Innovation dans le secteur de l’eau, surveillance et outils d’évaluation de la toxicité pour la caractérisation et la priorisation des contaminants et sous-produits de désinfection de l’eau potable

Xing-Fang Li, professeur, Université de l’Alberta, 2008 - 2012

Enjeu

Bien que la désinfection de l’eau potable soit essentielle à la santé humaine, des réactions entre les produits désinfectants et la matière organique naturelle ou autres précurseurs présents dans l’eau peuvent donner lieu à la formation de sous-produits de désinfection (SPD). Des études ont relevé certaines preuves d’une possible association entre la consommation d’eau potable chlorée et un risque élevé de cancer de la vessie, ainsi que des preuves toutefois moins cohérentes d’autres effets néfastes pour la santé. Toutefois, la réglementation des SPD ne tient pas compte de l’ampleur du risque estimé de cancer chez l’humain, ce qui met en évidence le manque de données permettant de déterminer quels sont les SPD qui ont une importance sur le plan toxicologique. Il faut mettre au point de meilleures techniques d’analyse pour caractériser les SPD et leur toxicité, déterminer quels sont leurs précurseurs et fournir des méthodes pour réduire les SPD qui sont toxiques.

L’équipe de projet, dirigée par Xing-Fang Li, a mis au point des techniques d’analyse d’une grande sensibilité qui permettent la détection de nouveaux SPD toxiques et des techniques pour retirer les précurseurs de ces SPD.

Projet

Pour découvrir les SPD potentiellement préoccupants pour la santé, l’équipe a développé des techniques d’analyse très sensibles qui permettent de 1) détecter de nouveaux SPD toxiques 2) caractériser la formulation de ces composés dans des conditions de désinfection de l’eau et 3) évaluer les façons de retire les matières organiques naturelles qui sont des précurseurs de ces SPD, en vue de réduire les quantités de SPD toxiques dans l’eau traitée.

Pour détecter et caractériser la formation des SPD, les chercheurs ont inventorié neuf usines de traitement de l’eau potable pour y trouver des SPD non réglementés ou nouveaux. Toutes les usines utilisaient une forme ou une autre de traitement au chlore ou à l’ozone. Les chercheurs ont trouvé un nouveau SPD présent dans toutes les usines (2,6-dichlorobenzoquinone) et un autre nouveau SPD présent dans 72 % des usines de traitement de l’eau (2,6-dibromobenzoquinone).  De plus, les résultats des analyses de toxicité de ces SPD indiquaient que ces nouveaux sous-produits peuvent endommager l’ADN et les protéines.

Lors des processus de traitement de l’eau, comme la chloration, les interactions avec la matière organique naturelle peuvent donner lieu à la formation de SPD. La matière organique naturelle est donc un précurseur de la formation de SPD. Pour trouver des méthodes utiles permettant de diminuer la formation de SPD, les chercheurs ont eu recours à la détection du carbone organique par chromatographie en phase liquide (DCO-CL) afin de séparer et quantifier la matière organique naturelle en six fractions basées sur la taille, le caractère ionique et la solubilité dans l’eau. Ils ont réussi à réduire les précurseurs de SPD en provoquant la coagulation (agglomération) de la matière organique naturelle. Cependant, d’autres études seront requises pour trouver des moyens de réduire davantage ces précurseurs.

Étant donné la présence courante de certains nouveaux SPD et leur toxicité relativement élevée, il importe de surveiller et comprendre les mécanismes de toxicité et d’évaluer l’exposition humaine et les effets sur la santé. Des études complémentaires sont nécessaires pour évaluer pleinement les risques, cerner les facteurs qui contrôlent la formation des SPD et trouver un traitement pratique pour réduire la formation des SPD.

Produits

• Le projet a permis la conception de nouveaux outils analytiques pour la surveillance, de nouveaux outils pour évaluer la toxicité et déterminer les SPD les plus importants à surveiller. Il a aussi donné lieu à des réflexions sur la réglementation requise dans le futur, grâce à la diffusion efficace des connaissances dans des publications et lors de conférences, d’ateliers et de séminaires.
• Ce projet a donné lieu à plusieurs publications destinées aux partenaires et aux utilisateurs, notamment :
• Disinfection By-Products – Relevance to Human Health, Hrudey, S.E; Charrois, J.W.A. (eds), IWA Publishing, 2012
• « Occurrence and formation of chloro- and bromo-benzoquinones during drinking water disinfection », Water Research, vol. 46, p. 4351-4360 (2012).
• « Removal of halobenzoquinone (emerging disinfection by-product) precursor material from three surface waters using coagulation », Water Research, vol. 47, p. 1773 -1782 (2013).
• « Analytical Methods for Predicted DBPs of Probable Toxicological Significance », monographie (2011), Water Research Foundation. Denver, CO.
• « Application of automated solid-phase microextraction to determine haloacetonitriles, haloketones and chloropicrin in Canadian drinking water », Water Quality Research Journal of Canada, vol. 48.1, p. 85-98 (2013).

Des articles ont été publiés dans des revues scientifiques comme Environmental Science and Technology, Analytical Chemistry, Trends in Analytical Chemistry. Le projet de recherche a aussi permis de développer de nouvelles techniques qui sont maintenant enseignées dans les établissements d’enseignement et dans le cadre de conférences.

Résultats

• Meilleure compréhension de la probabilité que des risques importants de cancer soient attribués à l’exposition à des SPD dans l’eau potable. En ayant un meilleur aperçu des risques de cancer liés aux SPD, on a pu dresser un portrait général d’étude des risques de santé associés aux SPD par rapport aux risques plus omniprésents et connus associés à des pathogènes microbiens.
• Changements potentiels dans les pratiques et politiques des agences de réglementation au Canada, aux États-Unis et en Australie. Le comité sur les lignes directrices en matière d’eau portable du Australian National Health and Medical Research Council a formé un groupe de travail qui se penche sur l’élaboration de lignes directrices pour les sous-produits de désinfection.