Le calcium

1987

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Table des matières

• Généralités
• Présence dans l'environnement
• Exposition des Canadiens
• Analyse
• Techniques de traitement
• Effets sur la santé
• Autres considérations
• Conclusion
• Références bibliographiques

Rien n'indique que le calcium présent dans l'eau potable ait des effets nocifs pour la santé. Les données dont on dispose sont insuffisantes pour établir un objectif précis d'ordre esthétique ou organoleptique pour le calcium présent dans l'eau potable. On n'a donc pas formulé de recommandation pour le calcium.

Généralités

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la nature. Il s'introduit dans le système d'eau douce sous l'action de la météorisation des roches, particulièrement celle des roches calcaires, et par entraînement à partir du sol dans les eaux d'infiltration, par lixiviation et par ruissellement.⁽¹⁾ La concentration moyenne du calcium dans le sol est d'environ 1,37 × 10⁴ mg/kg.⁽²⁾ On a constaté que la lixiviation du calcium à partir du sol augmentait nettement avec l'acidité de l'eau de pluie.⁽³⁾

L'oxyde de calcium (chaux) est abondamment utilisé dans l'industrie du bâtiment pour la préparation du mortier, du stuc et du plâtre. Il est utilisé dans la production des pâtes et papiers, pour le raffinage du sucre, pour le raffinage du pétrole et pour le tannage.⁽⁴⁾ L'usage de la chaux pour le traitement chimique des eaux usées est aussi largement répandu. En 1985, la consommation totale de chaux au Canada était évaluée à 1 842 800 tonnes.⁽⁵⁾

Présence dans l'environnement

La concentration du calcium dans l'eau dépend du temps de séjour de l'eau dans des formations géologiques riches en calcium.

D'après des mesures effectuées sur des échantillons d'eau prélevés dans 71 municipalités de l'ensemble du Canada, la concentration moyenne de calcium était respectivement de 21,8 (1,3 à 77,3), 18,2 (1,6 à 55,8) et 21,4 (£1,1 à 112,8) mg/L dans des eaux brutes, des eaux traitées et des eaux distribuées. Le traitement à la chaux des eaux brutes faisait considérablement augmenter la teneur en calcium des eaux traitées. À Ottawa, par exemple, la concentration de calcium passait de 8,6 mg/L dans l'eau brute à 16,3 mg/L dans l'eau traitée.⁽⁶⁾

Les eaux de surface renferment généralement moins de calcium que les eaux souterraines.⁽⁷⁾ Une étude des eaux de surface canadiennes effectuée en 1977 signalait que les concentrations de calcium étaient faibles à Terre-Neuve, au Québec, en Colombie-Britannique et dans les Territoires du Nord-Ouest.⁽⁸⁾ La concentration la plus élevée qui a été mesurée, 365 mg/L, a été enregistrée à l'Île-du-Prince-Édouard; la plus faible, 0,3 mg/L, a été relevée à Terre-Neuve. Les données recueillies en 1980 et en 1981 dans 24 stations situées en Saskatchewan ont montré que la concentration de calcium dans les eaux de surface variait de 2 à 141 mg/L,⁽⁹⁾ alors que les concentrations moyennes obtenues par des stations d'échantillonnage dans toutes les provinces variaient de 1 à 336 mg/L.

La concentration de calcium dans les Grands Lacs varie de 13 à 40 mg/L;^(10,11) de 1973 à 1975, les effluents industriels ont entraîné 14 800 tonnes de calcium/année dans le lac Supérieur et 6 200 tonnes/ année dans le lac Huron.⁽¹⁰⁾ La concentration environnementale de calcium dans les eaux de surface canadiennes a varié, de 1980 à 1985, de <0,002 mg/L jusqu'à 1 370 mg/L, la concentration la plus élevée ayant été relevée dans le ruisseau Bench Mark en Alberta.⁽⁹⁾

Le calcium atmosphérique provient principalement des activités industrielles.⁽¹²⁾ La combustion des combustibles fossiles, dont la teneur en calcium est d'environ 10 000 mg/kg, constitue une source importante de calcium atmosphérique.⁽¹³⁾ On estime à plus de 100 000 tonnes l'apport de calcium atmosphérique dans le bassin des Grands Lacs.^(10,14) Les concentrations de calcium (en particules) mesurées dans l'air au-dessus d'Edmonton de 1978 à 1979 variaient de manière clairement saisonnière et présentaient un maximum en été. Pour les trois périodes d'un mois (novembre, mars/avril et juillet/août) au cours desquelles on a mesuré les concentrations de calcium dans l'air, on a obtenu des concentrations moyennes respectives de 1,6, 2,2 et 2,6 µg/m³. Les faibles facteurs d'enrichissement mesurés étayent la conclusion selon laquelle une portion importante du calcium est d'origine naturelle.⁽¹⁵⁾ Les concentrations de calcium mesurées dans l'air au-dessus de Windsor, en Ontario, s'élevaient en moyenne à 0,078 mg/m³ un jour où la pollution en particules était abondante et à 0,009 mg/m³ un jour où la pollution était moins abondante.⁽¹⁶⁾ La concentration de calcium dans l'eau de pluie d'une région rurale près de Toronto variait de 0,1 à 0,4 mg/L.⁽¹⁷⁾

Voici la concentration de calcium dans certains aliments : 12 800 mg/kg dans le lait écrémé en poudre, 8 000 mg/kg dans le fromage, 100 mg/kg dans la viande, 250 à 1 200 mg/kg dans le poisson, 30 à 2 220 mg/kg dans les fruits et les légumes et 0 à 150 mg/kg dans les graisses.^(18,19)

Exposition des Canadiens

On a estimé que l'apport quotidien de calcium dans l'alimentation du Canadien moyen est de 1 000 mg,⁽²⁰⁾ bien que certaines femmes en consomment moins de 800 mg/jour.^(21,22) Au Canada, l'eau potable contient habituellement entre 1,1 et 112,8 mg de calcium/L.⁽⁶⁾ Ces valeurs sont utilisées au tableau 1 pour estimer la contribution de l'eau potable à l'apport total de calcium.

Tableau 1. Contribution de l'eau potable à l'apport de calcium

Type d'eau	Eau (mg/jour)*	ANR** (mg/jour)	Total	Pourcentage provenant de l'eau
Eau de faible dureté (1.1 mg/L Ca2+)	1.65	800	801.7	0.2
Eau dure (112.8 mg/L Ca2+)	169.2	800	969.2	17.5

* Basé sur un apport estimé de 1,5 L/jour d'eau potable chez les Canadiens.⁽²³⁾
** Apport nutritionnel recommandé habituellement pour les hommes adultes.^(20,24)

Analyse

La spectrométrie d'absorption atomique à flamme air-acétylène (SAA) et à plasma induit à haute fréquence (ICP) permet de déterminer avec exactitude la teneur en calcium de l'eau. Deux autres méthodes, le titrage au permanganate et le titrage avec l'acide éthylènediaminetétraacétique ou avec ses sels (EDTA), donnent de bons résultats dans le cas des analyses de contrôle ou de routine en présence de concentrations plus élevées. La méthode de titrage avec l'EDTA est préférable à la méthode au permanganate en raison de sa simplicité et de sa rapidité.⁽²⁵⁾

Le seuil de détection de l'analyse par SAA dans le cas d'une aspiration directe est de 3 µg/L et la concentration optimale varie de 0,2 à 20 mg/L. La récupération du calcium à partir d'un échantillon dopé se situe entre 85 et 115 pour cent. Le seuil de détection dans le cas de la méthode ICP est de 10 µg/L à une longueur d'onde de 317,93 nm.⁽²⁵⁾

Techniques de traitement

Le calcium est l'un des principaux cations qui soient associés à la dureté de l'eau potable. La dureté de l'eau exprimée d'après la teneur en CaCO₃ peut varier de moins de 75 mg/L (eau de faible dureté) à plus de 300 mg/L (eau très dure).⁽²⁶⁾

Il est possible d'éliminer efficacement le calcium de l'eau d'approvisionnement en adoucissant l'eau soit par échange d'ions, soit par précipitation chimique. Comme l'attitude des consommateurs à l'égard de la dureté de l'eau potable est très variable, la dureté de l'eau traitée par les différentes usines d'adoucissement variera de 50 à 150 mg/L (dureté exprimée d'après la teneur en ^CaCO3^).(26)

Effets sur la santé

Absorption, distribution et excrétion

Le calcium est principalement absorbé dans la partie proximale de l'intestin grêle suivant un processus de transport actif favorisé par la vitamine D. La quantité de calcium absorbée à partir des aliments dépend de la concentration d'un certain nombre de constituants alimentaires ainsi que de facteurs non alimentaires, comme le pH de l'intestin. L'absorption varie largement, de 12 à 67 %, et constitue le principal moyen de régulation de la teneur en calcium dans l'organisme.

La charge corporelle totale de calcium chez un homme adulte est d'environ 1 010 g, dont plus de 99 % se retrouvent dans le squelette et seulement 0,1 % dans les liquides extracellulaires. Les concentrations extracellulaires sont régulées par l'hormone parathyroïdienne et par la calcitonine, qui font respectivement augmenter et décroître les concentrations de calcium. Les os constituent un milieu tampon pour le calcium : une proportion de 0,5 à 1,0 % de la masse totale des os, constituée de phosphates de calcium, est rapidement disponible.

Environ 180 mg de calcium sont excrétés chaque jour dans l'urine, comparativement à 740 mg dans les fèces et à 30 à 150 mg dans la sueur. La teneur en calcium des fèces et de l'urine dépend de l'apport en calcium.⁽²⁷⁾

Effets toxiques

Comme le métabolisme du calcium est régi par des mécanismes homéostatiques efficaces, les effets toxiques de cet élément ne se manifestent qu'en cas d'absorption de très importantes quantités. Si l'alimentation est riche en calcium, la biodisponibilité des autres minéraux absorbés peut être perturbée. Associé à un phosphate, le calcium peut réduire l'absorption du fer.⁽²⁸⁾ Selon certaines études, le calcium de source alimentaire perturberait l'équilibre magnésien,^(29,30) mais d'autres études indiquent le contraire.⁽³¹⁾ On a noté que la relation entre le calcium et le magnésium d'origine alimentaire pouvait varier en fonction de l'âge et du sexe.⁽³²⁾ Le calcium de source alimentaire influe sur l'absorption du zinc chez les animaux,⁽³³⁾ alors que cela ne semble pas être le cas chez les humains.^(34,35)

Les aliments qui sont riches à la fois en calcium et en phosphore peuvent toutefois inhiber l'absorption du zinc.⁽³⁶⁾ Il semble que l'absorption du chrome⁽³⁷⁾ et du manganèse⁽³⁸⁾ soit inhibée par des concentrations alimentaires élevées de calcium. La présence de calcium dans l'eau potable pourrait réduire la disponibilité du cuivre, la lixiviation du cuivre dans le système d'alimentation étant moins agressive.⁽³⁹⁾

Effets bénéfiques

Le calcium bloque l'absorption des métaux lourds; on a constaté, par exemple, qu'une alimentation pauvre en calcium rendait des rats particulièrement sensibles à une intoxication par le plomb.

On pense qu'un apport alimentaire adéquat de calcium chez les humains de moins de 30 ans retarde l'ostéoporose en faisant augmenter la masse osseuse. Chez les femmes ménopausées et les hommes de plus de 60 ans, on a avancé,⁽⁴⁰⁾ bien que cette hypothèse ne soit pas universellement acceptée,⁽⁴¹⁾ qu'une alimentation enrichie en calcium permettrait de ralentir la résorption des os. On signale une incidence accrue d'éclampsie pendant la grossesse chez les populations dont l'alimentation est pauvre en calcium.⁽⁴²⁾ On a montré que des suppléments de calcium faisaient baisser la pression sanguine chez des femmes enceintes.⁽⁴³⁾

Une alimentation riche en calcium pourrait prévenir le cancer du colon chez les humains⁽⁴⁴⁾ et même faire disparaître les premiers signes de cancer colo-rectal.⁽⁴⁵⁾ Le cancer colo-rectal apparaît plus fréquemment que prévu chez les personnes qui boivent de l'eau de faible dureté, pauvre en calcium.⁽⁴⁶⁾

On a également avancé que le calcium d'origine alimentaire pouvait être un agent antihypertensif. Cette hypothèse est étayée par des indications tirées d'études épidémiologiques de grande envergure,^(42,47) d'enquêtes sur l'alimentation,^(48,49) d'études d'intervention alimentaire^(50-52) et d'études physiologiques expérimentales.^(53-55)

On a noté qu'un supplément alimentaire de calcium réduisait le cholestérol du plasma chez de jeunes chèvres.⁽⁵⁶⁾ Toutefois, lorsqu'on administrait un supplément à la fois de calcium et de vitamine D, on constatait une incidence nettement plus élevée de calcification aortique, ce qui est considéré comme un signe de lésions athéroscléreuses. L'eau potable dure pourrait donc constituer une importante source de calcium supplémentaire puisque ses effets bénéfiques ne seraient pas neutralisés par un apport accru de vitamine D, comme dans le cas des produits laitiers additionnés de vitamine D.

On a proposé plusieurs mécanismes biologiques pour expliquer certaines des relations statistiques mises en évidence par des études épidémiologiques^(57,58) entre l'eau potable dure et une incidence plus faible de maladie cardio-vasculaire (voir la section intitulée «Dureté» dans la documentation supplémentaire).

Autres considérations

Comme il contribue à la dureté de l'eau, le calcium peut avoir des effets néfastes sur la qualité de l'eau potable. Ces effets sont surtout d'ordre organoleptique ou esthétique et font l'objet d'une section intitulée «Dureté» dans la documentation supplémentaire.

Conclusion

1. Rien ne permet de penser que la présence de calcium dans l'eau potable ait des effets nocifs sur la santé.
2. Les effets indésirables résultant de la présence du calcium dans l'eau potable peuvent provenir de sa contribution à la dureté. Ces effets ont été traités dans la section intitulée «Dureté» de la documentation supplémentaire.
3. Une concentration maximale acceptable n'a donc pas été spécifiée séparément pour le calcium.

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