Polluant

Pr. A. Chafi
Formation GIZC
• Qu’est-ce que l’écotoxicologie ?
• Ecotoxicologie: Science dont l’objet est l’étude
des modalités de contamination de
l’environnement par les agents polluants
naturels ou artificiels produits par l’activité
humaine ainsi que de leur mécanismes d’action
et de leurs effets sur l’ensemble des êtres vivants
qui peuplent la biosphère
• Qu’est ce qu’une
pollution?
Polluant = toute substance naturelle ou d’origine anthropique
que l’homme introduit dans un biotope donné dont elle était
absente ou encore dont il modifie ou augmente la teneur (dans
l’eau, l’air ou les sols selon le biotope) lorsqu’elle y est
spontanément présente.
Peut agir comme un polluant:
Toute modification d’un processus physique qui conduit à
accroître les flux d’énergie ou les niveaux de radiation dans
l’environnement,
Espèce allochtone introduite dans un écosystème éloigné de
son aire d’origine
Caulerpa taxifolia: une espèce allochtone en Méditerranée
Produits d´origine anthropique arrivant en Mer
Marées Noires
Armement et munitions diverses
Déchets en provenances de bateaux
Déchets industriels et nucléaires
Epaves
Stations de forage pétrolier
Précipitations atmosphériques (métaux lourds et
hydrocarbures)
Déchets industriels
Déchets urbains et routiers
Eaux d’égouts
Gaz d’échappement via atmosphère
Engrais et pesticides
Eaux de refroidissement
Produits d´origine anthropique arrivant en Mer
Déchets dégradables, essentiellement du matériel
organique sujet aux attaques bactériennes et à
certains processus oxidatifs
Fertilisants: nitrates et phosphates
Déchets stables comme les métaux lourds et les
halogénés
Déchets solides généralement inertes
Mer = Réceptacle final de toute pollution
Transfert des polluants et
contamination de la
biomasse
Un produit
phytosanitaire: est un
produit contenant une ou
plusieurs substances
chimiques ou microorganismes, destiné à
protéger ou améliorer la
production agricole, ainsi
qu'à l'entretien des zones
non cultivées.
Les pesticides sont des substances chimiques naturelles
ou synthétisés utilisées par l’homme pour lutter contre les
ravageurs
Effets sur la biocénose ;
Toxicité à un large spectre d’action ;
Utilisés contre des populations (effets démoécologiques)
Persistance dans le sol (les organochlorés)
La contamination des divers milieux par les agents
polluants va se traduire par leur transfert dans les êtres
vivants.
Influence de la dégradabilité
Composés biodégradables :
Les microorganismes, bactéries édaphiques ou
aquatiques jouent un rôle actif dans cette
décomposition.
Composés non dégradables :
Persistance dans les écosystèmes va favoriser leur
passage dans les chaînes alimentaires.
Temps de demi-vie
• Temps nécessaire pour que la moitié d’une quantité ou
d’une concentration d’un polluant disparaisse du biotope
ou d’un organisme qu’il contamine
Polluant
Temps de demi-vie
DDT
Lindane
Parathion
Malathion
15 ans
2 ans
130 jours
11 jours
Durée moyenne de demi-vie du DDT dans les eaux naturelles
est estimée à une dizaine d’années, celle de la Dieldrine à plus
de 20 ans.
Proportion d’insecticides organochlorés dans les sols plus de 14 ans
après un traitement
Chaîne alimentaire:
Une chaîne alimentaire
peut être représentée
sous forme d’une
pyramide dite trophique
: d’un niveau à l’autre, la
biomasse de chaque
compartiment de la
pyramide diminue
fortement du fait des
pertes énergétiques.
En présence de concentreurs biologiques dans les biocénoses, la plupart des êtres vivants
peuvent absorber les contaminants présents dans l’environnement et les concentrer
dans leur organisme.
Au premier niveau trophique :
Les végétaux : phytoplancton en milieu aquatique ;
Plantes oléagineuses en milieu terrestre peuvent retenir des taux assez élevés de
composés organohalogènes très lipophiles.
Le plancton : le phytoplancton présente une étonnante capacité d’accumulation des
composés organohalogènés.
Les maillons sup des chaînes trophiques :
Les oligochètes lombriciens : organochlorés du sol ;
Les mollusques bivalves ;
Les poissons.
Les oiseaux
L’homme
Incorporation des insecticides à la biomasse
A l’intérieur des écosystèmes terrestres, les insecticides
vont être incorporés à la biomasse. En effet, ils vont passer du
sol dans les végétaux puis dans l’ensemble du réseau
trophique de consommateurs selon le schéma :
Sol
Herbivore
Carnivore 1
Carnivore 2
Notions fondamentales en écotoxicologie
• Bioconcentration : accroissement direct de concentration d’un polluant
lorsqu’il passe de l’eau dans un organisme aquatique, de l’air ou des sols dans
les plantes terrestres par pénétration transfoliaire et/ou transradiculaire et
dans les animaux terrestres par inhalation
• Bioaccumulation : somme des absorptions d’un polluant par voie directe
et alimentaire par les espèces animales aquatiques ou terrestres
• Bioamplification : phénomène par lequel une substance naturelle ou un
contaminant présent dans un biotope connaît un accroissement de sa
concentration au fur et à mesure qu ’il circule vers les maillons supérieurs d
’un réseau trophique
• facteur de concentration : rapport de la concentration d’un polluant dans
un organisme à sa concentration dans le biotope
Fc = [substance]organisme/ [substance]eau ou sol
• facteur de transfert : rapport de la concentration d’un polluant dans un
prédateur à sa concentration sa proie (>1 lors de bioamplification)
Ft = [substance]organisme/ [substance]organisme niveau inférieur
Pyramides des concentrations dans les réseaux
trophiques
On va assister à un phénomène de bioconcentration dans les êtres
vivants, l’insecticide passant ensuite d’un maillon à l’autre par le jeu des
relations trophiques. Dans le cas des insecticides persistants, on peut
même assister à des phénomènes de bioamplification, ici la
concentration de l’insecticide dans ces organismes va s’accroître quand
on s’élève dans la pyramide trophique.
Dieldrine ou de l’aldrine dans la chaîne trophique suivante :
sol
débris
végétaux
niveau
trophique
I
vers de terre
II
crapaud
III
Serpent
IV
Aspect inversé des pyramides écologiques dans le cas d’un polluant non biodégradable (DDT)
Bioamplification d’un insecticide (DDD) dans le réseau trophique du Clear Lake
(Californie)
• Prolifération d’un moucheron (Chaoborus astictopus)
• Pulvérisation régulière de DDD entre 1949 et 1957
• Accumulation du DDD dans la chaîne trophique lacustre, depuis le
phytoplancton jusqu’au grèbes.
• Conséquence : réduction notable de la population de grèbes (de 3.000 à 60
oiseaux, la plupart stériles)
Impact sur la biocénose:
• Les insectivores et autres espèces aviennes sont aussi victimes de
mortalités liées à l’usage des insecticides.
• les oiseaux insectivores et prédateurs (rapaces ou piscivores) sont
soumis à des risques de mortalité liés aux perturbations
«biocénotiques» induites par les pesticides. Outre les risques
d’empoisonnement liés à la contamination de leur nourriture.
• Dans les milieux aquatiques, les insecticides présentent souvent une
toxicité aiguë élevée non seulement pour les arthropodes et autres
invertébrés dulçaquicoles mais aussi pour les poissons.
• Les échecs de reproduction des oiseaux contaminés par des
insecticides organochlorés ont plusieurs causes. La première tient en
une diminution de la fécondité, les femelles contaminées pondant
moins d’oeufs tandis que les mâles présentent des déficiences de
spermatogenèse. En outre les oeufs pondus par les femelles
contaminées présentent une coquille peu ou pas calcifiée dans les cas
extrêmes de sorte que ces oeufs sont écrasés par les adultes pendant
la couvaison.
Dans le cas des intoxications à long terme, les principaux effets
physiopathologiques des insecticides se traduisent par des effets
comportementaux déjà évoqués liés aux troubles neuropsychiques
induits et surtout par diverses perturbations neuroendocrines.
Ces dernières sont en particulier responsables des anomalies observées
dans la croissance et le cycle vital des espèces exposées. Elles sont aussi
la cause de graves dysfonctionnements de l’appareil reproducteur.
Comme les insecticides actuels sont dans leur immense majorité des
substances neurotropes, ils se fixent plus particulièrement dans le
cerveau et autres centres nerveux majeurs (chez les invertébrés p.e.).
Chez les vertébrés, il va s’ensuivre une perturbation de l’axe
hypothalamo-hypophysaire d’où effets défavorables se traduisant par
une diminution de la sécrétion des hormones sexuelles par les gonades,
induisant divers troubles de la reproduction et chez les oiseaux de la
couvaison
Impact sur l’homme:
Les insecticides sont susceptibles de subir une bioconcentration voire
une bioamplification dans les chaînes trophiques de l’homme. les êtres
humains sont des consommateurs à l'intérieur de la chaîne trophique . De
plus, les êtres humains sont au sommet de plusieurs chaînes alimentaires,
du fait que l'être humain a un régime varié qui est composé d'aliments de
tous les niveaux de la chaîne. Toutefois, les préoccupations concernant les
effets à long terme chez l'être humain d'une exposition à de faibles
concentrations de polluants.
Ainsi, avec les composés organochlorés on a pu relever ce phénomène
dans la chaîne alimentaire suivante :
lait
sol
herbages
bovins
viande
femme
(homme)
lait
lait, beurre,
viande :
de 0,5 à 2 pg/g
de matière grasse
Application d’insecticides
lait individuel
de 0,5 à 30 pg/g
de matière
grasse
herbe de 1 à 50 pg/g
de matière sèche
lait maternel
de 20 à 30 pg/g
de matière
grasse
de 1 à 2 pg/kg
de poids
corporel
nourrisson
de 150 à 400 pg/kg
de poids corporel
(dose quotidienne absorbée)
Toxicité
• Tests de toxicité aiguë et sub-aiguë
Effets sur l’organisme
Relation dose-réponse
Effet maximal
Effet croissant
Pas d’effet
Dose croissante
Mesure de la Toxicité
DL50
Effets létaux – CL50 et DL50
• La CL50 est définie comme la “concentration létale” càd la
concentration d’un polluant toxique de l’air ou des eaux
provoquant 50% de mortalité dans une population
exposée à ce dernier pendant une période de temps fixée,
généralement entre 24 et 96h.
• La DL50 est définie comme étant la dose létale. C’est la
dose provoquant la mort de 50% des organismes exposés
au bout d’une période de temps fixée, généralement
entre 24 et 96h. Dans ce cas, le produit toxique est
directement administré via l’alimentation ou par injection.
Effets des polluants
 Déformations squelettiques des poissons pêchés dans le sud de la Mer du Nord :
cas du turbot (action des hydrocarbures et métaux lourds)