Die Herstellung von homogenen Referenzmaterialien ist für die ortsaufgelöste Festkörperanalytik von besonderer Bedeutung. Eine neue Methode zur Herstellung von Referenzmaterialien auf Polymerbasis unter Verwendung von Metallacetylacetonaten wurde entwickelt. Die Elemente Al, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, La, Mg, Pb, Sr und Zn wurden im Spurenbereich eingebracht. Mit µRFA, LA-ICP-MS und LIBS konnte die homogene Elementverteilung in den auf diese Weise hergestellten Polymerschichten und deren Anwendbarkeit zur Kalibrierung von quantitativen Analysen gezeigt werden. Aufgrund der guten Stapelbarkeit der Polymerschichten, konnten diese auch für tiefenaufgelöste Messungen mittels CµRFA erfolgreich eingesetzt werden. Anhand der hergestellten Materialien wurden die Einflüsse verschiedener Messbedingungen bei LA-ICP-MS-Analysen auf das Untersuchungsergebnis evaluiert. Für die Auswertung und Visualisierung der Elementverteilungen sowie deren Kombination mit molekülspektrometrischen Daten wurden, passende Pythonskripte entwickelt.:1 Abkürzungsverzeichnis 2 Einleitung 3 Stand der Forschung 3.1 LA-ICP-MS 3.1.1 Allgemeiner Aufbau 3.1.2 Einflüsse auf das Messergebnis 3.2 Röntgenfluoreszenzanalyse 3.2.1 Allgemeines Prinzip 3.2.2 Besonderheiten der Mikro- und konfokalen Röntgenfluoreszenzanalyse 3.3 Referenzmaterialien 3.3.1 Allgemeiner Zweck 3.3.2 Kalibrierstrategien 3.3.3 Etablierte Materialien für matrixangepasste Standards 3.3.4 Referenzmaterialien auf Basis polymerer Kunststoffe 3.3.5 Zusammenfassung 4 Herstellung von Referenzmaterialien auf Basis strahlenhärtender Lacke 4.1 Hinführung zum Thema 4.2 Herstellung der Acetylacetonat-Komplexe 4.3 Einbringen der Komplexe in die Lackschichten und Bestimmung der Homogenität4.3.1 Präparation der Lackschichten 4.3.2 Probensysteme 4.3.3 Homogenitätsbestimmung 4.3.4 Analyse mit NMR 4.4 Kalibrierreihe 4.4.1 μRFA 4.4.2. LA-ICP-MS 4.4.3 Handheld LIBS 4.4.4 Tiefenprofile 4.5 Multischichtsysteme 4.5.1 Tiefenprofilmessungen gestapelter Lackschichten 4.5.2 Anwendbarkeit für die Tiefenkalibrierung 4.5.3 Temperatureinflüsse auf gestapelte Proben 4.6 Zusammenfassung 5 Einfluss verschiedener Messparameter auf das Ergebnis der LA-ICP-MS-Analysen 5.1 Hinführung zum Thema 5.2 Einfluss auf die Gesamtintensität 5.2.1 Gasflussgeschwindigkeiten 5.2.2 Beurteilung der Schussrate 5.3 Einfluss auf das Austragsverhalten 5.3.1 Skript zur Auswertung der Peakform 5.3.2 Auswertung der Peakform 5.4 Ablagerung von Material auf der Probenoberfläche 5.4.1 Analyse der geklebten Proben 5.4.2 Analyse der gestapelten Proben 5.5 Zusammenfassung 6 Etablierung einer Auswerteroutine 6.1 LA-ICP-MS-Mapping 6.1.1 Einlesen der Daten 6.1.2 Offset-Korrektur 6.1.3 Auswerten von Linienmessungen 6.1.4 Auswertung und Darstellung von Mappings 6.1.5 Clusteranalyse 6.2 Datenkombination verschiedener Analysemethoden 6.2.1 Daten der ultrahochauflösenden Molekülmassenspektrometrie 6.2.2 Probenpräparation 6.2.3 Zusammenfügen der Einzeldaten 6.3 CμRFA-Datenverarbeitung 6.3.1 Einlesen der Daten 6.3.2 Subtraktion und Addition 6.3.3 Darstellung der dreidimensionalen Elementverteilung mit MayaVi 6.3.4 Anpassung des dargestellten Volumens 6.3.5 Datenkorrektur mittels Gaußfit 6.4 Zusammenfassung 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Anhang 8.1 Literatur 8.2 zusätzliche Graphiken und Tabellen 8.3 Pythonskripte 8.4 Geräte und Chemikalien 8.4.1 Chemikalienliste 8.4.2 Geräte und Parameter 8.5 Publikationsliste 8.5.1 Artikel in Fachzeitschriften 8.5.2 Patenteinreichung 8.5.3 Konferenzbeiträge 8.6 Lebenslauf

Die ASFiNAG unterhält mehr als 5.000 Brückenobjekte im Straßennetz. Die meisten von ihnen wurden in Stahlbeton- oder Spannbetonbauweise errichtet und insbesondere die Stützen sind hohen Belastungen durch Chlorid ausgesetzt. Dies führt langfristig zu einer Verringerung der Dauerhaftigkeit und Instandsetzungen sind daher erforderlich. Eine genaue Ermittlung der Depassivierung und ein Prognosemodell sind bei Chloridbelastung besonders wichtig für eine kosteneffiziente Erhaltung. Die neue Methode LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) ermöglicht exaktere Ergebnisse als die traditionelle Chloridbestimmung mittels Titration. Die Vorteile der beiden Methoden werden im Beitrag diskutiert und die Ergebnisse verglichen. Es wird gezeigt, dass die LA-ICP-MS-Methode zuverlässigere Ergebnisse liefert und durch die hohe Ortsauflösung der Chloridprofile sowie die genaue Bestimmung des Chloridgehalts noch nicht dagewesene Möglichkeiten für eine exakte Beurteilung und Prognose eröffnet.

In dieser Doktorarbeit wurde eine analytische Methode zur Charakterisierung metallischer Nanopartikel (NPs) entwickelt und die Methode bei der Untersuchung natürlicher Proben angewendet. Mit einem analytisches System bestehend aus einem Mikrotropfengenerator (microdroplet generator, MDG) zusammen mit einem pneumatischen Zerstäuber und einem induktiv gekoppeltem Plasma-Massenspektrometer (ICP-MS) konnte eine quantitative und qualitative Charakterisierung von NPs durchgeführt werden. Der MDG wurde verwendet um die Kalibrierungsfunktion für die massenspektrometrische Quantifizierung der Metalle in den Nanopartikelproben, die über den pneumatischen Zerstäuber eingeführt wurden, einzurichten. Der Hauptvorteil dieser Anordnung besteht darin, dass mit dem MDG für jedes Metall Tropfen einer gewünschten Größe hergestellt werden können und eine 100 %-ige Transporteffizienz gegeben ist. Die eingeführte Masse korrelierte mit der Signalintensität von Nanopartikeln, so dass die mit dem MDG generierten Tropfen für die Kalibrierung verwendet werden konnten ohne dass Referenzmaterial erforderlich war. Die aufwändige und fehleranfällige Bestimmung der Effizienz eines Zerstäubers, die für die Bestimmung des Metallgehaltes von NPs mittels eines Einzelpartikel-ICP-MS (spICP-MS) erforderlich ist, konnte dadurch vermieden werden. Unter Anwendung dieser dualen Einführungsmethode wurden Größen und Konzentrationen einer Reihe von Standard Silber (Ag) NPs und Referenz Gold (Au) NPs mit hoher Genauigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde mit einem neuen kommerziell verfügbaren ICP-Flugzeitmassenspektrometer (ICP-TOF-MS) Ag und Au NPs in unterschiedlichen Matrices charakterisiert: in verschiedenen Salzsäure (HCl)- und Salpetersäure (HNO3)- Konzentrationen und in Gegenwart verschiedener Elemente. Bei den unterschiedlichen Matrices war die Größenbestimmung innerhalb der gegebenen Standardabweichungen korrekt. / In this doctoral thesis an analytical method for characterising metal nanoparticles (NPs) was developed and its application for investigating natural samples verified. An analytical system consisting of a microdroplet generator (MDG) used in combination with a pneumatic nebuliser (PN) and an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) proved capable of quantitatively and qualitatively identifying NPs. The MDG was used to establish the calibration function for mass quantification of the metal present in the sample NPs introduced via the PN. The major advantage of this configuration is that the MDG generated droplets of tailored size for any given metal while offering a 100 % transport efficiency. The introduced mass correlated with signal intensities of NPs and thus the microdroplet generated droplets could be used for calibration purposes without the need for any reference material. Thus, the tedious and error-prone nebuliser efficiency determination step that is required when determining the NP metal content using the single particle mode ICP-MS (spICP-MS) approach, could be avoided. With this dual sample introduction method, the sizes and concentrations of a range of standard silver (Ag) NPs and gold (Au) reference NPs were determined with high accuracy. Additionally, together with a new commercially available ICP-time of flight-MS (ICP-TOF-MS) the characterisation of Ag- and Au-NPs was carried out in various matrices: In hydrochloric (HCl) and nitric acid (HNO3) at a range of concentration and in different elemental environments. In the presence of matrices, it was found that the size characterisation of the NPs is correct within the standard deviation.

[pt] Este trabalho teve como objetivo caracterizar química e morfologicamente material particulado (PM2.5 e PM10) coletado na zona sul e oeste da cidade de Rio de Janeiro e na região metropolitana, utilizando técnicas como a Cromatografia de íons (CI), Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICPMS) e a Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada ao Espectrômetro de RaiosX por Dispersão de Energia (MEV-EDX). Além disso, foram realizados ensaios toxicológicos com C. elegans para avaliar os efeitos da exposição ao material particulado (MP), nas diferentes frações de tamanho. Concentrações médias anuais de PM2.5 entre 7,40 +/- 3,96 (micrograma)m-3 e 17,4 +/- 7,38 (micrograma) m-3 foram medidas durante os anos 2015 e 2018, as quais foram inferiores ao padrão intermediário da qualidade do ar, estabelecido pelo CONAMA, registando-se as maiores médias anuais durante o 2016, ano em que foram realizados os Jogos Olímpicos. Resultados das análises químicas mostraram que o MP em todos os pontos de coleta estava constituído principalmente por espécies iônicas como Cl- , NO3 - , Na+ e SO4 2- e elementos como V, Ni, Cu, Cd, Sn e Pb, sendo determinadas apenas variações significativa (p menor que 0,05) nas concentrações de SO4 2- , NO3 - , Na+ , Cu e Sn, entre os períodos estudados. Através dos resultados das análises de MEV-EDX as partículas atmosféricas se classificaram segundo sua morfologia – Fuligem, esféricas, biológica e minerais- e segundo sua composição elementar – partículas com teor de enxofre, de cloro e de ferro -. Finalmente, efeitos tóxicos foram observados pela exposição ao PM10 e PM2.5 em organismos C. elegans, alterando parâmetros fisiológicos (e.g. crescimento e reprodução) e promovendo respostas dos mecanismos antioxidantes, como resultado do estresse oxidativo gerado por espécies presentes no MP. / [en] This work aimed to characterize chemically and morphologically particulate matter (PM2.5 and PM10) collected in the south and west zones of the city of Rio de Janeiro and in the metropolitan region, using techniques such as ion chromatography (IC), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and Scanning electron microscopy- energy dispersive spectrometry (SEM-EDX). Annual mean concentrations of PM2.5 between 7,40 +/- 3,96 microgram m-3 e 17,4 +/- 7,38 microgram m-3 were measured during the years 2015 and 2018, which were lower than the intermediateair quality standard established by CONAMA, with the highest annual averages recorded during 2016, the year in which the Olympic Games were held. In addition, toxicological tests were performed with C. elegans to evaluate the effects of exposure to particulate matter (PM) in the different size fractions. Results of the chemical analysis showed that PM at all collection sites consists mainly of ionic species such Cl- , NO3 - , Na+ and SO4 2- and elements such as V, Ni, Cu, Cd, Sn and Pb, being determined only significant variations (p less than 0,05) in the concentrations of SO4 2- , NO3 - , Na+ , Cu, and Sn, between the studied periods. Based on the results of the SEM-EDX analysis, atmospheric particles were classified according to their morphology – Soot, spherical, biological and minerals- and according to their elemental composition – particles with sulfur, chlorine and iron content. Finally, toxic effects were observed by exposure C. elegans organisms to PM10 and PM2.5, altering physiological parameters (e.g growth and reproduction) and promoting antioxidant mechanisms responses, as a result of oxidative stress generated by compounds present in the PM.

[pt] Uma das formas de detectar a contaminação ambiental é pela análise de respostas bioquímicas, ou biomarcadores, de tecidos de organismos-sentinela, como os mamíferos marinhos, uma vez que estes atuam como bioindicadores da saúde dos oceanos e de suas respectivas cadeias tróficas. A toninha (Pontoporia blainvilei) e o golfinho-de-dentes-rugosos (Steno bredanensis) são animais com longa expectativa de vida e estão no topo da cadeia alimentar, sendo, portanto, considerados indicadores adequados de contaminação ambiental. Neste trabalho foram estudadas as concentrações de metais e metalóides, tanto não-essenciais quanto essenciais, em amostras de fígado, rim e músculo de indivíduos de P. blainvilei e S. bredanensis coletados na Região dos Lagos e Norte Fluminense do estado do Rio de Janeiro, através da técnica de espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Além das concentrações totais, foram avaliados como estes se distribuem nas diferentes frações subcelulares, obtidas a partir de processos de extração diferencial. Além disso, foi avaliada também a indução de metalotioneína (MT) e glutationa reduzida (GSH), consideradas proteínas de resposta a este tipo de contaminação, por espectrofotometria na região do UV-visível. Não houve diferença significativa entre as concentrações de MT encontradas nos três tecidos analisados para ambas as espécies, nem para GSH em P. blainvilei. No entanto, foi verificada uma diferença significativa entre GSH de fígado e músculo em S. bredanensis. Como esperado, a concentração no fígado foi mais elevada, por este ser um órgão metabolicamente ativo, além do principal órgão de destoxificação. Em P. blainvilei, elementos como Al, As, Cd, Cr, Mn, Pb e Ti, apresentaram altas concentrações nas frações termolábil e termoestável de todos os tecidos avaliados, indicando que grande parte destes analitos está sendo destoxificado por complexação com MT ou outras proteínas e compostos não enzimáticos. Outros elementos, como Ag, Cu, Fe, Hg, Ni, Se, Sn e Zn, embora presentes nos indivíduos, apresentaram a maior parte de sua concentração na fração insolúvel, indicando que, provavelmente, as vias preferenciais de destoxificação destes elementos nesta espécie não sejam realizadas através de MT. Em S. bredanensis, os metais Al e Cr também foram encontrados majoritariamente na fração insolúvel. Com relação às concentrações totais desses metais, níveis elevados para a maioria dos analitos foram observados em fígado, rim e músculo na espécie S. bredanensis. Diversas correlações estatisticamente significativas foram observadas entre elementos não-essenciais e essenciais em todas as frações subcelulares, no fígado e músculo de ambas espécies, através de uma análise de componentes principais. Além disso, alguns efeitos protetivos foram postulados contra elementos não-essenciais, avaliados a partir de cálculos de razões molares. Diferentes perfis foram observados para metaloproteínas contidas na fração termoestável destes indivíduos, através da técnica de cromatografia de alta eficiência acoplada a ICP-MS (HPLC-ICP-MS), indicando acúmulo dos metais e metalóides nos tecidos analisados, possível perturbação da homeostase dos elementos essenciais e tentativas de desintoxicação de metais não-essenciais por diversas metaloproteínas. / [en] One of the ways to detect environmental contamination is by analyzing biochemical responses, or biomarkers, in sentinel species tissues, such as marine mammals, as these animals act as bioindicators of ocean health and their respective trophic chains. Porpoises (Pontoporia blainvilei) and rough-toothed dolphins (Steno bredanensis) present long-life expectancy and are at the top of the food chain and are, therefore, considered appropriate environmental contamination indicators. In this study, environmental contamination by metals and metalloids, both non essential and essential, was assessed by means of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), as well as their distribution in different subcellular fractions, obtained from differential extraction processes analysis, in P. blainvilei and S. bredanensis liver, kidney and muscle samples of individuals sampled from in the Lakes and Northern Fluminense regions, in the state of Rio de Janeiro. In addition, the induction of both metallothionein (MT) and reduced glutathione (GSH) considered response proteins to this type of contamination, were also assessed by spectrophotometry in the UV-visible region. No significant difference between MT concentrations in the three analyzed tissues were noted for both species. This was also observed for GSH in P. blainvilei. However, a significant difference was observed between liver and muscle GSH in S. bredanensis, and, as expected, liver concentrations were higher as this is a metabolically active and main detoxification organ. In P. blainvilei, metals like as Al, As, Cd, Cr, Mn, Pb e Ti were present in high concentrations in the thermolabile and thermostable fractions of all evaluated tissues, indicating that a significant portion of these analytes is being detoxified by complexation with MT or other proteins and non-enzymatic compounds. Some metals, such as Ag, Cu, Fe, Hg, Ni, Se, Sn e Zn although detected, were present mostly in the insoluble fraction, indicating that the preferred detoxification pathways of these elements in this species are probably not performed through MT. In S. bredanensis, Al and Cr were also detected in the insoluble fraction. Regarding the total concentrations of these metals, high levels for most analytes were observed in S. bredanensis liver, kidney and muscle. Several statistically significant correlations between toxic and essential elements were observed in the liver and muscle of both species for all subcellular fractions, through a principal component analysis. In addition, some protective effects were postulated against toxic elements, evaluated from molar ratios calculations. Different profiles were observed for metalloproteins contained in the thermostable fraction of these individuals, using high efficiency chromatography coupled to ICP-MS (HPLC- ICP-MS), indicating metal and metalloid accumulation in the analyzed tissues, possible disturbance of elemental homeostasis and attempts to detoxify toxic metals by several metalloproteins.

À l'échelle globale, les sources anthropiques du mercure (Hg) atmosphérique dominent largement les sources naturelles avec une contribution d'environ 50-75% du Hg total. La déposition du mercure anthropique dans les écosystèmes est estimée à au moins trois fois la déposition des sources préindustrielles. À l'échelle locale, les différentes sources anthropiques du mercure (combustion de charbon, incinération, sidérurgie, métallurgie, etc.) engendrent des contaminations locales du compartiment terrestre comme les sols, la végétation ou les systèmes aquatiques. Néanmoins, même s'il est possible de mettre en évidence la contamination liée au mercure dans un échantillon ou un écosystème en analysant sa concentration en mercure total, il n'est pas possible de déterminer précisément l'origine de ce mercure. Avec l'apport des nouveaux instruments du type MC ICP/MS, on peut maintenant mesurer avec une très grande précision la composition isotopique du Hg. Cette précision permet d'ouvrir une nouvelle dimension scientifique pour déterminer l'origine d'une pollution. La signature isotopique du mercure dans un échantillon devient donc en quelque sorte sa carte d'identité, permettant de reconstruire son histoire et déterminer son origine. Le travail de thèse a consisté à mesurer la composition isotopique du mercure dans différents compartiments environnementaux récepteurs des retombées atmosphériques de Hg ainsi que dans des matériaux issus de systèmes industriels afin de discriminer et tracer les sources anthropiques dans l'environnement. Une première partie de ce travail s'intéresse à l'analyse isotopique du mercure dans différentes matrices environnementales et matériaux de référence en utilisant la génération de vapeurs froides couplée à l'ICP-MS multicollecteur. Ensuite, une étude rapporte les amplitudes de fractionnements isotopiques dépendants et indépendants de la masse mesurées lors de travaux expérimentaux sur l'évaporation du mercure dans le système liquide - vapeur ainsi que durant sa réduction abiotique par les rouilles vertes. L'amplitude de fractionnement isotopique mesurée dans le système liquide-vapeur en cinétique et à l'équilibre présente des contrastes de fractionnements dépendants de la masse très importants. Dans les deux cas, des fractionnements isotopiques indépendants de la masse de faible amplitude ont été mis en évidence. L'amplitude de fractionnement mesurée lors de la réduction abiotique montre des fractionnements uniquement dépendants de la masse de l'ordre de grandeur rapporté pour d'autres types de réduction. Une troisième partie s'intéresse aux fractionnements dépendants et indépendants de la masse des isotopes du mercure pour tracer les sources anthropiques et naturelles. La composition isotopique du mercure mesurée dans des lichens en milieu urbain montre des gradients significatifs en fonction des zones géographiques permettant de conclure sur l'origine des sources de mercure atmosphériques. La composition isotopique du mercure mesurée dans des sols contaminés industriels et urbains indique que la signature de la source de contamination est préservée avec le temps et les conditions du sol permettant ainsi de tracer les sources de contaminations anthropiques. Une quatrième partie rapporte des résultats préliminaires réalisés sur un incinérateur de déchets en milieu urbain. La composition isotopique du mercure dans les cendres de l'incinérateur indique des processus de fractionnements isotopiques lors de la condensation des fumées. La composition isotopique du mercure mesurée en sortie de cheminée indique que le Hg(II) susceptible de se déposer à proximité de la source présente uniquement des fractionnements dépendants de la masse alors que la fraction Hg0 peut présenter, dans certaines conditions, des fractionnements indépendants de la masse, donnant ainsi de nouveaux outils pour tracer les sources anthropiques du mercure dans l'environnement.

L'atmosphère terrestre est le siège d'un transport de matière, en particulier d'éléments d'origines diverses, dont une proportion importante résulte des activités humaines. Ce phénomène induit des conséquences parfois graves, pour la santé humaine et pour la fonctionnalité des écosystèmes. Les éléments ainsi transférés sont redéposés, de manière complexe, à la surface de la terre, avec une cartographie de distribution très inégale, des possibilités d'accumulation, ou au contraire de dilution, variables, conduisant à des altérations diversifiées de la composition des eaux et des sols et de la fonctionnalité des êtres vivants. La redéposition atmosphérique est étudiée depuis une cinquantaine d'année sur les troncs des arbres, qui constituent une matrice verticale commune, très enrichie par l'apport atmosphérique, et pouvant mener soit à une analyse de composition, soit à des études de bioindication. Il en a découlé des tests de routine largement utilisés. Cependant, pour définir avec précision les apports d'origine anthropique et mieux maîtriser, en vue de les réduire, les apports anormaux ou dangereux, une étude en profondeur de cette déposition corticale devait être entreprise. C'est l'objet de ce mémoire. Au regard de la complexité du problème abordé, nous nous sommes essentiellement limité à l'étude d'une seule espèce d'arbre : Fraxinus excelsior L., très commun dans notre zone d'étude et couvrant une vaste échelle d'altitude. Notre démarche analytique a consisté à combiner une analyse élémentaire très complète et sensible, l'ICP-MS avec une observation en microscopie à balayage couplée à la détermination de l'émission de rayons X spécifique des éléments présents. Cet ensemble de deux méthodes a permis de combiner identification - dosage précis - localisation - distinction entre états particulaire et dispersé. La déposition atmosphérique a été considérée sur une échelle de temps allant de 3 mois à 40 ans, en séparant les pousses successives des arbres. Nous avons séparé le dépôt superficiel sur les surfaces végétales d'une fraction solidement intégrée dans les tissus des tiges, spécialement le suber. Ces deux entités ne correspondent pas à la même chronologie. Nous avons montré que le dépôt de surface était, de fait, un écosystème construit sur un biotope alimenté conjointement par l'atmosphère et par l'arbre lui-même et qu'il comportait une phase vivante reviviscente et pour partie photosynthétique. Ce dépôt superficiel est déplacé en grande partie par la pluie. Le suber, couche apoplastique imperméable, a une bonne capacité de rétention des éléments à long terme et constitue, comparativement aux autres tissus des tiges, une matrice très intéressante pour percevoir l'apport atmosphérique sur plusieurs décennies. Pour déterminer valablement les apports atmosphériques d'origine anthropique qui s'accumulaient dans ces deux types de matrices, nous avons conçu un système de calcul (AAEF) permettant de les séparer des apports géogéniques et biologiques. Par ailleurs, constatant que l'apport atmosphérique comportait deux types de constituants, soit dispersés, soit particulaires, nous avons conçu et mis en oeuvre un protocole de fractionnement basé 1) sur l'incinération, 2) sur les traitements successifs à l'eau et à l'acide nitrique concentré (2N) qui nous a permis d'étudier isolément une phase particulaire dans laquelle la masse des matériaux géogéniques se trouve rassemblée avec l'essentiel du plomb et du manganèse, la phase HNO3 concentrant les éléments comme le cuivre et le zinc et une phase H2O contenant l'essentiel du potassium. Les profils de distribution entre les différentes fractions semblent constituer une information intéressante sur la spéciation de plusieurs types d'éléments. L'ensemble du corpus méthodologique ainsi édifié permet d'accéder à des études assez réalistes d'historique et de distribution géographique des polluants élémentaires à des échelles de distances variées.

Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NO_x, SO₂, O₃ et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut IRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d'activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (D_a) des particules montrent que les ions (Na⁺, NH₄⁺, Cl^-, NO₃^-, SO₄²), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc...) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1

Platinum-based drugs are an important group of alkylating-like agents which are used in cancer chemotherapy treatment. Cisplatin and oxaliplatin in particular are still commonly used today and are the focus of this thesis. As with most chemotherapy drugs, the efficacy of these drugs are limited by toxicity as well as tumour resistance, and therefore by increasing our understanding of these areas it is hoped to one day achieve personalised chemotherapy. The use of ICP-MS in the study of bio-sciences is still relatively new, however it has the ability to provide robust, fast and accurate methods for the quantification of platinum in biological samples. The research presented here utilised mass spectrometry in the study of the formation of Pt-DNA adducts in the clinical samples, the binding of oxaliplatin to short peptides and the effect of selenium supplementation on oxaliplatin in colorectal cancer cell lines. A comparison in the number of Pt-DNA adducts in saliva and leukocyte samples obtained from patients undergoing Pt-based chemotherapy demonstrated a lack of correlation between the two sample types. Samples were taken pre- and post-treatment and analysed via SF-ICP-MS and significant inter-patient variability was observed as expected. In both leukocyte and saliva samples, not only was Pt from previous chemotherapy cycles observed, but Pt was detected in the DNA in both sample types 1 hour after treatment. However a lack of correlation between platinum levels seen in the blood and saliva, combined with unexpected difficulties obtaining patient adherence to the saliva sampling protocol, indicated that saliva does not at present offer a reliable alternative to leukocytes for this assay. The binding of oxaliplatin to short nitrogen and sulfur rich peptides was investigated. Platinum binding to the peptides was observed and no significant differences in the level of binding were observed between the range of N and S rich peptides studied in this investigation. Partly due to the inability to reproduce biological conditions in this study, oxaliplatin was observed as a whole molecule, and furthermore dimers and multimers were also observed. The effect of selenium supplementation on the total cellular uptake of platinum was investigated in cultured cells via ICP-MS and LA-ICP-MS. It was observed that selenium decreased the amount of Pt taken up by the cancer cells. This was seen in analysis of populations of cells as well as by single cell analysis. Furthermore, while problems were encountered measuring selenium in subcellular experiments, the effect of selenium on the subcellular distribution of platinum as well as the number of Pt-DNA adducts could be determined.

Rare earth elements consist of 15 lanthanides, Y and Sc. They are currently very important materials in many industrial branches (metalurgy, pollishing). One of these options is the usage as the compound of phosphors in electronic devices (television and computer displays. Because of their manufacturing cost, options of recovery from waste electrical and electronic equipment (WEEE) are investigated. This thesis deals with compoud elements of phosphors from displays of type CRT (cathode ray tube) and plasma TV. The 37 samples of phosphors from different displays were taken and processed for study of the compoud elements. Phosphors were separated to 4 subgroups in accordance with the corresponding type of displays: black-and-white CRT television displays (CRT_CB), color CRT television displays (TV_B), color PC displays (PC_B) and monochromatic PC displays (PC_M). The study was carry out by multiple features analysis that combined the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), the inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), the resistance furnace with infrared detector (RF-IF) and the atomic absorption spectrometry (AAS). Based on the results of this analysis, main elements and potentionally hazardous elements of phosphors subgroup were defined. Concentration of rare...