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LES EMISSIONS INDUSTRIELLES DANS LE MILIEU ATMOSPHERIQUE

• Industrie du médicament

Il n'existe que très peu de données concernant les émissions vers le milieu naturel de composés pharmaceutiques par les usines de fabrication de ces produits. Il est généralement admis que les émissions de composés thérapeutiques sont proches de zéro dans le mode de fonctionnement normal des sites de fabrication, comme en témoignent les bonnes pratiques de fabrication et la régulation des émissions suivies par les industries pharmaceutiques, aussi bien au niveau des solvants que des résidus de composés (Velagaleti et al., 2002).

Lors de ce travail, nous n'avons pas identifié d'informations spécifiques concernant les rejets atmosphériques des usines de production d'ibuprofène. Néanmoins, celles-ci peuvent être considérées comme faibles voire négligeables.

Incinération des médicaments

Parmi les circuits de fin de vie de l'ibuprofène, seule l'incinération est susceptible d'émettre cette substance vers l'atmosphère. Il faut aussi tenir compte des produits formés lors de l'incinération des médicaments non utilisés. Compte tenu du fait que ces médicaments non utilisés (MNU) et les déchets médicamenteux hospitaliers sont incinérés dans des installations répondant aux normes environnementales les plus strictes, avec notamment des traitements de fumées, les rejets afférents devraient être a priori insignifiants (Académie de Pharmacie, 2008) et en particulier pour l'ibuprofène.

A noter que depuis le 1er janvier 2009, tous les médicaments collectés en pharmacie par l'association Cyclamed ne sont plus recyclés et redistribués mais incinérés.

LES EMISSIONS NON INDUSTRIELLES DANS LE MILIEU ATMOSPHERIQUE

Les rejets atmosphériques de médicaments concernent un nombre limité de molécules, mais essentiellement des anesthésiques volatils de type fluothane qui sont consommés en milieu hospitalier mais aussi des médicaments comme l'eucalyptol qui sont éliminés par voie pulmonaire (Académie de Pharmacie, 2008).

Concernant l'ibuprofène, les émissions dans l'air semblent très faibles (voir paragraphe 4.1.3).

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LES EMISSIONS INDUSTRIELLES DANS LE MILIEU AQUATIQUE

Il n'existe que très peu de données concernant les émissions vers le milieu naturel de composés par les usines de fabrication des produits pharmaceutiques. Il est généralement admis que les émissions de composés thérapeutiques sont proches de zéro dans le mode de fonctionnement normal des sites de fabrication, comme en témoignent les dispositions drastiques concernant les bonnes pratiques de fabrication et la régulation des émissions produites par les industries pharmaceutiques, aussi bien au niveau des solvants que des résidus de composés (Velagaleti et al., 2002).

LES EMISSIONS NON INDUSTRIELLES DANS LE MILIEU AQUATIQUE

Dans la majorité des cas, les stations d'épuration constituent le premier réceptacle des rejets humains de substances pharmaceutiques. On y retrouve les rejets issus des agglomérations avec la consommation individuelle de chaque habitant, et les rejets plus spécifiques des structures hospitalières (Togola, 2006). Pour une utilisation « normale » de l'ibuprofène par le patient, 70 à 90 % de l'ibuprofène est récupérée dans l'urine (Davies, 1998).

Les apports urbains sont très variables, selon les modes de consommation voire par région (Bussi, 2000). D'autre part, selon les saisons, la consommation en substances pharmaceutiques, et donc les apports à la station vont varier (Castiglioni et al., 2005). Ainsi, concernant l'ibuprofène, les apports hivernaux sont de 122 mg.j^-1our/1 000 habitants en Italie contre 20 mg.j^-1our/1 000 habitants en été soit une différence de – 84 %.

Les flux émis par les hôpitaux peuvent être conséquents. Si on considère en moyenne que la consommation domestique d'eau est d'environ 100 litres/personne/jour (Halling-Sørensen et al., 1998), la consommation en milieu hospitalier est estimée à 750 litres/lit/jour en France (Emmanuel et al., 2005). Généralement, ces effluents hospitaliers subissent un premier traitement dans une station d'épuration interne au complexe, avant de rejoindre les réseaux urbains et les stations d'épuration classiques (Togola, 2006).

A ce jour, nous n'avons pas identifié d'informations spécifiques à l'ibuprofène.

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Il existe différentes voies de rejet des médicaments dans l'environnement (Dulio et Morin, 2009 ; Académie de Pharmacie, 2008) :

• Les rejets lors des procédés industriels de fabrication des substances (source mineure) ;
• Les rejets directs des médicaments non utilisés via les déchets ménagers ou via les réseaux d'assainissement (source non négligeable) ;
• Les rejets par excrétion suite à l'utilisation par le patient (source principale de contamination) ;
• Les rejets d'élevages d'animaux (ne concerne pas l'ibuprofène).

Ayscough et al. (2002) résument les différentes voies possibles d'émissions de substances pharmaceutiques dans l'environnement (voir Figure 6 ci-après).

STW : Sewage treatment works – Stations de traitement des eaux usées

Figure 6. Voies de contamination de l'environnement par les médicaments (Ayscough et al., 2002).

A partir de ces sources, les principales voies d'apport aux eaux de surface sont les effluents d'eaux usées municipales, le lessivage et le ruissellement des terres agricoles ainsi que les activités aquacoles (Pépin, 2006).

L'ibuprofène n'est pas présent naturellement dans l'environnement. Aucune émission non anthropique n'est observée.

Selon l'Académie de Pharmacie (2008), l'une des principales voies d'introduction des médicaments dans l'environnement est la dispersion des médicaments au travers des déchets ménagers.

En France, depuis 1995, une étude barométrique auprès du grand public est réalisée chaque année sur les comportements en matière de tri sélectif des MNU. L'étude est effectuée sur un panel de 1 000 personnes représentatif de la population française âgée de 18 ans et plus. En 2010, l'enquête confirme un niveau de tri élevé, puisque les ¾ des Français (74 %) déclarent déposer leurs Médicaments Non Utilisés chez le pharmacien. Ce chiffre est quasiment stable depuis dix ans (Cyclamed, 2010). En 2011, Cyclamed a fait réaliser une autre étude pour évaluer le « gisement » des médicaments non utilisés des médicaments français (Cyclamed, 2011). Cette enquête a permis d'évaluer un « gisement » en masse annuel de MNU des ménages français se situant entre 24 000 et 29 000 tonnes. Il en a été déduit que Cyclamed récupérait environ 50 % des MNU. On notera un certain écart entre les deux études. Néanmoins, comparativement au Royaume-Uni, une importante quantité des médicaments est envoyé en incinération et donc ne se retrouve pas dans les eaux de surface. Concernant l'ibuprofène, par un calcul « grossier » et en se basant sur une consommation de 203 tonnes/an, on peut estimer qu'entre 53 et 101,5 tonnes par an sont jetées dans les ordures ménagères ou dans les eaux usées.

Les pertes/fuites dans les réseaux d'assainissement, variant entre 5 et 25 %, peuvent également être à l'origine d'émissions de substances pharmaceutiques dans l'environnement. De plus, pendant des périodes de fortes pluies, si la capacité de traitement de la station d'épuration est dépassée, cela donne lieu à une émission incontrôlée de substances pharmaceutiques dans le milieu aquatique (Dulio et Morin, 2009 ; Académie de Pharmacie, 2008).

Les animaux d'élevage sont également une potentielle source d'émissions de substances pharmaceutiques dans l'environnement par l'excrétion de produits vétérinaires (notamment les antiparasitaires et les antibiotiques) (Togola et al., 2008). Néanmoins, comme nous l'avons vu précédemment, l'ibuprofène n'a, en France, qu'un emploi très restreint en médecine vétérinaire.

Les sols peuvent être également contaminés par l'épandage sur les champs des boues des stations d'épuration (Académie de Pharmacie, 2008). L'Académie nationale de Pharmacie a fait un calcul concernant ces rejets avec pour hypothèses que :

• le rendement moyen d'élimination des médicaments est d'environ 60 % (via leur « capture » par les boues) ;
• un quart de ces produits « capturés » est stocké (soit 15 % du total des médicaments introduits dans les stations d'épuration) ;
• 50 % des boues de stations d'épuration font l'objet d'un épandage agricole.

La conclusion de ce calcul approximatif est qu'environ 7,5 % de tous les médicaments rejetés dans les eaux se retrouvent dans le milieu terrestre.

Sur cette base, on peut ainsi, toujours de manière grossière, évaluer la quantité d'ibuprofène émis dans le milieu terrestre via les boues d'épandage. Cette quantité serait de l'ordre de 4 à 7,6 tonnes par an pour une consommation de 203 tonnes/an.

FACTEURS D'EMISSIONS DES PARTICULIERS AVANT TRAITEMENT EN STATION D'EPURATION

Deux études ont estimé les facteurs d'émissions pour l'ibuprofène et cela, avant traitement en station d'épuration. Ces résultats, cohérents, sont présentés ci-après.

Kasprzyk-Hordern et al. (2009) ont estimé la consommation en différentes substances pharmaceutiques de communes du sud du Pays de Galle à partir des mesures réalisées au niveau de stations d'épuration et les données du National Health Service du Pays de Galles. Concernant l'ibuprofène, les valeurs varient entre 4,7 et 15,2 g.j^-1our/1 000 habitants soit entre 1,71 et 5,55 g/an/hab.

Sadezky et al. (2008) rapportent une consommation moyenne en ibuprofène de 9,896 g/an/hab pour la France (valeurs estimées à partir des données recueillies entre 1999 et 2006).

FACTEURS D'EMISSIONS DES PARTICULIERS APRES TRAITEMENT EN STATION D'EPURATION

Miege et al. (2009) ont conçu une base de données afin d'évaluer l'occurrence et l'efficacité d'élimination des composés pharmaceutiques et cosmétiques dans les stations d'épuration. Ils ont répertorié 6 641 données concernant 184 composés, issues de 117 publications scientifiques (cf. paragraphe Erreur ! Source du renvoi introuvable.). De cette base de données, des concentrations moyennes en ibuprofène en entrée et sortie des stations d'épuration (procédé à boues activées) ont été déterminées de 14,6 et 1,96 µg.L^-1 respectivement soit un rendement moyen d'environ 87 %. En confrontant ce rendement d'élimination avec les facteurs d'émissions avant traitement présentés ci-dessus, on peut calculer, de façon grossière, des facteurs d'émissions après traitement (par boues activées) en station d'épuration :

• 0,22 à 0,72 g/an/hab (pour les valeurs évaluées au Pays de Galle) ;
• 1,29 g/an/hab (pour la France).

Dans le rapport de l'AFSSA daté de juin 2010, l'annexe II présente, de façon générale, les différents processus influençant le comportement des résidus de médicaments dans l'environnement (AFSSA, 2010) sans précision spécifique par rapport à l'ibuprofène.

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Comme nous l'avons vu précédemment, les rejets médicamenteux vers l'atmosphère sont faibles (Académie de Pharmacie, 2008). La tension de vapeur et la constante d'Henry de l'ibuprofène, respectivement de 2,48.10-2 Pa et 1,5.10-7 atm/m3/mole, indiquent qu'il est très peu volatil et peu enclin à se diffuser vers l'air à partir des milieux terrestres et aquatiques (US EPA, 2000 cité par Pépin, 2006).

Dans l'atmosphère, le comportement des médicaments, comme pour la plupart des molécules organiques, va être principalement contrôlé par les réactions avec les radicaux hydroxyles (OH) en influençant leur temps de résidence dans la troposphère (US EPA, 2000 cité par Pépin, 2006). De plus, selon cette même source, la photolyse directe, les réactions avec les radicaux nitrates et avec l'ozone contribuent à leur élimination de l'atmosphère.

Le temps de demi-vie de l'ibuprofène dans l'atmosphère est estimé à 10,8 heures (US EPA, 2000 cité par Pépin, 2006). Le transport atmosphérique de l'ibuprofène semble être assez limité.

[12] Le facteur de retard exprime le retard d'un contaminant pendant son transport dans l'eau dû à son adsorption sur la matière organique du sol.

Lors de ce travail, nous n'avons pas identifié d'informations spécifiques sur les concentrations en ibuprofène dans l'atmosphère.

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Dans le milieu aquatique, le devenir des médicaments est fonction de leurs propriétés physico-chimiques et des conditions du milieu. Les facteurs physiques et chimiques locaux tels que le pH, la température, la dureté, la concentration en matières en suspension et le potentiel d'oxydoréduction expliquent en grande partie le comportement environnemental des médicaments dans l'eau (Pépin, 2006).

L'ibuprofène se caractérise par une solubilité dans l'eau de 21 mg.L^-1 et un coefficient de partage octanol-eau élevé (log Koe9 = 3,97), ce qui indique que cette substance est lipophile. L'ibuprofène est donc à considérer comme peu bioaccumulable10 . Les substances hydrophobes ont généralement une affinité pour les matières en suspension (MES) présentes dans la colonne d'eau (Beausse, 2004).

L'ibuprofène fait partie de la famille des acides carboxyliques et possède une constante pKa de 4,91, ce qui explique sa présence sous forme d'ions négativement chargés dans les eaux au pH supérieur à 5.

Adsorption

Malgré son potentiel d'adsorption aux particules solides (Kd de 453,79), la propriété acide de l'ibuprofène limite grandement son adsorption aux matières en suspension dans les eaux naturelles (Fent et al., 2006 ; Scheytt et al., 2005).Ainsi, l'adsorption joue un rôle mineur dans l'élimination de l'ibuprofène dans les eaux naturelles (Fent et al., 2006).

[9] log Koe = log Kow (notation respectivement française et anglaise)

[10] L'ibuprofène a par ailleurs un score PBT faible de 2/9 sur le site www.janusinfo.se

Hydrolyse

Comme les produits pharmaceutiques sont principalement fabriqués pour être absorbés par voie orale, ils sont conçus de façon à être insensibles aux réactions chimiques comme l'hydrolyse (Andreozzi et al., 2003).

Biodégradation aérobie et anaérobie

Plusieurs études ont montré que la biodégradation aérobie et anaérobie par des microorganismes constitue le principal processus d'élimination de cette substance dans le milieu aquatique (Fent et al., 2006 ; Buser et al., 1999 ; Winkler et al., 2001 ; Zuccato et al., 2005). Ces études ont également mis en évidence que les processus abiotiques de dégradation (photodégradation, photolyse, hydrolyse, etc.) contribuaient peu à l'élimination de l'ibuprofène dans la colonne d'eau.

Demi-vie de l'ibuprofène dans l'eau

La demi-vie de l'ibuprofène dans l'eau varie fortement en fonction des conditions du milieu. Les études menées à ce sujet rapportent des demi-vies d'un jour (Ashton et al., 2004 ; Zuccato et al., 2005), de 15 à 20 jours (Buser et al., 1999 ; US EPA, 2000 cité par Pépin, 2006 ; Halling-Sørensen et al., 1998) et de 50 jours (Ashton et al., 2004). La variabilité du pH, de l'oxygène dissous et des matières en suspension sont à l'origine de ces disparités.

Un recensement non exhaustif de différentes études de la littérature est présenté ci-après et organisé suivant le type de milieu aquatique (eau de surface, souterraine, boissons…). Un tableau de synthèse est présenté à la fin de ce paragraphe.

• Dans les eaux de surface

Les résultats de l'étude de Budzinski et Togola (2006) réalisée entre mars 2002 et juin 2005 dans différents estuaires français et concernant l'ibuprofène sont présentés dans le Tableau 5 ci-après :

Tableau 5. Concentrations extrêmes (ng.L^-1) mesurées dans les différents estuaires en France (Budzinski et Togola, 2006).

LD : Limite de Détection

Togola et Budzinski (2008) ont également mis en évidence une contamination des eaux de surface de l'Hérault par, entre autre, l'iburpofène avec des concentrations comprises entre inférieure à la limite de détection et 4,5 ng.L^-1.

L'Agence de l'Eau Loire-Bretagne a réalisé quatre campagnes de mesure en 2007 en sélectionnant 7 eaux de surface, 3 estuaires et 2 eaux souterraines. L'ibuprofène et un de ses métabolites le 2-hydroxy-ibuprofène font partie des substances les plus fréquemment détectées (Dulio et Morin, 2009).

Une campagne de mesure exploratoire a été menée par l'Agence de l'Eau Artois-Picardie (2010) dans le but de dresser une image ponctuelle de la présence des substances médicamenteuses dans les eaux de surface du bassin Artois-Picardie. Les prélèvements ont été effectués en juin 2010 sur des milieux soumis à de faibles pressions anthropiques ainsi que sur des milieux où les pressions sont identifiées. Au total, 38 sites ont été sélectionnés et 54 substances analysées (dont l'ibuprofène), à usage humain et/ou vétérinaire, représentant différentes classes thérapeutiques. Les résultats ont mis en évidence la présence de 8 substances médicamenteuses appartenant à 6 classes thérapeutiques différentes, sur un total de 20 stations. L'ibuprofène n'a pas été quantifié lors de cette campagne. Néanmoins, dans le rapport de l'Agence de l'Eau Artois-Picardie, il est bien spécifié que les résultats sont à nuancer : les limites de quantification des laboratoires sont trop élevées par rapport aux niveaux de concentrations des substances médicamenteuses habituellement retrouvées dans les eaux de surface. C'est le cas pour l'ibuprofène qui n'a pas été quantifié pendant cette campagne d'analyse. La limite de quantification de ce composé est établie à 0,5 µg.L^-1 alors que les concentrations généralement retrouvées dans les eaux de surface sont de l'ordre de 0,1 µg.L^-1.

Dans le cadre de la campagne de surveillance organisée par le Joint Research Centre, plus de 100 rivières des 27 pays européens ont été échantillonnés afin d'évaluer l'occurrence des polluants organiques polaires persistants en Europe. 35 composés ont été sélectionnés et analysés dont des substances pharmaceutiques (Loos et al., 2009). Pour l'ensemble de ces pays, la fréquence de détection de l'ibuprofène était de 62 %, la concentration moyenne de 395 ng.L^-1 et médiane de 6 ng.L^-1 et une concentration maximale de 31 323 ng.L^-1 (maximum mesuré en Turquie) et une limite de détection de 1 ng.L^-1.

Dans le cadre du programme européen KNAPPE (Knowledge and Need Assessment on Pharmaceutical Products in Environmental waters) dont l'objectif est de définir l'état de l'art sur les produits pharmaceutiques à usage humain dans les milieux aquatiques, des mesures de substances pharmaceutiques ont été réalisées en Europe. Les principaux résultats pour les concentrations mesurées dans les eaux de surface en ibuprofène et ses métabolites sont présentés dans le Tableau 6 ci-dessous (Sadezky et al., 2008) :

Tableau 6. Concentrations en ibuprofène et ses métabolites mesurées dans le cadre du programme KNAPPE – eaux de surface et souterraine (Sadezky et al., 2008).

LD : limite de détection

L'Agence de l'eau Seine Normandie a ciblé des sites destinés à la production d'eau pour consommation humaine -nappes souterraines peu profondes non captives, sources et forages (certains karstiques) -caractérisés par un environnement de surface représentatif d'une pression homogène (ex. élevage, industrie, domestique, etc.). Quatre campagnes de mesure ont été réalisées entre 2006 et 2008. Sur chacun des 151 échantillons prélevés, 30 molécules médicamenteuses ou dérivés, appartenant à 8 classes thérapeutiques particulièrement utilisées et dotées d'une certaine persistance dans l'environnement ont été recherchées, y compris des métabolites (Tracol et Duchemin, 2009). L'ibuprofène ainsi que deux de ces métabolites faisaient partie des molécules médicamenteuses recherchées lors de ces campagnes de mesure. 10 molécules n'ont jamais été retrouvées dans les eaux brutes ou traitées, dont l'ibuprofène. Néanmoins, un des deux métabolites de cette molécule, 1-hydroxy-ibuprofène, a été détecté dans les eaux souterraines à une concentration inférieure à 10 ng.L^-1 (limite de quantification de l'ordre du ng.L^-1).

Dans les eaux souterraines

Les eaux souterraines n'englobent pas que les nappes phréatiques. Elles représentent un ensemble assez hétérogène dont la vulnérabilité est très variable selon la profondeur, la nature des terrains et la protection géologique (Académie de Pharmacie, 2008). Les écarts de concentration suivants ont été observés pour de nombreux médicaments à Berlin (mesures réalisées entre le mois de mai et celui de décembre 1999) par Heberer (2002). Concernant l'ibuprofène, la gamme de concentrations s'étend de la limite de détection à 200 ng.L^-1.

Dans les eaux de boisson

Une étude sur les résidus médicamenteux dans les eaux de consommation a été confiée à l'Anses par la Direction générale de la santé afin d'estimer l'occurrence de ces résidus par une campagne nationale de prélèvements et d'analyses (Anses, 2011). Une campagne nationale de mesures de 45 substances pharmaceutiques d'origine humaine, vétérinaire ou de leurs métabolites a été lancée sur la base d'une liste établie par l'Anses et l'Afssaps13 . La stratégie de sélection des sites de prélèvements a permis de couvrir près d'un quart de la population en France métropolitaine et dans les DOM. Tous les départements ont pu être investigués. Les prélèvements ont été effectués sur des ressources utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine (eau de surface et eau souterraine) et sur des eaux traitées, en sortie de station de potabilisation.

[13] AFSSA (2008). Hiérarchisation des résidus de médicaments d'intérêt pour l'analyse des ressources et des eaux traitées.

Concernant l'ibuprofène, une concentration maximale de 19 ng.L^-1 a été mesurée dans les eaux brutes avec une fréquence de détection de 2,5 % et une fréquence de résultats quantifiables de 1,1 %. Dans les eaux traitées, la fréquence de détection de l'ibuprofène est de 1,4 %.

On notera que l'hydroxy-ibuprofène, métabolite de l'ibuprofène, fait partie des molécules les plus fréquemment retrouvées dans les eaux traitées et en particulier pour celles d'origine superficielle (fréquence de détection dans les eaux traitées de 5,8 % et une teneur maximale de 85 ng.L^-1).

Les principaux résultats de l'étude (Anses, 2011) sont les suivants :

• pour environ 75 % des échantillons d'eau traitée qu'elles soient d'origine souterraine ou superficielle, aucune des 45 molécules n'a été quantifiée (hors caféine qui est par ailleurs un marqueur de l'activité humaine) ;
• pour les 25 % d'échantillons positifs, les analyses révèlent généralement la présence simultanée d'une à quatre molécules ;
• parmi les 45 molécules recherchées, 26 n'ont jamais été retrouvées. Dix-neuf ont été détectées au moins 1 fois, parmi lesquelles 5 étaient présentes à des concentrations trop faibles pour pouvoir être quantifiées ;
• hormis la caféine, les molécules les plus fréquemment retrouvées sont, selon un ordre décroissant, la carbamazépine (anti-épileptique) et son principal métabolite (10-11 époxycarbamazépine) ainsi que l'oxazépam (anxiolytique) qui est à la fois une molécule mère et un métabolite de benzodiazépines et l'hydroxy-ibuprofène, métabolite de l'ibuprofène (la fréquence de détection de l'ibuprofène dans les eaux traitées est quasiment nulle) ;
• plus de 90 % des échantillons présentent une concentration maximale cumulée inférieure à 25 ng.L^-1 et moins de 5 % des échantillons présentent une concentration maximale cumulée supérieure à 100 ng.L^-1 ;
• la comparaison entre les eaux traitées et les eaux brutes montre un bon abattement (60 %) obtenu par désinfection (chlore) et une efficacité de l'ordre de 75 à 80 % pour les filières de filtration et les traitements poussés.

Jones et al. (2005) ont fait une revue des contaminations des eaux de boisson à travers le monde. L'ibuprofène est parmi les composés présents avec une concentration maximale de 3 ng.L^-1 mesurée en Allemagne.

Dans les stations d'épuration

Ca paragraphe traite des différents niveaux de concentrations en ibuprofène mesurées dans les eaux brutes et effluents de stations d'épuration afin d'évaluer la présence de cette substance dans le milieu aquatique. L'efficacité des différents types de traitement en station d'épuration est explicitée dans la dernière partie de cette fiche technico-économique, partie relative aux traitements des rejets en ibuprofène (voir paragraphe 5.1).

Dans le cadre du programme KNAPPE, les concentrations mesurées en station d'épuration pour l'ibuprofène sont présentées dans le Tableau 7 ci-après (Sadezky et al., 2008).

Tableau 7. Concentrations en ibuprofène et ses métabolites mesurées dans le cadre du programme KNAPPE – stations d'épuration (Sadezky et al., 2008).

Le projet Ampères a pour objectifs de mesurer la composition en micropolluants des eaux usées et traitées et de quantifier l'efficacité d'élimination de différentes filières d'épuration vis-à-vis de ces contaminants (boues activées, biofiltration, filtres plantés de roseaux, bioréacteurs à membranes immergées, traitement tertiaire oxydant ou filtrant).

Dans ce cadre, 33 substances pharmaceutiques (dont l'ibuprofène) et 5 hormones ont été choisies en tant que substances cibles à retenir dans le projet.

Soulier et al. (2011) ont montré que les anti-inflammatoires sont quantifiés entre 80 à 97 % des échantillons dans les eaux brutes, entre 80 et 100 % dans les eaux traitées secondaires et sont légèrement moins souvent quantifiés dans les eaux traitées tertiaires (de 50 à 81 %). Concernant l'ibuprofène, il est quantifié dans plus de 90 % des échantillons d'eaux brutes, 100 % des échantillons dans les eaux traitées secondaires et environ dans 65 % des échantillons d'eaux traitées tertiaires.

En entrée de station d'épuration, l'ibuprofène appartient au groupe de substances, quantifié dans des gammes de concentrations allant du centième de µg.L^-1 à la dizaine de µg.L^-1 (11 μg.L^-1 en entrée de station). En aval de traitement secondaire, l'ibuprofène appartient au groupe de substances quantifiées dans des gammes de concentrations allant de quelques dixièmes de µg.L^-1 à quelques µg.L^-1.

Miege et al. (2009) ont conçu une base de données afin d'évaluer l'occurrence et l'efficacité d'élimination des composés pharmaceutiques et cosmétiques dans les stations d'épuration. Ils ont répertorié 6 641 données concernant 184 composés, issues de 117 publications scientifiques. L'exploitation de ces données a permis, d'une part, d'identifier les composés les plus étudiés et, d'autre part, de déterminer des valeurs étayées :

• de fréquences de quantification ;
• de concentrations dans la phase dissoute des eaux résiduaires urbaines [eaux brutes] et des eaux épurées [effluents] ;
• de rendements d'élimination de ces composés dans les stations d'épuration.

L'ibuprofène fait partie des produits pharmaceutiques et cosmétiques les plus recherchés dans les eaux résiduaires brutes et traitées. L'ibuprofène est donc parmi les substances les plus documentées car souvent prescrites par les médecins et donc rejetées régulièrement dans l'environnement via les stations d'épuration. L'étude de Miege et al. (2009) a mis en évidence les valeurs suivantes pour l'ibuprofène dans les stations d'épurations avec un procédé à boues activées (Tableau 8).

Tableau 8. Concentrations en ibuprofène dans les stations d'épuration avec un procédé à boues activées (Miege et al., 2009).

RSD : écart type relatif

Les concentrations des produits pharmaceutiques dans les eaux brutes dépendent essentiellement du degré de prescription et de la métabolisation par l'organisme humain. Elles peuvent également varier en fonction de la transformation des composés dans les réseaux de collecte (en amont de la station d'épuration) et de la dilution par les eaux claires parasites (pouvant atteindre 50 % dans les réseaux) selon les auteurs.

Les concentrations dans les effluents vont, quant-à-elles, dépendre principalement des concentrations dans les eaux brutes et du rendement d'élimination dans la station d'épuration (Miege et al., 2009).

On notera que l'ibuprofène fait partie des substances pharmaceutiques dont les concentrations mesurées se sont révélées les plus élevées aussi bien dans les eaux brutes que dans les effluents.

Dans les eaux marines

Les données sur la contamination de ce milieu par les substances pharmaceutiques sont relativement peu nombreuses. Un rapport du projet KNAPPE réunit des données de mesures de contamination des eaux marines côtières dans le monde (Sadezky et al., 2008). Concernant l'ibuprofène, les concentrations marines côtières reportées dans ce rapport sont les suivantes (Tableau 9 ci-après).

Tableau 9. Concentrations en ibuprofène moyennes et maximales mesurées dans les eaux marines côtières en Europe (Sadezky et al., 2008).

LD : Limite de détection

Concernant les métabolites de l'ibuprofène (1-hydroxy-ibuprofène et 2-hydroxy-ibuprofène), les concentrations moyennes en France sont inférieures à la limite de détection pour 8 échantillons avec une valeur maximale de 0,563 µg.L^-1 pour le 2-hydroxy-ibuprofène.

Thomas et al. (2007) ont reporté des concentrations en ibuprofène dans les eaux marines côtières comprises entre < 0,008 et 2,370 µg.L^-1 pour une concentration médiane de 0,247 µg.L^-1 (concentrations mesurées dans des estuaires au Royaume-Uni) et des concentrations ne dépassant pas 0,0007 µg.L^-1 en Norvège. Parmi les différentes substances pharmaceutiques étudiées, l'ibuprofène est la substance qui présente les concentrations médiane et maximale les plus élevées. Ces valeurs sont comparables à celles mesurées dans le cadre du projet KNAPPE.

Le Tableau 10 ci-après reprend de façon synthétique les différentes concentrations mesurées en ibuprofène dans les différents compartiments du milieu aquatique.

Tableau 10. Concentrations en ibuprofène mesurées dans le milieu aquatique.

n.d. : non détecté

Dans les sédiments

Lors de ce travail, nous n'avons identifié que peu de données sur les concentrations en produits pharmaceutiques dans les sédiments.

Zuccato et al. (2000) reportent des concentrations de l'ordre de 220 ng/kg dans la région de Milan.

Le BRGM a réalisé des campagnes de mesure dans le bassin Loire-Bretagne en 2006 (Togola et al., 2008). Une douzaine de points de prélèvements répartis sur le bassin ont été suivis. Ces points comprenaient des eaux de surface, des eaux côtières/estuariennes, des eaux souterraines et des sédiments. L'ibuprofène fait partie des substances pharmaceutiques étudiées lors de ces campagnes de mesure. Néanmoins, l'ibuprofène n'appartient pas au groupe de substances les plus fréquemment détectées dans cette matrice (au contraire du propanolol, un bétabloquant ou de l'acide salicylique).

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Le comportement des médicaments dans les sols et les sédiments est fonction des conditions du milieu et des propriétés physico-chimiques spécifiques à chaque médicament. Les facteurs influençant le devenir des médicaments dans ces milieux sont le pH, la température, la capacité d'échange cationique (CEC), l'humidité ainsi que les concentrations de nutriments, d'argiles, de matières organiques et de matières humiques (Boxall, 2008).

Les mécanismes généraux de migration des substances dans les sols sont la percolation, le ruissellement et le lessivage.

Dans les sols et les sédiments, l'ibuprofène est caractérisé par une faible mobilité puisque sa valeur log Koc11 est de 2,6. Une telle valeur implique que cette substance est préférentiellement adsorbée aux particules solides (colloïdes argileux, silts et matières organiques) et qu'elle est peu sujette à migrer dans le sol (Pépin, 2006), de même que dans les sédiments (Scheytt et al., 2005).

[11] Koc : coefficient de partage carbone organique-eau

Des études ont également montré que l'ibuprofène est plus propice à migrer dans les sols acides (pH inférieur à 4) que dans les sols neutres ou basiques (Oppel et al., 2004). D'après Oppel et al. (2004), l'ibuprofène est adsorbé aux particules de sol et aucunement présent dans les eaux de lixiviation pour un pH de 5,8. Les concentrations en matières organiques et en argiles influencent aussi le degré d'adsorption de l'ibuprofène aux particules de sol (Beausse, 2004).

De plus, si le produit pharmaceutique est apporté en surface du sol, avant de parvenir à la nappe, celui-ci doit s'infiltrer au travers de la zone non saturée de l'aquifère et tout d'abord au travers des horizons pédologiques. Un retard à l'infiltration ou une rétention des produits peut être alors observé. Des essais sur colonnes montrent aussi un facteur de retard12 au transfert qui est de 3 pour l'ibuprofène (Scheytt et al., 2006).

Le principal mécanisme d'élimination de l'ibuprofène dans les sols et les sédiments est la biodégradation par les microorganismes (Boxall et al., 2004 cité par Pépin, 2006). Les demi-vies de l'ibuprofène dans ces deux milieux ont été estimées par l'USEPA (2000) (cité par Pépin, 2006) à 30 et 135 jours respectivement.

Les principales sources de médicaments dans le sol et les sédiments sont considérés être les antibiotiques et les hormones de croissance qui sont utilisés dans l'agriculture plutôt qu'en médecine humaine (Stockholm County Council, 2005 ; Thiele-Bruhn, 2003).

Toutefois, lors de ce travail, nous n'avons pas identifié d'informations spécifiques sur les concentrations en ibuprofène dans les sols.