Série de séminaires d'Environnement Canada en recherche sur les politiques

Dr. Donald Mackay 12 décembre, 2003

Le 12 décembre 2003, la Série de séminaires en recherche sur les politiques d'Environnement a accueilli le Dr Donald Mackay, qui a présenté un survol de la contribution de l'écochimie dans la bonne gestion des produits chimiques commerciaux. Voici un résumé de son exposé. "

Donald Mackay a mené une carrière très active dans le domaine de l'écochimie. Il est reconnu internationalement pour ses travaux d'avant-garde dans la recherche de méthodes qui permettent à la société de bénéficier de la chimie moderne tout en se prémunissant pour l'avenir contre les anciens problèmes de toxicité des produits chimiques. Il a profité de son exposé à Environnement Canada pour illustrer comment les conceptions sur la capacité de l'environnement à absorber les déversements de produits chimiques ont changé pendant sa carrière et comment la modélisation a contribué à la gestion des produits chimiques commerciaux.

Évolution des perspectives en ce qui concerne les produits chimiques dans l'environnement

Au début du XXe siècle prévalait l'idée que l'environnement avait une capacité infinie d'absorption des déchets. N'importe quelle quantité d'émissions industrielles serait absorbée, décomposée et recyclée. MÉme au milieu du XXe siècle notre compréhension de la capacité de l'environnement à absorber les émissions industrielles serait considérée comme très faible par rapport aux connaissances actuelles. Mackay, qui a grandi dans une ville industrielle dans les années 1930 et 1940, a souhaité étudier les impacts des processus industriels sur une collectivité au moyen d'une méthode d'analyse globale dans l'espoir que les activités commerciales feraient correctement l'équilibre entre les avantages de ces activités et leurs impacts sur la santé humaine et la faune.

En 1962, Rachel Carson, biologiste de la vie marine, a publié Le printemps silencieux, un livre qui a révolutionné notre conception de la capacité de l'environnement d'absorber la pollution humaine. Carson a traité du DDT, un insecticide chimique qui au premier abord semblait une merveilleuse invention humaine; peu coûteux, le DDT était très efficace pour réduire les populations de moustiques qui propagent la malaria et de poux qui transportent le typhus. Cependant, après plusieurs décennies d'utilisation, Carson a observé que le DDT s'accumulait dans certains tissus d'organismes non visés, et était hautement toxique pour certaines formes de vie, en particulier les oiseaux et les poissons. En nous préoccupant davantage de la façon dont les produits chimiques agissent sur les Étres vivants, nous avons commencé à mieux comprendre leur pénétration et leur dispersion dans l'environnement. On a porté une plus grande attention aux multiples processus de propagation, c'est-à-dire le mouvement des produits chimiques, souvent sur des milliers de kilomètres, qui changent de formes, peut-Étre en se dissolvant dans les gouttes de pluie, ou les lacs et les cours d'eau, pour trouver leur chemin dans les sols, les plantes, les animaux et les humains.

Les produits chimiques commerciaux dans les sociétés modernes

Plus de 20 millions de produits chimiques existent présentement. De 50 000 à 100 000 de ceux-ci sont utilisés commercialement dans une large variété de produits comme les drogues et les médicaments, les plastiques, les métaux, les fertilisants, les pesticides, les carburants, les détergents, les adhésifs et les additifs alimentaires. Des progrès dans la chimie analytique nous ont permis de réaliser que tout produit chimique utilisé en grande quantité peut Étre trouvé dans n'importe quelle partie du monde, au moins sous forme de traces.

Évaluer l'impact des produits chimiques : critères de décision

Comment pouvons-nous évaluer le risque d'effets sur la santé de produits chimiques commerciaux? Deux principes simples guident la toxicologie moderne.

Premièrement, il y a la vieille maxime énoncée par Paracelsus au XVIe siècle : C'est la dose qui fait le poison. N'importe quel produit chimique peut Étre toxique s'il est utilisé en quantité assez élevée, ou non-toxique si les doses sont assez petites.

Deuxièmement, l'exposition à un produit chimique est la clé. Un produit chimique ne peut pas Étre toxique avant de pénétrer un organisme. Les impacts sur la santé doivent prendre en compte à la fois l'exposition de l'organisme au produit chimique et l'importance de la dose.

Toxicité

La toxicité illustre la capacité d'un produit chimique à causer du dommage à un organisme vivant et indique les effets négatifs causés par un produit chimique. Le degré de dommage causé par l'exposition à un organisme augmente généralement avec le degré d'exposition, mais cela dépend également du type d'organisme, de la durée de l'exposition et des étapes de développement.

PersistanceÉthique de conservation

La persistance est la période nécessaire avant qu'un produit chimique présent dans l'environnement commence à se décomposer ou à Étre absorbé. Des produits chimiques très persistants restent dans l'environnement pour une longue période, bien qu'ils peuvent évoluer sous différentes formes (p. ex., du sol à l'eau aux sédiments). Plus un produit chimique est persistant, plus les plantes et les animaux y seront exposés longtemps, ce qui augmente la possibilité d'effets toxiques.

La persistance est souvent exprimée en terme de demi-vie. Par exemple, si un produit chimique a une demi-vie de 2 jours, cela prendra 2 jours pour qu'une quantité donnée de produit chimique soit réduite de moitié dû à des processus chimiques ou biologiques. Plus la demi-vie est longue, plus le produit chimique sera persistant dans l'environnement. Dr Mackay a déconseillé l'introduction de produits chimiques ayant une demi-vie de plus que quelques mois.

Potentiel de bioaccumulation

L'hydrophobie (c'est à dire l'insolubilité) et la stabilité de certains produits chimiques ont pour effet qu'ils s'accumulent dans certains tissus des animaux, en particulier ceux des poissons. Le potentiel de bioaccumulation fait référence à une tendance des produits chimiques à s'accumuler dans les plantes et les animaux. Les plantes peuvent absorber des produits chimiques du sol avec leurs racines. Certains de ces produits chimiques sont transformés ou combinés avec d'autres et sont utilisés par les plantes. D'autres produits chimiques sont simplement éliminés, ou s'accumulent dans les racines, les feuilles ou des parties comestibles.

Comprendre comment les produits chimiques s'accumulent dans les plantes est important parce que les plantes sont la base de la chaîne alimentaire. Les animaux absorbent également certains produits chimiques dans différents tissus ou organes.

Par exemple, le DDT n'est métabolisé que très lentement par la plupart des animaux. Il est emmagasiné dans les tissus adipeux. La demi-vie biologique du DDT est d'environ huit ans, ce qui veut dire que cela peut prendre jusqu'à huit ans à un animal pour métaboliser la moitié de la quantité qu'il a absorbée. Si l'ingestion continue de se faire à un rythme régulier, le DDT s'accumule dans l'animal avec le temps. Chez les mammifères, il peut Étre transféré d'une mère à sa progéniture à la naissance ou par l'allaitement.

Transport à grande distance (TGD) dans l'environnement

Les modèles de transport à grande distance (TGD) dans l'environnement calculent les caractéristiques des produits chimiques qui se déplacent dans l'air et l'eau. Le potentiel de transport d'un produit chimique est fondé sur la combinaison de sa capacité à persister dans l'environnement et son degré de mobilité. Plus le potentiel de déplacement d'un produit chimique est grand, plus les chances d'exposition des organismes sur son chemin sont élevées, et plus l'inquiétude est grande.

Cette question est d'une importance particulière au Canada en raison du transport de produits chimiques dans l'écosystème arctique canadien et pour ses résidents.

Les avantages de l'éco-modélisation

Dr Mackay est devenu très connu dans la collectivité scientifique mondiale comme l'inventeur des modèles Mackay, des systèmes d'équation qui aident à suivre les mouvements des produits chimiques pendant qu'ils se dispersent et changent de forme dans le but d'évaluer leurs impacts sur les organismes vivants. Ces modèles ont été élaborés pour prédire les tendances d'un produit chimique quant à sa persistance, sa bioaccumulation et ses déplacements à longue distance dans l'environnement dans un modèle qui englobe à la fois ses attributs chimiques et le contexte environnemental.

Les modèles peuvent aider à déterminer les meilleures combinaisons de propriétés chimiques possibles dans la conception de nouveaux composés chimiques. La modélisation est particulièrement utile dans les processus que nous ne pouvons mesurer pour des raisons pratiques, comme l'évaporation d'un lac en entier.

Les limites de l'éco-modélisation

Bien que le Dr Mackay ait été un des principaux promoteurs de l'utilisation de la modélisation pour déterminer les impacts des produits chimiques, il émet également des services au sujet les limites de ce processus. Ces modèles sont très utiles pour évaluer les impacts de certains produits chimiques, mais sont moins fiables pour d'autres. Les prévisions sont moins précises en ce qui concerne la biodégradation et les processus métaboliques. Aussi, ils ne tiennent pas compte des effets synergiques dans l'utilisation combinée de certains produits chimiques.

Mesures réglementaires

À mesure que notre compréhension des impacts des produits chimiques progresse, il en va de mÉme pour nos mesures réglementaires. Nous avons reconnu que la pollution chimique ne doit pas Étre perçue comme un sous produit inévitable de la prospérité. Nous n'en sommes plus à la vieille approche réactionnaire (développer, utiliser, réglementer, bannir) et avons adopté une approche plus proactive qui inclut l'inscription des produits chimiques utilisés dans le commerce, l'évaluation préalable de leurs impacts sur l'environnement et la santé, le choix de leurs utilisations acceptables et la surveillance de leur présence et de leurs impacts sans perdre de vue leurs risques pour la santé.

À titre d'exemple des progrès que nous avons faits dans l'avancement de la chimie analytique, nous avons identifié environ 1 000 produits chimiques pouvant Étre nuisibles. Parmi les plus dangereux on compte les “ douze salopards ”, douze polluants organiques persistants (POP) associés à des maladies et des déficiences congénitales chez les humains et les animaux. Une fois qu'on eut reconnu les impacts nuisibles de ces produits chimiques, on a organisé la Convention de Stockholm sur les polluants organiques persistants du PNUE, dont l'objectif était de contrôler la production, l'utilisation et le rejet des POP globalement.

Le défi permanent de la gestion des produits chimiques

Partout dans le monde, le public continue d'exiger une bonne évaluation de tous les produits chimiques utilisés dans le commerce. Nous continuons de relever des défis dans l'évaluation des produits chimiques commerciaux en utilisant un cadre cohérent, transparent, praticable et de préférence rapide pour évaluer les impacts à la fois sur les humains et l'écosystème. L'application des modèles existants et l'élaboration de nouveaux modèles peuvent jouer un rôle essentiel dans cette tàche difficile.