Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (hap)

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont les xénobiotiques organiques les plus présents dans les environnements estuariens et marins. Ceux-ci sont devenus extrêmement importants à cause de leurs effets cancérigènes, mutagènes et tératogènes potentiels sur les organismes aquatiques et sur l’homme (Fetzer, 2000)

Structure chimique

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont un groupe de composés constitués d’atomes d’hydrogène et de carbone formant de deux à sept cycles benzéniques dans des arrangements linéaires, angulaires ou en grappes avec des groupes insaturés possiblement attachés à un ou plusieurs cycles (Fetzer, 2000). Ces composés vont du naphtalène (CIOHS, deux cycles) au coronène (C24HI2 , sept cycles) . En général, les HAP ont une faible solubilité dans l’eau, un haut point de fusion et d’évaporation et une faible pression de vapeur. Quand la solubilité diminue, les points de fusion et d’évaporation augmentent, et la pression de vapeur diminue avec l’augmentation du volume moléculaire qui est directement fonction du nombre de cycles (Fetzer, 2000).

Les voies d’entrée des HAP dans les environnements estuariens et marins

Les routes principales d’entrée des HAP dans les environnements estuariens et marins incluent les apports atmosphériques et hydriques provenant principalement d’activités anthropiques (les effluents industriels et urbains, les déchets d’incinération, les accidents pétroliers (le pétrole brut contient de 0,2 à 7 % de HAP)) (Lima et al. , 2005), la production d’asphalte et la combustion des combustibles fossiles (Dabestani et Ivanov, 1999; Oros et Ross, 2004; Yunker et al. , 2002), la diagenèse de la matière organique dans les sédiments anoxiques (Lima et al., 2005) ou encore de produits et de processus naturels tels que les feux de forêts et les émissions volcaniques (Bowerman, 2004; Lu, 2003).

Presque tous les HAP provenant de l’atmosphère sont associés à la matière particulaire aérienne et aux aérosols à cause de leurs coefficients de partage octanolleau (Kow) relativement élevés, ce qui dénote un important potentiel d’ adsorption sur les matières particulaires en suspension dans l’air et dans l’eau (Law et al. , 2002). La pluie et la neige représentent le principal processus atmosphérique responsable du flux de HAP dans les océans mondiaux (Dickhut et al., 2000; Tsai et al. , 2002) pour trouver leur destination finale dans les sédiments (Christensen et Bzdusek, 2005). Ainsi, le sédiment devient un puits pour les HAP à cause de leur relative immobilité quand ils sont nonperturbés, et de leur persistance (demi-vie de 0.3 à 58 ans pour le benzo[a]pyrène) (Ghosh et al. , 2003; Gulnick, 2000).

Les HAP dans l’eau

Les eaux de surface comme les rivières et les eaux côtières peuvent être fortement polluées par les HAP en raison des industries et des ports. Les concentrations totales en HAP dans les eaux de rivières traversant des régions fortement industrialisées peuvent atteindre plus de 10 ug/L de HAP totaux. Les eaux de rivières non-polluées et l’eau de mer contiennent moins de 0,1 ug/L de HAP totaux (World Health Organization, 1998). Les concentrations des HAP sont plus faibles dans la colonne d’eau que dans le biote et les sédiments, due en partie à la faible solubilité dans l’eau des HAP. La matière organique dissoute ou colloïdale, telle les acides humiques et fulviques, dans l’eau de mer peut agir comme un solvant pour les HAP. Plus le nombre de cycles aromatiques ou la masse moléculaire des HAP augmente, plus la solubilité diminue. Par exemple, la solubilité dans l’eau du naphtalène, un HAP à deux cycles, est d’environ 30 mg/L, alors que celle des HAP à cinq cycles varie entre 0,5 et 5,0 ug/L (Mackay et al., 1991).

Les HAP dans les sédiments

Les HAP sont facilement adsorbés à la surface des particules à cause de leur hydrophobicité, leur faible solubilité dans l’eau, leur relativement faible pression de vapeur et leur aromaticité (Pignatello et Xing, 1996). La rapidité à laquelle les HAP s’adsorbent sur la matière particulaire en suspension entraîne une concentration plus importante de ces contaminants dans les sédiments des fonds marins que dans la colonne d’eau (généralement par un facteur 1000 ou plus) (Dungavell, 2005). Les sédiments estuariens et marins deviennent donc un réservoir majeur de HAP et une source continue de contamination pour les communautés biotiques (Ghosh et al. , 2003; Gulnick, 2000). Étant donné la proximité des sources anthropiques et de la nature hydrophobe des HAP, les dépôts marins côtiers ont des concentrations significativement élevées par rapport aux autres régions marines, tels que les sédiments des marges ou des abysses. Les zones recevant le drainage des centres industrialisés peuvent avoir des niveaux de HAP de 10 000 ug/g ou plus dans les sédiments. Dans les régions éloignées des activités anthropiques, les valeurs des HAP totaux dans les sédiments sont souvent de l’ordre du ug/g (Gulnick, 2000).

Les HAP dans le biote

Les concentrations des HAP dans les orgamsmes aquatiques sont extrêmement variables selon les sites et les espèces aquatiques. Les valeurs rapportées sont comprises entre 0,01 et 5 000 ug/kg de poids sec (McElroy et al. , 1989). Les concentrations élevées dans les organismes marins se présentent souvent dans les zones recevant des décharges chroniques d’hydrocarbures (McElroy et al., 1989).

Les organismes déposivores peuvent ingérer les contaminants organiques à partir de l’ eau les entourant, de l’eau porale par respiration, filtration ou par adsorption directe, et aussi à partir des particules sédimentaires ingérées par désorption et adsorption en présence de fluides digestifs (Weston et al., 2000).

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Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
1. LES HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES (HAP)
1.1. STRUCTURE CHIMIQUE
1.2. LES VOIES D’ ENTRÉE DES HA? DANS LES ENVIRONNEMENTS ESTUARIENS ET MARINS
1.3. LES HA? DANS L’ EAU
1.4. LES HA? DANS LES SÉDIMENTS
1.5. LES HA? DANS LE BIOTE
2. BIO DISPONIBILITÉ ET TOXICITÉ
3. SÉQUESTRATION DES CONT AMINANTS ORGANIQUES HYDROPHOBES
PAR DES GÉOSORBANTS
4. BIODISPONIBILITÉ ET BIOACCESSIBILITÉ
5. TRA V AUX EFFECTUÉS À L’ISMER
5.1. EXTRACTION SÉLECTIVE DES HAP
6. OBECTIFS
6.1. OBJECTIF GÉNÉRAL
6.2. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES
CHAPITRE 1
ENVIRONMENT AL CONTEXT
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
MA TERIALS AND METHODS
CHEM ICALS
SEDIMENT SAMPLES
DCM EXTRACTION
BuOH EXTRACTION
HPCD EXTRACTION
SURF ACTANT EXTRACTION
OPTIMIZA TI ON OF B700 EXTRACTION
BIOACCUMULATION STUDIES
PAHs fN BIOLOGICAL TISSUES
PAHs ANALYSIS
DATA TREA TMENT
RESULTS
DISCUSSION
EXTRACTABLE PAHs AND SEDIMENT PROPERTIES
CHEMICALL y A V AILABILITY v. BIOACCUMULATION
CONCLUSION
ACKNOWLDGEMENTS
REFERENCES
CHAPITRE II
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
MA TERIALS & METHODS
CHEMICALS
SEDIMENTS
BIOACCUMULATION STUDIES
ANAL YSIS OF WORM TISSUES
SEDIMENT CHARACTERIZATION
FREELY DISSOL VED CONCENTRATION/SEDIMENT SORPTION EXPERIMENTS
PAH EXTRACTION FROM PASSIVE SAMPLERS
RESULTS AND DISCUSSION
BSAF CALCULATION
CORRELATION BETWEEN BSAFs
CONCLUSION
ACKNOWLDGEMENTS
REFERENCES
CHAPITRE III
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
MATERIALS & METHODS
CHEMICALS
SEDIMENTS
UPTAKE EXPERJMENTS
ANL YSIS OF WORM TISSUES AND SEDIMENTS
QUANTIFICATION
DA TA TREATMENT
RESULTS
BIOCONCENTRATION OF PAHs IN WORMS
BIOTRANSFORMATION OF PAHs IN WORMS
DISCUSSION
BIOCONCENTRATION OF PAHs IN WORMS
BIOTRANSFORMATION OF PAHs lN WORMS
CONCLUSION
ACKNOWLDGEMENTS
REFERENCES
CONCLUSION GÉNÉRALE