Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique - Le chlorite et le chlorate

Partie II. Science et considérations techniques

4.0 Identité, utilisation et sources dans l'environnement

Le chlorite (ClO₂^-) et le chlorate (ClO₃^-) sont des anions qui peuvent former des sels (p. ex. avec le sodium). Le dioxyde de chlore (ClO₂) est un gaz dont la couleur va de verdâtre à jaune rougeâtre à la température et à la pression ambiantes (Gates, 1989; Lewis, 1993). En raison de sa nature volatile et réactive, le dioxyde de chlore doit être produit sur place, et sa durée de conservation est très limitée. Le tableau 1 donne les principales propriétés du chlorite de sodium, du chlorate de sodium et du dioxyde de chlore.

Tableau 1 : Propriétés physicochimiques du chlorite, du chlorate et du dioxyde de chlore^a

Propriétés/valeurs	Chlorite (sodium)	Chlorate (sodium)	Dioxyde de chlore
Forme	Cristal blanc/poudre cristalline blanche	Cristaux ou granules blancs ou incolores	Gaz verdâtre à jaune rougeâtre à la température et à la pression ambiantes
Point de fusion	Se décompose à >180 °C	248 °C	-59,6 °C
Point d'ébullition	S.O. (Se décompose à > 180°C)	Se décompose à > 265 °C	10,9 °C
Densité	2,47 à 25 °C	2,49 à 25 °C	1,64 à 0 °C
Pression de vapeur	S.O.	S.O.	142,13 kPa (1066 mm Hg) à 20 °C
Solubilité	405 g/L à 20 °C Très soluble (se dissocie en ions sodium et chlorite)	960 - 1000 g/L Très soluble (se dissocie en des ions sodium et chlorite)	3,01 g/L à 25 °C Grande solubilité
Coefficient de partage octanol-eau (log Koe)	-7.18	-7.18	-3.22

S.O. = ne s'applique pas
^aTiré de Budavari, 2001; NRC des États-Unis, 1987; Gates, 1989; Lewis, 2001; EPA, 2006.

Dans les usines municipales de traitement de l'eau, on utilise le dioxyde de chlore pour désinfecter l'eau ou pour en contrôler le goût, l'odeur et la couleur. Il s'agit d'un puissant oxydant (pouvoir oxydant comparativement à celui du chlore : 0,94) dans l'eau et on l'utilise pour contrôler le goût et les odeurs dans l'eau potable et comme substitut du chlore pour désinfecter. Le dioxyde de chlore est normalement utilisé comme désinfectant primaire, mais certains services publics ont été capables de maintenir une concentration résiduelle de dioxyde de chlore dans leur réseau de distribution afin de préserver la qualité de l'eau (Volk et coll., 2002). La désinfection au moyen du dioxyde de chlore requiert un temps de contact moins long et une dose moins élevée que la désinfection au chlore, pour une réduction égale du nombre de coliformes (Aieta et coll., 1980). Le seuil critique pour que le goût et l'odeur du dioxyde de chlore soient perceptibles est de 0,4 mg/L (NRC des États-Unis, 1987).

Le dioxyde de chlore est également utilisé dans le traitement des eaux industrielles et des eaux grises et l'épuration des eaux usées, dans les usines de pâtes (traitement des boues et machines à papier), dans la transformation des aliments et dans l'industrie textile. Il sert d'agent de blanchiment pour la cellulose, la pâte de bois, les gras et les huiles, les textiles et la cire d'abeille. On l'utilise comme désinfectant et agent de stérilisation pour les pièces et l'équipement (NRC des États-Unis, 1987; U.S. EPA, 2000; Budavari et coll., 2001; ATSDR, 2004).

Le chlorite de sodium est utilisé pour la production sur place de dioxyde de chlore. Il a aussi été utilisé comme agent de blanchiment dans la production de papier, de textiles et de pailles, la fabrication de cires, de laques et vernis, dans la composition de désinfectants, pour la stérilisation, et dans l'attaque chimique de cartes de circuit imprimé (U.S. EPA, 2000; ATSDR, 2004; OMS, 2004).

Le chlorate de sodium est utilisé dans la fabrication des teintures, des allumettes et des explosifs, la tannerie et la finition du cuir, et dans la formulation d'herbicides et de défoliants (OMS, 2004).

4.1 Comportement dans les réseaux de distribution de l'eau

Des études ont montré qu'approximativement 70 % du dioxyde de chlore introduit dans l'eau forme du chlorite, tandis que 10 % environ forme du chlorate (Volk et coll., 2002). Bien que le dioxyde de chlore soit un gaz instable qui se décompose rapidement dans l'air, il est très soluble dans l'eau (ATSDR, 2004). Les solutions aqueuses de dioxyde de chlore seul ne subiront pas une grande hydrolyse si le pH est maintenu entre 2-10 (ATSDR, 2004). Dans une solution alcaline, un mélange d'ions chlorite et chlorate se forme assez rapidement (Cotton et coll., 1999).

En présence d'une lumière solaire intense et à des concentrations élevées, le dioxyde de chlore ne réagit pas avec l'eau ni avec l'ammoniac, mais oxyde l'ion bromure en hypobromure et en bromate. Le dioxyde de chlore ne réagit généralement pas avec les amines primaires, mais il réagit lentement avec les amines secondaires et tertiaires pour produire des amines aliphatiques secondaires sans formation de N-oxydes (White, 1992). L'ATSDR (2004) a en outre rapporté que le dioxyde de chlore « exempt de chlore » ne forme pas de trihalométhanes (THM) dans sa réaction avec les acides humiques et fulviques; toutefois, d'autres composés organochlorés peuvent se former. Il faut cependant noter que la désinfection secondaire à l'aide du chlore entraînera la formation d'une petite quantité de sous-produits de désinfection chlorés (SPDC).

Les ions chlorite et chlorate subissent une altération sous l'effet des bactéries dans des conditions anaérobiques. La dégradation anaérobique est un processus important dans les eaux souterraines anoxiques. Par contre, on n'a trouvé aucune information quantitative sur le taux de biodégradation des ions chlorate ou chlorite dans l'environnement. Il semble toutefois que le taux de dégradation des ions chlorate soit rapide dans des conditions anaérobiques dans les installations de traitement des eaux usées (Logan, 1998).