Le contexte des terres rares

L’écotoxicité aquatique
des terres rares:
Initiative du Plan de Gestion des Produits Chimiques
Gagné, F., Gagnon, C.,Houda, H., Turcotte,P.
Division de la Contamination des Écosystèmes Aquatiques,
Environnement Canada, Montréal, Québec, Canada.
Le Plan de Gestion des Produits
chimiques d’ Environment Canada
Le 8 décembre 2006, le premier ministre et les ministres de l'Environnement et de la
Santé dévoilaient le nouveau Plan de gestion des produits chimiques du Canada.
Analogue au REACH, ce plan a permis de prendre des mesures immédiates pour
réglementer les substances chimiques qui sont nocives pour la santé humaine ou
l'environnement.
Un des éléments clés du plan de gestion est la collecte de renseignements sur les
propriétés et les utilisations des 200 substances chimiques environ qui ont été
jugées présenter une priorité élevée pour suivi au cours du processus de
catégorisation.
L'information recueillie servira à prendre des décisions concernant la meilleure
démarche à adopter pour protéger les Canadiens et leur environnement des risques
que peuvent présenter ces substances. Cette initiative, connue sous le nom du «
Défi », a été annoncée au moyen d'un avis publié dans la Gazette du Canada sous
le titre de : Avis d'intention d'élaborer et de mettre en oeuvre des mesures
d'évaluation et de gestion des risques que certaines substances présentent
pour la santé des Canadiens et leur environnement.
Liste non-exhaustive de certaines substances
CAS
1. 66-27-3
2. 72-43-5
3. 75-56-9
4. 87-86-5
5. 120-80-9
6. 1314-62-1
…..
Product name
Méthanesulfonate de méthyle
Méthoxychlore
Méthyloxirane
Pentachlorophénol
Pyrocatéchol
Pentaoxyde de divanadium
7. Products derived from nanotechnology
8. Lanthanides/rare earths
Applications des lanthanides*
Element
Main uses
La
Batteries;catalysts for petroleums; comm devices; lasers
Ce
polishing; catalysis; metal alloys
Pr
Photographic filters, searchlights; aiport signal lenses
Nd
Magnets for labtops; lasers; comm devices; electric
motors
Pm
Fluid-cracking catalysts; b-radiation source
Sm
High temp magnets; reactor control rods;electric motors
Eu
Liquid crystal displays; fluorescent lightings; comm
devices
Gd
NMR imaging contrast agent; glass additives
Tb
Phosphors for lighting displays; electric motors
Er
Lasers; glass colorants
* Tiré de Gonzalez et al. 2014.
Tania et al. 2011 Review of Aquatic Effects of Lanthanides
and Other Uncommon Elements. Final Project Report, Laurier
University
Analyse “Word cloud”
Quelques données de toxicité chronique pour le
lanthanum
Organism
Element
Effect
Toxicity
Value
(ug/l)
Lemna
minor
La
Growth
1.4
Daphnia
carinata
La
Survival
39
Hyallela
azteca
La
Survival
18
Hyallela
azteca
La
Growth
7
Danio rerio
La
Survival
2600
Chironomu
s dilutus
La
Survival
880
Concentration 5% = 1.4 ug/L
(concentration qui protège 95 % des espèces)
Review
Environmental fate and ecotoxicity of lanthanides: Are they a
uniform group beyond chemistry?
Gonzalez et al 2014. Environ Int 71, 148-157.
Analyse “Word cloud”
• Les études moléculaires sur le mode d’action de cette famille d’éléments sont
limitées sur le lanthanum et sur les aspects du stress oxidatif chez les organismes
terrestres et aquatiques (dont les végétaux).
Enjeux environnementaux
Impacts réels dans le milieu ?
1) Décharges municipales
Les décharges municipales seraient des sources
non-négligeables des terres rares. Les lixiviats/eaux
de lavage sont généralement récupérées par les égouts
et la station de traitement des eaux usées en aval.
Ces eaux peuvent contenir des ug/L de terres rares.
2) Développement du Grand Nord Canadien et Québecois
Les organismes aquatiques sont-ils à risques à la mobilisation des
terres rares:
2.1) essais sur des lixiviats de minerai pulvérisé
2.2) Présence de ces éléments chez les invertébrés aquatiques
près des zones d’activité minière.
Projets anticipés
Étudier la toxicité intrinsèque des lanthanides chez le poisson et la moule. A cette
fin, des expériences d’exposition (chronique de 14-28 jours) seront initiées pour
évaluer la toxicité de ces produits chez ces organismes.
La survie et la croissance seront déterminées chez le poisson et la moule. Selon
l’intensité de toxicité de ces éléments (i.e. pour des concentrations seuils < 1
mg/L), des travaux complémentaires sur la biodisponibilité (facteur de
bioconcentration dans l’eau, distribution de taille et partition) et le mode d’action de
ces substances tels que la détoxication par conjugaison à des protéines à poids
moléculaire faible (métallothionéines et autres), le stress oxidatif et l’intégrité du
système immunitaire.
Ces études mécanistiques feront aussi appels à la génomique (l’expression de
gènes) ou la métabolomique et serviront à identifier les voies des effets néfastes
(« adverse effects outcome pathways ») pouvant affecter la santé des organismes.
…Projets anticipés
Une sélection de lanthanides de poids atomique croissante [Sc (44), Y (88), La
(138), Ce (140), Nd (144), Sm (154), Gd (157), Er (167)] et leurs mélanges afin
d’établir une relation dose-réponse pour déterminer le seuil toxique et la LC50.
Une attention particulière sera apportée entre les interactions entre la
biodisponiblité et les effets toxiques observés.