Désinfectants risques environnement

Les désinfectants sont toxiques pour l’environnement

Au même titre que les résidus de médicaments, les rejets de désinfectants dans les eaux, l’air et les sols, suscitent de nombreuses interrogations dans la communauté scientifique. En effet, en raison des substances biocides qu’ils contiennent, ces produits présentent un fort caractère écotoxique (=toxique les organismes vivants), et pourraient donc conduire à des déséquilibres dans l’environnement (Biotech, 2016). Ceci est d’autant plus vrai en cette période d’épidémie de Covid-19 où la désinfection massive est à l’oeuvre.

I. LES STATIONS D’ÉPURATION N’ONT PAS ÉTÉ CONÇUES POUR ÉLIMINER CES SUBSTANCES

1. Les eaux usées contiennent un cocktail de micropolluants

Les eaux usées issues des habitations, des industries, des commerces et des hôpitaux sont riches en matière organique, facilement dégradable par les stations d’épuration. Elles contiennent également des traces de nombreuses substances chimiques dont certaines sont qualifiées de « micropolluants », en raison des effets toxiques qu’elles peuvent induire à de très faibles concentrations, de l’ordre du microgramme ou du nanogramme par litre.

Quelques repères

-1 microgramme est 1 000 000 fois plus léger qu’1 gramme
-1 nanogramme est 1 000 fois plus léger qu’1 microgramme / 1 morceau de sucre dans un bassin olympique = 1 µg/L
-1 petit grain de sable = 3 µg
-1 grain de sel dans un bassin olympique = 1 ng/L

Ces micropolluants sont des révélateurs des activités économiques de nos territoires et de nos habitudes de consommation. Parmi eux, on retrouve des substances chimiques régulièrement citées par les médias comme les plastifiants (ex : Bisphénol A, phtalates), les métaux lourds, les résidus de médicaments, les détergents… et les produits désinfectants.

En effet, lorsque dans un hôpital, une entreprise ou à la maison, de l’eau de javel -ou tout autre désinfectant- est appliquée sur les sols ou dans les toilettes, une partie est in fine rejetée dans les eaux usées. Des analyses réalisées dans les égouts de l’agglomération de Poitiers, ont ainsi mis en évidence la présence de plusieurs substances biocides, avec une concentration maximale de 7,8 mg/L pour le DIDAC*, un produit dont la consommation annuelle en France est estimée à 1 000 tonnes par an (Biotech, 2018 et 2019). Cette valeur peut sembler faible, mais elle est en fait très élevée par rapport aux concentrations d’autres micropolluants présents dans les eaux usées tels que les résidus de médicaments**.

*NB : mesures réalisées avant le COVID-19 ; les concentrations sont certainement beaucoup plus élevées en cette période d’épidémie.

**Parmi les résidus de médicaments, le composé retrouvé en plus grande quantité dans les eaux usées est le paracétamol : sa concentration dans les eaux usées domestiques dépasse rarement 1 mg/L (SIPIBEL, 2016).

2. La présence de désinfectants dans les eaux usées peut perturber le fonctionnement des stations d’épuration

En France, le traitement des stations d’épuration consiste la plupart du temps à brasser les eaux usées dans des bassins favorisant le développement des micro-organismes qui dégradent et absorbent la pollution :

  • les eaux traitées sont rejetées dans le milieu naturel : rivière, lac, etc. ;
  • les boues d’épuration constituent le principal déchet de ce traitement. Elles sont essentiellemen constituées d’eau, de bactéries mortes et de matière réfractaire au traitement. En France, les boues sont majoritairement épandues dans les champs comme engrais, en raison des matières fertilisantes qu’elles contiennent.
Une station d’épuration biologique (à “boues activées”) (Source : Graie – Licence : tous droits réservés) et l’épandage des boues d’épuration dans les champs (Source : Pixabay)

Ces stations sont très efficaces pour traiter la matière organique. En revanche, elles n’ont pas été conçues pour éliminer des substances chimiques toxiques présentes en faibles concentrations. Les rendements d’élimination sont donc très variables selon le polluant et le procédé de traitement considérés :

  • certaines substances sont totalement réfractaires au traitement et sont rejetées « telles quelles » dans le milieu aquatique ;
  • d’autres sont éliminées efficacement par biodégradation et ne parviennent pas ou peu au milieu naturel ;
  • et d’autres sont simplement transférées dans les boues.

Dans le cas des désinfectants, rappelons qu’ils sont principalement destinés à tuer des micro-organismes, et sont donc par nature peu ou pas biodégradables*. Ainsi, on peut supposer qu’une grande partie d’entre eux sont partiellement ou totalement réfractaires au traitement des stations, bien que les études scientifiques manquent encore pour l’affirmer.

Pire, la présence de traces de désinfectants antibactériens dans les eaux usées (tels que l’eau de javel), pourrait perturber le bon fonctionnement des stations d’épuration**. Ceci pourrait avoir comme conséquence de diminuer l’efficacité de traitement des autres substances présentes dans les eaux (Carenco, 2017).

Au final, une partie des résidus de produits désinfectants présents dans les eaux usées sont rejetés dans le milieu aquatique et dans les sols. Et n’oublions pas qu’une partie de nos rejets polluants ne transite pas par une station d’épuration. Par exemple, la désinfection des voiries opérée dans certaines localités comme Nice, peut être une source de pollution directe des milieux naturels, par ruissellement (Medicamentsdansleau.org, 2019).

Rejets de désinfectants dans l'environnement
Voies d’introduction de résidus de désinfectants dans l’environnement – © Ecotoxicologie.fr – Licence : Tous droits réservés

*La biodégradabilité se définit comme la dégradation par les micro-organismes, progressive plus ou moins rapide et plus ou moins totale, d’une substance au cours de son transit dans les eaux usées ou dans l’environnement (Carenco, 2017)

**On parle toujours ici des stations d’épuration « biologiques », dont le traitement est basé sur la dégradation des matières par des micro-organismes. Il existe également des stations dont le traitement repose sur des produits chimiques.

II. DES TRACES DE DÉSINFECTANTS DANS LE MILIEU NATUREL

1. Les désinfectants sous surveillance

On ne connaît actuellement que très partiellement le niveau de contamination de l’environnement par les résidus de produits désinfectants. Cependant, les biocides antimicrobiens (= substances contenues dans les désinfectants, et qui agissent contre les micro-organismes), au même titre que les antibiotiques, font désormais partie des substances priorisées et surveillées dans les eaux françaises. Ainsi, l’INERIS a conduit en 2018 une grande étude nationale pour rechercher et mesurer les concentrations de 35 biocides (et 17 détergents) dans 98 sites de métropole et des départements et régions d’outre mer (Conférence Eau et Santé 2019).

Carte de la campagne prospective, avec recherche de biocides et de détergents

Source : OFB, 2019

2. Certains désinfectants sont détectés dans les eaux, mais à de très faibles concentrations

Les résultats préliminaires de cette étude confirment la présence de traces de produits désinfectants dans les eaux de surface françaises. Parmi les 35 biocides recherchés, six ont été détectés et « quantifiés » dans une partie des échantillons d’eau prélevés. Sur ces six substances, quatre sont des désinfectants au sens du règlement européen Biocides.

Composé détecté ou quantifié : de quoi parle-t-on ?

Les méthodes d’analyses développées en laboratoire sont spécifiques d’un composé ou d’une famille de composés. Chacune de ces méthode est caractérisée par:
une limite de détection (LD) : c’est la concentration minimale à partir de laquelle la méthode peut détecter le composé recherché. Exemple : si un biocide est présent dans un échantillon d’eau à une concentration de 0,5 µg/L et que la LD de la méthode d’analyse est de 1 µg/L, alors, l’analyse du laboratoire ne pourra pas détecter le composé (alors qu’il est bien présent)
une limite de quantification (LQ) : c’est la concentration minimale à partir de laquelle la méthode peut « quantifier » le composé recherché, c’est à indiquer une valeur de concentration. Reprenons l’exemple précédent : si le biocide est présent dans un échantillon à une concentration de 1,5 µg/L et que la LQ est de 2 µg/L, alors l’analyse du laboratoire pourra détecter le composé (car LD = 1 µg/L), mais ne pourra pas le quantifier (on ne connaîtra pas sa concentration précise).
Tout l’enjeu pour les laboratoires est donc de développer des méthodes ayant les LD et LQ les plus basses possibles, afin que de nombreuses substances chimiques présentes dans le milieu naturel ne passent pas “entre les mailles du filet”. 

Fort heureusement, la fréquence de quantification des quatre désinfectants est faible avec un maximum de 6 % pour le DDA, un biocide à large spectre utilisé en milieu hospitalier, en restauration collective et dans les piscines. En outre, les concentrations relevées sont basses, ne dépassant que rarement 1 µg/L (Colloque antibiorésistance, 2019).

Désinfectants dans les eaux françaises et PNEC - Campagne INERIS
Biocides bactériens retrouvés dans les eaux de surface de France (Métropole et DROM) lors de la campagne « Polluants émergents nationaux 2018 » – Source des données : Ineris, Conférence Eau et Santé 2019Les concentrations dans les eaux sont issues de 3 campagnes de mesures réalisées sur les eaux littorales et sur les eaux de surfaces continentales françaises, au printemps, en automne et en hiver 2018.*Les substances ont été quantifiées uniquement en métropole

3. Il ne faut pas regarder que dans l’eau

Cependant, la totalité des biocides présents dans les milieux aquatiques ne sont pas dans la colonne d’eau. Une partie est « accrochée » sur les particules des sédiments présents sur le fond des cours d’eau et des lacs, et n’apparaît donc pas dans les résultats d’analyses des eaux. Ainsi, de précédents travaux de recherche ont mis en évidence des traces de triclosan (conservateur anti-bactérien présent dans de nombreux produits cosmétiques) dans les sédiments des cours d’eau français (Onema, 2016).

L’étude de l’INERIS comprend d’ailleurs une campagne d’analyses des sédiments, dont les résultats -en cours d’exploitation-, devraient davantage nous éclairer sur le niveau réel de contamination des milieux aquatiques par les biocides.

Plus globalement, l’ensemble de ces données doivent servir d’appui à l’évolution de la réglementation (Directive Européenne Cadre sur l’Eau), en permettant notamment de prioriser les substances à surveiller dans les eaux de surface et les eaux souterraines.

III. LE RISQUE ENVIRONNEMENTAL EST SIGNIFICATIF POUR CERTAINS PRODUITS DÉSINFECTANTS

Les analyses chimiques permettent de mesurer la concentration des substances biocides dans l’environnement, et donc d’évaluer l’exposition des organismes vivants à ces substances. En complément, l’écotoxicologie est utilisée pour connaître le niveau de danger associé à ces composés, via des mesures de toxicité (bioessais). Ces mesures permettent notamment de déterminer des valeurs seuils de concentration à ne pas dépasser, telles que la PNEC (Predicted No Effect Concentration). Au final, la connaissance des niveaux d’exposition et de danger permet d’évaluer le niveau de risque environnemental relatif à la substance ciblée.

RISQUE ENVIRONNEMENTAL = DANGER (TOXICITÉ DE LA SUBSTANCE) x EXPOSITION (CONCENTRATION DE LA SUBSTANCE DANS L’ENVIRONNEMENT)

En appliquant cette démarche aux résultats de l’étude de l’INERIS (voir tableau ci-dessus), on observe que trois des quatre désinfectants quantifiés dépassent ponctuellement la PNEC, un seuil au-delà duquel on considère que le risque est significatif pour les écosystèmes. En clair, même si ces substances sont présentes en concentrations extrêmement faibles, leur toxicité est telle qu’elles peuvent induire des effets néfastes sur les espèces aquatiques.

Et l’effet cocktail ?

Cette approche d’évaluation des risques utilisant la PNEC est très utile et très utilisée. Cependant, elle ne prend pas en compte la question de l’effet du mélange des polluants. En effet, une substance biocide n’est jamais le seul polluant présent dans un milieu. Par exemple, dans les eaux usées d’un hôpital, elle « cohabite » avec d’autres substances biocides, mais aussi avec des détergents, des métaux lourds et de la matière organique.

Et pour connaître la toxicité d’un mélange de polluants, il ne suffit pas d’ “additionner la toxicité” de chacun des polluants (même si cela marche parfois). Les interactions entre polluants peuvent en effet induire des phénomènes de synergie parfois appelés « effets cocktail » (= les effets toxiques sont multipliés) ou bien d’antagonisme (=les effets toxiques s’annulent).

Lire aussi | L’usage de désinfectants : quels risques pour la santé ?

IV. L’EAU DE JAVEL EST PARTICULIÈREMENT TOXIQUE POUR LES ORGANISMES AQUATIQUES

Dans le cadre d’une thèse en écotoxicologie publiée en 2008, Clothilde Boillot a étudié les effets environnementaux de trois substances biocides présentes dans des désinfectants (Boillot, 2008) :

  1. Le glutaraldéhyde [Famille des aldéhydes], utilisé pour la stérilisation à froid de dispositifs médicaux comme les appareils d’endoscopie mais aussi pour le tannage du cuir ou chez les dentistes (INRS, 1999).
  2. L’hypochlorite de sodium [Famille des Halogènes], couramment appelée eau de javel  : bactéricide, sporicide, fongicide et virucide, elle est très largement utilisée dans les hôpitaux, les industries et les logements. Fin mars 2020, pendant la période de confinement due à l’épidémie de Covid-19, l’eau de javel était le 4ème produit le plus acheté en grande surface (Afise.fr, 2020).
  3. L’acide péracétique* [Famille des péroxydes organiques], largement employé dans l’industrie agroalimentaire, du textile et du papier, il est également de plus en plus utilisé dans les hôpitaux où il tend à remplacer le glutaraldéhyde qui présente des risques sanitaires élevés lors de sa manipulation. Il est à noter que l’acide péracétique n’existe pas dans le commerce à l’état pur, mais en équilibre avec du peroxyde d’hydrogène (H2O2) et de l’acide acétique (CH3COOH)

*A noter que l’acide péracétique n’existe pas dans le commerce à l’état pur, mais en équilibre avec du peroxyde d’hydrogène (H2O2) et de l’acide acétique (CH3COOH)

1. L’eau de javel est la plus écotoxique

La chercheuse a tout d’abord étudié la toxicité des trois substances vis à vis des organismes aquatiques : poissons, petits invertébrés, plantes, etc.

Premier constat : si, sans surprise, les 3 produits sont écotoxiques (= toxiques pour les organismes vivants), c’est l’eau de javel qui présente la toxicité la plus marquée. A titre d’exemple, des expérimentations en laboratoire menées sur des daphnies (petits crustacés vivant dans les eaux douces) ont mis en évidence qu’il suffisait de 0,53 mg d’eau de javel par litre d’eau pour immobiliser la moitié des organismes présents dans un aquarium en 24 h (CE50 = 0,53 mg/L). C’est 40 fois moins que le glutaraldéhyde (CE50 = 21,4 mg/L) et 200 fois moins que l’acide péracétique (CE50 = 109,7 mg/L).

De même, 1,55 mg d’eau de javel par litre d’eau induit une mortalité de 50 % des poissons de l’espèce « vairon à grosse tête » en 4 jours (CL50 = 1,55 mg/L).

Deuxième constat, le niveau de toxicité du produit désinfectant est très variable selon l’espèce étudiée. Ainsi, dans le cas du glutaraldéhyde, la CL50 -concentration de la substance entraînant la mort de 50 % des individus- varie d’un facteur 100 entre l’espèce la plus sensible et l’espèce la plus tolérante.

Données d'écotoxicité du glutaraldéhyde, de l'eau de javel et de l'acide péracétique : trois désinfectants

Données d’écotoxicité du glutaraldéhyde, de l’eau de javel et de l’acide péracétique – Ecotoxicologie.fr, d’après les données de Boillot, 2008 – Crédits photos (de gauche à droite) : Aquaportail, Wikipédia 1, Wikipédia 2, Mike Anderson – Licence : Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

Covid-19 : les ravages de la désinfection d’une plage à l’eau de javel (d’après Elpais.com, 2020)

Les élus et les commerçants de la ville de Zahara de los Atunes en Espagne pensaient sans doute bien faire. Le 25 avril 2020, ils ont pris l’initiative de désinfecter 2 km de plage et de dunes sauvages en prévision de la première journée de sortie des enfants, le lendemain, après plus d’un mois de confinement lié à l’épidémie de Covid-19.

Des tracteurs habituellement destinés au nettoyage des rues ont déversé sur le sable une solution contenant 2 % d’eau de Javel. « Cela a tué toute vie au sol. On ne voit plus rien, pas même des insectes», a constaté Maria Dolores Iglesias, de Trafalgar, un groupe de défense de l’environnement. Elle a aussi fait état de dégâts importants sur les sites de reproduction et de nidification des oiseaux.

2. Les produits issus de la dégradation de l’eau de javel sont également néfastes pour l’environnement

Pour compléter cette analyse, l’écotoxicologue s’est intéressée à la dégradabilité des 3 substances. Dans le réseau d’eaux usées, la station d’épuration et le milieu naturel, les substances chimiques sont transformées :

  • par l’activité microbienne : biodégradation ;
  • et par différents phénomènes physiques : réactions avec d’autres composés, rayonnement du soleil (photodégradation), etc.

Ces processus aboutissent à la formation de nouveaux composés appelés produits de dégradation qui peuvent être plus ou moins toxiques que la substance “parente”. Aussi, l’évaluation de cette dégradabilité des substances parentes et de la toxicité des produits de dégradation est essentielle pour évaluer le niveau de risque relatif à un produit désinfectant.

Parmi les trois produits étudiées par C. Boilot, l’eau de javel ressort là encore comme la plus néfaste pour l’environnement. En contact avec l’eau potable ou les eaux usées, elle réagit rapidement avec la matière organique pour produire une variété de composés (organohalogénés, trihalométhanes) qui sont le plus souvent lipophiles (= peuvent s’accumuler dans les graisses), persistants (= faiblement biodégradables) et toxiques vis à vis des milieux aquatiques. A l’inverse, l’acide péracétique se transforme rapidement en acide acétique (c’est le composé actif du vinaigre blanc), une substance peu toxique et facilement biodégradable. Du fait de cette dégradation rapide, l’acide péracétique n’a jamais été détecté dans l’environnement.

La conclusion de la scientifique est claire. Connaissant les risques sanitaires liés à l’utilisation de l’eau de javel et du glutaraldéhyde, ainsi que leurs effets écotoxiques, il semble intéressant, à la fois pour l’homme et pour l’environnement d’éviter l’usage de ces deux produits et de les remplacer, quand cela est possible et souhaitable, par de l’acide péracétique.

V. L’ÉTHANOL DES SOLUTIONS HYDRO-ALCOOLIQUES EST PEU TOXIQUE POUR L’ENVIRONNEMENT

Depuis le début de l’épidémie de Covid-19, la consommation de solutions hydro-alcooliques a explosé aux quatre coins de la planète :

  • Dans les épiceries canadiennes, lors de la semaine du 8 mars, les ventes de désinfectants pour les mains ont été multipliées par 7 par rapport à l’année passée (msn.com, 2020) ;
  • En France, devant la pénurie des gels et solutions hydro-alcooliques, le ministère de l’Écologie a dû assouplir les règles de mise sur le marché des produits biocides (ufcc.fr, 2020).

On peut donc légitimement se questionner concernant les effets de ces produits sur l’environnement.

Heureusement, les données écotoxicologiques disponibles sont plutôt rassurantes. En effet, la CE50, concentration induisant la mort de 50 % des organismes dans un test de laboratoire, est toujours supérieure ou égale à 1 000 mg/L, que ce soit pour les algues, les invertébrés ou les poissons (Substances.ineris.fr, 2018). Cette CE50 est très élevée en comparaison d’autres produits désinfectants, ce qui signifie que l’éthanol n’est pas toxique lorsqu’il est présent à de faibles concentrations, contrairement à l’eau de javel par exemple.


Article rédigé par Vivien Lecomte, mis à jour le 28 août 2020, Ecotoxicologie.fr : tous droits réservés

EN SAVOIR PLUS…

Thèse de Clothilde Boillot, INSA de Lyon, 2008 – “Évaluation des risques écotoxicologiques liés aux rejets d’effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques”
Les antimicrobiens dans les milieux aquatiques, AFB et Ineris – Colloque interministériel antibiorésistance du 20 novembre 2019
Projet BIOTECH “Biocides, Occurrence, Traitement et Effluents Hospitaliers” – Rapport de phase 2 – novembre 2018

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