Diploma work focuses on the determination of selected representatives of perfluoroalkyl substances in complex matrices, particularly, in sewage sludge and feed. In case of sewage sludge, samples were extracted into methanol and three extractions techniques were compared: accelerated Soxhlet, pressurized liquid extraction and Powley method. Powley method showed sufficient efficiency, the lowest matrix effect and minimal background. Perfluorooctane sulfonate was present in all tested samples of sewage sludge (0.74–38.02 ng.g-1). Other detected compounds were perfluorodecanoic acid and perfluorooctanoic acid. Three extraction techniques were tested on feed samples (QuEChERS, fast methanol extraction and Powley method into acetonitrile). Powley method provided the cleanest extracts and showed simultaneously the highest recovery of native perfluoroalkyl substances and the lowest matrix effects. Perfluorooctane sulfonate and perfluorooctanoic acid were rarely present in samples of complete and supplemental feeds, while other perfluoroalkyl substances were found at levels below limit of quantification or they were not detected at all. Perfluorooctane sulfonate (0.100–2.768 ng.g-1), perfluoroundecanoic acid and perfluorotridecanoic acid were determined in all fish meal samples.

La consommation des composés pharmaceutiques est en constante croissance à travers le monde et leur utilisation peut entraîner une accumulation dans l’environnement d’où leur désignation à titre de contaminants émergents. De nombreux groupes de recherche se penchent donc sur les questions de leurs effets sur des organismes vivants, sur la santé de certains écosystèmes ou encore sur l’efficacité de différents types de traitement des eaux usées. Or, peu de données sont disponibles quant aux concentrations présentes dans différentes matrices telles que les eaux usées ou l’eau de surface dans lesquelles elles sont déversées ou encore l’impact que peuvent avoir les hôpitaux sur l’occurrence des composés pharmaceutiques. La recherche dans ce domaine peut s’avérer un outil clé dans l’établissement de normes et de limites pour différents contaminants puisque celles-ci sont encore marginales dans la plupart des pays du monde, surtout au niveau des médicaments. Dans le cadre de cette thèse, différentes méthodes analytiques ont été développées pour faire l’analyse de classes ciblées de médicaments par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse afin de quantifier ceux-ci dans diverses matrices environnementales. Un des objectifs du présent ouvrage est donc de détailler les travaux de développement et de validation de méthodes analytiques robustes. Une première méthode d’extraction en phase solide en ligne avec la chromatographie liquide ultra-haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (SPE en ligne UPLC-MS/MS) a été développée afin de faire l’analyse de huit différentes classes de composés pharmaceutiques susceptibles d’être retrouvés dans les eaux usées. Afin de déterminer la distribution et l’adsorption des composés ciblés sur la phase solide de différentes matrices, une méthode d’extraction et de purification a également été optimisée de telle sorte que les extraits de matière particulaire et de sédiments soient compatibles avec cette méthode analytique. Ces méthodes ont été appliquées sur de nombreuses eaux usées d’hôpitaux et d’usine de traitement des eaux au Québec (Canada). Les produits de chimiothérapies présentent un défi analytique supplémentaire puisqu’ils sont polaires comparativement à la plupart des autres classes de composés pharmaceutiques. Il y a donc peu d’études sur la présence et le comportement de ces contaminants bien que ceux-ci présentent un risque écotoxicologique potentiellement important. Un deuxième objectif de cette thèse a donc été de comparer différentes alternatives pour la préconcentration et la séparation chromatographique, notamment la chromatographie à interaction hydrophile (HILIC). Celle-ci a mené à la validation de deux méthodes analytiques dont la sensibilité est de l’ordre des ng/L pour ces composés dans des eaux usées brutes. Ces méthodes de SPE en ligne UPLC-MS/MS ont été appliquées à de nombreux échantillons d’effluents d’hôpitaux ainsi qu’à des usines de traitement des eaux usées au Québec (Canada). D’autre part, la méthode SPE en ligne UPLC-MS/MS pour l’analyse des multiples classes de composés pharmaceutiques a été validée pour l’eau de surface enfin d’atteindre un dernier objectif de cet ouvrage qui consiste à évaluer différentes sources de contamination de cette matrice à proximité de zones densément peuplées. Durant de larges campagnes d’échantillonnage sur le fleuve Saint-Laurent, échelonnées sur une période de cinq ans et ayant couvert une zone géographique de près de 700 km entre le Lac Ontario et l’estuaire, plus de 400 échantillons ont été prélevés et analysés. Parmi ceux-ci figurent des échantillons provenant de 56 rivières tributaires au fleuve prélevés afin de déterminer l’impact de celles-ci en termes de pollution en composés pharmaceutiques et de les comparer avec des points de rejet d’eau usée de villes telles que Montréal ou Québec. Enfin, ces mêmes méthodes ont été appliquées lors de projets en collaboration avec des chercheurs se penchant sur les effets écotoxicologiques des composés pharmaceutiques sur des organismes aquatiques dans des matrices d’eau de surface ainsi que pour de développement de technologies alternatives pour le traitement des eaux usées. / A constant increase in pharmaceutical compounds worldwide can accentuate problems related to these pollutants of emerging concern in environmental matrices. Therefore, many researchers are studying their effects on living organisms, the health of impacted ecosystems, and the efficiency of different types of wastewater treatment systems. However, there is a lack of available data on the occurrence and concentrations of pharmaceuticals in different matrices, such as wastewaters or receiving surface waters, and the relative importance of hospital effluents on the load of these contaminants. Research in this field can be a key tool on different drugs since only a few countries have implemented norms and guidance, especially for medications. As part of this thesis, different analytical methods have been developed for the analysis of selected drugs, and liquid chromatography coupled with mass spectrometry was used to quantify multi-class pharmaceuticals occurring in various environmental matrices. One objective of this manuscript is to develop and validate robust analytical methods. A first extraction method on-line with liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (on-line SPE UPLC-MS/MS) was developed to analyze eight different pharmaceutical classes susceptible to be found in wastewaters. With the aim of evaluating the partitioning and adsorption of target compounds onto a solid phase, an extraction and purification method was optimized to ensure that particulate matter and sediment extracts were compatible with the analytical method. These optimized methods were then applied to several hospital effluents and wastewater treatment plants samples in the province of Quebec (Canada). Chemotherapy agents present an additional analytical challenge since these drugs are relatively polar compared with most of other pharmaceutical classes. This explains the low number of publications relating to their occurrence and behaviour even though they present a high ecotoxicological hazard. A second objective of this thesis was to compare different potential alternatives for enrichment and chromatographic separation of these pollutants, notably the use of hydrophilic interaction chromatography (HILIC). This work led to the validation of two analytical methods for which the sensitivity reached ng/L levels for these compounds in raw sewage. These methods were successfully applied to samples from numerous hospital effluents and wastewater treatment plants from the province of Quebec (Canada). Also, a multi-class pharmaceutical method was validated for surface water in order to achieve the last objective of this thesis which consisted in the determination of the different contamination sources of this matrix near densely populated areas. During major sampling campaigns on the Saint-Lawrence River, spanning over five years and covering a geographical area of approx. 700 km between Lake Ontario and the estuary, a total of more than 400 samples were collected and analyzed. Among those, 56 different rivers tributary to the Saint-Lawrence were sampled to establish the impact they may have on pharmaceutical pollution. Data were compared with wastewater rejection points from cities, such as Montreal and Quebec. Finally, these methods were applied in the context of collaboration projects with researchers focusing on measuring ecotoxicological effects of pharmaceutical compounds on living organisms in surface water matrices and on the development of alternative wastewater treatment technologies.

El di(2-etilhexil) ftalat (DEHP) és un plastificant que s’afegeix als productes de clorur de polivinil (PVC) per a dotar-los de més flexibilitat. El material mèdic fet de PVC, i en particular els dispositius i bosses que s’utilitzen en les transfusions de sang, conté el DEHP com additiu. Així, el receptor d’una transfusió està altament exposat a aquest compost. L’objectiu de la tesi va ser estudiar els metabòlits del DEHP en orina com a possibles marcadors de la pràctica d’una transfusió de sang en l’esport. Es va desenvolupar i validar un mètode d’anàlisi per cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses en tàndem per a la quantificació dels principals metabòlits del DEHP en orina humana: mono-(2-etilhexil) ftalat (MEHP), mono-(2-etil-5-hidroxihexil) ftalat (MEHHP), mono-(2-etil-5-oxohexil) ftalat (MEOHP), mono-(2-carboximetilhexil) ftalat (2cx-MMHP) i mono-(2-etil-5-carboxipentil) ftalat (5cx-MEPP). El mètode es va aplicar a mostres procedents de voluntaris sans (grup control), de pacients hospitalitzats que havien rebut una transfusió de sang i de pacients hospitalitzats sotmesos a tractaments mèdics amb materials de PVC i no a transfusions. Es van obtenir diferències significatives en les concentracions dels tres metabòlits estudiats (MEHP, MEHHP, MEOHP) entre les mostres dels pacients transfosos respecte els altres dos grups de població. El mètode també es va aplicar a mostres d’orina de vint-i-cinc voluntaris sans que s’havien sotmès a un procediment d’autotransfusió. Els resultats van indicar concentracions elevades dels cinc metabòlits del DEHP en orina fins a les 48 hores després d’haver rebut la sang. Finalment, es van determinar les concentracions dels cinc metabòlits de DEHP en una població d’esportistes i es van calcular límits de referència que permetessin sospitar d’una transfusió. Així doncs, els resultats indiquen que la mesura dels metabòlits de DEHP en orina pot ser usada com una eina pel cribatge de l’ús de transfusions en l’esport. / The plasticizer di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) is used in polyvinyl chloride products (PVC) to increase its flexibility. Medical devices made of PVC, especially blood bags used in blood transfusions, contain DEHP as additive. Therefore, subjects submitted to blood transfusion are widely exposed to this compound. The aim of the project was to evaluate DEHP metabolites in urine as possible markers of the use of a blood transfusion in sports. An analytical method was developed and validated to quantify the main DEHP metabolites mono-(2-ethylhexyl)phthalate (MEHP), mono-(2-ethyl-5-hydroxyhexyl)phthalate (MEHHP), mono-(2-ethyl-5-oxohexyl)phthalate (MEOHP), mono-(2-carboxymethylhexyl)phthalate (2cx-MMHP) and mono-(2-ethyl-5-carboxypentyl)phthalate (5cx-MEPP), in human urine by liquid chromatography tandem mass spectrometry. The methodology was applied to samples belonging to healthy volunteers (control group), hospitalized patients subjected to blood transfusions and hospitalized patients subjected to medical treatments involving plastic material different to blood transfusions. Significant differences were obtained in the concentrations of the three metabolites studied (MEHP, MEHHP, MEOHP) between transfused patients samples’ and the other two population groups. The method was also applied to urine samples from twenty-five healthy volunteers who were subjected to an autologous blood transfusion. The results indicated high concentrations of the five DEHP metabolites in urine up to 48 hours after the blood transfusion. Finally, the concentration of the five DEHP metabolites were evaluated in a sportsmen population and reference limits to allow suspicion of blood transfusion were calculated. Thus, the results indicate that the DEHP metabolites could be used as markers of blood transfusions in sports.