Les polluants organiques persistants (POPs)

Les polluants organiques persistants (POPs) sont des molécules complexes ayant 4 propriétés principales:

Toxicité: pour l’homme et pour la faune;
Persistance dans l’environnement : les POPs résistent aux biodégradations (50 % sur 7 à 8 ans).
Bioaccumulation : ils s’accumulent dans les tissus vivants et le long de la chaîne alimentaire (bioamplification).
Transport longue distance : découle de leur persistance et de leur bioaccumulation.

Sommaire

Sources d’émissions des POPs

Plusieurs : incinération de déchets, Incinération de fonds de jardin, combustion résidentielle, métallurgie, combustion, Feux de décharge, de forêts, Incendies, etc…

Sources d’exposition

Alimentaire : principale voie d’exposition (90%) ; viandes, œufs, produits laitiers, végétaux.

Environnementale : Air, eau et sols contaminés.

Professionnelle : pesticides, incinérateurs, métallurgie, etc.

Toxicité des POPs

Toxicité aiguë : durant la catastrophe de Seveso en 1976 et Bhopal en 1984, divers types de troubles ont été observés: cutanés, gastriques, nerveux, hépatiques, plusieurs cas de décès ont été enregistrés.

Toxicité chronique : Effets cancérigènes (promoteurs et non génotoxiques directs), reprotoxiques, neurotoxiques, immunotoxiques.

Profiles des POPs

Les pesticides organochlorés

L’Aldrine

C’est un insecticide non systémique, rapidement métabolisée en dieldrine. La demi-vie biologique de la dieldrine chez les humains est d’environ 266 jours.

L’aldrine et la dieldrine sont très toxiques et touchent le SNC et le foie.

DL50 (rat): 50 à 70 mg/kg. La dose létale chez l’homme est de 5 g.

Elle ne possède pas d’effet tératogène ni mutagène chez l’homme.

Endrine

Insecticide, rodenticide isomère du dieldrine qui combine une haute toxicité et une absence de biodégradabilité.

Absorbé par toutes les voies y compris la peau, ne s’accumule pas dans la le tissu adipeux, plus toxique que le dieldrine.

Le chlordane

Mélange de pesticide | organochlorés.

Toxicité aiguë modérée et rare : DL50 orale chez le rat : 285-570mg/kg

Toxicité chronique : classés probablement cancérigènes par U.S. EPA.

Dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT)

Insecticide interdit depuis 1970 dans de nombreux pays car cancérigène et reprotoxique.

Heptachlore

Insecticide métabolisé dans l’organisme en heptachlore époxyde, oxychlordane et trans nonachlore dont la demi-vie est très prolongée (plusieurs mois).

Toxicité aiguë modérée : DL₅₀ orale chez le rat : 90 mg/kg.

Toxicité chronique : à forte concentration possiblement promoteur de tumeur du sein.

Toxaphène

C’est un insecticide.

Toxicité aiguë modérée : DL₅₀ orale chez le rat : 90 mg/kg.

Il est cancérigène chez la souris (foie) et le rat (thyroïde).

Mirex

Figure 1. Structure du Mirex

Il s’agit de l’insecticide le plus stable et le plus persistant : sa demi-vie peut atteindre 10 ans. Il est cancérigène chez la souris et le rat (production d’ERO).

Hexachlorobenzène

C’est un Fongicide mais également un sous-produit de la fabrication de CCL₄.

Toxicité aiguë faible : DL₅₀ : 4g/kg (souris)

Toxicité chronique : Reprotoxique et probablement cancérigène (EPA)

PCB : Pyralène®

Utilisés comme fluides isolants (transformateurs, condensateurs et disjoncteurs électriques). Fluides hydrauliques, Produits d’imprégnation du bois et du papier. Plastifiants (peintures et laques).

Chimie : Mélange de molécules formées de deux cycles aromatiques (biphényle) portant chacun un nombre variable d’atomes de chlore placés en diverses positions et dont la toxicité et la stabilité augmentent avec le nombre de chlore.

Leur chauffage au-delà de 300°C entraine la formation de furanes (PCDF).

Toxicité

Toxicité aiguë faible : chloracné, maux de tête, vertiges, troubles de la mémoire et du sommeil, rarement, des infections hépatiques, neurologiques, des bronchites chroniques.

Toxicité chronique : pour la reproduction, le foie, immunotoxicité et cancérogénicité (groupe 2A par le CIRC). -produits chimiques involontaires

Dioxines et furannes

Sources

Incinération de déchets ménagers et hospitaliers : principale source de dioxines dans l’air.

Industrie sidérurgique des métaux non ferreux (cuivre)

Transport routier, diesel et essence.

Chimie : les « dioxines » sont des hydrocarbures polyaromatiques portant de 1 à 8 atomes de chlore. Selon le nombre et la position des atomes de chlore, ainsi que la disposition relative des cycles aromatiques, on distingue: Poly-chlorodibenzo-dioxines (PCDD), Poly-chlorodibenzo-furannes (PCDF).

Mécanisme d’action

Nécessite la présence d’un récepteur AhR « aryl hydrocarbon receptor » appelé « récepteur aux dioxines », qui est une protéine cytosolique. Dans le cytoplasme, AhR est associé à l’ Hsp90. Après liaison avec le TCDD, le récepteur AhR subit une translocation nucléaire, se dissocie de la protéine Hsp90 et lie la protéine AhRnt («AhR nuclear translocator »). Le complexe ainsi formé se lie au promoteur Xre situé en amont de gènes impliqués dans le stress oxydatif et le contrôle du cycle cellulaire et actif leur transcription.

Effets des Dioxines et Furannes

Stress oxydatif : l’altération de synthèse protéique, lipidique et action sur l’ADN.

Hépatotoxicité, perturbation endocrinienne et immunosuppression.

Cancérogénèse, tératogénèse, reprotoxicité [diminution de la spermatogénèse à moyen et long terme (10 à 30 années), ainsi que des troubles importants de néonatalité.

Quantification : l’unité de quantification = ngTEQ/m³ (Toxic Equivalent quantity). Parmi les 210 congénères des dioxines/furannes seuls 17 sont considérés comme toxiques.

TCCD : le plus toxique TEF (facteur d’équivalence de toxicité) = 1

Détection analytique des POPs

Prétraitement des échantillons : Extraction (Extracteurs purificateurs automatiques (SPE), Extracteur sous pression à chaud]

Dosage des micropolluants organiques (dont pesticides) : LC-SM ou GC-SM. GC/ECD, GC/NPD, GC/FID (hydrocarbures). LC/fluo (pesticides), LC/fluo (HPA), LC/UV-DAD.

Solutions pour la réduction des émissions des dioxines et furannes et d’HAP

Optimisation des conditions de fonctionnement des procédés par :

Optimisation des conditions de combustion (T°, temps de séjour, turbulence, taux d’oxygène).
Contrôle des matières entrant dans le procès: diminution des quantités de matières organiques chlorées
Ajout d’inhibiteurs de formation de dioxines / furannes.

Traitement des effluents par :

Dépoussiérage efficace (par des filtres à manches). Pour les dioxines s/f gazeuse, deux techniques sont aujourd’hui utilisées : captation par un adsorbant (charbon actif…) ; Destruction spar oxydation catalytique.