Contamination des sols, risques et solutions

Contamination des sols, évaluation des risques et solutions

La pollution de l’environnement est un sujet brûlant d’actualité. L’air, l’eau et le sol sont également pollués. Le sol étant un “puits universel”, il porte le plus grand fardeau de la pollution de l’environnement. Le sol est pollué de plusieurs manières. Contamination des sols : il est urgent de contrôler la pollution des sols afin de préserver la fertilité des sols et d’augmenter la productivité. La pollution peut être définie comme un changement indésirable des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques de l’air, de l’eau et du sol qui affecte la vie humaine, la vie d’autres plantes et animaux vivants utiles, le progrès industriel, les conditions de vie et les biens culturels. Un polluant est quelque chose qui nuit à la santé, au confort, à la propriété ou à l’environnement des personnes. Généralement, la plupart des polluants sont introduits dans l’environnement par les eaux usées, les déchets, les rejets accidentels ou bien ce sont des sous-produits ou des résidus de la production de quelque chose d’utile. Pour cette raison, nos précieuses ressources naturelles comme l’air, l’eau et le sol sont polluées.

Ci-dessous nous avons réalisé un grand nombre d’études pollution sol sur toute la France, diagnostic pollution des sols phases 1 et 2 depuis plus de 15 années :

La base de l’agriculture est le sol. Toutes les cultures destinées à l’alimentation humaine et animale en dépendent. Nous perdons cette importante ressource naturelle par l’érosion accélérée 10 dans une certaine mesure. En plus de cela, les énormes quantités de déchets artificiels, de boues et d’autres produits provenant des nouvelles usines de traitement des déchets, même les eaux polluées, causent ou conduisent également à la pollution des sols. Afin de préserver la fertilité et la productivité du sol, contrôler des mesures doivent être prises de manière herculéenne, améliorant ainsi la santé de tous les êtres vivants.

L’évaluation du risque écologique des sols contaminés, l’application de pesticides, l’amendement des boues d’épuration et d’autres activités humaines conduisant à l’exposition de l’environnement terrestre à des substances dangereuses est une tâche compliquée avec de nombreux problèmes associés. Non seulement l’évaluation des risques écologiques terrestres est un domaine scientifique relativement nouveau qui ne s’est développé rapidement que depuis le milieu des années 1980, mais elle est également compliquée par le fait que le sol, contrairement à la plupart des milieux aquatiques, se trouve très souvent sur des terres privées et fait l’objet d’échanges comme immobilier. La divergence professionnelle et économique entre les intérêts des scientifiques, des parties prenantes, des autorités, des ingénieurs, des gestionnaires, des avocats, des organisations non gouvernementales (ONG) et des régulateurs n’est donc pas inhabituelle. Même en négligeant ces aspects, un certain nombre de problèmes non résolus existent dans la manière dont nous évaluons actuellement les risques et gérons l’impact des substances anthropiques dans l’environnement terrestre.

Cette page n’a pas l’intention de présenter un examen complet de toutes les données publiées provenant d’études écologiques sur des sites contaminés. Au lieu de cela, les observations de toutes les études de cas sont utilisées dans la discussion et forment la base de la conclusion finale. Dans chaque cas, nous essayons de répondre aux questions suivantes :

Contamination des sols – Qu’est-ce que la pollution des sols et comment se produit-elle ?
Comment déterminer l’évaluation du risque écologique du sol ?
Dans quelle mesure les niveaux de dépistage des sols (sur)estiment-ils le risque ?
Les essais biologiques représentent-ils une estimation du risque plus réaliste ?
Est-il possible de faire des relevés de terrain sonores ou manque-t-on de situations de référence adaptées ?
Quelles sont les méthodes de gestion des sols possibles pour les sols pollués ?

Contamination des sols : la pollution terrestre

La pollution des sols est définie comme l’accumulation dans les sols de composés toxiques persistants, de produits chimiques, de sels, de matières radioactives ou d’agents pathogènes, qui ont des effets néfastes sur la croissance des plantes et la santé animale.
Le sol est la fine couche de matériaux organiques et inorganiques qui recouvre la surface rocheuse de la Terre. La partie organique, qui est dérivée des restes en décomposition de plantes et d’animaux, est concentrée dans la couche supérieure sombre de la couche arable. La partie inorganique constituée de fragments de roche s’est formée pendant des milliers d’années par l’altération physique et chimique du substratum rocheux. Des sols productifs sont nécessaires à l’agriculture pour approvisionner le monde en nourriture suffisante.

Contamination des sols – Les sols peuvent être pollués de différentes manières, telles que :
Suintement d’une décharge ;
Rejet de déchets industriels dans le sol ;
Percolation d’eau contaminée dans le sol ;
Rupture de réservoirs de stockage souterrains ;
Application excessive de pesticides, d’herbicides ou d’engrais ;
Infiltration de déchets solides.

Les produits chimiques les plus couramment impliqués dans la pollution des sols sont :
Hydrocarbures pétroliers ;
Métaux lourds ;
Pesticides ;
Solvants…

Composés toxiques inorganiques

Les résidus inorganiques dans les déchets industriels posent de sérieux problèmes quant à leur élimination. Ils contiennent des métaux qui ont un potentiel élevé de toxicité. L’activité industrielle émet également de grandes quantités de fluorures d’arsenic et de dioxyde de soufre (SO2). Les fluorures sont présents dans l’atmosphère dans les industries du superphosphate, de l’acide phosphorique, de l’aluminium, de l’acier et de la céramique. Le dioxyde de soufre émis par les usines et les centrales thermiques peut rendre les sols très acides. Ces métaux endommagent les feuilles et détruisent la végétation.

Le cuivre, le mercure, le cadmium, le plomb, le nickel, l’arsenic sont les éléments qui peuvent s’accumuler dans le sol, s’ils pénètrent par les eaux usées, les déchets industriels ou les eaux de lavage des mines. Certains des fongicides contenant du cuivre et du mercure contribuent également à la pollution des sols. Les fumées des automobiles contiennent du plomb qui est adsorbé par les particules du sol et qui est toxique pour les plantes. La toxicité peut être minimisée en accumulant de la matière organique dans le sol, en ajoutant de la chaux aux sols et en maintenant le sol alcalin.

Déchets organiques

Les déchets organiques de divers types entraînent des risques de pollution. Les ordures ménagères, les eaux usées municipales et les déchets industriels lorsqu’ils sont laissés en tas ou mal éliminés affectent gravement la santé des êtres humains, des plantes et des animaux. Les déchets organiques contiennent des borates, des phosphates, des détergents en grande quantité. S’ils ne sont pas traités, ils affecteront la croissance végétative des plantes. Les principaux contaminants organiques sont les phénols et le charbon.

L’amiante, les matériaux combustibles, les gaz comme le méthane, le dioxyde de carbone, le sulfure d’hydrogène, le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre, l’essence sont également des contaminants. Les matières radioactives comme l’uranium, le thorium, le strontium, etc. provoquent également une pollution dangereuse des sols. Les retombées de strontium restent majoritairement sur le sol et se concentrent dans les sédiments. Les procédures de décontamination peuvent inclure une culture continue et l’utilisation d’amendements chélatés. D’autres déchets liquides comme les eaux usées, les boues d’épuration, etc. sont également d’importantes sources de problèmes de sol.

Eaux usées et boues d’épuration

La pollution des sols est souvent causée par l’élimination incontrôlée des eaux usées et autres déchets liquides résultant des utilisations domestiques de l’eau, des déchets industriels contenant une variété de polluants, des effluents agricoles provenant de l’élevage et du drainage des eaux d’irrigation et des eaux de ruissellement urbaines. L’irrigation avec des eaux usées provoque de profonds changements dans les sols irrigués. Parmi les divers changements qui se produisent dans le sol en tant qu’exutoire de l’irrigation des eaux usées, citons les changements physiques comme le lessivage, les changements dans la teneur en humus et la porosité, etc., les changements chimiques comme la réaction du sol, l’état d’échange de base, la salinité, la quantité et la disponibilité des nutriments comme azote, potasse, phosphore, etc. Les boues d’épuration polluent le sol en accumulant des métaux comme le plomb, le nickel, le zinc, le cadmium, etc. Cela peut conduire à la phytoxicité des plantes.

Polluants de métaux lourds

Les métaux lourds sont des éléments ayant une densité supérieure à cinq sous leur forme élémentaire. Ils trouvent pour la plupart des sites d’absorption spécifiques dans le sol où ils sont retenus très fortement soit sur les colloïdes inorganiques soit sur les colloïdes organiques. Ils sont largement distribués dans l’environnement, les sols, les plantes, les animaux et dans leurs tissus. Ceux-ci sont essentiels pour les plantes et les animaux en quantités infimes. Les aérosols urbains et industriels principalement, la combustion de carburants, liquides et solides provenant d’animaux et d’êtres humains, les déchets miniers, les produits chimiques industriels et agricoles, etc. contribuent à la pollution par les métaux lourds. Les métaux lourds sont présents dans tous les sols non contaminés en raison de l’altération de leurs matériaux d’origine. La concentration de métaux lourds dans les sols et les plantes est indiquée dans le tableau ci-dessous :

Dans les sols agricoles, cependant, la concentration d’un ou plusieurs de ces éléments peut être considérablement augmentée de plusieurs manières, comme par l’application de produits chimiques, de boues d’épuration, de lisiers agricoles, etc. Augmentation des doses d’engrais, de pesticides ou de produits chimiques agricoles, sur une période, ajouter des métaux lourds aux sols qui peuvent les contaminer. Certains engrais phosphatés contiennent fréquemment des traces de cadmium qui peuvent s’accumuler dans ces sols. De même, certains engrais lorsqu’ils sont appliqués aux sols, ils ajoutent certains métaux lourds qui sont donnés dans le tableau ci-dessous :

Le devenir des métaux lourds dans le sol sera contrôlé par des processus physiques et biologiques agissant dans le sol. Les ions métalliques pénètrent dans la solution du sol à partir de ces diverses formes de combinaison à des vitesses différentes, ils peuvent soit rester en solution, soit passer dans l’eau de drainage, soit être absorbés par les plantes poussant sur le sol ou être retenus par le sol sous des formes peu solubles ou insolubles. La matière organique de ces sols a une grande affinité pour les cations de métaux lourds qui forment des complexes stables conduisant ainsi à une teneur réduite en nutriments.

Pesticides biologiques

Les pesticides sont assez fréquemment utilisés pour contrôler plusieurs types de ravageurs de nos jours. Les pesticides peuvent exercer des effets nocifs sur les micro-organismes, ce qui peut affecter la croissance des plantes. Les pesticides qui ne se décomposent pas rapidement peuvent créer de tels problèmes. L’accumulation est que les résidus de pesticides à des concentrations plus élevées sont toxiques. La persistance des pesticides dans le sol et leur déplacement dans les cours d’eau peuvent également entraîner leur pénétration dans les aliments et créer des risques pour la santé. Les pesticides, en particulier les composés organiques aromatiques, ne se dégradent pas rapidement et ont donc une longue durée de persistance.

Le mercure, le cadmium et l’arsenic sont des constituants courants des pesticides et tous ces métaux lourds sont toxiques. À l’heure actuelle, le DDT et un certain nombre de composés organochlorés utilisés comme pesticides ont été déclarés nocifs et interdits aux États-Unis et en Angleterre. Elle est due à la persistance de leurs résidus dans les sols pendant un temps considérable sans perdre leur toxicité. Cela a conduit à une concentration plus élevée de ces pesticides dans la végétation, dans la chair animale et le lait. Finalement, l’homme a été touché. Compte tenu de leurs inconvénients, les organochlorés ont été remplacés par des pesticides organophosphorés plus toxiques, mais qui ne laissent aucun résidu. Ils ne polluent pas le sol. Les rodenticides contribuent également à la pollution des sols. Une méthode majeure pour contrôler cette pollution pesticide est d’augmenter la teneur en matière organique du sol et de choisir de tels pesticides qui sont non persistants et ne laissent aucun résidu nocif.

Types de pollution des sols :
Pollution des sols agricoles ;
Pollution des sols superficiels ;
Pollution des sols souterrains ;
Pollution des sols par les effluents industriels et les déchets solides ;
Pollution des sols superficiels ;
Perturbations dans le profil du sol ;
Pollution due aux activités urbaines ;
Pollution des sols superficiels ;
Pollution des sols souterrains.

Contamination des sols : sources de pollution des sols

Les sources qui polluent les sols sont de deux ordres : les sources agricoles et les sources non agricoles.

Sources agricoles

La pollution des sols provient de différentes sources, notamment l’agriculture et l’élevage. Certaines pratiques agricoles conduisent à la pollution des sols. Il s’agit des déchets animaux, de l’utilisation de pesticides à longue durée de vie, d’herbicides, de fongicides, de nématocides, etc. des engrais et de certaines pratiques agricoles.

Sources non agricoles

La pollution des sols par des sources non agricoles est généralement le résultat direct de l’étalement urbain causé par l’augmentation rapide de la population et une production rapide par habitant de déchets liés à notre mode de vie moderne. Ses matériaux qui trouvent leur entrée dans le système du sol ont une longue persistance et s’accumulent en concentration toxique et deviennent ainsi des sources de pollution. Certains de ces polluants du sol les plus importants sont des composés toxiques inorganiques.

Causes de la pollution des sols

La pollution des sols est causée par la présence de produits chimiques artificiels ou d’autres altérations de l’environnement naturel du sol. Ce type de contamination résulte généralement de la rupture des liaisons de stockage souterrain, de l’application de pesticides et de la percolation des eaux de surface contaminées vers les couches souterraines, du déversement de pétrole et de carburant, du lessivage des déchets des décharges ou du rejet direct de déchets industriels dans le sol. Les produits chimiques les plus couramment impliqués sont les hydrocarbures pétroliers, les solvants, les pesticides, le plomb et d’autres métaux lourds. Cette occurrence de ce phénomène est corrélée au degré d’industrialisation et aux intensités d’utilisation des produits chimiques. Un polluant du sol est tout facteur qui détériore la qualité, la texture et la teneur en minéraux du sol ou qui perturbe l’équilibre biologique des organismes du sol. La pollution du sol a un effet néfaste sur la croissance des plantes.

La pollution du sol est associée à :
Utilisation inconsidérée des engrais ;
Utilisation aveugle de pesticides, d’insecticides et d’herbicides ;
Enfouissement de grandes quantités de déchets solides ;
Déforestation et érosion des sols ;
Utilisation inconsidérée des engrais.

L’oxygène de l’air et de l’eau mais d’autres nutriments nécessaires comme l’azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium, le soufre et plus doivent être obtenus du sol. Les agriculteurs utilisent généralement des engrais pour corriger les carences du sol. Les engrais contaminent le sol avec des impuretés, qui proviennent des matières premières utilisées pour leur fabrication. Les engrais mélangés contiennent souvent du nitrate d’ammonium (NH4NO3), du phosphore sous forme de P2O5 et du potassium sous forme de K2O. Par exemple, l’As, le Pb et le Cd présents à l’état de traces dans le minerai de phosphate naturel sont transférés vers un engrais super phosphate. Étant donné que les métaux ne sont pas dégradables, leur accumulation dans le sol au-dessus de leurs niveaux toxiques en raison de l’utilisation excessive d’engrais phosphatés devient un poison indestructible pour les cultures. L’utilisation excessive d’engrais NPK réduit la quantité de légumes et de cultures cultivées sur le sol au fil des ans. Il réduit également la teneur en protéines du blé, du maïs, des grammes, etc., cultivés sur ce sol. La qualité des glucides de ces cultures se dégrade également. L’excès de potassium dans le sol diminue la teneur en vitamine C et en carotène des légumes et des fruits. Les légumes et les fruits cultivés sur un sol trop fertilisé sont plus sujets aux attaques d’insectes et de maladies.

Utilisation aveugle de pesticides, d’insecticides et d’herbicides

Les plantes dont nous dépendons pour notre alimentation sont attaquées par des insectes, des champignons, des bactéries, des virus, des rongeurs et d’autres animaux, et doivent rivaliser avec les mauvaises herbes pour les nutriments. Pour tuer les populations indésirables vivant dans ou sur leurs cultures, les agriculteurs utilisent des pesticides. La première utilisation généralisée d’insecticides a commencé à la fin de la Seconde Guerre mondiale et comprenait le DDT (dichlorodiphényltrichloroéthane) et le gammaxène. Les insectes sont rapidement devenus résistants au DDT et, comme le produit chimique ne se décompose pas facilement, il persiste dans l’environnement. Comme il était soluble dans les graisses plutôt que dans l’eau, il a bio-amplifié la chaîne alimentaire et perturbé le métabolisme du calcium chez les oiseaux, rendant les coquilles d’œufs minces et fragiles. En conséquence, les grands oiseaux de proie tels que le pélican brun, les balbuzards pêcheurs, les faucons et les aigles sont devenus menacés. Le DDT est désormais interdit dans la plupart des pays occidentaux. Ironiquement, beaucoup d’entre eux, y compris les États-Unis, produisent encore du DDT pour l’exportation vers d’autres pays en développement dont les besoins l’emportent sur les problèmes causés par celui-ci.

Dépotoir de déchets solides

En général, les déchets solides comprennent les ordures, les ordures ménagères et les matières solides mises au rebut telles que celles provenant d’opérations commerciales, industrielles et agricoles. Ils contiennent des quantités croissantes de papier, de carton, de plastique, de verre, de vieux matériaux de construction, de matériaux d’emballage et de substances toxiques ou dangereuses. Étant donné qu’une quantité importante de déchets solides urbains a tendance à être du papier et des déchets alimentaires, la majorité est recyclable ou biodégradable dans les décharges. De même, la plupart des déchets agricoles sont recyclés et les déchets miniers sont laissés sur place. La partie des déchets solides qui sont dangereux tels que les huiles, les métaux de batterie, les métaux lourds provenant des fonderies et les solvants organiques sont ceux auxquels nous devons prêter une attention particulière. Ceux-ci peuvent à la longue se déposer sur les sols des environs et les polluer en altérant leurs propriétés chimiques et biologiques.

La déforestation

L’érosion du sol se produit lorsque les particules de sol altérées sont délogées et emportées par le vent ou l’eau. La déforestation, le développement agricole, les températures extrêmes, les précipitations, y compris les pluies acides, et les activités humaines contribuent à cette érosion. Les humains accélèrent ce processus par la construction, l’exploitation minière, la coupe de bois, la surculture et le surpâturage. Elle provoque des inondations et provoque l’érosion des sols. Les forêts et les prairies sont un excellent liant qui maintient le sol intact et sain. Ils soutiennent de nombreux habitats et écosystèmes, qui fournissent d’innombrables voies d’alimentation ou chaînes alimentaires à toutes les espèces. Leur disparition menacerait les chaînes alimentaires et la survie de nombreuses espèces. Duri

Négligence des voies d’exposition à la pollution des sols

Pour évaluer l’exposition aux polluants du sol, les hypothèses concernant les voies d’exposition sont importantes. A cet égard, on peut noter des différences entre les pays. Les normes de nettoyage des sols pour le plomb de la Norvège et de la Suède diffèrent en partie parce qu’en Suède, la voie d’exposition dominante est supposée être l’eau potable et en Norvège, on pense qu’elle est l’eau potable et l’ingestion de sol.

L’inhalation de poussières ménagères et de particules de sol n’est pas toujours prise en compte dans les décisions gouvernementales concernant les risques de pollution des sols. Par exemple, aux Pays-Bas, l’inhalation de particules du sol a été négligée en tant que voie d’exposition, mais par ex. L’Espagne ce n’est pas le cas. La négligence de l’inhalation semblerait en contradiction avec les études existantes. Nawrot et al. ont étudié les effets de la pollution par le cadmium dans les sols (autour d’anciennes usines de zinc thermique) et ont trouvé une augmentation significative du risque de cancer du poumon corrélée à l’exposition au cadmium. Ils expliquent cela de manière plausible en termes d’exposition du tissu pulmonaire au cadmium présent dans le sol inhalé et les particules de poussière domestique.

Les particules de poussière domestique se sont également avérées importantes dans l’exposition des enfants aux pesticides en milieu agricole.

Négliger les études dose-effet disponibles

Akesson et Al. ont analysé les effets d’une faible exposition environnementale au cadmium dans une étude épidémiologique de femmes suédoises de la région de Lund, âgées de 53 à 64 ans, en excluant les femmes des régions dont les sols sont fortement pollués par le cadmium. Akesson et Al. ont trouvé des associations entre la dose interne de cadmium et les effets rénaux tubulaires et glomérulaires, qui peuvent représenter des signes précoces d’effets indésirables. Les femmes atteintes de diabète semblaient courir un risque accru de présenter de tels signes précoces. Au vu de ces données, il semble plausible qu’à une exposition de fond courante en Suède, les femmes âgées de la population générale puissent être exposées à des effets nocifs du cadmium et que même une augmentation modeste de l’exposition au cadmium due à des sols pollués puisse entraîner une augmentation risque. Cependant, lors de l’établissement de normes de nettoyage des sols en Suède, cette exposition de fond a été négligée. Nawrot et Al. ont étudié la relation entre la mortalité et la charge corporelle en cadmium en Belgique. Ils ont obtenu des preuves que la mortalité totale et la mortalité non cardiovasculaire peuvent être élevées à des charges corporelles en cadmium qui peuvent être trouvées parmi la population ne vivant pas sur des sols actuellement considérés comme présentant un risque pour la santé. De même, il y a maintenant de fortes indications que les effets négatifs du plomb sur le développement neurophysiologique et sexuel peuvent bien être trouvés au niveau d’exposition de fond commun dans les villes d’Europe occidentale et des États-Unis, bien que la politique de pollution des sols, au moins dans les pays européens, suppose que de tels l’exposition de fond est sans danger.

Risques écotoxicologiques

Les risques écotoxicologiques maximaux acceptables ou maximaux tolérables sont généralement dérivés d’un nombre limité d’études portant sur une seule espèce dans des conditions de laboratoire. Les conditions de laboratoire peuvent être très différentes des conditions réelles sur le terrain, et donc les résultats sur le terrain sont souvent en contradiction avec les études de laboratoire. Lors d’études sur le terrain, il a été constaté que plusieurs facteurs qui ont tendance à être négligés dans les études de laboratoire peuvent avoir un impact important sur les effets toxiques des polluants du sol. Ceux-ci incluent entre autres : la densité et l’adaptabilité des populations d’organismes affectés, la présence d’autres facteurs de stress environnemental et la présence ou l’absence d’éléments paysagers spécifiques tels que les bandes tampons.

Disponibilité biologique

Les polluants biologiquement disponibles déterminent le risque. La disponibilité biologique peut varier fortement pour différents types d’organismes. La disponibilité biologique d’un composé dans un sol spécifique dépend également de facteurs physiques, chimiques, biologiques et spatiaux. Des exemples de tels facteurs sont le pH, la quantité et la nature des composés organiques et minéraux également présents et la présence d’organismes qui peuvent mobiliser les polluants du sol. En pratique, la disponibilité biologique peut être très différente des concentrations totales.

Effets combinés

Prise en compte limitée des effets de combinaison

En ce qui concerne le risque global de polluants du sol, les effets cumulatifs de la combinaison de substances présentes dans les sols doivent être pris en compte. Cependant, la pratique actuelle d’établissement de normes s’est largement concentrée sur des critères relatifs à un élément ou à un composé. Dans certains cas, il existe des critères pour les groupes de composés. De tels critères limitent la quantité (en g/kg de sol) de groupes de composés mais souvent n’abordent pas la possibilité que le risque par unité de poids puisse être différent pour différents composés. Une exception à cette règle concerne les critères de présence de dioxines et de benzofuranes halogénés et de biphényles planaires. L’établissement du risque en cas d’exposition à ces composés utilise l’addition sur la base d’une toxicité équivalente.
Il s’agit d’une amélioration majeure, bien qu’il ait été souligné que cette approche peut encore sous-estimer le risque d’effets sur le développement neurologique.

Importance des effets combinés

Les effets combinés peuvent être importants à deux égards. Premièrement, les contaminants du sol coexistants peuvent avoir un impact sur la disponibilité biologique des uns et des autres. Deuxièmement, l’exposition à une combinaison de polluants peut être associée à des interactions antagonistes, synergiques et additives de ces polluants, impactant leur effet sur les organismes. Certains risques de mélanges polluants peuvent être prédits sur la base des connaissances existantes. Par exemple, il y a de fortes chances qu’il y ait une additivité de dose lorsque les effets sont médiés par les récepteurs. De même, en cas d’effets narcotiques, des effets écotoxicologiques de mélanges mixtes peuvent être prédits. Si les réponses sont différentes, une addition de réponse peut être utilisée. Une méthodologie pour traiter l’écotoxicité des mélanges donnant lieu à des effets à la fois additifs de dose et additifs de réponse a été proposée. Ce modèle en deux étapes évalue la toxicité du mélange pour le même mode d’action avec une additivité de concentration et la toxicité pour différents modes d’action avec une additivité de réponse. Pour déterminer la gravité des effets écotoxicologiques en cas de sols fortement pollués (dans lesquels les niveaux maximaux tolérables légaux pour une ou plusieurs substances sont dépassés), une approche systématique des effets combinés basée sur un mélange d’addition de concentration et d’addition de réponse a été proposée.

Remèdes aux lacunes

Des remèdes semblent possibles, ce qui permettrait une amélioration significative des estimations des risques. Les substances non réglementées peuvent obtenir des normes. Les normes peuvent être régulièrement mises à jour sur la base de nouvelles études dose-effet. Les estimations des risques peuvent inclure à la fois l’exposition de fond et toutes les voies d’exposition pour la pollution locale des sols. Les estimations de la disponibilité biologique peuvent être intégrées dans les évaluations des risques et améliorées par de meilleurs tests de biodisponibilité ou par une surveillance in vivo. Les lacunes dans la prise en compte des effets combinés de l’écotoxicité, discutées dans la section, peuvent être corrigées en testant directement l’écotoxicité, lorsque l’accent est mis sur le fonctionnement de l’écosystème. Cependant, il convient de noter que de petits effets sur le fonctionnement des écosystèmes peuvent avoir des effets importants au fil du temps. Cela nécessite un grand nombre de tests répétés qui peuvent bien dépasser la pratique de routine.

Pour déterminer les effets combinés sur la santé humaine, les tests directs sur les humains sont une « option contraire à l’éthique ». Cependant, la surveillance basée sur des biomarqueurs de certains aspects de la pollution des sols pertinents pour l’homme peut être une option. Par exemple il a été appliqué un test basé sur des biomarqueurs à des sols originaux et assainis qui étaient contaminés par une variété d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ils ont testé le profil d’expression des cytochromes P 450. Il a été mesuré le risque génotoxique de contamination des sols à l’aide d’un test in vitro avec Salmonella. Bien que la relation entre ces données recueillies à partir de biomarqueurs et les risques in-vivo soit encore à élucider, l’application de tests basés sur des biomarqueurs pour la pollution des sols est une option intéressante pour traiter les effets combinés sur l’homme.

En outre, les estimations du risque peuvent être dérivées de biomarqueurs qui peuvent être surveillés chez les personnes exposées à la pollution des sols. De tels biomarqueurs ont émergé d’études épidémiologiques tenant compte de l’effet combiné des substances. Une illustration en est une étude qui a trouvé une association graduelle de la concentration de plomb dans le sang et des concentrations urinaires de cadmium avec des marqueurs liés au stress oxydatif dans la population américaine. Cela suggère que le stress oxydatif peut être utile comme biomarqueur pour les effets combinés. Il a par ailleurs été proposé d’évaluer les effets de l’exposition aux nitroarènes en mesurant les adduits d’hémoglobine, et de mélanges d’organochlorés volatils en mesurant les métabolites conjugatifs du glutathion. Des essais biologiques basés sur des mécanismes représentés par les récepteurs des hydrocarbures aryles (Ah) ont été proposés, ce qui permettra une meilleure alternative à la mesure des hydrocarbures aromatiques polyhalogénés. Une autre option consiste à estimer les risques pour la santé humaine en tenant compte des effets cumulatifs des combinaisons conformément aux relations de cause à effet établies et à la recherche des effets des combinaisons réelles. Il a été montré que les risques de composés ayant les mêmes cibles et les mêmes modes d’action peuvent être estimés sur la base de l’addition de concentration, tout en incluant des facteurs d’équivalence de toxicité pour les composés impliqués.

Contamination des sols : il a été démontré que cela s’appliquait aux mécanismes de toxicité médiés par les récepteurs et réactifs, à condition qu’aucune réaction chimique ne se produise entre les composants du mélange considéré. Actuellement, cette approche est appliquée aux dioxines halogénées, aux benzofuranes et aux polybiphényles planaires, bien que les interactions non linéaires ne soient pas complètement absentes dans cette catégorie de composés et que les effets sur le développement neurologique peuvent être sous-estimés, comme indiqué précédemment. L’extension de cette approche est possible, par ex. aromatiques polycycliques, y compris les organophosphates aromatiques polycycliques hétérocycliques qui inhibent l’enzyme cholinestérase, les composés qui se lient aux récepteurs des œstrogènes, les cancérogènes, une variété de produits pétroliers et les composés qui inhibent la pompe d’efflux MXR.

Évaluation des risques écologiques

L’évaluation des risques écologiques (ERA) est un processus de collecte, d’organisation et d’analyse de données environnementales pour estimer le risque ou la probabilité d’effets indésirables sur les organismes, les populations ou les écosystèmes causés par divers facteurs de stress associés aux activités humaines. Les principes de base de l’évaluation des risques écologiques sont décrits dans de nombreux articles. Toutes les variétés d’ERA sont associées à des incertitudes. La valeur ou l’utilité des différentes méthodologies d’ERA dépend de l’incertitude, de la prévisibilité, de l’utilité et des coûts. Il existe généralement deux grands types d’ERA. Le premier est prédictif et est souvent associé à l’autorisation et à la manipulation de substances dangereuses telles que les pesticides ou les produits chimiques nouveaux et existants dans l’Union européenne. Ce type d’ERA est idéalement réalisé avant la diffusion dans l’environnement. Le deuxième type d’ERA pourrait être décrit comme une évaluation d’impact plutôt qu’une évaluation des risques, car il s’agit d’évaluer les changements de populations ou d’écosystèmes dans des sites ou des zones déjà pollués. La méthode prédictive est basée sur des extrapolations plus ou moins génériques d’études en laboratoire ou semi-terrain contrôlées et manipulées à des situations réelles. La méthode descriptive est plus spécifique au site car elle essaie de surveiller les changements écosystémiques dans les sols historiquement contaminés tels que les anciennes décharges ou les installations de gaz ou dans les parcelles de terrain après amendement avec des pesticides ou des boues d’épuration, par exemple.

L’ERA est souvent réalisée en phases ou en niveaux, qui peuvent inclure des méthodes prédictives et descriptives. Les niveaux successifs nécessitent, en règle générale, plus de temps, d’efforts et d’argent. Le paradigme ou les schémas de l’ERA peuvent varier considérablement d’un pays à l’autre, mais consistent souvent en une formulation initiale du problème basée sur une caractérisation préliminaire du site, et une évaluation préalable, une caractérisation de l’exposition, une caractérisation des effets et une caractérisation des risques suivie par gestion des risques. Bien que l’évaluation de l’exposition soit souvent tout aussi importante, voire plus importante, ce chapitre traite principalement de l’évaluation des effets. Dans la plupart des pays européens, l’ERA des sols contaminés consiste en des approches plutôt simplifiées comprenant des niveaux de dépistage des sols (SSL) (alias objectifs de qualité, critères de qualité, repères, valeurs guides) et des essais biologiques simples pour un premier dépistage des risques. Les programmes nationaux de recherche ou d’assainissement ont mené à l’élaboration d’une grande variété de valeurs guides.

Bien que difficiles à catégoriser, la plupart se divisent en deux catégories : génériques ou spécifiques au site. Alors que les lignes directrices spécifiques au site exigent une caractérisation du pH, de la matière organique, etc., sur le site, les valeurs guides génériques sont plus indépendantes des facteurs de modification et donc plus simples à légiférer. Trois grandes classes d’outils d’évaluation des effets écologiques peuvent être identifiées : des expériences d’écotoxicité standardisées avec une seule espèce exposée dans des conditions contrôlées à un seul produit chimique dopé au sol ; les essais biologiques ex situ, définis ici comme de simples essais de laboratoire où une seule espèce est exposée à des sols historiquement contaminés collectés sur le terrain ; et enfin le suivi, l’analyse et la cartographie des populations ou des structures communautaires sur le terrain. De plus, le mésocosme, le lysomètre ou les écosystèmes modèles terrestres (ETM) peuvent être utiles ; ceux-ci peuvent être considérés comme des essais biologiques à grande échelle (multispécifiques) ou des tests d’écotoxicité. Les TME ont l’avantage de fonctionner avec les populations de sol intrinsèques (relativement) non perturbées qui constituent un petit réseau trophique. Les TME permettent donc d’évaluer les effets des substances toxiques qui sont médiés par des changements dans l’approvisionnement alimentaire ou la concurrence et la prédation.

L’une des clés de voûte de la détermination des critères de qualité environnementale est l’utilisation de procédures d’essais terrestres normalisées. Ces tests pronostiques mettent l’accent sur la reproductibilité, la standardisation, l’acceptation internationale et l’indépendance du site. Bien qu’en nombre croissant, relativement peu de tests terrestres sont encore approuvés par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) ou l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Cependant, d’autres tests ont montré des résultats prometteurs et sont susceptibles d’être préparés pour une standardisation à l’avenir.

Cependant, le problème majeur dans l’utilisation de tests de laboratoire simples pour extrapoler à des terres contaminées peut ne pas être les limites des espèces testées et la variation naturelle de la sensibilité des espèces. Les problèmes associés à l’extrapolation d’une ou de quelques espèces, exposées dans des conditions contrôlées et généralement optimales, à l’interaction complexe des espèces et des produits chimiques présents dans la plupart des écosystèmes contaminés devraient également susciter des inquiétudes. Bien que les tests de laboratoire sur une seule espèce avec des matériaux enrichis aient leurs avantages évidents, par exemple, ils mesurent la toxicité directe des produits chimiques et l’interprétation est donc simple, des outils supplémentaires sont souvent nécessaires. Les bio-essais, tels que définis dans ce contexte, sont l’une des alternatives de niveau supérieur les plus fréquemment utilisées. Fondamentalement, les mêmes espèces d’essai peuvent être utilisées dans les essais biologiques pour évaluer le risque d’un sol contaminé spécifique que dans les essais de laboratoire standard. Cependant, les essais biologiques ont l’avantage, par rapport à l’utilisation d’échantillons de sol enrichis, de pouvoir accéder directement à la toxicité exacte d’un sol spécifique : cela inclut l’effet toxicologique combiné et spécifique au site du mélange de contaminants et de leurs métabolites. De plus, la biodisponibilité in situ de ce sol spécifique est (au moins presque) maintenue en laboratoire pendant la période d’exposition. Plusieurs études ont montré une réduction de la biodisponibilité et/ou de la toxicité des sols ayant un passé ancien de contamination.

Les essais biologiques sont donc souvent considérés comme un outil plus réaliste que les niveaux génériques de criblage des sols basés sur des sols de laboratoire enrichis. Cependant, un certain nombre d’incertitudes ou de problèmes peuvent être associés à l’utilisation des essais biologiques et à l’interprétation de leurs résultats. Premièrement, les espèces d’essai sont toujours exposées aux contaminants dans une période relativement courte par rapport aux conditions d’exposition permanente trouvées sur les sites contaminés. De plus, ils sont exposés dans des conditions plus ou moins optimales, dans la mesure où les facteurs de stress tels que la prédation, la compétition inter- et inter-espèces, la sécheresse, le gel et l’épuisement alimentaire sont éliminés lors de l’exposition. Enfin, généralement, seules quelques espèces sont testées individuellement.

Bien que difficiles à catégoriser, la plupart se divisent en deux catégories : génériques ou spécifiques au site. Alors que les lignes directrices spécifiques au site exigent une caractérisation du pH, de la matière organique, etc., sur le site, les valeurs guides génériques sont plus indépendantes des facteurs de modification et donc plus simples à légiférer. Trois grandes classes d’outils d’évaluation des effets écologiques peuvent être identifiées : des expériences d’écotoxicité standardisées avec une seule espèce exposée dans des conditions contrôlées à un seul produit chimique dopé au sol ; les essais biologiques ex situ, définis ici comme de simples essais de laboratoire où une seule espèce est exposée à des sols historiquement contaminés collectés sur le terrain ; et enfin le suivi, l’analyse et la cartographie des populations ou des structures communautaires sur le terrain. De plus, le mésocosme, le lysomètre ou les écosystèmes modèles terrestres (ETM) peuvent être utiles ; ceux-ci peuvent être considérés comme des essais biologiques à grande échelle (multi-spécifiques) ou des tests d’écotoxicité. Les ETM ont l’avantage de fonctionner avec les populations de sol intrinsèques (relativement) non perturbées qui constituent un petit réseau trophique. Les ETM permettent donc d’évaluer les effets des substances toxiques qui sont représentés par des changements dans l’approvisionnement alimentaire ou la concurrence et la prédation.

L’une des clés de voûte de la détermination des critères de qualité environnementale est l’utilisation de procédures d’essais terrestres normalisées. Ces tests pronostiques mettent l’accent sur la reproductibilité, la standardisation, l’acceptation internationale et l’indépendance du site. Bien qu’en nombre croissant, relativement peu de tests terrestres sont encore approuvés par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) ou l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Cependant, d’autres tests ont montré des résultats prometteurs et sont susceptibles d’être préparés pour une standardisation à l’avenir.

Cependant, le problème majeur dans l’utilisation de tests de laboratoire simples pour extrapoler à des terres contaminées peut ne pas être les limites des espèces testées et la variation naturelle de la sensibilité des espèces. Les problèmes associés à l’extrapolation d’une ou de quelques espèces, exposées dans des conditions contrôlées et généralement optimales, à l’interaction complexe des espèces et des produits chimiques présents dans la plupart des écosystèmes contaminés devraient également susciter des inquiétudes. Bien que les tests de laboratoire sur une seule espèce avec des matériaux enrichis aient leurs avantages évidents, par exemple, ils mesurent la toxicité directe des produits chimiques et l’interprétation est donc simple, des outils supplémentaires sont souvent nécessaires. Les bio-essais, tels que définis dans ce contexte, sont l’une des alternatives de niveau supérieur les plus fréquemment utilisées. Fondamentalement, les mêmes espèces d’essai peuvent être utilisées dans les essais biologiques pour évaluer le risque d’un sol contaminé spécifique que dans les essais de laboratoire standard. Cependant, les essais biologiques ont l’avantage, par rapport à l’utilisation d’échantillons de sol enrichis, de pouvoir accéder directement à la toxicité exacte d’un sol spécifique : cela inclut l’effet toxicologique combiné et spécifique au site du mélange de contaminants et de leurs métabolites. De plus, la biodisponibilité in situ de ce sol spécifique est (au moins presque) maintenue en laboratoire pendant la période d’exposition. Plusieurs études ont montré une réduction de la biodisponibilité et/ou de la toxicité des sols ayant un passé ancien de contamination.

Contamination des sols : les essais biologiques sont donc souvent considérés comme un outil plus réaliste que les niveaux génériques de criblage des sols basés sur des sols de laboratoire enrichis. Cependant, un certain nombre d’incertitudes ou de problèmes peuvent être associés à l’utilisation des essais biologiques et à l’interprétation de leurs résultats. Premièrement, les espèces d’essai sont toujours exposées aux contaminants dans une période relativement courte par rapport aux conditions d’exposition permanente trouvées sur les sites contaminés. De plus, ils sont exposés dans des conditions plus ou moins optimales, dans la mesure où les facteurs de stress tels que la prédation, la compétition inter- et inter-espèces, la sécheresse, le gel et l’épuisement alimentaire sont éliminés lors de l’exposition. Enfin, généralement, seules quelques espèces sont testées individuellement.

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Contamination des sols et pollutions / Conclusion

La pollution des sols est le résultat de nombreuses activités et expériences menées par l’homme qui finissent par contaminer le sol. Les déchets industriels tels que les gaz et produits chimiques nocifs, les pesticides agricoles, les engrais et les insecticides sont les causes les plus courantes de pollution des sols. Les autres sont l’ignorance à l’égard de la gestion des sols et des systèmes connexes, des pratiques d’irrigation défavorables et nuisibles, une installation septique inappropriée, ainsi que sa gestion et son entretien, les fuites des eaux usées sanitaires. Il y a un besoin urgent d’une approche à plusieurs niveaux dans l’évaluation des risques écologiques des sols contaminés. Des niveaux génériques de criblage du sol sont nécessaires comme premier niveau. Les niveaux supérieurs d’évaluation des risques écologiques devraient toutefois contenir une sorte d’évaluation spécifique au site. Il est par ailleurs important d’organiser les différentes études dans un cadre ou un système d’aide à la décision transparent et utile pour toutes les parties prenantes. Une approche du poids de la preuve peut être un choix évident pour faire face à ces incertitudes. L’approche TRIADE, qui incorpore et catégorise les informations dans un triangle – chimie, toxicologie et écologie – est un outil approprié pour gérer les incertitudes conceptuelles. Plusieurs remèdes à ces insuffisances ont été proposés. En ce qui concerne l’écotoxicité, les tests directs permettraient d’améliorer considérablement les estimations des risques. En ce qui concerne les risques pour la santé humaine : inclure la disponibilité biologique dans les estimations des risques, une plus grande utilisation des connaissances à jour sur les voies d’exposition, les relations dose-effet et les effets combinés, et la bio-surveillance des effets sont des options d’amélioration.