Santé Canada
www.sc-hc.gc.ca
Liens de la barre de menu commune
Liens institutionnels
Étude nationale sur les sous-produits de désinfection chlorés dans l'eau potable au Canada
Introduction
La désinfection de l'eau destinée à la consommation s'est révélée d'une grande efficacité quant à la destruction ou l'inactivation des micro-organismes pathogènes pour l'homme, particulièrement ceux qui sont à l'origine de la fièvre typhoïde et du choléra (Ellis, 1991). Toutefois, l'absence de désinfection adéquate peut tout de même entraîner des épidémies de choléra (Glass et al., 1992). Par conséquent, il est reconnu au Canada que la désinfection de toutes les eaux de surface utilisées à des fins de consommation humaine est cruciale et que le risque lié aux micro-organismes pathogènes excède de loin celui des sous-produits de désinfection (SPD), composés chimiques formés durant le traitement de l'eau potable. Le défi consiste donc à minimiser les risques potentiels liés aux SPD, sans toutefois compromettre l'efficacité de la désinfection.
Le chlore est efficace en temps que désinfectant primaire aussi bien que résiduel et est relativement simple à utiliser. Toutefois, le chlore réagit aussi avec la matière organique biogène, tels les acides humiques et fulviques, présents dans toute eau de surface naturelle. Les contaminants organiques chlorés qui en résultent ont largement été signalés dans les réseaux de distribution d'eau potable; toutefois, étant donné l'extrême complexité chimique en jeu, il n'est pas possible de prévoir les concentrations des divers SPD qui vont se former dans un échantillon d'eau donné. Suite aux premiers rapports de Rook (1974) et Bellar et al. (1974), les préoccupations initiales se sont portées sur les effets sur la santé et les niveaux des trihalométhanes (THM) dans l'eau potable. Des études plus récentes ont aussi englobé les acides haloacétiques (AHA), les haloacétonitriles (HAN), la chloropicrine (CPK), l'hydrate de chloral (HC), et autres SPD. L'Organisation mondiale de la santé a publié pour l'eau potable des recommandations (OMS, 1993) pour le chloroforme (TCM, 0,2 mg/L), le bromodichlorométhane (BDCM, 0,06 mg/L), le dibromochlorométhane (DBCM, 0,1 mg/L) et le bromoforme (TBM, 0,1 mg/L), ainsi que des valeurs recommandées à titre provisoire pour l'acide dichloroacétique (ADCA, 0,05 mg/L), l'acide trichloroacétique (ATCA, 0,1 mg/L), l'hydrate de chloral (HC, 0,01 mg/L), le dichloroacétonitrile (DCAN, 0,09 mg/L), le dibromoacétonitrile (DBAN, 0,1 mg/L) et le trichloroacétonitrile (TCAN, 0,001 mg/L). En plus des recommandations pour chacun des THM, l'Organisation mondiale de la santé propose (OMS, 1993) qu'une recommandation pour les THM totaux (THMT) soit déduite de la somme des rapports (rapport ne devant pas être supérieur à 1) de la valeur mesurée sur la valeur recommandée pour chacun des THM. Il faut souligner que les recommandations de l'OMS ne sont pas reconnues officiellement au Canada, et qu'elles ne prennent pas en considération le "réalisable", qui est l'un des caractères des recommandations canadiennes. Actuellement, le niveau maximal de contaminants fixé par l'USA-EPA pour les THMT est de 0,1 mg/L; toutefois, une réglementation sur les sous-produits de désinfection (Disinfectants-Disinfection By-products Rule), qui devrait être promulguée par l'USA-EPA en 1996 (USA-EPA 1991, AWWA 1994, Pontius 1995), va fixer de nouveaux taux de contaminants maximaux pour les THMT (0,08 mg/L) et pour un ensemble de cinq acides haloacétiques (AHA5, 0,06 mg/L). Une concentration maximale acceptable provisoire (CMAP) pour les THMT (0,1 mg/L) a récemment été fixée dans les recommandations pour l'eau potable au Canada (Santé Canada, impression en cours). Il n'existe aucune recommandation canadienne pour les autres sous-produits de désinfection; cependant une recommandation pour les acides haloacétiques est en cours d'élaboration.
Il a été signalé que la formation des SPD est fonction de la concentration de précurseurs, de la dose de chlore, du pH de la chloration, de la température, du temps de contact et de la concentration de l'ion bromure. Stevens et al. (1989) ont étudié la formation et le contrôle des SPD et ont montré que la variable chimique la plus importante dans la formation des SPD lors de la chloration était le pH, que la formation des THM augmentait à pH élevé et diminuait à pH faible, que la formation d'ATCA était minimale à pH élevé et maximale à pH faible, tandis que la formation de l'ADCA était essentiellement indépendante du pH de la réaction. Cela implique que certaines mesures destinées à faire diminuer la production de THM pourraient favoriser la formation d'autres SPD. La présence des THM, HAN, AHA, CPK et autres SPD dans l'eau potable a été signalée dans trente-cinq installations de traitement de l'eau aux États-Unis (Krasner et al., 1989) et dans trente-cinq installations de traitement de l'eau dans l'Utah (Nieminski et al., 1993). L'étude nationale sur l'eau potable au Canada menée en 1976 a été centrée sur les THM (Williams et Otson, 1978; Williams et al., 1980).
L'étude actuelle sur les niveaux de SPD dans l'eau potable au Canada était destinée à fournir des données qui pourraient être utilisées pour élaborer de futures recommandations pour l'eau potable au Canada. Dix-sept SPD chlorés différents ont été déterminés, ainsi que l'ion bromure, le carbone organique total et les composés organohalogénés totaux.
Échantillonnage et procédures analytiques
Les 53 sites examinés (tableau 1) ont été sélectionnés d'un commun accord avec les responsables provinciaux et représentaient la plupart des agglomérations à forte densité de population dans neuf provinces; cette étude ne comprenait pas l'Île-du-Prince-Édouard en raison de l'utilisation limitée du chlore dans cette province. Les 53 sites ont été sélectionnés de manière à représenter les principales régions peuplées du pays et ont été répartis comme suit : <10 000 - 2 sites, 10 000 à 100 000 - 17 sites et >100 000 - 34 sites. Un questionnaire (annexe 1) sur les procédés de traitement de l'eau et les modes d'exploitation a été préparé afin de relever les conditions d'exploitation de l'usine au moment de l'échantillonnage, ainsi que la localisation de chacun des sites d'échantillonnage. Les usines de traitement puisaient l'eau brute dans les principaux types de sources canadiennes : lacs, rivières et puits. Trois principaux procédés de désinfection étaient utilisés dans les usines de traitement de l'eau examinées dans cette ét ude, à savoir chlorechlore, chlore-chloramine et ozone-chlor(amin)e.
Les échantillons ont été prélevés en 1993, en hiver (février-mars) et en été (août-septembre), périodes auxquelles on estime que les taux de SPD sont respectivement à leur minimum et à leur maximum. Afin de minimiser les variations dans les techniques d'échantillonnage, le nombre de personnes qui l'ont effectué a été réduit au minimum. Quatre technologues ont effectué l'échantillonnage hivernal et un technologue s'est occupé de l'échantillonnage estival. Ils ont prélevé des échantillons multiples d'eau brute, d'eau traitée, au niveau de l'usine (après désinfection totale mais avant distribution), et d'eau traitée, à un robinet ayant bien coulé auparavant, à un point donné du réseau de distribution (à peu près au milieu), à environ 5-10 kilomètres de l'usine de traitement. Les échantillons d'eau destinés à l'analyse des AHA ont été prélevés dans des bouteilles ambrées contenant du thiosulphate de sodium; ceux qui étaient destinés à l'analyse des THM, des HAN, des chloropropanones, de l'hydrate de chloral et de la chloropicrine ont été prélevés dans des bouteilles ambrées contenant du chlorure d'ammonium et ajustés à un pH de 4,5 au moment de l'échantillonnage. LeBel et Williams (1995) ont montré qu'il était crucial d'ajuster le pH des échantillons d'eau à 4,5 au moment de l'échantillonnage afin de prévenir ou de minimiser la production de THM supplémentaires durant le transport et l'entreposage. De plus, des échantillons ont été prélevés dans des bouteilles prélavées pour analyser le carbone organique total, l'halogène organique total et l'ion bromure. Les bouteilles ont été remplies à ras bords, fermées hermétiquement avec des capsules garnies de téflon, transportées au laboratoire dans une glacière par l'itinéraire le plus rapide, et entreposées dans une chambre froide jusqu'au moment de l'analyse (généralement entre 1 et 4 jours). Les protocoles d'échantillonnage sont présentés de manière très détaillée dans l'annexe 2.
Les échantillons d'eau, qui ont été ajustés à pH 4,5 sur le site, ont été extraits avec du méthyl t-butyléther (MTBE) pour l'analyse des THM, des HAN, des chloropropanones, de l'hydrate de chloral et de la chloropicrine par chromatographie gazeuse Varian Vista 6000 GC munie d'un détecteur à capture d'électrons (CG-DCE), d'un injecteur en tête de colonne et d'une colonne capillaire J&W DB-5. Le pH des échantillons d'eau pour l'analyse des AHA a été ajusté au laboratoire; puis les échantillons ont été extraits avec du diéthyléther, et les AHA ont été convertis en leurs esters de méthyle qui ont été analysés par chromatographie gazeuse munie d'un détecteur de spectrométrie de masse (CG-SM; détection d'ions sélectionnés) Finnigan MAT 90 CG-SM et équipée d'une colonne capillaire DB-1701. L'analyse de l'ion bromure a été réalisée par chromatographie ionique, celle du carbone organique total à l'aide de l'appareil d'analyse SKALAR SA5 à débit segmenté et celle des composés organo-halogénés totaux à l'aide de l'appareil d'analyse Mitsubishi TOX-10. Les paramètres instrumentaux ainsi que les renseignements complets sur les méthodes analytiques sont présentés dans l'annexe 2, et la liste des limites quantifiables pour chacun des paramètres est dressée dans le tableau 2.
À des fins de contrôle de qualité, les échantillons ont été prélevés au moins en double et des échantillons de contrôle ont été ajoutés dans chaque groupe de composés à analyser (généralement un échantillon témoin pour deux sites). Pour toutes les méthodes analytiques des SPD, des étalons internes ont été utilisés et la quantification a été basée sur les facteurs de réponse établis au moyen d'expériences à différents niveaux de concentration, lors desquelles les échantillons fortifiés ont été analysés dans des conditions identiques. Des échantillons fortifiés supplémentaires ont été analysés à intervalles réguliers. Les SPD identifiés par CG-DCE ont été confirmés par CG-SM ou par CG-DCE sur une seconde colonne (DB-17). Chaque semaine durant la période d'analyse, des échantillons en double de 30 mL d'eau souterraine, ne contenant pas d'AHA, ont été fortifiés avec un mélange d'étalons d'AHA d'une concentration donnée, puis entreposés dans un réfrigérateur jusqu'à la semaine suivante, et analysés en même temps que les échantillons des sites selon la méthode décrite ci-dessus.
