIRGINIE SALVIA ORCID 0000000288061777
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-08T23:59:59

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) constituent une grande famille de composés chimiques fluorés de milliers de substances qui sont présents dans divers produits de consommation et utilisés pour différentes applications industrielles. Ces composés se retrouvent dans tous les compartiments environnementaux, y compris dans l'atmosphère, et présentent des risques pour la santé et les écosystèmes du fait notamment de leur persistance. Comprendre les évolutions temporelles des concentrations et des caractéristiques des PFAS dans l'air ambiant est crucial pour préparer une réglementation adaptée à leur gestion. Le projet PFAhiStory (ADEME, n° convention 2462D0052, 12/2025-05/2029), dans lequel s'inscrit ces travaux de thèse, vise à retracer l'évolution historique et à analyser les tendances d'évolution à long terme (janvier 2015 - mars 2027) des concentrations atmosphériques et des empreintes chimiques des PFAS associées aux particules atmosphériques (PM10) sur un site d'étude représentatif de l'exposition des populations en France (site urbain de Lyon centre). Il s'appuie sur des échantillons de filtres PM10 historiques collectés au travers du dispositif CARA (Observatoire national de la composition chimique et des sources de particules fines en milieu urbain) piloté par le Laboratoire central de surveillance de la qualité de l'air (LCSQA). Dans le cadre de ce projet, les analyses chimiques, ciblées et non ciblées, seront réalisées par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). La limite pour les analyses non-ciblées avec ce type d'instrumentation, en haute résolution (LC-HRMS), est qu'elles ne permettent de voir qu'une partie des composés associés aux particules et d'autant plus pour les PFAS où seuls 10 % seraient analysables à partir de techniques de chromatographie liquide. Pour élargir la couverture analytique, les méthodes non-ciblées en GC-HRMS s'imposent comme complémentaires, notamment pour l'analyse des PFAS volatils et semi-volatils. De plus, l'utilisation de la chromatographie bidimensionnelle (GC×GC) permet d'améliorer considérablement la séparation de ces composés, mais aussi des autres composés organiques associés aux PM10. Combiné avec différents modes d'ionisation, ce type d'analyse permet d'obtenir les empreintes chimiques les plus larges possibles analysables en GC. Ainsi, les objectifs de ces travaux de thèse sont de développer et mettre en oeuvre des analyses ciblées (pour des PFAS donnés non analysables en LC) et non-ciblées par GC×GC-HRMS sur l'ensemble des échantillons PM10 (janvier 2015 - mars 2027). Ces analyses complémentaires permettront d'obtenir une digitalisation des échantillons PM10 et de générer les empreintes chimiques les plus étendues possibles, en combinant donc LC-HRMS et GC×GC-HRMS, qui seront exploitables ultérieurement pour identifier des composés émergents ou d'intérêt atmosphérique, et notamment identifier, ou mettre en évidence, les PFAS. Une comparaison des concentrations atmosphériques en PFAS observées avec celles rapportées dans la littérature internationale ou obtenues dans d'autres projets/études menés en France sera réalisée. Le bénéfice de la complémentarité des analyses réalisées, dans le cadre du projet PFAhiStory et de ces travaux de thèse, par LC- et GC-MS sera évalué. Une évaluation, par analyse statistique, des tendances d'évolution à long terme des concentrations des PFAS dans les PM, ainsi que des empreintes chimiques en PFAS présents en phase particulaire sera également conduite.

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) constituent une vaste famille de composés chimiques fluorés, comprenant plusieurs milliers de substances qui sont présentes dans les produits commerciaux ou l'environnement et qui varient considérablement en termes de propriétés chimiques et physiques. Ces composés ont été détectés dans tous les compartiments l'environnementaux, y compris dans l'air, l'eau, les sédiments, les sols, les poussières, la faune et dans le corps humain. Diverses études toxicologiques ont soulevé des inquiétudes quant à la nature bio-accumulative de certains PFAS et leurs potentiels effets sur la santé. Ces composés sont émis dans l'atmosphère par les installations industrielles les produisant ou les utilisant dans leurs procédés, par les installations de stockage de déchets et d'incération, par les stations d'épuration, du fait de leur utilisation comme agent d'extinction lors des incendies, en lien avec le spray océanique, mais aussi par les produits de consommation depuis l'intérieur des logements. La connaissance actuelle sur l'occurrence de ces composés dans l'air ambiant selon les typologies de site et influences des sources potentielles (urbain, péri-urbain, industriel, rural, côtier), sur le partage entre les phases gazeuse et particulaire, et sur l'évolution temporelle des leurs concentrations dans l'atmosphère est cependant encore faible. De plus, le nombre de PFAS et leurs utilisations ont augmenté au fil des ans. On estime que la famille des PFAS pourrait inclure plus de 12000 substances chimiques. Ainsi, il existe de nombreuses incertitudes quant à la nature et au nombre de composés de type PFAS présents dans l'air ambiant ainsi que sur leur évolution au fil du temps. Dans ce contexte le projet PFAhiSory s'intéresse à retracer l'évolution historique et à analyser les tendances à long terme (janvier 2015 - mars 2027) des concentrations atmosphériques et des empreintes chimiques des PFAS associées aux particules sur un site d'étude représentatif de l'exposition des populations (Lyon centre). Ce projet se base sur des analyses ciblées et non-ciblées par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Ce type d'instrumentation ne permet d'analyser qu'une partie des composés associés aux particules et d'autant plus pour les PFAS où seuls 10 % seraient analysables à partir de techniques de chromatographie liquide. Ainsi, les objectifs de ces travaux de thèse sont de développer et mettre en oeuvre des analyses ciblées (pour des PFAS donnés non analysables en LC) et non-ciblées par GC×GC-HRMS sur l'ensemble des échantillons PM10 (janvier 2015 - mars 2027) afin d'obtenir une digitalisation des échantillons PM10 et de générer les empreintes chimiques les plus étendues possibles, en combinant donc LC-HRMS et GC×GC-HRMS, qui seront exploitables ultérieurement pour identifier des composés émergents ou d'intérêt atmosphérique, et notamment identifier, ou mettre en évidence, les PFAS. Les résultats obtenus permettront d'évaluer la complémentarité des analyses par LC- et GC-MS, de comparer les concentrations atmosphériques en PFAS observées avec celles rapportées dans la littérature et de réaliser une analyse des tendances d'évolution à long terme des concentrations des PFAS dans les PM10 la plus complète possible.

Les connaissances sur les concentrations en PFAS composés dans l'air ambiant et sur leurs évolutions temporelles à long terme sont encore faibles. La famille des PFAS compte un nombre de substances très important (de l'ordre d'une dizaine de millier de composés). Il existe de nombreuses incertitudes quant à la nature et au nombre de composés de type PFAS présents dans l'air ambiant, notamment associés aux particules, ainsi que sur leur évolution au fil du temps. Les analyses par LC-(HR)MS étant limitées pour ces composés, leur analyse par GC×GC-HRMS est essentielle afin d'être le plus exhaustif possible compte tenu du nombre de composés potentiels en présence associés aux particules d'air ambiant. Comprendre cette évolution, qu'il s'agisse des concentrations atmosphériques ou de la diversité des PFAS en présence, est essentielle et fournirait un appui essentiel aux politiques publiques, tant au niveau national que local, pour réguler la production, l'utilisation et le traitement de ces polluants en France et en Europe. Ces connaissances permettraient également une meilleure gestion de la qualité de l'air en lien avec ces composés.

Cursus de Formation(s) académique souhaité :
- Master en chimie de l'environnement ou en chimie analytique

Compétences scientifiques et techniques recherchées :
- Intérêt pour le travail en laboratoire, le traitement et l'analyse de données.
- Connaissances en chimie analytique (GC-MS, GC-HRMS, GC×GC-MS).
- Compétences informatiques et en analyse de données.
- Des connaissances en chimie atmosphérique sont un atout.

Compétences linguistiques souhaitées:
- Bon niveau en anglais