Analyse chimique avec spéciation

L'analyse chimique (avec spéciation) est un moyen de séparer, d'identifier et de mesurer les différents composés présents dans un échantillon d'air odorant. Il est difficile d'utiliser cette méthode pour mesurer la gêne des odeurs car la présence de différents composés chimiques peut avoir des effets différents lorsqu'ils sont combinés avec d'autres - certaines combinaisons peuvent intensifier l'odeur tandis que d'autres peuvent contrebalancer.

Qu’est-ce que c’est?

L'analyse chimique (avec spéciation) des émissions odorantes consiste à identifier et quantifier complètement les composés chimiques odorants dans un échantillon d'odeur. Il s'agit d'une «analyse instrumentale» car elle étudie les odeurs à l'aide d'instruments. Des outils sensibles et puissants sont nécessaires pour l'analyse des odeurs.

Différentes instrumentations peuvent être appliquées à cet effet: la principale technique de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). GC - MS est une technique qui combine la capacité de séparation de la chromatographie en phase gazeuse (GC) avec la spectrométrie de masse (MS), qui permet l'identification des composés séparés (figure 1).

Figure 1. Animation de spectrométrie de masse de eLearn.Punjab on Vimeo.

La chromatographie en phase gazeuse peut séparer les molécules en fonction de leurs propriétés physico-chimiques: comme une course à pied, les molécules courent le long de la colonne GC et elles atteignent le détecteur MS en un temps différent (appelé temps de rétention), selon leurs caractéristiques chimiques. Cette séparation permet à la SM d'analyser les molécules séparément: en effet, le spectromètre de masse décompose chaque molécule en fragments ionisés, obtenant un spectre de masse. Un spectre de masse est une empreinte moléculaire, caractéristique et permettant d'identifier de manière unique une substance.

Ainsi, nous obtenons un chromatogramme, un diagramme où nous pouvons observer différents pics, chaque pic étant attribuable aux différentes molécules séparées par la colonne GC en fonction du temps (figure 2). Sous chaque pic chromatographique, il est possible d'analyser le spectre de masse et d'identifier chaque substance.

Contexte

L'analyse chimique avec GC-MS est une technique «ancienne» et consolidée et est historiquement la première méthode appliquée à l'analyse des odeurs. Cependant, elle ne peut pas être considérée comme une méthode développée spécifiquement pour la mesure des odeurs. Bien que le type d'informations obtenues avec ce type d'analyse puisse être très précis, il n'est pas directement lié à la perception des odeurs.

Que peut-il être utilisé?

Au niveau des émissions, le GC-MS peut être appliqué afin d'obtenir des informations sur la composition chimique des émissions d'odeurs. GC-MS permet d'identifier et de quantifier les émissions d'odeurs complexes. L'identification et la quantification des composés chimiques présents dans une émission d'odeurs sont fondamentales pour évaluer l'impact des composés émis sur l'environnement et la santé humaine

La caractérisation chimique permet également d'évaluer la conformité des émissions aux limites réglementaires de concentration ou de flux fixées par les autorités compétentes afin de protéger les travailleurs et les citoyens de l'exposition à des composés dangereux ou toxiques.

Figure 2. Chromatogramme (en haut) et spectre de masse (en bas)

À quoi ne peut-il PAS être utilisé?

L'analyse chimique peut s'avérer très difficile et pas toujours efficace, notamment dans la caractérisation des odeurs complexes. Les odeurs ne sont pas additives: dans les mélanges odorants, des effets synergiques et masquants entre différents odorants peuvent se produire, ce qui fait que la composition chimique d'un échantillon odorant ne peut pas être liée à sa concentration en odeur.

Une façon de relier la composition chimique d'un mélange odorant à sa concentration olfactive consiste à évaluer la «valeur d'activité odorante» (OAV), qui est calculée comme la somme du rapport entre la concentration chimique de chaque composé du mélange et sa concentration seuil d'odeur:

OAV = Valeur d'activité odorante (ouE m-3)
Ci = Concentration du composé i (mg m-3)
OTi = seuil d'odeur du composé i (mg ouE-1)

Cependant, la concentration d'odeur calculée par l'OAV peut être très imprécise. Une des raisons de cette imprécision est la difficulté de trouver des valeurs OT fiables, étant donné que les valeurs trouvées dans la littérature pour un seul composé odorant diffèrent souvent de plusieurs ordres de grandeur. De plus, si des effets synergiques de composés odorants sont présents, un tel calcul sous-estimera la concentration olfactive du mélange odorant.

Enfin, les techniques analytiques ne sont pas aussi sensibles que le nez humain pour détecter tous les composés malodorants. En effet, certains composés odorants ont des concentrations seuils d'odeur de l'ordre de ppb (parties par milliard) ou même ppt (parties par billion), qui sont des niveaux qui sont à peine détectés par les méthodes instrumentales.