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Toluène - LSIP1
2.0 Résumé des données justificatives critiques
2.1 Caractérisation et propriétés physico-chimiques
Le toluène (numéro de registre CAS 108-88-3) est un liquide transparent, incolore et qui dégage une odeur sucrée et piquante. Il s'agit d'un composé aromatique monocyclique dont un hydrogène du cycle benzénique a été remplacé par un groupe méthyle (formule moléculaire C6H5CH3). Le toluène est un liquide volatil qui est inflammable, explosif et qui présente une tension de vapeur relativement élevée (3,7 kPa à 25 °C). Le toluène est modérément soluble dans l'eau (535 mg/L à 25 °C) et il est miscible avec la plupart des solvants organiques. Le log du coefficient de partage octanol/eau du toluène est modérément faible (2,69).
Le toluène est formé à partir du pétrole par déshydrogénation catalytique de fractions renfermant du méthylcyclohexane. Le toluène de qualité industrielle est pur à 98 % et il peut contenir jusqu'à 2 % de xylènes et de benzène (MDF, 1984).
2.2 Production et utilisations
On a effectué une enquête sur les utilisations commerciales du toluène (Corpus Information Services, 1989). D'après les données recueillies au cours de cette enquête, 438 kt de toluène extrait (purifié) ont été produites au Canada en 1989 et 45 kt ont été importées, soit un total de 483 kt. De cette quantité, on a exporté 220 kt de toluène extrait; la consommation domestique totale s'élève donc à 263 kt de toluène extrait. Le toluène est produit dans quatre usines de la région de Sarnia/Corunna en Ontario et dans deux usines à Montréal, au Québec.
La principale utilisation finale du toluène extrait au Canada est la production de benzène par le procédé d'hydrodésalkylation. On a signalé qu'en 1989, environ 180 kt de toluène ont été consommées à cette fin et qu'environ 58 kt ont été utilisées comme solvant (Corpus Information Services, 1989). Le toluène est utilisé comme solvant dans les peintures et les vernis, dans les formulations de pesticides, dans les encres d'impression, dans les adhésifs et les mastics, dans les agents de nettoyage et pour les extractions chimiques (Levelton and Associates Ltd., 1990). Environ 25 kt de toluène extrait ont été utilisées à d'autres fins en 1989, notamment pour la synthèse de produits chimiques autres que le benzène.
En plus des utilisations susmentionnées, notons que le toluène est un constituant naturel du pétrole (Kirk et coll., 1983). Tout le toluène présent dans l'essence au Canada provient du procédé normal de raffinage du pétrole; on n'ajoute pas de toluène extrait au cours du mélange. On estime que 34 000 ML d'essence sont vendus chaque année au Canada (Oilweek, 1988). Si l'on considère que la teneur moyenne en toluène de l'essence est de 8,3 % en poids (Madé, 1991), environ 2 000 kt de toluène sont présentes dans l'essence vendue chaque année au Canada; la plus grande partie de ce toluène est brûlée au cours du fonctionnement normal du moteur. La consommation annuelle totale de toluène au Canada, comprenant le toluène extrait et le toluène présent en tant que constituant de l'essence, est évaluée à 2 263 kt.
2.3 Sources et rejets
Le toluène est un constituant naturel du charbon et du pétrole (Kirk et coll., 1983). Il peut donc s'introduire dans l'environnement lorsqu'il y a infiltration de pétrole et météorisation des strates carbonifères exposées ou pénétrer dans les eaux souterraines à partir des roches pétrolifères. L'ampleur de ces rejets dans l'environnement est inconnue (EPA des É.-U., 1987).
Le toluène est aussi produit par la combustion incomplète de matières combustibles naturelles comme dans le cas des feux de forêt (MRI, 1989).
La valeur estimée des rejets atmosphériques de toluène au Canada est résumée dans le Tableau 1. Les rejets atmosphériques de toluène proviennent principalement de son utilisation comme solvant et ils représentent, selon les estimations, 51 % des rejets totaux. On estime que les émissions des véhicules légers représentent 32 % des rejets totaux, l'ensemble des rejets des véhicules représentant environ 38 % du total.
On s'attend à ce que les émissions totales de toluène dans l'atmosphère diminuent dans l'avenir, principalement en raison de la réduction de la quantité de COV rejetée par les véhicules légers et des efforts visant à réduire les émissions de COV à partir de diverses autres sources pour limiter l'ozone au niveau du sol (CCME, 1990). Par exemple, on s'attend à ce qu'en 2005 les émissions de COV totaux provenant des véhicules légers et des solvants diminuent de 53 % et de 14 % respectivement, par rapport aux niveaux de 1985 si toutes les mesures indiquées dans la Phase I du plan de gestion des NOx-COV sont mises en oeuvre (CCME, 1990). On peut s'attendre à des réductions équivalentes pour les émissions de toluène provenant de ces deux sources.
Le toluène peut pénétrer dans le sol lors de déversements de pétrole et à partir de réservoirs souterrains qui fuient, mais l'importance de ces sources n'est pas connue (Bobra, 1991). Du toluène est également rejeté dans le sol des sites d'élimination des déchets (Barker, 1987; Johnson et coll., 1989; Lesage et coll., 1990).
Le toluène peut pénétrer dans l'eau lors de déversements de produits chimiques et de déversements de produits pétroliers (Gilbert et coll., 1983; Upper Great Lakes Connecting Channels Management Committee, 1988) et lors du rejet d'effluents industriels et municipaux (MEO, 1989; NAQUADAT, 1991). On ne dispose pas d'information sur les quantités totales libérées à partir de telles sources au Canada. Toutefois, des estimations s'appliquant à la situation aux États-Unis montrent que les déversements d'essence et de pétrole représentent environ 90 % de tous les rejets de toluène dans l'eau (Gilbert et coll., 1983).
On estime qu'aux États-Unis, en 1978, 99,8 % de tous les rejets de toluène se faisaient directement dans l'atmosphère, 0,1 % dans l'eau et 0,1 % sur le sol (Gilbert et coll., 1983). En supposant que les proportions sont analogues au Canada et en se basant sur des rejets dans l'atmosphère d'environ 100 kt par année, on estime que les rejets s'élèveraient à 0,1 kt dans le sol et à 0,1 kt dans l'eau (Tableau 1).
2.4 Devenir et concentrations dans l'environnement
2.4.1 Devenir
Comme le toluène présente une pression de vapeur relativement élevée et une solubilité modérée dans l'eau, l'atmosphère influe beaucoup sur sa répartition et sur son devenir ultime (SRI, 1980; Mackay et coll., 1992). En se basant sur diverses modélisations, on a prévu qu'environ 99 % du toluène rejeté dans l'environnement devraient être présents dans l'atmosphère (Slooff et Blokzijl, 1988; Nielsen et Howe, 1991; Mackay et coll., 1992). Une fois libéré dans l'atmosphère, que ce soit directement ou par volatilisation à partir d'un autre milieu, le toluène est soumis assez rapidement à une réaction de photo-oxydation. Il réagit avec des radicaux hydroxy pour donner des crésols, du benzaldéhyde et un certain nombre d'autres produits qui sont eux-mêmes dégradés de manière plus poussée (NCR, 1980; Finlayson-Pitts et Pitts, 1986; Atkinson, 1990). On a calculé que la durée de vie troposphérique minimale du toluène était de 4,5 heures (Finlayson-Pitts et Pitts, 1986), mais des demi-vies allant jusqu'à 10 jours ont été calculées sous des latitudes septentrionales en hiver (Syracuse Research Corporation, 1983). Le toluène n'intervient pas dans l'amincissement de la couche d'ozone ni dans le réchauffement planétaire à cause de sa durée de vie relativement courte dans l'atmosphère et parce qu'il n'absorbe pas le rayonnement ultraviolet (NCR, 1980).
Gilbert et coll. (1983) ont calculé une demi-vie de 9 secondes pour la volatilisation du toluène à partir de la surface du sol. On a calculé que pour le premier centimètre de la surface du sol, la demi-vie serait de moins d'une heure dans le cas de la volatilisation à partir d'un sol sec et de moins d'un jour à partir d'un sol humide; pour la couche des 10 premiers cm de sol, les demi-vies étaient de moins de 3 jours dans le cas d'un sol sec et de moins d'un mois dans le cas d'un sol humide (SRI, 1980).
À des profondeurs supérieures à 10 cm, la biodégradation remplaçait la volatilisation en tant que principale cause de l'élimination du toluène (SRI, 1980). Le toluène se biodégrade assez rapidement dans la plupart des sols. Des demi-vies variant de moins de deux jours à 92 jours ont été signalées pour la biodégradation du toluène dans divers systèmes de sol dans différentes conditions expérimentales (Slooff et Blokzijl, 1988; Mackay et coll., 1992).
Comme le toluène est soluble dans l'eau, il peut atteindre les eaux souterraines. De 2 à 13 % du toluène déposé sur un sol sableux étaient élués à travers une colonne de 140 cm de hauteur (Wilson et coll., 1981). La présence de matières organiques (Seip et coll., 1986) et d'argile (Johnson et coll., 1989) peut faire obstacle au mouvement du toluène à travers le sol.
Le toluène disparaît rapidement de la colonne d'eau par volatilisation. Sa demi-vie dans de l'eau stagnante de 1 m de profondeur a été estimée à 5,2 heures; elle serait plus courte dans le cas d'une eau turbulente (Mackay et Leinonen, 1975). Les vitesses de volatilisation ont été calculées dans le cas de lacs (8 jours), de rivières (1 à 2 jours) (SRI, 1980) ainsi que dans le cas de ruisseaux et de rivières (36 minutes à 47 jours) (EPA des É.-U., 1987).
Dans le cas des lacs et des étangs, on a estimé que la biodégradation du toluène présente des demi-vies variant de moins d'une semaine à plusieurs semaines, selon le degré d'acclimatation des organismes (SRI, 1980). La biodégradation peut l'emporter sur la volatilisation pour ce qui est de l'élimination du toluène à partir des eaux de surface par temps chaud (Wakeham et coll., 1985). Dans les écosystèmes marins, on estime que la demi-vie du toluène à des températures de 2 à 10 °C est de six jours, la perte étant principalement due à la volatilisation; à des températures de 18 à 19 °C, la demi-vie du toluène n'était que d'un jour en raison de sa biodégradation rapide (Wakeham et coll., 1985). On ne dispose d'aucune donnée concernant le devenir du toluène sous la glace en hiver.
Dans l'eau, le toluène peut se dégrader tant par voie anaérobie que par voie aérobie. Aux États-Unis, la dégradation du toluène présent dans des eaux souterraines se faisait seulement à raison de quelques points de pourcentage par semaine (Wilson et coll., 1983). L'adaptation de la microfaune à l'exposition au toluène accélère considérablement la biodégradation du toluène (Armstrong et coll., 1991).
En se basant sur le coefficient de partage du toluène dans le mélange octanol/eau et d'après sa solubilité en milieu aqueux, on prévoit que les facteurs de bioconcentration pour le toluène dans le biote se situent entre 15 et 70 (SRI, 1980; Veith et coll., 1980; EPA des É.-U., l987). Une valeur inférieure à 100 signifie généralement qu'un composé n'est pas susceptible d'être soumis à une bioconcentration importante chez des organismes ni a une bioamplification le long (des chaînes alimentaires (EPA des É.-U., 1987).
Des études expérimentalcs confirment que le toluène n'est pas bioconcentré dans une large mesure chez divers animaux aquatiques. Les facteurs de bioconcentration dans certains tissus de plusieurs animaux aquatiques varient de moins de 1 à environ 140 (Syracuse Research Corporation, 1983; Freitag et coll., 1985). La valeur la plus élevée (140) a été enregistrée dans 1'hépatopancréas de l'écrevisse (Orconectes rusticus) (Syracuse Research Corporation, 1983). Par contre, on a signalé que des algues accumulaient davantage le toluène. On a enregistré un facteur de bioconcentration de 380 (poids sec) chez Chlorella fusca après une exposition à 0,05 mg de toluène/L pendant 24 heures (Geyer et coll., 1984). Miller et coll. (1976) n'ont trouvé aucune indication selon laquelle le toluène s'accumulerait chez les plantes supérieures.
2.4.2 Concentrations
Entre 1983 et 1989, on a mesuré les concentrations de toluène dans l'air ambiant de six zones urbaines et de deux sites ruraux (Dann et coll., 1989). Les concentrations atmosphériques moyennes de toluène dans les zones urbaines variaient de 5,2 à 44,2 µ g/m3, les maximums calculés sur une période de 24 heures variant de 9,0 à 145,0 µ g/m3; les concentrations moyennes de toluène au site rural de Walpole Island en Ontario étaient de 3,5 et 5,0 µ g/m3. Ces concentrations sont analogues à celles que l'on signale dans l'air ambiant aux États-Unis. (Shali et Singh, 1988) et en Europe (Nielsen et Howe, 1991).
D'après des études effectuées aux États-Unis, les concentrations de toluène dans l'air ambiant urbain ont diminué depuis les années 1960, principalement en raison d'une diminution des émissions de composés organiques volatils (parmi lesquels on compte le toluène) provenant de véhicules légers (Syracuse Research Corporation, 1983; Lonneman et coll., 1986). Au Canada, la concentration moyenne de toluène dans l'air au centre-ville de Toronto en août 1971 était de 113 µ g/m3 (Pilar et Graydon, 1973), alors que la concentration moyenne de toluène à deux endroits à Toronto était de 15,6 µ g/m3 (Dann et coll., 1989) entre novembre 1988 et février 1989. La détermination fut effectuée au moyen de méthodes d'analyse comparables.
Comme le toluène se volatilise à partir de l'essence, les concentrations ambiantes les plus élevées ont été enregistrées dans le voisinage immédiat de stations d'essence. Les concentrations moyennes globales de toluène mesurées dans des stations d'essence libre-service s'élevaient à 535 µ g/m3 en hiver (0 à 6 450 µ g/m3) et à 202 µ g/m3 en été (0 à 14 500 µ g/m3). Les concentrations moyennes de toluène dans des échantillons d'air prélevés près des pompes à essence s'élevaient à 1 880 µ g/m3 en hiver (70 à 10 000 µ g/m3) et à 2 550 µ g/m3 en été (20 à20 200 µ g/m3) (PACE, 1987; 1989).
On a analysé par chromatographie en phase gazeuse (les échantillons d'air prélevés à l'intérieur de 18 maisons situées à Montréal, près d'un dépotoir abandonné (Dann et Gonthier, 1986; Gonthier, 1986). La concentration moyenne de toluène dans l'air était de 37 µ g/m3 (seuil de détection = 0,1 µ g/m3), ce qui n'était pas statistiquement différent de la concentration enregistrée dans des maisons témoins, situées ailleurs. La concentration atmosphérique moyenne de toluène dans 10 maisons canadiennes était de 52 µ g/m3 d'après un échantillonnage passif convenant au prélèvement des composés organiques volatils (Otson et Benoit, 1985). Lors d'une étude récente (Chan et coll., 1990), on a prélevé des échantillons d'air à l'intérieur de 12 maisons de la région métropolitaine de Toronto en novembre ou en décembre 1986 et de nouveau, dans six de ces maisons, en février ou mars 1987. Les concentrations moyennes de toluène étaient de 53,6 µ g/m3 et de 39,9 µ g/m3 dans des échantillons prélevés respectivement en novembre ou décembre et en février ou mars. Cette étude ne contenait aucune indication relative aux sources possibles de toluène dans ces maisons. Ces concentrations sont comparables à celles qui ont été mesurées dans de l'air intérieur, dans le cadre d'études de plus grande envergure effectuées aux États-Unis, les valeurs moyennes se situant à l'intérieur de l'intervalle de 8 à 82 µ g/m3 (Montgomery et Kalman, 1989; Shah et Heyerdahl, 1988).
Sur plus de 800 échantillons d'eau prélevés à travers le Canada de 1985 à 1988, seuls six échantillons présentaient des concentrations de toluène de plus de 0,5µ g/L. Parmi ces échantillons, on comptait un échantillon d'eau de surface (0,9 µ g/L), un échantillon d'eau potable (0,6 µ g/L), deux échantillons d'eau souterraine (0,6 et 3,9 µ g/L) et deux échantillons d'un effluent non dilué d'une usine de traitement des eaux d'égout (31 et 32 µ g/L) (NAQUADAT, 1991).
La concentration de toluène dans les réserves d'eau potable canadiennes s'élevait en moyenne à 2,0 µ g/L et elle atteignait 27 µ g/L dans 30 usines de traitement de l'eau du Canada d'après une étude effectuée en 1979 (Otson et coll., 1982). Les concentrations de toluène dans les eaux d'alimentation traitées faisant l'objet de cette étude étaient souvent supérieures à celles qui avaient été mesurées dans des sources d'eau brute. On en a conclu que les concentrations de toluène augmentent lors du traitement de l'eau, alors que les concentrations de carbone organique total diminuent ou restent constantes. Le mécanisme de la formation du toluène est inconnu. Dans une autre enquête portant sur l'approvisionnement en eau de neuf municipalités situées le long des Grands Lacs, effectuée entre 1982 et 1983 (Otson, 1987), on a déterminé que les concentrations moyennes de toluène (seuil de détection = 0,1 µ g/L) dans les eaux brutes s'élevaient à 0,3 µ g/L en été, à 0,1 µ g/l en hiver et à 0,5 µ g/L au printemps. Les concentrations moyennes de toluène dans les eaux traitées étaient respectivement < 0,1, 0,3 et 0,7 µ g/L en été, en hiver et au printemps. Lors d'autres enquêtes portant sur l'approvisionnement en eau potable en Ontario et dans les provinces de l'Atlantique, on a mesuré des concentrations plus faibles, ne s'élevant qu'à quelques µ g/L (MEO, 1987; MDE, 1989a-d).
On a signalé la présence de toluène dans des effluents industriels. Les effluents bruts provenant de raffineries de pétrole situées en Ontario présentaient une concentration moyenne de toluène de 0,6 µ g/L (MEO, 1989). La concentration quotidienne moyenne pour la raffinerie rejetant le plus de toluène était de 2,1 µ g/L (maximum de 17,1 µ g/L); la dose journalière moyenne s'élevait à 0,05 kg/jour dans l'effluent.
Les concentrations de toluène le long d'une section industrialisée de 6 km sur la rivière St. Clair près de Sarnia (Ontario), où sont situées plusieurs usines pétrochimiques, présentaient une variation allant sous le seuil de détection (0,1 µ g/L) jusqu'à 2,2 µ g/L (Comba et Kaiser, 1987). Les concentrations de toluène étaient inférieures au seuil de détection en amont de la section industrialisée et elles redevenaient à peu près égales ou inférieures au seuil de détection à environ 1 km en aval de la section industrialisée. On a calculé que la concentration moyenne de toluène s'élevait à 0,4 µ g/L aux stations d'échantillonnage situées le long de la section industrialisée de la rivière. À la suite d'un déversement de toluène, de benzène et de xylènes dans la rivière St. Clair, on a mesuré des concentrations de toluène de 22 µ g/L (MEO, 1992).
Les concentrations maximales de toluène dans l'eau au Canada ont été enregistrées dans des eaux souterraines situées à proximité de dépotoirs. Les concentrations relevées directement sous six décharges situées en Ontario variaient de moins de 0,2 µ g/L à 730 µ g/L (Barker, 1987). Dans des échantillons prélevés dans une nappe aquifère peu profonde et contaminée, à une profondeur de 6 m à côté d'un bassin d'élimination des déchets chimiques industriels, on a mesuré des concentrations de toluène supérieures à 3 900 µ g/L (Lesage et coll., 1990).
Les données montrent également que les concentrations de toluène dans les eaux souterraines peuvent être élevées à proximité de sources naturelles. Dans une étude portant sur huit puits d'essai situés près de Belleville (Ontarjo), Slaine et Barker (1990) ont signalé des concentrations de toluène allant jusqu'à 295 µ g/L. Selon certaines indications, ce toluène provenait de dépôts bitumineux.
On ne possède aucune donnée sur les concentrations de toluène dans les sols et les sédiments au Canada. Compte tenu du devenir du toluène dans l'environnement, on s'attend à ce que sa concentration soit mesurable uniquement dans le cas de déversements (MEO, 1984) ou près des dépotoirs (Johnson et coll., 1989).
On dispose de peu de données sur les concentrations de toluène dans les aliments. On a décelé du toluène, sans toutefois le quantifier, dans des macadamias, des arachides et des noisettes grillées (Gilbert et coll., 1983), dans du fromage (Meinhart et Schreier, 1986), dans des tomates et dans leurs produits (Cbung et coll., 1983), dans des pommes de terre cuites au four (Coleman et coll., 1981), dans des haricots rouges secs (Buttery et coll., 1975), dans des pois ailés et dans des fêves de soya (del Rosario et coll., 1984), ainsi que dans des oeufs (MacLeod et Cave, 1976). Les données quantitatives sur les concentrations de toluène dans les aliments sont limitées à celles qui portent sur le poisson des régions contaminées des États-Unis, où la concentration maximale décelée dans un échantillon était de 35 µ g/g (Gilbert et coll., 1983).
Dans le cadre d'une enquête nationale effectuée aux États-Unis sur la présence de toluène dans les tissus adipeux humains, on a mesuré des concentrations variant de non décelables (seuil de détection = 0,0002 µ g/g) à 0,250 µ g/g, une légère tendance vers la concentration la plus élevée étant observée aux âges plus avancés. La concentration de toluène varie d'un facteur d'ordre 5 environ selon la région géographique considérée (Stanley, 1986). Pellizzari et coll. (1982) ont signalé la présence de quantités décelables de toluène, sans toutefois les quantifier, dans le lait maternel chez des populations vivant à proximité d'usines de fabrication de produits chimiques ou d'installations industrielles, aux États-Unis.
2.5 Toxicocinétique et métabolisme
Le toluène est rapidement et efficacement absorbé à travers les poumons (environ 50 à 80 %) (Low et coll., 1988) et une grande partie du toluène inhalé peut atteindre le cerveau avant d'être détoxifiée par le foie, siège principal du métabolisme du toluène (Sato, 1988).
L'absorption à partir des voies gastro-intestinales est plus lente et moins efficace (Pyykko et coll., 1977). Initialement, le toluène se répartit dans les tissus hautement vascularisés et riches en lipides comme le cerveau, les reins et le foie, mais il s'accumule principalement dans les tissus adipeux (Sato, 1988). Environ 20 % de la dose absorbée est expirée telle quelle par les poumons. Le reste est métabolisé principalement par oxydation en alcool benzylique, lequel est oxydé par la suite en benzaldéhyde et en acide benzoïque. La majeure partie de l'acide benzoïque est conjuguée avec de la glycine pour former de l'acide hippurique avant son excrétion dans l'urine (Ogata et coll., 1970).
2.6 Toxicologie chez les mammifères
La toxicité aiguë du toluène inhalé ou ingéré est relativement faible. La DL50 du toluène par voie orale chez le rat se situe entre 2,6 et 7,5 g/kg de poids corporel, selon la souche, l'âge et le sexe. Des expositions répétées à court terme d'espèces animales à des concentrations modérées ou élevées de toluène provoquent une dépression du système nerveux central et ont des effets néfastes sur le foie, les reins et les poumons. D'après des essais biologiques adéquats et bien documentés portant sur des expositions subchroniques par inhalation, la concentration la plus faible à laquelle on signale des effets est de 100 p.p.m. (375 mg/m3). Une telle concentration a provoqué une diminution du poids corporel (réduction de 7,5 et 12 % du poids final par rapport aux témoins chez les mâles et les femelles, respectivement) dans le cadre d'une étude d'une durée de 14 semaines portant sur la souris et effectuée dans le cadre du National Toxicology Program (NTP) [Huff, 1990].
On a également signalé des effets résultant de l'ingestion de toluène dans le cadre d'études portant sur des expositions subchroniques. Dans l'étude la mieux documentée et la plus complète qui ait été réalisée jusqu'à maintenant (essai biologique du NTP portant sur des rats et des souris ayant récemment fait l'objet d'un rapport), la plus faible dose sans effet observé (DSEO) a été obtenue chez des rats; elle était de 312 mg/kg p.c./jour lorsque l'on se basait sur une augmentation des poids relatifs du foie et des reins des mâles ayant reçu des doses égales ou supérieures à 625 mg/kg/jour (Huff, 1990).
Les études les plus approfondies sur la toxicité chronique ou sur la cancérogénicité du toluène sont les essais biologiques d'exposition par inhalation effectués chez des rats et des souris dans le cadre du NTP (Huff, 1990) et chez des rats par le Chemical Industry Institute of Toxicology (CIIT, 1980). Dans cette dernière étude, on n'a observé aucun effet néfaste; le fait qu'on n'ait pas testé la dose maximale admissible peut avoir fait diminuer la sensibilité de cet essai. Dans la première étude, étendue et bien documentée, la concentration minimale avec effet observé (CMEO) s'élevait à 600 p.p.m. (2 250 mg/m3), lorsqu'on se basait sur l'observation d'effets accrus observés lors de l'examen histopathologique de l'épithélium olfactif de la femelle du rat. Dans aucune de ces deux études n'a-t-on observé de néoplasme dû au composé, et le NTP a conclu que dans les conditions des essais biologiques d'exposition par inhalation de deux ans, il n'y avait pas d'indication d'une activité cancérogène chez les rats mâles et femelles de la souche F344/N ni d'indication d'une activité cancérogène chez les souris B6C3F1 mâles ou femelles.
Dans le seul essai biologique de cancérogénicité par voie orale qui ait été relevé (Maltoni et coll., 1983; 1985), les auteurs ont conclu que le toluène provoquait une augmentation du nombre total de tumeurs malignes chez les rats, dont certaines étaient relativement rares. Toutefois, en raison des limites de cette étude, on juge ses résultats équivoques.
Selon toutes les indications, le toluène n'est pas mutagène chez les systèmes mammifères ou microbiens et les résultats concernant son pouvoir de promoteur ne sont pas concluants.
Le toluène ne semble pas être tératogène chez les souris, les rats ou les lapins, Si l'on se fie aux données limitées dont on dispose. Il est foetotoxique à des concentrations élevées (1 000 mg/m3), qui ne sont toutefois pas toxiques pour la mère et il provoque une diminution du poids du foetus chez les souris et les rats ainsi qu'un retard de l'ossification avec une certaine augmentation des anomalies mineures du squelette (Ungvary et Tatrai, 1985).
Dans les études effectuées jusqu'à présent, on n'a décelé aucune indication de la cancérogénicité, de la mutagénicité ou de la toxicité oculaire de plusieurs des métabolites du toluène, notamment de l'alcool benzylique, du benzaldéhyde, de l'acide benzoïque et de l'acide hippurique (Huff, 1990; Ikeda, 1987).
À l'exception de certains effets de comportement non confirmés signalés à des concentrations très faibles (Geller et coll., 1979; Horiguchi et Inoue, 1977) et d'effets biochimiques sur le cerveau, dont l'importance n'est pas claire, on a observé des effets neurotoxiques uniquement après une exposition à des concentrations supérieures à celles pour lesquelles on a signalé d'autres effets dans des études portant sur une exposition subchronique. Les données portant sur les effets immunotoxiques du toluène chez les animaux sont limitées et ne sont pas concluantes (par exemple, Aranyi et coll., 1985; Hsieh et coll., 1989).
2.7 Effets sur les êtres humains
Les données dont on dispose sur les effets de l'exposition des humains au toluène proviennent d'études effectuées chez des volontaires et d'études portant sur les effets de son utilisation abusive comme solvant ainsi que d'études épidèmiologiques de travailleurs exposés. Dans les cas d'utilisation abusive intentionnelle, les expositions sont extrêmement élevées (jusqu'à 112 500 mg/m3). De plus, les cas signalés d'abus intentionnel et les populations exposées professionnellement sur lesquelles portaient les études épidémiologiques faisaient généralement intervenir des mélanges complexes dont le principal ingrédient était le toluène, ce qui limite la puissance de la plupart des études épidèmiologiques. Ces recherches ont donc moins de valeur que les études cliniques effectuées chez des volontaires humains pour ce qui est de l'évaluation de la relation entre l'exposition et la réaction du sujet dans le cas du toluène.
En général, la plupart des études cliniques portent sur des expositions assez courtes (20 minutes à 8 heures) ou sur des expositions répétées (6 à 7 heures par jour pendant des périodes de 3 à 4 jours ou 8 heures deux fois par semaine, pendant une période de 8 semaines) d'un nombre limité de sujets (N = 3 à 43) à des concentrations variant de 37,5 à 3 000 mg/m3. Dans la plupart de ces études, on n'a pas observé d'effets néfastes après une exposition à 375 mg/m3 ou moins, pendant des périodes uniques variant de 20 minutes à 3,5 heures (Gamberale et Hultengren, 1972 dans IPCS 1985; Winneke, 1982 dans IPCS, 1985) ou après des expositions répétées de 3 à 7 heures pendant des périodes allant jusqu'à 3 jours, d'après divers tests des fonctions neurologiques (Echeverria et coll., 1989; Ogata et coll., 1970). Toutefois, on signale une diminution de la fonction neurologique mesurée avec divers tests, une augmentation des symptômes neurologiques et une irritation des voies respiratoires chez 16 volontaires exposés à 375 mg/m3, 6 heures par jour, pendant 4 jours (Andersen et coll., 1983). Ces effets peuvent disparaître lorsque l'exposition cesse, mais ils empirent et persistent si la concentration augmente ou si l'exposition dure. Dans cette étude, on n'a constaté aucun effet néfaste lorsque la concentration était de 150 mg/m3. On a aussi signalé dans plusieurs autres études, moins fiables en raison de limites sur le plan de la conception (Baelum et coll., 1985; von Oettingen et coll., 1942 dans IPCS, 1985), des effets néfastes sur la vigilance visuelle chez 18 à 30 volontaires exposés à 375 mg/m3 pendant 4 heures (Dick et coll., 1984) et sur la fonction neurologique, à la suite d'une exposition unique ou répétée à une dose de toluène inférieure ou égale à 375 mg/m3.
2.8 Effets sur l'environnement
L'information dont on dispose sur la toxicité aiguë et chronique du toluène comprend des données portant sur des espèces appartenant à un certain nombre de niveaux trophiques, des algues jusqu'aux poissons et aux amphibiens, dans l'environnement aquatique. L'information portant sur la toxicité chez les espèces terrestres est limitée aux bactéries, aux invertébrés et aux plantes. Même si l'on n'a pas trouvé de données relatives aux mammifères sauvages, la toxicité du toluène chez ces organismes peut être évaluée par extrapolation à partir des résultats des études de toxicité effectuées avec des animaux de laboratoire (voir la section 2.6 du présent document, Toxicologie chez les mammifères). On ne dispose d'aucune donnée sur les effets du toluène chez les oiseaux.
Comme le toluène est une substance volatile qui disparaît rapidement d'une solution, il est difficile de maintenir les concentrations à tester assez longtemps pour pouvoir déterminer des profils concentration-effets applicables aux organismes aquatiques. Les données relatives à la toxicité en milieu aquatique dont on a tenu compte dans le présent rapport proviennent principalement d'études dans lesquelles les concentrations de toluène mesurées ont été utilisées pour calculer les seuils de toxicité et dans lesquelles on a effectué des essais en milieu à circulation continue, avec renouvellement périodique, ou dans des contenants clos avec espace libre minimal, ce qui permettait de mieux maintenir les concentrations de toluène. Les données tirées de telles études sont plus significatives que celles qui proviennent d'essais statiques à découvert et de celles dont les seuils sont basés sur des concentrations nominales.
Il existe des études de toxicité aiguë pour plusieurs espèces de divers niveaux trophiques. On signale une CE50 -72 h pour l'algue d'eau douce Selenastrum capricornutum de 12,5 mg/L (Galassi et coll., 1988). La croissance des diatomées marines Skeletonema costatum, Amphidinium carterae, Cricosphaera carterae et Dunaliella tertiolecta diminuait aux concentrations de toluène supérieures à 10 mg/L; les taux de croissance pour les deux dernières espèces étaient en fait stimulées de 10 à 40 % en présence de concentrations de toluène inférieures à 1 mg/L (Dunstan et coll., 1975).
Chez les invertébrés d'eau douce les plus sensibles, la CL50 -48h pour la puce d'eau Daphnia magna s'élevait à 11,5 mg/L (Bobra et coll., 1983). Chez les invertébrés marins, la CL50 -96 h pour la larve du crabe Cancer magister était de 28 mg/L (Caldwell et coll., 1976) et pour la crevette Palaemonetes pugio, la CL50 -24 h était de 25,8 mg/L pour les larves et de 17,2 mg/L pour les adultes (Potera, 1975).
Les poissons les plus sensibles étaient les salmonidés, notamment la truite arc-en-ciel adulte Oncorhynchus mykiss, dont la CL50 -96 h était de 5,8 mg/L (Galassi et coll., 1988) et le fretin de saumon coho, Oncorhyncus kisutch, dont la CL50 -96 h était de 5,5 mg/L (Moles et coll.,1981).
La concentration sans effet observé (CSEO) pour le toluène en ce qui concerne la respiration et l'ammonification microbiennes du sol variait de 100 à 1 300 mg/kg et elle était inférieure à 26 mg/kg (poids sec) dans le cas de la nitrification (Slooff et Blokzijl, 1988). La chlorose et l'inhibition de la croissance des plantes terrestres peuvent être induites à des concentrations de plus de 6 000 mg/m3 d'air, de 500 mg/L d'eau et de 1 000 mg/kg de sol; la croissance peut être stimulée en présence de 5 à 50 µ g/L (Miller et coll., 1976; Syracuse Research Corporation, 1983; Slooff et Blokzijl, 1988).
Dans des études à long terme, la CE50 -8 jours pour la croissance de Selenastrum capricornutum était de 9,4 mg/L (Herman et coll., 1990). Black et coll. (1982) ont déterminé la toxicité du toluène aux premiers stades de développement de la truite arc-en-ciel, de la grenouille Rana pipiens et de la salamandre Ambystoma gracile. Des oeufs de chaque espèce ont été exposés continuellement au toluène dans les 30 minutes suivant la fécondation (embryons) jusqu'à 4 jours après l'éclosion (larves), soit des expositions continues de 27 jours pour la truite, de 9 jours pour la grenouille et de 9,5 jours pour la salamandre. La CL50 (exposition continue) était de 0,02 mg/L pour la truite, de 0,39 mg/L pour la grenouille et de 0,85 mg/L pour la salamandre. Lors d'un essai consistant à exposer pendant 32 jours des embryons-larves têtes-de-boule, la concentration minimale avec effet observé (CMEO) pour la prise de poids était de 6 mg/L (Devlin et coll., 1982). Moles et coll. (1981) ont étudié la croissance du fretin de saumon coho exposé pendant 40 jours au toluène dans de l'eau fraîche. La croissance quotidienne, déterminée d'après le poids et la longueur, diminuait de manière linéaire au fur et à mesure que la concentration de toluène augmentait; la CMEO était de 2,8 mg/L et la CSEO était de 1,4 mg/L. Ward et coll. (1981) ont exposé des embryons et des larves de Cyprinodon variegatus à partir de la fécondation jusqu'à 28 jours après l'éclosion. Pour ce qui est du succès de l'éclosion et de la survie, la CMEO était de 7,7 mg/L et la CSEO était de 3,2 mg/L.
Lors d'un test de 28 jours portant sur des vers de terre (Eisenia foetida), on a constaté que le toluène influait sur la mortalité, la production et l'aspect des cocons; l'aspect des cocons était le paramètre le plus sensible, la CSEO se situant entre 15 et 50 mg/kg de sol (poids sec) (Slooff et Blokzijl, 1988). La CL50 se situait entre 150 et 280 mg/kg.
