De nouvelles recherches révèlent que les organofluorés dérivés des eaux usées, dominés par les produits pharmaceutiques fluorés, menacent la sécurité de l'eau potable pour des millions de personnes, mettant en évidence les défis urgents en matière de réglementation et de traitement.
Étude : Les concentrations élevées d'organofluorés dans les eaux usées municipales affectent les approvisionnements en eau potable en aval pour des millions d'Américains. Crédit d'image : SpiritArt/Shutterstock
Dans un article récent de la revue PNASdes chercheurs ont étudié l'impact et la présence de substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) dans les installations de traitement des eaux usées aux États-Unis. Leurs résultats indiquent que l'efficacité d'élimination la plus élevée des installations de traitement des concentrations totales d'organofluorés extractibles (EOF) était inférieure à 25 %, affectant la qualité de l'eau potable de millions d'Américains.
Sommaire
Arrière-plan
Le fluor, bien qu'abondant dans la croûte terrestre, est rarement présent dans les composés organofluorés naturels et n'est pas vital pour la vie. En raison des propriétés uniques du fluor, les humains ont créé des milliers de produits chimiques organofluorés synthétiques depuis les années 1940, les utilisant dans des produits tels que les réfrigérants, les produits pharmaceutiques et les revêtements antiadhésifs.
Les PFAS, en particulier, sont des polluants persistants qui ont été associés à des effets néfastes sur la santé et sur l’environnement. Les produits pharmaceutiques qui réintègrent les sources d'eau potable pourraient affecter des groupes sensibles tels que les enfants et les personnes enceintes. Les effets sur la santé des populations comprennent une diminution des chances de grossesse, un risque accru de maladie thyroïdienne et une augmentation des taux de cholestérol. Dans le même temps, les femmes enceintes peuvent souffrir d’hypertension artérielle ou de risques accrus de pré-éclampsie.
Les usines municipales de traitement des eaux usées (POTW) collectent les PFAS provenant de diverses sources, affectant l'eau potable aux États-Unis. La pénurie d’eau a conduit à une réutilisation accrue des eaux usées, suscitant des inquiétudes quant aux produits chimiques résiduels qui pénètrent dans les réserves d’eau potable. Les chercheurs soulignent que les risques sont accrus dans des conditions de faible débit, comme celles provoquées par les sécheresses, qui réduisent la dilution des contaminants dans les eaux naturelles. Un modèle national montre que 6 % des systèmes publics d’approvisionnement en eau des États-Unis reçoivent des eaux usées avec une dilution minimale, mettant en évidence les risques de contamination.
À propos de l'étude
Les estimations existantes des rejets de PFAS reposent souvent sur des données de fabrication et non sur des mesures directes. Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur la quantification des niveaux d’organofluorés dans les eaux usées, trouvant ainsi des composés inconnus importants.
En 2021, les chercheurs ont collecté des échantillons composites sur 24 heures à partir des influents et des effluents de huit POTW aux États-Unis, qui desservent chacun plus de 10 000 personnes. Les échantillons ont été analysés pour le fluor total, le fluorure et divers composés organofluorés, y compris les PFAS, à l'aide de méthodes avancées telles que la chromatographie ionique de combustion (CIC) et la spectrométrie de masse (LC-MS/MS et HRMS). Cependant, l’étude met en évidence les défis liés à l’analyse de composés précurseurs inconnus, pour lesquels il manque des normes disponibles dans le commerce.
Les échantillons ont subi une extraction en phase solide pour séparer les organofluorés du fluorure. Ils ont analysé 34 composés PFAS et criblé 766 produits pharmaceutiques organofluorés à petites molécules. Les précurseurs totaux de PFAS ont été estimés à l’aide d’un test TOP avec inférence bayésienne. Le modèle DRINCS a été utilisé pour simuler l'impact des rejets d'eaux usées sur la qualité de l'eau potable en aval, en reliant ces rejets au nombre de personnes affectées.
Résultats
L'analyse a révélé que les acides perfluoroalkyles (PFAA) et leurs précurseurs contribuent à de petites portions des EOF des eaux usées, représentant 21 % des effluents et 11 % des influents. Cependant, les produits pharmaceutiques fluorés dominaient l'EOF, représentant 62 % des effluents et 75 % des influents et comprenant des composés monofluorés tels que le citalopram et l'atorvastatine ainsi que des substances polyfluorées comme le maraviroc et le célécoxib. Ces composés présentent divers degrés de persistance dans l’environnement, ce qui soulève des inquiétudes quant à leurs effets à long terme.
Dans l'ensemble, le traitement des eaux usées s'est avéré inefficace pour éliminer les EOF, avec une réduction maximale d'environ 24 %. Cette efficacité limitée est en partie due à la transformation des précurseurs en composés plus persistants, comme les PFAA, au cours du traitement. Les chercheurs estiment que les grandes usines de traitement des eaux usées aux États-Unis rejettent environ 1,7 million de moles de fluor par an. Les PFAS dérivés des eaux usées peuvent dépasser les limites d’eau potable, en particulier dans des conditions de faible débit d’eau. L’étude suggère que jusqu’à 23 millions de personnes pourraient être exposées à des concentrations de PFAS dépassant les seuils réglementaires dans de telles conditions.
Conclusions
Aux États-Unis, la réglementation des produits chimiques se concentre généralement sur les substances toxiques individuelles, et non sur les mélanges complexes trouvés dans les eaux usées, ce qui rend difficile la gestion des PFAS et des composés organofluorés. Ces produits chimiques, connus pour leur persistance, ne disposent pas de normes analytiques appropriées pour la surveillance environnementale. Les experts suggèrent une approche de réglementation basée sur les classes, en particulier pour les PFAS, en utilisant l'EOF comme outil de sélection préliminaire. Cependant, les mesures EOF ne peuvent pas faire la distinction entre les différentes formes chimiques, ce qui nécessite des méthodes complémentaires pour identifier des composés spécifiques.
Dans les eaux usées des grandes usines de traitement, les PFAS, en particulier les produits pharmaceutiques polyfluorés, dominent la majeure partie des EOF. La réglementation actuelle ne prend pas pleinement en compte la persistance dans l'environnement et les risques pour la santé de ces composés, de plus en plus utilisés dans les produits pharmaceutiques. En comparaison, les réglementations de l’Union européenne couvrent une gamme plus large de PFAS mais ont des seuils autorisés plus élevés, mettant en évidence des approches réglementaires différentes. Les produits chimiques persistants dans les eaux usées peuvent affecter les écosystèmes et la santé humaine, en particulier les populations sensibles.
Les recherches futures devraient se concentrer sur le devenir environnemental de ces composés, améliorer la surveillance dans diverses installations de traitement et mieux comprendre leur impact sur les écosystèmes et la santé humaine. Un échantillonnage aléatoire dans un plus large éventail d’installations pourrait offrir des informations essentielles sur la variabilité de la contamination organofluorée à l’échelle nationale.
Ces résultats préoccupants suggèrent que les méthodes actuelles de traitement des eaux usées sont insuffisantes pour éliminer efficacement les EOF. Un traitement amélioré, ainsi que des méthodes d'atténuation à la source, sont essentiels à la gestion des niveaux de PFAS dans l'eau potable. Des méthodes améliorées de traitement de l'eau sont nécessaires pour réduire l'exposition des personnes aux substances toxiques présentes dans l'eau potable et les risques pour la santé qui y sont associés. De telles interventions deviendront encore plus cruciales à mesure que le changement climatique exacerbe la pénurie d’eau et accroît le recours à la réutilisation des eaux usées.
