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NORMES DE QUALITE POUR LA COLONNE D'EAU

Les normes de qualité pour les organismes de la colonne d'eau sont calculées conformément aux recommandations du guide technique européen pour la détermination des normes de qualité environnementale (E.C., 2011). Elles sont obtenues en divisant la plus faible valeur de NOEC ou d'EC₅₀ valide par un facteur d'extrapolation (AF, Assessment Factor).

La valeur de ce facteur d'extrapolation dépend du nombre et du type de tests pour lesquels des résultats valides sont disponibles. Les règles détaillées pour le choix des facteurs sont données dans le guide technique européen (E.C., 2011).

En ce qui concerne les organismes marins, selon le guide technique pour la détermination de normes de qualité environnementale (E.C., 2011), la sensibilité des espèces marines à la toxicité des substances organiques peut être considérée comme équivalente à celle des espèces dulçaquicoles, à moins qu'une différence ne soit montrée.

Néanmoins, les facteurs d'extrapolation appliqués pour déterminer les normes de qualité pour le milieu marin doivent prendre en compte les incertitudes additionnelles telles que la sous-représentation des taxons clés et une diversité d'espèces plus complexe en milieu marin.

Moyenne annuelle (AA-QS_{water_eco} et AA-QS_{marine_eco}) :

Une concentration annuelle moyenne est déterminée pour protéger les organismes de la colonne d'eau d'une possible exposition prolongée.

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, on dispose d'une seule donnée valide pour Daphnia magna (EC₁₀ (21 j) à 0.32 mg.L^-1) en chronique et de données valides pour 3 niveaux trophiques en aigu. En aigu les poissons sont les plus sensibles. Sachant que le seul résultat long terme disponible n'a pas été réalisé sur l'espèce la plus sensible en aigu, le guide technique pour la détermination des normes de qualité environnementales (E.C., 2011) préconise de calculer la AA-QS_{water_eco} en appliquant un facteur d'extrapolation de 100 sur la seule donnée chronique disponible et un facteur de 1000 sur la plus faible donnée aigue disponible et de ne garder que le résultat le plus faible. Soit :

0.32 [mg.L^-1] / 100 = 0.0032 mg.L^-1 = 3.2 µg.L^-1

On obtient alors :

En ce qui concerne les organismes marins, on dispose d'une seule donnée pour les poissons en aigu. En aigu les poissons sont les plus sensibles. Pour les mêmes raisons que celles évoquées pour l'eau douce, le guide technique pour la détermination des normes de qualité environnementales (E.C., 2011) préconise de calculer la AA-QS_{marine_eco} en appliquant un facteur d'extrapolation de 1000 sur la seule donnée chronique disponible et un facteur de 10000 sur la plus faible donnée aigue disponible et de ne garder que le résultat le plus faible.

On obtient alors :

Concentration Maximum Acceptable (MAC et MAC_marine)

La concentration maximale acceptable est calculée afin de protéger les organismes de la colonne d'eau de possibles effets de pics de concentrations de courtes durées (E.C., 2011).

On dispose de données aiguës pour trois niveaux trophiques (algues, invertébrés, poissons). La donnée la plus faible a été obtenue sur le poisson Menidia beryllina, avec une LC₅₀ (96 h) à 0.55 mg.L^-1. Conformément au guide technique européen pour la détermination des normes de qualité environnementale (E.C., 2011), un facteur d'extrapolation de 100 est appliqué pour calculer la MAC :

Pour le milieu marin, on dispose d'une seule donnée pour les poissons en aigu. Par défaut, un facteur d'extrapolation de 1000 s'applique pour calculer la MAC_marine conformément au guide technique européen pour la détermination des normes de qualité environnementale (E.C., 2011). L'INERIS propose donc la valeur suivante :

MAC_marine = 0.55 /1000 = 0.00055 mg.L^-1, soit MAC_marine = 0.5 µg.L^-1

VALEUR GUIDE DE QUALITE POUR LE SEDIMENT (QSSED ET QSSED-MARIN)

Un seuil de qualité dans le sédiment est nécessaire (i) pour protéger les espèces benthiques et (ii) protéger les autres organismes d'un risque d'empoisonnement secondaire résultant de la consommation de proies provenant du benthos. Les principaux rôles des normes de qualité pour les sédiments sont de :

1. Identifier les sites soumis à un risque de détérioration chimique (la norme sédiment est dépassée)
2. Déclencher des études pour l'évaluation qui peuvent conduire à des études plus poussées et potentiellement à des programmes de mesures
3. Identifier des tendances à long terme de la qualité environnementale (Art. 4 Directive 2000/60/CE) (C.E., 2000).

Aucune information d'écotoxicité pour les organismes benthiques n'a été trouvée dans la littérature.

A défaut, une valeur guide pour le sédiment peut être calculée à partir du modèle de l'équilibre de partage.

Ce modèle suppose que :

• il existe un équilibre entre la fraction de substances adsorbées sur les particules sédimentaires et la fraction de substances dissoutes dans l'eau interstitielle du sédiment,
• la fraction de substances adsorbées sur les particules sédimentaires n'est pas biodisponible pour les organismes et que seule la fraction de substances dissoutes dans l'eau interstitielle est susceptible d'impacter les organismes,
• la sensibilité intrinsèque des organismes benthiques aux toxiques est équivalente à celle des organismes vivant dans la colonne d'eau. Ainsi, la norme de qualité pour la colonne d'eau peut être utilisée pour définir la concentration à ne pas dépasser dans l'eau interstitielle.

Une valeur guide de qualité pour le sédiment peut être alors calculée selon l'équation suivante (E.C., 2011) :

Avec :

RHO_sed : masse volumique du sédiment en [Kg_sed.m^-3_sed]. En l'absence d'une valeur exacte, la valeur générique proposée par le document guide technique européen (E.C., 2011) est utilisée : 1300 kg.m^-3 .

Ksed-eau : coefficient de partage sédiment/eau en m3/m3 . En l'absence d'une valeur exacte, les valeurs génériques proposées par le guide technique européen (E.C., 2011) sont utilisées. Le coefficient est alors calculé selon la formule suivante : 0.8 + 0.025 * Koc soit Ksed-eau = 8.5 m3/m3

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, on obtient :

QS_sed wet weight = 3.2 µg.kg^-1_{poids humide}

La concentration correspondante en poids sec peut être estimée en tenant compte du facteur de conversion suivant :

Avec :

Fsolide_sed : fraction volumique en solide dans les sédiments en [m³_solide/m³_susp]. En l'absence d'une valeur exacte, la valeur générique proposée par le document guide technique européen (E.C., 2011) est utilisée : 0.2 m3/m3 .

RHO_solide : masse volumique de la partie sèche en [kg_solide/m³_solide]. En l'absence d'une valeur exacte, la valeur générique proposée par le document guide technique européen (E.C., 2011) est utilisée : 2500 kg.m^-3 .

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, la concentration correspondante en poids sec est :

Selon la même approche que pour le sédiment d'eau douce, une valeur guide de qualité pour le sédiment marin peut être calculée selon la formule suivante :

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, on obtient :

QS_sed-marin wet weight = 0.3 µg.kg^-1_{poids humide}

La concentration correspondante en poids sec est alors la suivante:

QS_sed-marin dry weight = 0.8 µg.kg^-1_{sed poids sec}

Le log Kow de la substance étant inférieur à 5, un facteur additionnel de 10 n'est pas jugé nécessaire.

Il faut rappeler que les incertitudes liées à l'application du modèle de l'équilibre de partage sont importantes. Les sédiments naturels peuvent avoir des propriétés très variables en termes de composition (nature et quantité de matières organiques, composition minéralogique), de granulométrie, de conditions physico-chimiques, de conditions dynamiques (taux de déposition/taux de resuspension). Par ailleurs ces propriétés peuvent évoluer dans le temps en fonction notamment des conditions météorologiques et de la morphologie de la masse d'eau. Si bien que le partage entre la fraction de substance adsorbée et la fraction de substance dissoute peut être extrêmement variable d'un sédiment à un autre et l'hypothèse d'un équilibre entre ces deux fractions ne semble pas très réaliste pour des conditions naturelles.

Par ailleurs, certains organismes benthiques peuvent ingérer les particules sédimentaires, et donc être contaminés par la fraction de substance adsorbée sur ces particules, ce qui n'est pas pris en compte par la méthode.

NORME DE QUALITE EMPOISONNEMENT SECONDAIRE (QSBIOTA_SEC POIS)

La norme de qualité pour l'empoisonnement secondaire (QS_{biota sec pois}) est calculée conformément aux recommandations du guide technique européen (E.C., 2011). Elle est obtenue en divisant la plus faible valeur de NOEC valide par les facteurs d'extrapolation recommandés (E.C., 2011).

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, un facteur de 90 est appliqué car la durée du test retenu (NOAEL à 0.01 mg/kg_corporel/j sur rat, soit une NOEC de 0.2 mg.kg^-1_biota) est de 55 semaines obtenue avec le 1-chloro-4-nitrobenzène. Cette durée de test n'est pas assez longue pour pouvoir appliquer un facteur 30. On obtient donc :

Cette valeur de norme de qualité pour l'empoisonnement secondaire peut être ramenée :

• à une concentration dans l'eau douce selon la formule suivante :
• à une concentration dans l'eau marine selon la formule suivante :

Avec :
BCF : facteur de bioconcentration,
₁ BMF: facteur de biomagnification,
₂ BMF: facteur de biomagnification additionnel pour les organismes marins.

Ce calcul tient compte du fait que la substance présente dans l'eau du milieu peut se bioaccumuler dans le biote. Il donne la concentration à ne pas dépasser dans l'eau afin de respecter la valeur de la norme de qualité pour l'empoisonnement secondaire déterminée dans le biote.

La bioaccumulation tient compte à la fois du facteur de bioconcentration (BCF, ratio entre la concentration dans le biote et la concentration dans l'eau) et du facteur de biomagnification (BMF,

ratio entre la concentration dans l'organisme du prédateur en bout de chaîne alimentaire, et la concentration dans l'organisme de la proie au début de la chaîne alimentaire). En l'absence de valeurs mesurées pour le BMF₁ et le BMF₂, celles-ci peuvent être estimées à partir du BCF selon le guide technique européen (E.C., 2011).

Ce calcul n'est donné qu'à titre indicatif. Il fait en effet l'hypothèse qu'un équilibre a été atteint entre l'eau et le biote, ce qui n'est pas véritablement réaliste dans les conditions du milieu naturel. Par ailleurs il repose sur un facteur de bioaccumulation qui peut varier de façon importante entre les espèces considérées.

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène un BCF de 91 et un BMF₁ = BMF₂ de 1 (cf. E.C., 2011) ont été retenus. On a donc :

NORME DE QUALITE POUR LA SANTE HUMAINE VIA LA CONSOMMATION DES PRODUITS DE LA PECHE (QSBIOTA_HH)

La norme de qualité pour la santé humaine est calculée de la façon suivante (E.C., 2011) :

Ce calcul tient compte de :

• un facteur correctif de 10% (soit 0.1) : la VTR donnée ne tient compte en effet que d'une exposition par voie orale, et pour la consommation de produits de la pêche uniquement. Mais la contamination peut aussi se faire par la consommation d'autres sources de nourriture, par la consommation d'eau, et d'autres voies d'exposition sont possibles (inhalation ou contact cutané). Le facteur correctif de 10% (soit 0.1) permet de rendre l'objectif de qualité plus sévère d'un facteur 10 afin de tenir compte de ces autres sources de contamination possibles.
• la valeur toxicologique de référence (VTR), correspondant à une dose totale admissible par jour ; pour cette substance elle sera considérée égale à 0.2 µg/kg_corporel/j (cf. tableau ci-dessus),
• un poids corporel moyen de 70 kg,
• F_sécurité : facteur de sécurité supplémentaire de 10 pour tenir compte des potentiels effets CMR ou de perturbation endocrine de la substance. Le 1-chloro-3-nitrobenzène ne présentant aucune de ces propriétés, le facteur de sécurité est fixé à 1,
• Cons. Journ. Moy : une consommation journalière moyenne de produits de la pêche (poissons, mollusques, crustacés) égale à 115 g par jour.

Ce calcul n'est donné qu'à titre indicatif. Il peut être inadapté pour couvrir les risques pour les individus plus sensibles ou plus vulnérables (masse corporelle plus faible, forte consommation de produits de la pêche, voies d'exposition individuelles particulières). Le facteur correctif de 10% n'est donné que par défaut, car la contribution des différentes voies d'exposition varie selon les propriétés de la substance (et en particulier sa distribution entre les différents compartiments de l'environnement), ainsi que selon les populations considérées (travailleurs exposés, exposition pour les consommateurs/utilisateurs, exposition via l'environnement uniquement). L'hypothèse cependant que la consommation des produits de la pêche ne représente pas plus de 10% des apports journaliers contribuant à la dose journalière tolérable apporte une certaine marge de sécurité (E.C., 2011).

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, le calcul aboutit à :

Comme pour l'empoisonnement secondaire, la concentration correspondante dans l'eau du milieu peut être estimée en tenant compte de la bioaccumulation de la substance :

• à une concentration dans l'eau douce selon la formule suivante :
• à une concentration dans l'eau marine selon la formule suivante :

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, on obtient donc :

NORME DE QUALITE POUR LA SANTE HUMAINE VIA L'EAU DE BOISSON (QSdw_hh)

En principe, lorsque des normes de qualité dans l'eau de boisson existent, soit dans la Directive 98/83/CE (C.E., 1998), soit déterminées par l'OMS, elles peuvent être adoptées. Les valeurs réglementaires de la Directive 98/83/CE doivent être privilégiées par rapport aux valeurs de l'OMS qui ne sont que de simples recommandations.

Il faut signaler que ces normes réglementaires ne sont pas nécessairement établies sur la base de critères (éco)toxicologiques (par exemple les normes pour les pesticides avaient été établies par rapport à la limite de quantification analytique de l'époque pour ce type de substance, soit 0.1 µg.L^-1).

Pour le 1-chloro-3-nitrobenzène, la Directive 98/83/CE fixe une valeur de 0.1 µg.L^-1.

A titre de comparaison, la valeur seuil provisoire pour l'eau de boisson est calculée de la façon suivante (E.C., 2011):

Ce calcul tient compte de :

• la valeur toxicologique de référence (VTR), correspondant à une dose totale admissible par jour ; pour cette substance elle sera considérée égale à 0.2 µg/kg_corporel/j (cf. tableau ci-dessus),
• Cons.moy.eau [L.j^-1] : une consommation d'eau moyenne de 2 L par jour,
• un poids corporel moyen de 70 kg,
• un facteur correctif de 10% (soit 0.1) afin de tenir compte de ces autres sources de contamination possibles,
• F_sécurité : facteur de sécurité supplémentaire de 10 pour tenir compte des potentiels effets CMR ou de perturbation endocrine de la substance. Le 1-chloro-3-nitrobenzène ne présentant aucune de ces propriétés, le facteur de sécurité est fixé à 1.

L'eau de boisson est obtenue à partir de l'eau brute du milieu après traitement pour la rendre potable. La fraction éliminée lors du traitement dépend de la technologie utilisée ainsi que des propriétés de la substance.

Ainsi, la norme de qualité correspondante dans l'eau brute se calcule de la manière suivante :

En l'absence d'information, on considèrera que la fraction éliminée est nulle et le critère pour l'eau de boisson s'appliquera alors à l'eau brute du milieu. Par ailleurs, on rappellera que ce calcul n'est donné qu'à titre indicatif et peut s'avérer inadéquat pour certaines substances et certaines populations.

Pour 1-chloro-3-nitrobenzène, on obtient :

La valeur fixée par la directive 98/83/CE est proposée comme norme de qualité pour l'eau destinée à la production d'eau potable.