Ces derniers temps, des procédés commerciaux basés sur la technologie photocatalytique, sont arrivés sur le marché, afin de satisfaire la demande croissante du traitement de l’air intérieur. L’objectif de ce présent travail est de développer une nouvelle méthodologie pour évaluer l’efficacité de ce nouveau procédé. Pour l’étude de l’application de la photocatalyse au traitement de l’air intérieur, un dispositif expérimental a été mis au point et deux méthodes analytiques ont été développées (ATD-GCMS et GC-PDHID). La performance de la dégradation photocatalytique du 2-propanol et du toluène à faibles concentrations (ppbv) a été étudiée. L’influence des différents paramètres (humidité relative, débit, concentration initiale, etc.) et leurs interactions sur la conversion, la formation des intermédiaires et la minéralisation au CO2 a été établie / Many commercial systems based in the photocatalytic technology have reached the market recently in order to address the growing demand for improve poor indoor air qualities. The present work deals with the development of a new methodology in order to evaluate the efficiency of this process. For the study of photocatalytic oxidation for indoor air applications, an experimental set-up was designed and two analytical tools (ATD-GC-MS and GC-PDHID) were developed. The performance of the photocatalytic treatment of 2-propanol and toluene at indoor air concentrations levels (ppbv) were realised. The influence of several parameters and their interactions effects on the conversion, by-product formation and mineralization to CO2 were established

L’objectif de ce projet a été de développer une approche bio-analytique permettant l’évaluation du danger inhérent à la multi-contamination de l’air intérieur en Ile-de-France. Des méthodes d’analyse chromatographique couplée à la spectrométrie de masse ont été développées et validées pour 62 composés d’intérêt présentant un potentiel perturbateur endocrinien (PE) avéré ou suspecté. Le potentiel PE a été évalué sur des bio-essais cellulaires de mesure de perturbation d’activité transcriptionnelle. Les résultats montrent que les familles de composés majoritaires dans l’air intérieur sont, par ordre décroissant : phtalates > muscs synthétiques > alkylphénols > parabènes. En outre, les composés sont prédominants en phase gazeuse, et les habitats les plus contaminés sont la crèche et la maison. L’air intérieur présente un potentiel PE de type œstrogénique, thyroïdien et anti-androgénique. En accord avec son profil de contamination, l’activité biologique de ce dernier se concentre majoritairement dans la phase gazeuse, et tend à être plus élevée dans la crèche et la maison. Une analyse dirigée par les bio-essais, ou effect-directed analysis (EDA), a été mise en œuvre pour identifier les composés cibles à l’origine des effets PE de l’air intérieur. Les composés suivants ont été identifiés comme étant potentiellement à l’origine d’effets PE observés : les phtalates, le méthyl-parabène, les alkylphénols, la cyperméthrine et les muscs synthétiques. Ce travail apporte des connaissances sur le danger inhérent à la multi-contamination de l’air intérieur ainsi que des données d’exposition utiles à une évaluation des risques sanitaires. / The objective of this project was to develop a bio-analytical approach leading to the assessment of the inherent hazard of the indoor air multi-contamination. Chromatographic methods combined with mass spectrometry were developed and validated for 62 target molecules known or suspected as endocrine-disrupting (ED) compounds. The ED potential was assessed by cellular bioassays measuring perturbations of transcriptional activity. The data showed that the predominant families of compounds in indoor air were in the following descendant order: phthalates > musks > alkylphenols > parabens. The ED contaminants were mainly present in gaseous phase, and the most contaminated locations were the day nursery and the house. An estrogenic, thyroid and anti-androgenic potential was attributed to indoor air. In agreement with its contamination profile, the biological activity of the latter was concentrated predominantly in the gaseous phase, and tended to be higher in the day nursery and the house. An effect-directed analysis (EDA) was carried out to identify the target chemicals responsible for the ED effects of indoor air. The following chemicals were identified as being potentially responsible for the observed ED effects: phthalates, methyl-paraben, alkylphenols, cypermethrin and synthetic musks. This work provides both knowledge about the inherent hazard of the indoor air multi-contamination and exposure data useful in health risk assessment.

Cette thèse étudie l’impact de l’Aéroport international de Beyrouth sur la qualité de l’air de Beyrouth et ses banlieues par mesures et modélisation des COVs et NO2. Il s’agit de la première étude qui identifie les signatures des émissions (COVs) issues des avions sous opération réelle. Grâce aux signatures détectées lors de 4 campagnes réalisées, nous constatons que l’aéroport a un impact sur la qualité de l’air de son voisinage, la zone côtière (trajectoire d’atterrissage), et les zones montagneuses. Ces résultats sont confirmés via le modèle ADMS-Airport, utilisé pour la première fois au Moyen-Orient et validé pour les conditions libanaises (r = 0.86). Par ailleurs, les concentrations de 47 COVs ont été mesurées pour la première fois à l'intérieur d’un bâtiment de l'aéroport. Les teneurs en COVs qui sont corrélées au nombre d’avions sont en dessous des valeurs seuils sauf pour l'acroléine alors que la celle de NO2 peut constituer un danger pour la santé. / This work mainly investigated the impact of Beirut Airport on the air quality of Beirut and its suburbs via both measurements and modeling of VOCs and NO2. This is the first study to determine VOC signatures of exhaust emissions from aircraft under real operation. Using these signatures, the impact of the airport activities was tracked in 4 transect campaigns, where it was found that the airport impacts air quality not only in its vicinity, but also on the seashore (landing jet trajectory) and in mountainous areas. These results were confirmed via modeling with ADMS-Airport, implemented for the first time in the Middle East, after being validated in the Lebanese conditions (r = 0.86). As a secondary goal, and for the first time, 47 VOCs were assessed inside an airport building. Measured VOC levels did not present any risks except for acrolein. In the arrivals hall, NO2 levels indicated a health hazard; while a direct relationship was found between aircraft number and VOC concentrations.

Cette thèse se consacre à la mise au point de techniques d’échantillonnage suivies d’analyses réalisées au laboratoire pour mettre en évidence les espèces majoritaires en air intérieur et caractériser leurs variations temporelles. Le développement analytique a été effectué pour 52 COVs et pour 16 HAPs associés à la phase particulaire de l’air. Les prélèvements des COVs ont été réalisés au moyen d’un préleveur automatique permettant d’échantillonner l’air sur des tubes extraits par désorption thermique et analysés par chromatographie gazeuse couplée à la détection FID. Pour la quantification des HAPs, le prélèvement des particules est effectué par un impacteur à cascade à trois étages permettant de fractionner l’aérosol en fonction de leur diamètre aérodynamique. Les HAPs sont quantifiés par chromatographie liquide haute performance couplée à la détection par fluorescence. Ces deux techniques ont été mises en application dans le cadre de la 1ère campagne intensive du projet MERMAID. / This work aims at developing rapid and simple air sampling techniques followed by laboratory analyses to highlight the occurrence of the main species in indoor air and to describe their temporal variations. The analytical development was focused on 52 VOCs belonging to a wide variety of chemical families to determine their concentrations. The sampling step was performed using an automatic sampler allowing the sampling of air on adsorbent tubes. These tubes were then thermally desorbed and analyzed by gas chromatography coupled to FID. Another analytical development was conducted to determine the particle bound PAHs concentrations. The sampling of particles was realized by the mean of a 3-stages cascade impactor allowing an aerosol fractionation depending on their aerodynamic diameter. Finally, quantification of PAHs was realized by liquid chromatography coupled to fluorescence detection. These two techniques were applied in a field campaign in the frame of the MERMAID program.

Dans le but d’évaluer la contamination des atmosphères intérieures et extérieures induite par les usages non agricoles de pesticides, deux approches complémentaires ont été mises en oeuvre : l’utilisation de capteurs passifs de type Tenax TA pour réaliser des prélèvements d’air, et l’utilisation de cheveux employés comme biomarqueurs d’exposition. Des campagnes de mesures ont été menées sur plusieurs sites à la suite de traitements de désherbage ou de désinsectisation ainsi quedans des logements. Les échantillons d’air et de cheveux ont été extraits respectivement par thermodésorption et par extraction solide-liquide, avant d’être analysés en chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Une augmentation du niveau de contamination de l’air extérieur et intérieur et l’existence de transferts entre ces deux milieux ont pu être observées après l’application de pesticides. Dans les logements, des pesticides actuellement employés mais aussi des pesticides interdits et persistants ont été détectés. Plusieurs pesticides ont également été détectés dans les cheveux, mais l’exposition humaine à ces derniers n’a pas pu toujours être corrélée à une contamination de l’air. / In order to evaluate indoor and outdoor air contamination resulting from non-agricultural uses of pesticides, two complementary approaches were applied: passive samplers based on Tenax TA used for air sampling and hair used as biomarkers of exposure. Sampling campaigns were conducted on several sites after weeding and pest control treatments as well as in accommodations. Air samples and hair samples were respectively extracted by thermal desorption and solid-liquid extraction prior to their analysis by gas chromatography combined with mass spectrometry (GC-MS). An increase of the indoor and outdoor air contamination levels and the existence of transfers between these two environments could be observed after pesticides applications. In accommodations, pesticides currently used and banned but persistent ones were detected. Several pesticides were also detected in hair samples but human exposure to these pesticides cannot be correlated with air contamination in all cases.

Depuis quatre décennies, la prévalence des affections respiratoires chroniques de l'enfant a considérablement augmenté dans les pays développés. Les conditions de survenue de ces affections sont complexes, mais de nombreux travaux suggèrent la contribution importante de l'exposition par inhalation aux polluants de l'air intérieur. Dans ce contexte, cette thèse vise à évaluer l’exposition cumulée à une gamme de polluants chimiques et biologiques de l’air intérieur dans un échantillon donné de logements. Il a également pour objectif de créer une typologie des logements en fonction de leur multi-contamination, et vise à construire des modèles explicatifs des concentrations des polluants en fonction des caractéristiques de l’habitat et des habitudes de vie des occupants.Une enquête environnementale a été menée dans 150 logements issus de la cohorte Pélagie, suivie en Bretagne depuis 2002. Des prélèvements ont permis de mesurer la concentration de 8 aldéhydes, 4 THM, 22 autres COV, 9 COSV et 4 genres de moisissures dans l’air de ces logements. Celles-ci, ainsi que 4 allergènes ont également été dosés dans des échantillons de poussières. Les paramètres d’ambiance (température, humidité relative et dioxyde de carbone) ont été mesurés. Un questionnaire renseigné par les familles a permis de collecter des informations sur les logements et leurs occupants : structure et historique du bâtiment, revêtements, ménage, chauffage, aération, utilisation de certains produits ou réalisation d’activités particulières. Ces données ont été analysées par des approches statistiques multivariées, et des modèles de régression linéaire et logistique ont été mis en oeuvre pour relier les concentrations des contaminants aux caractéristiques des logements. Ces mesures ont mis en évidence une contamination importante et systématique des logements par une grande part des contaminants chimiques et biologiques, à des niveaux parfois élevés au regard d’études comparables et des valeurs guides lorsqu’elles existent. Des analyses en composantes principales ont permis de mettre en évidence des sous-groupes de composés qui ont pu être interprétés en termes de sources, et de sélectionner un certain nombre de composés traceurs représentatifs de chaque sous-groupe. Une analyse factorielle multiple a permis de répartir les logements en 7 classes, chacune présentant un profil de multi-contamination particulier. Enfin, les modèles de régression linéaire et logistique construits pour les composés traceurs permettent d’expliquer entre 5 et 60% de la variabilité des concentrations, et mettent en évidence la multiplicité des sources, l’importance de la description précise des environnements intérieurs, et l’impact des paramètres d’ambiance sur ces concentrations. Ce travail décrit donc une contribution importante à l’évaluation des expositions aux contaminants de l’air intérieur et fournit un certain nombre d’éléments quant à la prédiction des expositions dans les environnements intérieurs. / For the last four decades, the prevalence of chronic respiratory affections in children has increased dramatically in developed countries. Occurring conditions of these affections are complex, but many studies suggest the important contribution of inhalation exposure to indoor air pollutants. In this context, this thesis aims to assess the cumulative exposure to a range of chemical and biological pollutants in indoor air in a given sample of dwellings. It also aims to create a typology of these dwellings based on their multi-contamination, and to build explanatory models for concentrations of pollutants based on characteristics of the dwellings and lifestyle of the occupants. An environmental survey was conducted in 150 dwellings from the Pelagie cohort, followed in Brittany since 2002. We measured the concentration of 8 aldehydes, 4 THMs, 22 other VOCs, 9 SVOCs and 4 mold genera in the air of these dwellings. Molds as well as four allergens were also measured in dust samples. Ambient parameters (temperature, relative humidity and carbon dioxide) were also measured. A questionnaire completed by families allowed collecting information on dwellings and their occupants: structure and history of the building, wall and floor coatings, cleaning, heating and ventilation habits, use of certain products or performing specific activities. These data were analyzed by multivariate statistical approaches, and linear and logistic regression models were used to link the concentrations of the contaminants with the housing characteristics. These measures showed an important and systematic contamination of the dwellings by a large amount of both chemical and biological contaminants, sometimes at relatively high levels regarding comparable studies and guideline values when they exist. Principal components analysis allowed to identify subgroups of compounds that could be interpreted in terms of sources, and to select representative compounds of each subgroup. A multiple factor analysis was used to classify the dwellings into 7 categories, each with a special multi-contamination profile. Finally, linear and logistic regression models built for the representative compounds explained between 5 and 60% of the variability of the concentrations, and highlighted the multiplicity of sources, the importance of a precise description of indoor environments, and the impact of the ambient parameters on these concentrations. This work thus describes an important contribution to the exposure assessment to indoor air contaminants and provides elements for prediction of exposures in indoor environments.