Article pp.543-557 du Vol.23 n°4 (2003)

(1)

Métaux lourds, dioxines et furannes dans les produits de la pêche.

Caractéristiques, origines et dosage

P.-M. Dudermel¹

RÉSUMÉ

Parmi l’ensemble des polluants que l’on peut trouver dans la chair des poissons et des fruits de mer, les métaux lourds et les dioxines sont probablement les plus importants.

Les métaux lourds sont très stables et leur forme organo-métallique leur confère une bio-disponibilité importante. Le dosage de ces éléments fait appel à des techniques de spectrométrie sensibles et sélectives.

Les dioxines et furannes sont très bio-accumulables et d’une très grande stabilité. Leur dosage requiert du matériel sélectif et sophistiqué. Les nor- mes définissant les valeurs limites dans l’alimentation sont en pleine émer- gence et de nouveaux textes européens sont appliqués aujourd’hui.

Mots clés

métaux lourd, plomb, cadmium, mercure, dioxine, furanne, analyse, poisson, fruit de mer, réglementation, bioaccumulation.

SUMMARY

Among all the potential micro pollutant which can be found in fish and sea food, trace metal and dioxin are probably the most important.

Heavy metal are very stable and their organic form allow a very important bio-availability. The analysis of those elements requires sensitive and selective spectrometric technologies.

Dioxins and furans are strongly bio-accumulable and stable. The analysis of dioxin needs selective and sophisticated equipment. Official text about limit values for food are growing and are applied in Europe since 2001.

Key words

heavy metals, lead, cadmium, mercury, dioxin, furan, analysis, fish, sea food, bioaccumulation.

1. Directeur du Laboratoire d’études des traces organiques (LETO), Département Eaux et Environnement, Institut Pasteur de Lille, CNRSSP, 930, boulevard Lahure – BP 537, 59505 Douai cedex, France, Tél. : 03.27.71.24.52 - Fax : 03.27.71.24.44 - E-mail : [email protected]

(2)

1 – INTRODUCTION

Les produits de la mer (poissons, crustacés et coquillages) présentent géné- ralement les caractéristiques qui permettent de penser que le facteur de concentration biologique des polluants stables dans l’environnement marin soit élevé. En effet, la constitution de la chaîne trophique fait intervenir dans certains cas de nombreuses espèces (ex : de la crevette à l’ours polaire), dans d’autres cas de grandes quantités de biomasse ingérée (à l’exemple du krill et de la baleine, pour ne citer que le plus caractéristique). D’autre part, certains animaux tels que les bivalves (moule, huître, coque…) sont statiques et ne se nourrissent que par filtration de l’eau de mer dont ils récupèrent les matières en suspension. Ils présentent des capacités de filtration remarquables en terme de quan- tité d’eau filtrée (une moule de taille moyenne pompe environ un litre d’eau par heure), ainsi qu’en terme d’efficacité de rétention (80 à 100 % d’efficacité sur la filtration de particules de 2 à 3 µm).

Le milieu marin subit une pollution provenant d’origines différentes. Les fleu- ves représentent probablement la source diffuse la plus importante. Ces der- niers contribuent à la pollution par l’apport de composés hydrosolubles présents dans l’eau douce d’une part, mais aussi et surtout par l’apport des matières en suspension à la surface desquelles sont adsorbées l’ensemble des composés hydrophobes rejetés dans l’eau. Ce sont ces composés qui consti- tueront la grande majorité de l’imprégnation par les polluants organiques des organismes vivants dans le milieu marin. D’autre part, l’activité portuaire engendre également des pollutions importantes et variées. Enfin, le trafic maritime et les naufrages contribuent à la diffusion d’une pollution du milieu marin variée et délocalisée.

La contamination des produits de la mer se réalise par l’intermédiaire de composés stables tels que les métaux lourds et les dioxines et furannes.

Une réglementation européenne existe, elle définit particulièrement des valeurs limites pour les métaux lourds.

Concernant les dioxines et furannes, la volonté affichée de l’Union est de réduire l’exposition des consommateurs européens de 25 % en quatre ans, ce qui se traduit par un objectif de baisse d’un quart de la contamination moyenne du panier de la ménagère. Les premières déclinaisons de cette décision sont apparues récemment sous forme de deux directives : l’une concerne l’alimentation humaine, l’autre s’applique à l’alimentation du bétail.

Cet article décrit les caractéristiques et les origines de trois métaux lourds et des dioxines et furannes. Les techniques de dosage de ces éléments sont abordées, ainsi que la réglementation de ces contaminants dans les produits de la mer.

(3)

2 – LES MÉTAUX LOURDS

Les métaux lourds se caractérisent par une très grande stabilité. En effet, le plomb ne se transforme pas en or et, au delà des espérances de quelques ancêtres alchimistes, seuls les physiciens du domaine de la physique nucléaire sont susceptibles de générer des entités atomiques de nature différente de leur origine. Dans le domaine de l’environnement, aucun phénomène physique, chimique ou biologique n’est en mesure d’altérer ou de cataboliser un métal natif, contrairement à ce qui s’observe pour la majorité des composés organiques.

Cette stabilité entraîne une rémanence importante dans le milieu naturel, et un potentiel de bio-accumulation élevé.

La bio-accumulation favorise une augmentation du facteur de concentration biologique au fil des étapes de la chaîne trophique. Le super-prédateur situé au sommet de la chaîne (ex : le brochet en eau douce, le thon ou le requin en mer, l’homme en général) subit donc un phénomène de bio-amplification important.

En règle générale, la présence de métaux lourds dans l’organisme en concentration significative entraîne des altérations des fonctions biochimiques (citons la néphrotoxicité du cadmium et du plomb, par exemple).

Enfin, il est à noter que les formes organométalliques sont sensiblement plus toxiques que la forme native, et que le dosage de l’élément étain sous sa forme

« étain total » ne donne pas d’informations permettant d’estimer sa toxicité, contrairement au dosage des organo-stanneux individuellement analysés.

2.1 Dosage

Les techniques de dosage des métaux à l’état de trace font appel aux pro- priétés physiques de l’atome. Les électrons périphériques gravitent à l’extérieur du nuage électronique couvrant le noyau. Ils sont susceptibles de modifier leur comportement sous l’influence des événements extérieurs. En clair, ils sont capables d’absorber tout ou partie de l’énergie qui leur est transmise. Ce phé- nomène est appelé absorption atomique. La molécule se retrouve alors dans un état excité. Elle se doit de retrouver son équilibre énergétique en restituant le trop plein d’énergie et retourner ainsi à son état fondamental. Cette libération d’énergie légèrement plus faible que celle absorbée lors de la première étape, sous forme de radiation électromagnétique, s’appelle l’émission.

En mesurant avec précision la quantité de lumière résiduelle enregistrée lors du passage d’une solution contenant l’élément recherché, et sachant que l’intensité de cette lumière est proportionnelle à la concentration du métal qui l’a absorbé, on en déduit la concentration en métal dans la solution acide par laquelle il a été extrait de sa matrice. Cette technique, très couramment utilisée, s’appelle la spectrométrie d’absorption atomique. Une autre technique consiste à quantifier la lumière émise lors de la restitution d’énergie. Il s’agit alors de spectrométrie d’émission atomique. Elle présente l’avantage d’être a priori plus sélective.

La sélectivité du dosage est obtenue en émettant une lumière capable d’exciter spécifiquement l’atome recherché. On utilise alors des lampes particu-

(4)

lières à chaque élément dosé afin d’optimiser le rapport signal/bruit au détri- ment du bruit non spécifique.

D’autres techniques moins contraignantes permettent de doser simultané- ment plusieurs éléments. Il s’agit de l’ICP-AES (inductively coupled plasma ato- mic emission spectrometer) et de l’ICP-MS. Dans les deux cas, l’excitation des atomes ne se fait pas par lampe spécifique, mais par l’utilisation d’un plasma d’argon dont la température avoisine les 7 000 °C. La version ICP-MS est équi- pée en aval d’un détecteur de type spectromètre de masse capable de distinguer les différents isotopes du métal recherché. Il est plus sensible, mais plus onéreux et délicat à manipuler.

2.2 Quelques exemples

À titre d’exemple, trois métaux ont été retenus pour cet exposé : il s’agit du plomb, du cadmium et du mercure.

2.2.1 Plomb (Pb)

Son usage est très ancien. On retrouve parfaitement dans les glaces de la calotte polaire les traces des prémices de l’industrie métallurgique de l’époque romaine liée au plomb.

Son utilisation est extrêmement variée et reflète ses qualités physico-chimiques remarquables (densité, malléabilité, point de fusion bas, conductivité). Il est utilisé dans l’industrie et l’imprimerie : fabrication de batteries, de tuyaux, de peintures, de colorants, de grenailles pour la chasse, de plombs de lest pour la pêche, d’additifs pour le carburant (agent anti-détonant ajouté à l’essence jusqu’à la fin des années 1980). Bien que bon nombre de ces produits soient maintenant interdits ou fortement réglementés, la constitution de certains sédi- ments marins témoigne toujours de l’activité d’un passé encore très proche où l’utilisation du plomb était très développée et le respect de l’environnement ne représentait pas nécessairement un objectif annoncé.

Le plomb n’a aucun rôle physiologique dans l’organisme. Sa présence traduit donc une contamination extérieure. La principale manifestation d’une intoxication au plomb s’appelle le saturnisme. La forte toxicité du plomb entraîne un retard dans le développement et une diminution avérée des perfor- mances intellectuelles. Elle engendre également des maladies cardiovasculai- res. L’intoxication au plomb, plus souvent chronique, cible davantage les enfants. D’après une expertise collective réalisée par l’INSERM en 1999, 85 000 enfants de 1 à 6 ans seraient atteints de saturnisme en France.

Le saturnisme aigu, forme très rare de cette intoxication, entraîne de violen- tes douleurs abdominales. L’expression « des coliques de plomb » trouve son origine dans cette manifestation.

On constate depuis dix ans, dans tous les compartiments de l’environnement, une nette tendance à la diminution de la concentration en plomb, particu- lièrement accentuée par l’arrêt de l’utilisation de l’essence plombée.

Les teneurs rencontrées aujourd’hui sont jugées non alarmantes. Les recommandations européennes préconisent que « les teneurs maximales devraient être aussi faibles que raisonnablement possible ».

(5)

Le règlement CE 466 du 8 mars 2001 fixe la teneur maximale en plomb autorisée dans la chair de poisson comestible à 0,2 mg/kg de poids frais (kg pf) en général, à l’exception de quelques espèces pour qui la valeur limite est doublée (céteau, sardine, chinchard, mulet, bar tacheté…). Ce règlement précise également les valeurs limites applicables aux crustacés (0,5 mg/kg pf), aux bivalves (1,0 mg/kg pf) et aux céphalopodes (1,0 mg/kg pf).

2.2.2 Cadmium (Cd)

Ce métal est à juste titre souvent associé au zinc. En effet, il n’existe pas de source de cadmium pur, ce dernier est extrait du minerai de zinc, dont il est en fait un sous-produit du traitement métallurgique.

Son utilisation ne fait qu’augmenter ces dernières années avec la grande diffusion des accumulateurs rechargeables (accu Ni/Cd) dont il est de loin le prin- cipal débouché. Le reste de son utilisation se répartit équitablement entre la plasturgie (pigment et stabilisateur du plastique) et la métallurgie du plomb et des alliages durs dont il entre dans la composition. Comme le plomb, il se vola- tilise volontiers lors d’une combustion (incinération de déchets, fonderie…) et se diffuse ainsi aisément dans l’environnement. En outre, il est beaucoup plus soluble que le plomb et diffuse donc plus volontiers dans le milieu marin.

L’épisode japonais de la maladie d’Itaï-Itaï en 1955 mit en évidence la forte toxicité du cadmium sur l’organisme humain. Des effluents miniers chargés de cadmium vinrent polluer un fleuve qui alimentait des rizières. La consommation du riz contaminé entraîna l’apparition de dysfonctionnement rénaux, d’apathie, de déformation du squelette et une forte mortalité s’en suivi.

D’autres phénomènes d’intoxication collective furent rapportés aux États- Unis après la mise sur le marché de réservoirs métalliques réfrigérés et traités au cadmium pour stockage de jus de fruits. Le traitement anti-corrosion s’est avéré peu efficace sur les liquides acides qui ont favorisé la diffusion du cadmium dans la boisson et contaminé ainsi de nombreux consommateurs.

Dans l’environnement marin, on notera une propension du cadmium à l’accumulation naturelle dans les fruits de mer, qui représentent aujourd’hui la source principale de contamination de l’homme par ce métal.

La réglementation européenne CE 466/2001 déjà citée pour le plomb pré- cise que la limite maximale admissible est de 0,05 mg/kg de poids frais (kg pf) en général, à l’exception de quelques espèces pour qui la valeur limite est dou- blée (céteau, anchois, louvereau, sardine, chinchard, mulet lippu,…). Ce règle- ment précise également les valeurs limites applicables aux crustacés (0,5 mg/

kg pf), aux bivalves (1,0 mg/kg pf) et aux céphalopodes (1,0 mg/kg pf).

2.2.3 Mercure (Hg)

Comme pour le cadmium, le mercure est utilisé pour ces propriétés physico- chimiques extraordinaires. En effet, outre le fait qu’il soit le seul représentant liquide de la famille des métaux, il est très volatil et bon conducteur électrique. Il présente également une grande capacité à se complexer aux éléments inorga- niques et organiques. Cet atout exploité dans l’extraction de l’or devient évi- demment un inconvénient majeur vis-à-vis de la matrice organique avec laquelle son affinité n’a d’égal que sa toxicité.

(6)

Son utilisation ne cesse cependant de décroître depuis les années 1970.

L’industrie de production de chlore, grande consommatrice de mercure dans ses usines chloro-alkali, utilisait ce composé dans des cellules à mercure capables de catalyser la réaction de libération du chlore natif. Les applications domestiques se limitaient aux piles et aux thermomètres dont la production en Europe est aujourd’hui en très nette regression. Enfin, les rejets des cabinets des dentistes font l’objet d’un contrôle réglementaire spécifique portant sur la collecte des amalgames dentaires à base de mercure et d’étain.

La toxicité du mercure a été particulièrement mise en exergue à Minamata, petit village de pêcheurs japonais contaminés par ingestion de poissons pollués au mercure par les rejets en mer d’une usine de fabrication de produits chimiques. Les premiers symptômes apparurent plus de vingt ans après les premiers rejets. Les signes particuliers de l’intoxication au mercure ou hydrargyrisme se présentent sous forme de complications neurologiques, néphrologiques et comportementales. De plus, les nouveau-nés présentent des malformations importantes.

Le mercure est plus toxique quand il se compose d’une partie organique. Le méthylmercure et le diméthylmercure sont sensiblement plus assimilés que le métal à l’état minéral et présentent donc une toxicité bien plus importante.

Dans l’environnement, la bio-accumulation du mercure est très forte, parti- culièrement pour les grandes espèces piscivores telles que le brochet en eau douce et surtout le thon en milieu marin, suivi du requin et du marlin. Ce constat étaye parfaitement l’amplification de la contamination au fil de la chaîne trophique. D’après les dernières études réalisées sur le sujet, il semble que la contamination de la chair du thon soit en constante augmentation. Une étude suisse réalisée en 2001 par le département de l’action sociale et de la santé de Genève révèle que 50 % des échantillons de thon d’origines diverses analysés lors de l’étude dépassent la valeur limite de 0,5 mg/kg de poids frais définie dans le règlement CE 466/2001. Cette tendance a été confirmée en 2002 lors d’une seconde étude.

La consommation normale de produits de la mer représente cependant moins de 8 % de la dose hebdomadaire admissible de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) qui est de 300 microgrammes (µg) de mercure total dont 200 ug de méthylmercure.

3 – LES DIOXINES ET FURANNES

3.1 Caractéristiques

Cette dénomination générique regroupe l’ensemble des isomères de deux familles proches en terme de structure et de comportement physico-chimique.

L’une se compose d’un cycle à cinq côtés (que l’on appelle furanne en chimie organique) tandis que l’autre comporte une structure contenant deux atomes d’oxygène (ou diox) en forme de cycle à six côtés (symbolisée par la terminai- son –ine). Ces structures sont entourées de deux cycles benzéniques.

(7)

Enfin, pour en terminer avec la nomenclature, ces deux structures sont gar- nies d’atomes de chlore qui leur confèrent leur extrême résistance en général, et à l’égard du monde biologique en particulier. Le nombre et la position des atomes de chlore vont définir le nombre de combinaisons possibles. On obtient ainsi 210 possibilités de disposer 1 à 8 atomes de chlore sur chacune des deux structures. Le tableau ci-après détaille les ensembles constituant cette famille.

Le nom exact de ces composés est donc : polychlorodibenzodioxines (ou PCDD) et polychlorodibenzofurannes (PCDF).

Tableau 1

Nature et répartition des isomères de PCDD et PCDF

Le plus célèbre de ces isomères est la « dioxine de Séveso » du nom de la ville italienne où les manifestations les plus probantes de la toxicité de la dioxine ont été mises en évidence lors d’un accident industriel dans un réacteur de chlorophénol (intermédiaire de synthèse particulièrement utilisé dans l’élabo- ration de pesticides) en 1976. Les études réalisées sur les populations touchées par les retombées de l’explosion du réacteur ont permis d’isoler et d’identifier pour la première fois la 2,3,7,8-tétrachlorodibenzodioxine dont la formule déve- loppée est présentée ci-après :

Nombre d’atomes de chlore Nombre de congénères PCDD Nombre de congénères PCDF Mono-

Di- Tri- Tera- Penta-

Hexa- Hepta- Octa-

2 10 14 22 14 10 2 1

4 16 28 38 16 4 1

Total 75 135

2 3

4 6

7 8 0

0

Dibenzodioxine

3 2

4 0

6 7 8

Dibenzofuranne

0 0

Cl

Cl Cl

Cl

(8)

3.2 Origines

Les origines de la dioxine sont variées. Il est à noter qu’elle n’est jamais fabriquée intentionnellement et ne sert dans aucune réaction utile. Elle repré- sente toujours le sous-produit d’une réaction de complexation par voie chimique ou physique.

Par exemple, la complexation de deux molécules de 3,4-dichlorophénol ci- contre peut former, dans certaines conditions et en présence d’oxygène, la dioxine de Séveso. C’est ce processus chimique qui s’est réalisé en Italie lors de la catastrophe.

D’autre part, les dérivés phénoliques utilisés dans la synthèse de certains herbicides phénoxyalcanoïques tels que le 2,4-D ou le 2,4,5-T ont été longtemps contaminés par le sous-produit dioxine. La contamination de ces inter- médiaires de synthèse a entraîné naturellement la contamination des herbicides fabriqués. L’agent orange, célèbre cocktail de 2,4-D et de 2,4,5-T utilisé massi- vement par l’armée américaine dans les années 1970 au Vietnam, était conta- miné par la dioxine. On estime aujourd’hui qu’un minimum de 57 millions de litres de ce défoliant puissant auraient été utilisés sur les forêts et les cultures, correspondant à la libération de 180 kilogrammes de dioxine dans l’environnement vietnamien. À titre indicatif, l’ensemble de l’activité française susceptible de générer de la dioxine (incinération, industrie, trafic routier) produit en un an un kilogramme de dioxine.

Un autre cas de complexation chimique est la réaction qui s’opère lors de l’étape de blanchiment de la pâte à papier. En effet, la réaction du chlore actif sur les dérivés phénoliques constituants naturels du bois, entraîne l’apparition de chlorophénols qui, dans certaines conditions, peuvent se combiner en dioxines et furannes. La maîtrise des process industriels a permis ces dernières années d’abattre le niveau de dioxine des effluents de manière significative.

La génération de PCDD et PCDF peut également être favorisée par voie physique, et particulièrement lors des phénomènes de combustion. Les deux principaux émetteurs de dioxine à l’état gazeux sont la sidérurgie et l’incinéra- tion des déchets, bien que toute activité de combustion génère de la dioxine (trafic routier, barbecue, feux de forêt, crématorium,…).

Pendant longtemps, l’on a cru que la synthèse de dioxine dans les fours était le résultat de l’oxydation de précurseurs existants. Ce qui est partiellement vrai, d’autant que l’explosion de transformateurs électriques au pyralène engendre systématiquement l’apparition d’une pollution aux dioxines (accident de Reims en 1985). On s’aperçoit en effet dans la formule du polychlorobiphényle ou PCB (dont l’un des noms commerciaux est le pyralène) présentée ci-contre, que l’ajout d’un ou de deux atomes d’oxygène transforme ce dernier en PCDF ou en PCDD respectivement.

OH

Cl Cl

(9)

En fait, il existe une autre voie de synthèse plus complexe. On remarque que l’absence de précurseurs cycliques polychlorés tels que les chlorophénols, le PCB ou les chlorobenzènes par exemple n’empêche en rien l’apparition de PCDD et PCDF dans les fumées des incinérateurs ou des fours. Ce phéno- mène, appelé synthèse de novo, est décrit pour la première fois en 1986 et pro- pose une synthèse de la dioxine à partir des éléments C, H, Cl et O à l’état élémentaire. On s’est aperçu depuis que la contribution de la synthèse De Novo dans la production des PCDD et PCDF dans un four était souvent supérieure à la part due à la modification des précurseurs. La combustion libère les éléments constitutifs de la matière à l’état élémentaire. Une température plus basse, aux alentours de 350 à 400 degrés, favorise leur recombinaison en dioxine et furanne, entre autres. Cette réaction a lieu dans la promiscuité de la cheminée, particulièrement lorsque les conduits comportent des coudes et des élargisse- ments entraînant des turbulences propices à la stagnation des gaz et aux ren- contres des atomes entre eux.

3.3 Analyse

L’analyse de la dioxine est autant spécifique que délicate. Elle requiert un savoir-faire important et du matériel complexe et onéreux.

En effet, les quantités traitées, de l’ordre du picogramme (10^-12 gramme) ou du femtogramme (10^-15 gramme), ne sont détectables qu’à l’aide d’un matériel dont la spécificité favorise l’amplification d’un signal, aussi léger soit-il, parmi un bruit de fond quasiment éliminé. D’autre part, l’ubiquité des dioxines dans notre environnement nous oblige à croiser les résultats de plusieurs manipula- tions lors de l’étape de préparation de l’échantillon afin de garantir un résultat original exempt de toute contamination par le laboratoire (verrerie contaminée, atmosphère extérieure, échantillon chargé traité dans la même série,…). De plus, le besoin de certitude sur l’identité du composé analysé revêt un caractère particulièrement prioritaire dans la détermination des dioxines et furannes. En effet, eu égard à la toxicité particulièrement élevée de ses isomères d’une part, et au nombre important de molécules de toxicité très variable qui la compose d’autre part, la dioxine doit être déterminée de manière fiable, sans équivoque, afin de garantir une réaction appropriée en aval de la remise des résultats.

Cl Cl

(10)

L’analyse des échantillons par extraction par solvant suivie d’une injection dans un chromatographe en phase gazeuse (CPG) couplé à un spectromètre de masse haute résolution (HRMS) représente aujourd’hui la technique la plus fiable. Cette méthodologie est communément utilisée dans tous les laboratoires d’Europe et d’ailleurs. Elle se caractérise par la mise en place d’un niveau de contrôle-qualité très élevé et l’utilisation du principe de la dilution isotopique.

Ce principe, très simple d’utilisation, nécessite l’emploi de composés radio- marqués au carbone 13. Il est redoutable dans certaines applications, particu- lièrement dans le comptage des moustiques, pour vérifier l’efficacité d’une campagne de démoustication par exemple. L’essai est réalisé de la manière suivante : des moustiques sont capturés dans le milieu naturel. Leur nombre est connu. On les nourrit avec de l’eau sucrée à l’aide d’un glucide artificiel marqué au carbone 13. Les insectes s’en imprègnent et vont rapidement intégrer le carbone 13 dans leur organisme. Ils sont alors libérés à l’endroit de leur capture.

Le temps nécessaire à leur mélange avec les insectes autochtones étant passé, une seconde capture à lieu au même endroit quelques jours plus tard. Il suffit alors de compter les moustiques capturés et de déterminer le nombre de congénères présentant une radio-activité au carbone 13. Le rapport nombre d’insectes C13 / nombre d’insectes totaux donne l’effet de dilution. Connais- sant le nombre de moustiques contaminés relâchés dans le secteur, on en déduit le nombre total d’insectes du secteur analysé. Concernant la détermina- tion des dioxines, l’association des produits marqués et du HRMS est très efficace. En effet, les produits marqués ont le même comportement physico- chimique que leurs homologues natifs (comportant du carbone 12 dans leur structure), mais le spectromètre de masse est capable de les distinguer sans équivoque. Lors des étapes de préparation de l’échantillon de chair de poisson, le technicien prend soin de doper la matrice par des dioxines et furannes C13.

L’échantillon subit l’ensemble des étapes d’extraction par solvant organique, de purification et de concentration. L’extrait concentré est alors injecté en CPG/

HRMS. Le signal obtenu ressemble au chromatogramme suivant : Échantillon brut

(poisson, crustacé) Dopage

Purification Extraction par solvant

Calcul du résultat Injection en CPG/HRMS

Synoptique analytique

(11)

La chromatographie est une technique analytique utilisée pour séparer des mélanges complexes. Dans les cas des dioxines, elle est utilisée pour séparer la molécule à déterminer de ses isomères et des interférents potentiels. L’extrait est injecté dans un chromatographe et traverse une colonne capillaire présen- tant une affinité variable pour les éléments qui la parcourent. Le chromatogramme présenté ci-dessus montre l’évolution des signaux au fil du temps à la sortie de la colonne chauffée progressivement. Chaque pic représente un groupe de molécules identiques. Sa hauteur indique le nombre de ses congé- nères. Dans des conditions répétables, une molécule sort toujours de la colonne au même moment, ce qui donne déjà une indication sur sa nature.

D’autre part, le signal du pic est constitué d’informations concernant la masse de l’élément dont il est composé et les fragments de ce dernier. Le HRMS détermine avec précision la masse des fragments et en déduit l’identité de la molécule (ex : 319.8965 pour la 2,3,7,8-TCDD native). La quantité sera détermi- née comme nous l’avons détaillé au paragraphe précédent à propos du comptage des moustiques.

3.4 Expression de la toxicité

Contrairement aux autres analyses de composés organiques, le résultat de dioxine est toujours exprimé en équivalent toxique et non en valeur pondérale.

Cette approche plus moderne permet ainsi d’estimer l’impact de la présence des composés toxiques, en mesurant moins le constat que la conséquence de leur présence.

L’approche toxique des PCDD/PCDF est définie en attribuant un facteur d’équivalent toxique internationalement reconnu (I-TEF) à chaque isomère de la dioxine de Séveso considérée comme valeur unitaire de référence. Par exemple, la dioxine de Seveso est considérée comme dix fois plus toxique que son homologue de forme furannique. Deux nomenclatures coexistent. Quelques dif- férences s’y observent. Celle de l’OMS semble plus utilisée dans le domaine agroalimentaire, celle de l’OTAN serait plus utilisée dans le domaine des rejets industriels. Les rapports d’essais mentionnent les deux résultats. La liste ci- dessous détaille les valeurs retenues par les deux organismes.

Chromatogramme-type

(12)

Le résultat final représente la somme des équivalents toxique de chaque congénère (I-TEQ) obtenus en multipliant la concentration analysée par l’I-TEF correspondant.

La dioxine est extrêmement toxique. Certains lui attribuent la plus forte toxi- cité jamais mesurée. C’est le cas du livre des records qui la place en tête du palmarès des produits les plus toxiques recensés à la surface de la planète.

Cependant, l’estimation de sa toxicité fait toujours l’objet de controverses. Les tests de toxicité réalisés sur plusieurs espèces mettent en évidence une toxicité extrêmement variable selon la cible. L’exemple le plus couramment décrit est celui du hamster (DL50 de 3 mg/kg de poids corporel) et celui du cobaye (DL50 de 0,0006 mg/kg). La toxicité de la dioxine varie d’un facteur 5 000 entre ces deux animaux apparemment très proches.

De plus, malgré le résultat des essais de laboratoire, il est à noter qu’aucun décès direct n’a été enregistré dans la population humaine lors de la catastrophe de Séveso. Par contre, le taux de mortalité par cancer a significativement augmenté dans la région dans les années qui suivirent l’événement (20 à 40 ans après). Pourtant, selon l’IARC, seules le résultat des études toxicologiques réa- lisées sur la 2,3,7,8-TCDD ont permis de classer ce composé dans le groupe I des substances cancérigènes pour l’homme. Enfin, au regard des nouvelles données épidémiologiques, l’OMS a revu à la baisse la valeur-guide d’exposition proposée en 1990 pour la fixer maintenant à 1 à 4 picogrammes par kilo de poids corporel et par jour. Les valeurs de référence proposées actuelle- ment diffèrent selon l’organisme émetteur : OMS, OTAN, EPA ont des avis divergents sur la question. La polémique sur le danger réel de la dioxine et sa mesure est toujours présente.

Les spécialistes accordent cependant à l’intoxication par la dioxine le déclenchement d’une manifestation cutanée caractéristique appelée chloracnée.

congénères I-TEF

OTAN

I-TEF OMS

2,3,7,8-TCDD 1 1

2,3,7,8-TCDF 0,1 0,1

1,2,3,7,8-PeCDD 0,5 1

1,2,3,7,8-PeCDF 0,05 0,05

2,3,4,7,8-PeCDF 0,5 0,5

1,2,3,4,7,8-HxCDD 0,1 0,1

1,2,3,6,7,8-HxCDD 0,1 0,1

1,2,3,7,8,9-HxCDD 0,1 0,1

1,2,3,4,7,8-HxCDF 0,1 0,1

1,2,3,6,7,8-HxCDF 0,1 0,1

2,3,4,6,7,8-HxCDF 0,1 0,1

1,2,3,7,8,9-HxCDF 0,1 0,1

1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 0,01 0,01

1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0,01 0,01

1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0,01 0,01

OCDD 0,001 0,0001

OCDF 0,001 0,0001

(13)

Il s’agit d’une maladie de la peau chronique et défigurante dont les résultats sont impressionnants. Les suites des épandages de l’agent orange ont entraîné l’apparition de cancer variés, de malformation et de déficiences du système nerveux. Des atteintes au système immunitaire ont été enregistrées à Seveso, ainsi que des déficiences hépatiques et des retards de développement chez les nouveau-nés.

3.5 Accumulation dans le milieu marin

Les dioxines et furannes sont peu solubles à l’eau, mais extrêmement lipo- philes. Ils vont donc naturellement s’accumuler dans les tissus adipeux. Dans les produits de la mer, la teneur en dioxines de la chair de poisson se corrèle très bien avec sa teneur en lipide. Ainsi, la chair du cabillaud (morue, lieu jaune) ne contient pratiquement pas de dioxine ou de PCB, alors que l’ensemble de ces contaminants potentiels se retrouvent dans le foie de l’animal qui contient la totalité de ses réserves lipidiques. Ce n’est pas le cas du maquereau dont la chair grasse peut être facilement contaminée.

Une étude sur les PCB dont le comportement est similaire à celui des dioxines dans le milieu marin, a permis de mesurer le phénomène de concentration au fil de l’évolution du polluant dans la chaîne trophique. Les résultats sont les suivants :

– Plancton végétal : _✕ 250 – Plancton animal : ✕ 500 – Crevette : _✕ 45 000

– Éperlan : ✕ 835 000

– Truite : _✕ 2 800 000 – Goéland argenté : ✕25 000 000

Cela signifie que la concentration du polluant dans le plancton végétal est 250 fois supérieure à celle du milieu, la crevette consomme le plancton et concentre à nouveau 180 fois le polluant, et ainsi de suite jusqu’au super-pré- dateur représenté ici par le goéland.

Les données ci-dessous sont extraites d’un rapport établi en juin 2000 par l’Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA) sur les données de contamination et d’exposition de la population française. Elles contiennent les valeurs de la contamination moyenne de différents aliments qui constituent le panier de la ménagère. Parmi ces denrées figurent les produits d’origine aquatique.

Résultats des contaminations moyennes pour les aliments d’origine aquatique (source AFSSA)

Catégories d’aliments Dioxines en TEQ OTAN (en pg/g MG)

Nombre d’échantillons

Poissons d’eau douce 7,46 6

Poisson de mer (y compris le saumon) 5,23 40

Petits crustacés 1,80 5

Grands crustacés 51,04 2

Coquillages 50,31 5

(14)

Il est à noter que la durée de vie des crustacés est sensiblement différente entre les petits comme la crevette (durée de vie courte) et les grands comme le crabe (vie plus longue).

L’exposition moyenne d’un consommateur est estimée par l’OMS à 2,0 pg I-TEQ/kg de poids corporel/jour. La contribution des produits de la mer y est estimée à 26,2 % (contre 50 % pour les produits d’origine bovine). L’AFSSA estime l’exposition du consommateur français à 1,3 pg I-TEQ/kg/jour.

3.6 Limites réglementaires

La législation concernant les valeurs limites en PCDD/PCDF appliquées en France est issue de directives européennes. La première mise en place fût appliquée en octobre 1996 et concernait uniquement la qualité des rejets des sources fixes (incinérateurs). En effet, l’objectif de la Commission de Bruxelles était de protéger l’environnement et le consommateur par le contrôle et la réduction de la production de dioxine à la source. L’application de cette directive a permis depuis sept ans d’accélérer sensiblement la réduction des rejets des UIOM (unité d’incinération d’ordures ménagères). À titre indicatif, de nombreux incinérateurs produisaient en 1970 des gaz dont la concentration en dioxine variait de 500 à 1 000 fois la norme actuelle. Aujourd’hui, la limite maximale admissible pour la dioxine est de 0,1 ng/Nm³ (la notion de normal mètre cube ou Nm³ permet de garantir des volumes comparables quelle que soit la température, la pression, et dans le cas des incinérateurs, pour une teneur en oxygène ou en gaz carbonique fixée arbitrairement).

Deux textes réglementaires émanant de la Commission ont été publiés récemment. Ils concernent la protection du consommateur européen vis-à-vis de son alimentation, source principale de la contamination de l’homme par la dioxine.

Le règlement 2375/2001 vise l’objectif de réduire d’un quart l’exposition du consommateur entre 2002 et 2006. Par exemple, la valeur limite pour la chair de poisson, les produits de la pêche et dérivés passera de 4 à 3 pg/g de poids frais (attention, la valeur n’est pas ici exprimée par g de matière grasse).

D’autre part, la modification de la directive 1999/29/CE en novembre 2001 a entraîné l’apparition de valeurs limites de teneur en dioxines dans les produits de la mer destinés à supplémenter la nourriture animale :

Ex. : huile de poisson : 6 ng I-TEQ/kg farine de poisson : 1,25 ng I-TEQ/kg

En règle générale, l’aliment pour poisson ne devra pas dépasser la valeur de 2.25 ng I-TEQ/kg. Les I-TEQ utilisés sont ici ceux définis par l’OMS.

(15)

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Norme NF EN 1948-1 Émissions de sources fixes. Détermination de la concentration massique en PCDD/PCDF. Partie 1 : Pré- lèvement.

Norme NF EN 1948-2 Émissions de sources fixes. Détermination de la concentration massique en PCDD/PCDF. Partie 2 : Extraction et purification.

Norme NF EN 1948-3 Émissions de sources fixes. Détermination de la concentration massique en PCDD/PCDF. Partie 3 : Iden- tification et quantification.

Norme NF EN ISO 11885.

Effet des métaux lourds sur l’environnement et la santé Rapport 261 (2000-2001) –

Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques.

Faut-il avoir peur des dioxines ? Résumé des conférences de la journée technique orga- nisée par l'Ademe. Mars 1996.

« Déchets ménagers : pour un retour à la raison », GUELLEC A., Assemblée nationale, 1997.

Directive 2001/102/CE du Conseil du 27 novembre 2001.

Directive 1999/29/CE.

« Dioxines : données de contamination et d’exposition de la population française » Agence française de sécurité sanitaire des aliments – juin 2000.

(16)