Ecotoxicologie
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06 juillet 2018
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21. Chapitre XXI ÉCOTOXICOLOGIE IA A. BENSAKHR 21.1. Introduction ème Depuis la fin du XIXVLqFOH O·KXPDQLWp HVW HQWUpH GDQV FH TX·LO HVW FRQYHQX G·DSSHOHU O·qUH FKLPLTXH FDUDFWpULVpH SDU O·DXJPHQWDWLRQ FURLVVDQWH GH O·HPSORL GH SURGXLWV FKLPLTXHV GDns OHV GRPDLQHV OHV SOXV GLYHUV DXMRXUG·KXL RQ HVWLPH TX·LO \ D SOXV GH de produits K FKLPLTXHV TXL VRQW XWLOLVpV UpJXOLqUHPHQW GDQV O·LQGXVWULH HW TXL VRQW GHV FRQWDPLQDQWV HW SROOXDQWV SRWHQWLHOV GH O·pFRV\VWqPH JOREDO Ces apports importants dans le milieu naturel peuvent provoquer des perturbations, dont il est LQGLVSHQVDEOH G·DSSUpFLHU OHV FRQVpTXHQFHV $LQVL SUHQG QDLVVDQFH O·pFRWR[LFRORJLH WHUPH TXL apparaît en 1971 dans la littérature scientifique.
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21.
Chapitre XXI ÉCOTOXICOLOGIE IAA. BENSAKHR
21.1. Introduction
ème Depuis la fin du XIXsiècle, l’humanité est entrée dans ce qu’il est convenu d’appeler l’ère chimique caractérisée par l’augmentation croissante de l’emploi de produits chimiques dans les domaines les plus divers, aujourd’hui, on estime qu’il y a plus de 100de produits K chimiques qui sont utilisés régulièrement dans l’industrie et qui sont des contaminants et polluants potentiels de l’écosystème global.
Ces apports importants dans le milieu naturel peuvent provoquer des perturbations, dont il est indispensable d’apprécier les conséquences. Ainsi prend naissance l’écotoxicologie, terme qui apparaît en 1971 dans la littérature scientifique.
Définitions
Le terme écotoxicologie rassemble les mots “écologie” et “toxicologie“. Jusque-là, les études de toxicologie environnementales concernaient principalement les effets néfastes des toxiques sur l’homme.L’écotoxicologie prend ainsi en compte les effets des produits chimiques dans le contexte de l’écologie.
L’écotoxicologie est une branche de la toxicologie qui a pour objet l’étude des effets de toute nature des toxiques sur toutes les espèces vivantes et leurs organisations, leurs rapports avec la matière inanimée, leurs rapports entre elles et avec l’homme.
Le terme « écotoxiques » désigne des substances et des préparations qui présentent ou peuvent présenter des risques immédiats ou différés pour une ou plusieurs composantes de l’environnement.
Écotoxicologie
Tableau 1. Types de pollution
Type de pollutionPhysiqueTurbidité Pollution thermique
Pollution radioactive ChimiquePollution par les fertilisants Pollution par des métaux Pollution par les pesticides Pollution par les détersifs Pollution par les hydrocarbures Pollution par des composés de synthèse
Matières organiques
Fermentescibles
Microbiologiques
Agents microbiologiques
Nature chimique
Rejets industriels Rejets d’eau chaudeRadio-isotopes
Nitrates-phosphates Mercure, cadmium, Insecticides, herbicides Agents tensioactifs Pétrole brut et ses dérivés PCB, insecticides, solvants chlorés
Glucides, lipides, protides
Bactéries, virus,
champignons
21.2. La pollution atmosphérique
Source ou agent causal
Usines agroalimentaires Centrales électriques Installations nucléaires
Agriculture & lessives Industrie, agriculture Industrie, agriculture Effluents domestiques Industrie pétrolière, transports Industries
Effluents domestiques, agricoles, d’industries agroalimentaires, Papeteries Effluents urbains, élevages, secteur agro-alimentaire
Il ya pollution de l’air lorsque la présence d’une substance étrangère ou une variation importante dans les proportions de ses composants est susceptible de provoquer un effet nocif, de créer une nuisance ou une gêne.
La pollution est définie, selon deux critères: l’un qualitatif et l’autre quantitatif. Qualitativement, toute substance étrangère à la composition de l’air, quantitativement lorsqu’un polluant naturellement existant dans l’air maisà une teneur supérieure à la normale, par exemple, le CO2qui est unconstituant normal de l’air, ilest considéré comme polluant s’il dépasse son seuil de concentration de 300 ppm.
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21.2.1. Échelle de la pollution atmosphérique
Écotoxicologie
Le niveau local : ou pollution de proximité, s’intéresseàla pollution de l’air dans lesgrandes villes et zones peuplées, les sources de pollution sont dues aux activités humaines (SO2, CO, O3, Pb, particules).
Le niveau régional : ou pollution à longue distance Les polluants émis par les activités humaines retombent en partie à proximité des sources mais à des centaines de kilomètres de leurs sources émettrices. Les principaux problèmes de pollution à longue distance sont l’acidification, l’eutrophisation, et la pollution photochimique.
Le niveau globale ou pollution planétaire qui concerne l’effet de serre et la destruction de l’ozone stratosphérique.
21.2.2. Classification des polluants atmosphériques
Polluants primaires : sont émis directement par une source identifiable, exemples : SO2, NO2.
Polluants secondaires : composés produits par des réactions chimiques entre des polluants primaires et/ou des composés de l’atmosphère.
21.2.3. Origine de la pollution atmosphérique
Pollution d’origine naturelle: les océans et les mers se contaminent naturellement par le sodium, les chlorures de magnésium et du calcium, le bromate de potassium. Les volcans émettent des poussières, du SO2, du fluor. Les feux de forêts ou de prairies sont sources de gaz CO et CO2, des essences terpéniques. Les vents et les tempêtes. Les processus biologiques.
Pollution anthropogénique (origine humaine) : rejets industriels, déchets humains, la combustion incomplète émettrice de SO2 (traceur), CO2, CO, NOx, des particules (S04, Fer, cadmium, hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP).
Les polluants provenant des sources mobiles telles que les automobiles, avions, trains, bateaux, sont :CO et CO2, NO, NO2(NOx), les particules (plomb, fumée noire), les hydrocarbures imbrûlés, les hydrocarbures, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les contaminants organiques volatils.
Les polluants provenant de l’incinération des déchets urbains, industriels et domestiques (le traceur étant l’acide chlorhydrique).
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21.3. Pollution de l’eau
La pollution de l’eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et/ou perturbe l’écosystème aquatique. Elle peut concerner les eaux superficielles (rivières, plans d’eau) et/ou les eaux souterraines.
21.3.1. Origine et classification
Les matières organiques dégradables, qui réclament pour leur transformation, la présence d’unequantité suffisante d’oxygène, il s’agit essentiellement des eaux d’égouts urbains, des effluents des industries agricoles et alimentaires,
Les matières organiques non dégradables (imputrescibles) par les fermentations, c’est-à-dire par l’action de micro-organismes vivants (plastiques) quis’accumulent.
Les matières minérales en suspension quiproviennent de l’extraction des combustibles minéraux, des minerais, des matériaux de construction, des ateliers de lavage, de la transformation et du conditionnement de ces minerais ou matériaux, les substances minérales dissoutes, toxiques ou désagréable, nitrites.
21.3.2. Principaux polluants de l’eau
Les nitrites et les nitrates, les phosphates et les sulfates, les fluorures causant une fluorose à long terme, les chlorures, les métaux lourds Pb, Hg, Cd, As, Cr, les pesticides, l’ammoniaque, les cyanures.
Les normes
Tableau 1.Normes des polluants de l’eau
Polluant Chlorures Sulfates Nitrates Nitrites Cyanures Plomb Pesticides
21.4. La pollution du sol
Norme 250 mg/L 250 mg/L 50 mg/L 0,1 mg/L 50 µg/L 50 µg/L 0,1 µg/L
La pollution du sol correspond à l’accumulation de composés toxiques : produits chimiques, sels, matières radioactives ou agents pathogènes qui, tous, ont des effets nocifs sur la croissance des planteset la santé des animaux et de l’homme.
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Sources
Tableau 2. Source de pollution des sols
Source de la pollutionEpandage de boues d’épurationurbaines ou industrielles Utilisation de pesticides, herbicides, engrais Industrie
Retombées de la pollution atmosphérique urbaine ou industrielle Stockage d’hydrocarbures (de la station-service au dépôt pétrolier) Dépôts de munitions, champs de bataille La pollution par les déchets solides (urbaine)
PolluantsNitrates, phosphates, métaux lourds
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Molécules plus ou moins persistantes : cyanures, nitrates Matières organiques et des graisses (abattoirs, industries agro-alimentaires) Hydrocarbures (industries pétrolières, transports)Métaux lourds (traitements des surfaces, métallurgie) Acides, bases, solvants, produits chimiques divers (industries chimiques, tanneries) Matières radioactives (centrales nucléaires, traitement des déchets radioactifs). Autres molécules plus ou moins persistantes Métaux lourds, dioxines, acides
Hydrocarbures
Molécules complexes et persistantes
Les métaux lourds, les hydrocarbures
21.5. Effets sur les écosystèmes Pour tous facteurs polluants, les risques varient selon la concentration, la durée exposition, les associations, les conditions météorologiques, et les prédispositions des sujets.
21.5.1. Effets de la pollution atmosphérique
La pollution atmosphérique cause une acidification, une eutrophisation, un effet de serre additionnel, une pollution photochimique et un appauvrissement de la couche d’ozone.
Acidification : la pollution acide (ou pluies acides) est liée aux polluants acides (SO2, NOx, NH3, HCl, HF) émis par les activités humaines qui retombent en partie à proximité des sources, mais aussi à des centaines, voire des milliers de kilomètres de leurs sources émettrices.
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Ces polluants retombent sous forme de retombées sèches ou humides. Pendant le transport, 2-ces polluants se transforment. Les oxydes SO2et NOxse transforment en sulfates (SO4) et en 2-nitrates (NO3) dans le cas où l’atmosphère est sèche, ainsi qu’en acide sulfurique (H2SO4) et en acide nitrique (HNO3) dans le cas où l’atmosphère est humide.Le pH des eaux de pluies se situe entre 3 et 4.
Le phénomèned’acidification à pour conséquences la diminution de la diversité biologique due à un stressphysiologique, l’appauvrissement des sols en ions par solubilisation des métaux (Al), l’érosion des roches qui a des effets délétères sur les tissus foliaires conduisant à un dépérissement des forêts.
Eutrophisation : Du grec « eutrophos » (bien nourrir) :c’est l’enrichissement du milieu et la prolifération anormale des végétaux.Eutrophisation c’est une pollutionnutritionnelle due à une perturbation de l’équilibre biologique entre les sols est leseaux,due à un excès d’azote atmosphérique (NOx, NH3), du carbone et des phosphates et dépend de la capacité d’adsorption des écosystèmes.
Le phénomène d’eutrophisation à pour conséquences le déséquilibre des cycles biogéochimiques, croissance de certainesespèces au détriment d’autres, diminution de la biodiversité, détériorationqualité d’eau avec déstabilisation des chaînes trophiques, dégradation qualités organoleptiques eau, asphyxie du milieu aquatique par excès de végétation, pollution organique différée : phénomènes de putréfaction.
Effet De Serre :L’effet de serre est un phénomène naturel lié à l’absorption des rayonnements Infrarouges(IR) de grande longueur d’onde renvoyés, par la surface terrestre, par des composés présents dans l’atmosphère : CO2, CH4, H2O, O3, N2O, les chlorofluorocarbures CFC. Une partie du rayonnement IR n’est pas renvoyé vers l’espace. Il y a donc absorption d’énergie. Cette énergie est transformée en chaleur. La plupart de ces composés sont présents à l’état naturel ce qui a permis le développement et le maintien de la vie sur Terre. La température moyenne sur terre est de 15°C, si l’effet de serre naturel n’existait pas, la température moyenne serait de–18°C.
Depuis l’ère industrielle, il y a accroissement des concentrations des gaz à effet de serre à savoir :
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Le CO2lié principalement aux combustions industrielles, domestiques. Le CH4lié principalement aux pratiques agricoles : riziculture par exemple. Le N2O provenant principalement des émissions automobiles par exemple. Les chlorofluorocarbures CFC (maintenant bannis), HFC, PFC, SF6.
Pollution photochimique (ou pollution photo-oxydante) : par un mélange complexe de polluants formés chimiquement dans l’air, sousl’effet des rayonnements solaires à partir de composés dits précurseurs tels que NOx, composés organiques volatils, monoxyde de carbone (CO). Le principal polluant photochimique étant l’ozone O3troposphérique à effets oxydants important,
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il est appelé aussi mauvais ozone. Il est responsable du ralentissement de la croissance des plantes, la mort prématurée des végétaux, et des effets néfastes sur la santé humaine.
L’ozone stratosphériqueà 19-30 kilomètre d (situé ’altitude) est qualifié de bon ozone car il absorbe le rayonnement UV solaire et nous préserve ainsi contre le risque de cancer cutané et autres mutations génétiques. Il préserve également l’activité photosynthétique des plantes.Plusieurs polluants peuventdétruire l’ozone, par exemple : le CFC (chloro-fluoro-carbone).
21.5.2. Effets de lapollution de l’eau(hydrosphère)
La pollution de l’eau possède des effets négatifs sur l’environnement, elle entraine une diminution de la teneur en oxygène dissout, et la mortalité des poissons. La présence de produits toxiques provoque des effets immédiats sur les organismes vivants : effets à long terme par accumulation (exemple le mercure Hg), contamination des chaines trophiques, proliférationd’alguesparphénomène d’eutrophisation, modifications physiques du milieu telles que l’augmentation de la température et la turbidité, la diminution de la pénétration de la lumière, la photosynthèse et la biodiversité, émanation d’odeur, modification de la salinité, modification de la diffusion d’oxygène.
21.5.3. Effets de la pollution des sols (lithosphère)
Détérioration de la qualité des sols, compactions due à l’érosion de la couche arable riche en substances nutritives, diminution de la fertilité, salinisation, désertification, acidification due aux précipitations acides par la pollution atmosphérique. Cela conduit à la diminution de la disponibilité de certains éléments nutritifs tels que le calcium, magnésium et le potassium, l’acidification des cours d’eau.
21.6. Effets sur la santé humaine
Les polluants peuvent avoir des effets selon diverses échelles : effets immédiats, tels que ceux observés lors des accidents historiques, effets à brève échéance, et effets à long terme, constatés après une exposition chronique, à des concentrations qui peuvent être très élevées.
Les polluants peuvent agir à différents niveaux du corps humain, au niveau de la peau,c’est le cas notamment des vapeurs irritantes et des phénomènes d’allergies. Au niveau des muqueuses, des alvéoles, et des organes. Certains toxiques véhiculés par le sang peuvent s’accumuler dansles organes.
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Manifestations respiratoires
Principaux agents responsables : polluants gazeux (CO, SO2, NOx, O3) et particulaires qui sont responsable d’capacitéirritations laryngées, toux, allergies, bronchiolite, diminution de la ventilatoire, asthme, emphysème, fibrose (causée par l’amiante et la silice).
Troubles cardio-vasculaires
Modification de la coagulation, phénomènes inflammatoires, stimulation du système nerveux central SNC et unchangement de l’activité électrique du cœur.
Manifestations cutanées
Irritation peau par les particules acides, acidification de la peau, troubles d’hydratation cutanée, modification des lipides de surface, altération du film hydrolipidique (SO2), desquamation cutanée.
Les effets de l’ozone O3
Le mauvais ozone est responsable d’une diminution de la densité continuelle de l’O3stratosphérique, une intensification UV au niveau du sol, ce qui est responsable de brûlures superficielles, une augmentation du nombre de cancers de la peau, vieillissement précoce, perturbation de la densité continuelle de l’O3troposphérique.
L’ozone est aussi responsable de la peroxydation lipidique des acides gras polyinsaturés, l’oxydation des biomolécules parprocessus d’ozonisation cutanée, la déplétion en vitamine C et E, l’augmentation de l’incidence des cancers.
21.7. Références -RAMADE François (15 March 2007). Introduction à l'écotoxicologie : Fondements et applications. Lavoisier. ISBN 978-2-7430-1979-2. -Daniel Cossa (1992). Le plomb en milieu marin: biogéochimie et écotoxicologie. IFREMER. -Peter G. C. Campbell; Emilien Pelletier; Francine Denizeau (2004). Écotoxicologie Moléculaire: Principes Fondamentaux et Perspectives de Développement. PUQ. ISBN 978-2-7605-1763-9. -Michael C. Newman (16 December 2014). Fundamentals of Ecotoxicology: The Science of Pollution, Fourth Edition. CRC Press. ISBN 978-1-4665-8229-3.
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