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RÉSUMÉ
L’écotoxicologie consiste à prédire le comportement d’une substance et à évaluer ses effets éventuels en étudiant ses propriétés physico-chimiques et écotoxicologiques. Cet article s’attache à étudier en détails cette évaluation des propriétés des substances chimiques. La phase d’exposition doit être analysée au travers du devenir des substances dans l’environnement et de la bioaccumulation. La phase d’évaluation des effets est, quant à elle, abordée par le biais des essais d’écotoxicité aquatique. L’article se termine sur le classement établi par l’Union européenne.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jacqueline BAKÈS : Ancienne responsable du service toxicologie, ARKEMA
-
Philippe LEMAIRE : Toxicologiste environnemental senior, ARKEMA
INTRODUCTION
Pour prédire le comportement d’une substance dans l’environnement, notamment sa répartition dans les différents compartiments (eau, air, sol, sédiment), et évaluer ses effets éventuels sur la faune et la flore environnementales, il convient d’étudier non seulement ses propriétés physico-chimiques mais aussi ses propriétés écotoxicologiques. Ainsi, pour comprendre le passage d’une substance de l’eau vers l’air, il est nécessaire de connaître sa volatilité (donc sa constante de Henry) ; de même que pour appréhender son passage de l’eau vers le sol, il est nécessaire de connaître son coefficient d’adsorption. Il est également indispensable de bien connaître ses propriétés de dégradation et de persistance, celles liées aux mécanismes physico-chimiques telles que l’hydrolyse et la photolyse, mais aussi les propriétés non intrinsèques de la molécule qui servent à connaître son devenir dans l’environnement, telles que la biodégradation en aérobie ou anaérobie dans les sols et dans l’eau. D’autres critères, comme la bioaccumulation (que l’on peut calculer via le Kow), la bioconcentration et la biomagnification sont aussi des critères qui permettent de comprendre le comportement d’une molécule dans l’environnement. Différentes méthodes permettant de déterminer le comportement et le devenir des substances dans l’environnement et d’évaluer leurs effets sur la faune et la flore environnementales sont décrites et expliquées dans les paragraphes suivants.
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Phase d’évaluation des effetsArticle inclus dans l'offre
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2. Phase d’exposition
2.1 Devenir des substances dans l’environnement
De nombreux phénomènes tendent à transformer les substances dans l’environnement :
-
l’hydrolyse ;
-
la biodégradation ;
-
la photolyse ;
-
la décomposition ;
-
l’oxydation.
La photodégradation directe ou indirecte par la lumière solaire est le processus prépondérant de disparition des substances dans l’atmosphère. La photolyse fait intervenir essentiellement des réactions radicalaires qui entraînent la transformation ou la disparition de la substance dans l’atmosphère.
Dans le milieu aquatique, les principaux procédés de dégradation des substances chimiques sont l’hydrolyse et la biodégradation. L’hydrolyse se caractérise par un temps de demi-vie dans l’eau qui peut être déterminé par des tests standardisés comme le test OCDE 111 d’hydrolyse en fonction du pH, ou alors être calculé par modélisation.
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La biodégradation d’une substance est un facteur prépondérant de disparition des substances dans l’environnement.
Elle peut s’effectuer en aérobiose (en présence d’oxygène) ou en anaérobiose (milieu réducteur dans les sédiments, par exemple) :
Biodégradation aérobie :
Molécule organique + O2 + inoculum → CO2 + H2O + sels minéraux + biomasse.
Biodégradation anaérobie :
Molécule organique + H2 + inoculum → CH4 + CO2 + H2O + sels minéraux + biomasse.
L’aptitude d’une substance à se dégrader n’est pas une propriété intrinsèque. Elle dépend des conditions environnementales locales : pH, température, intensité lumineuse, concentration en biomasse, etc.
Différents types de biodégradation peuvent être observés dans la nature :
-
biodégradation primaire : il s’agit d’une biodégradation partielle...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALDENBERG (T.), SLOB (W.) - Confidence limits for hazardous concentrations based on logistically distributed NOEC toxicity data - . Ecotoxicol. Environ. Saf., vol. 25, p. 48-63 (1993).
-
(2) - ARTHUS-BERTRAND (Y.) - 366 jours pour réfléchir à notre terre - . Éd. De la Martinière (2003).
-
(3) - LEMAIRE (P.), CHEURFA (F.), BOURALY (M.), BOUTONNET (J.-C.) - PNEC determination: a comparison of safety factor and statistical approaches - . Congrès SECOTOX 1999, 5e conférence sur l’écotoxicologie et la sauvegarde de l’environnement, Munich (1999).
-
(4) - LYMAN (W.), REEHL (W.F.), ROSENBLATT (D.H.) - Handbook of chemical property estimation methods - . American Chemical Society, Washington, DC (1990).
-
(5) - STEPHAN (C.E.), MOUNT (D.I.), HANSEN (D.J.), GENTILE (J.H.), CHAPMAN (G.A.), BRUNGS (W.A.) - Guidelines for Deriving Numerical National Water Quality Criteria for the Protection of Aquatic Organisms and their Uses - . (U.S.) Environmental Protection Agency Washington, dc, PB85-227049, p. 98 (1985).
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1 Réglementations et directives européennes
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Aérosol : terme d’aéronomie désignant toute substance en suspension dans l’atmosphère sous forme liquide ou particulaire.
Argilo-humique (complexe) : agrégat de particules d’argiles et d’acides humiques (produits de dégradation des matières organiques végétales dans le sol).
AFNOR : Association Française de NORmalisation.
Algistatique : qui bloque le développement des algues.
Anthropique : qui est propre à l’homme ou qui résulte de son action.
Antioxydant : les défenses antioxydantes sont capables de faire face et de détruire les radicaux libres produits en excès dans l’organisme. On dit que la balance antioxydants/prooxydants est en équilibre. Si ce n’est pas le cas par déficit en antioxydants ou par suite d’une surproduction énorme de radicaux, l’excès des radicaux est appelé stress oxydant. Le bon fonctionnement de l’organisme dépend de l’équilibre de la balance entre la quantité de radicaux libres produits par des mécanismes internes ou externes, et la capacité...
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