Quantification de l'évaluation du risque sanitaire / estimation de l'exposition. Méthode d'évaluation suivant les effets à seuil (déterministe) ou les effets sans seuil (stochastique). (CAA, ERU, VTR). Relation dose réponse : grandeur analysée mesurée / VTR

1. Analyse du risque environnemental et
volet santé de l’étude d’impact
Contribution du laboratoire
d’analyses et de contrôles
POLLUTEC - 29 NOVEMBRE 2002
M. Yvon GERVAISE
Tel : 02 35 07 91 80
yvon_gervaise@sgs.com

2. 2
De l’analyse environnementale à la prise en compte du
volet santé de l’étude d’impact
Le contexte
1976 - 1996
Etude d’impact instituée par la loi du 10 juillet 1976
Voient leur contenu renforcé en matière d’analyse, analyse des risques pour la santé
l’article19 de la loi 96 - 1236 du 30 décembre 1996, loi sur l’air introduisant les
notions
étude des effets sur la santé
mesures envisagées pour supprimer, réduire les conséquences dommageables pour
l’environnement et la santé
2000
Publication du Guide pour l’analyse du volet sanitaire des Etudes d’impact
2002
Risques santé et environnement font l’objet de fortes attentions
Nécessité de l’évaluation de l’inter-relation environnement / santé
évaluation des risques environnementaux et sanitaires ERE / ERS

3. 3
Intervention du laboratoire :
Mesures analyses contrôles, outil fondamental
Caractérisation des risques (ERE et ERS)
SOURCE
inventaire des produits
quantification des flux
analyse et quantification des
polluants
VECTEURS
analyse dans les différents
compartiments environnement
eau
air
sol
matière vivante
CIBLES
Effet sur environnement
Effet sur santé
Propriété
toxicologique
Propriété
écotoxicologique
Propriété
répartition
transfert
bioaccumulation
dégradation
ERS (Evaluation des
Risques Sanitaires)
ERE (Evaluation des
Risques Environnementaux)
Caractérisation des
risques sanitaires
et
environnementaux
Analyses des expositions
Analyses écotoxicologiques

4. 4
Risque : probabilité d’un danger variant de 0 à 1
0 : certitude qu’aucun danger ne va apparaître
1 : certitude d’apparition du danger
Danger : effet indésirable, non innocuité sur l’homme et l’environnement
Effet sanitaire (maladie, mort)
Incapacité
Changement de fonction ou valeur biologique
CMR : Cancérogène
Mutagène
Trouble de la reproduction (perturbateur endocrinien)
Notion risque / danger

5. 5
Fonction des atteintes des compartiments
environnementaux (sol, air, eau, matière vivante)
- Prise en compte du phénomène de transfert
- Perturbation de l’écosystème (faune / flore)
- Phénomène de bioaccumulation, de rémanence
Nature du risque
2) Risque pour la santé humaine :
Fonction de toxicité de la substance
Fonction de l’exposition
1) Risque pour l’environnement :

6. 6
Evaluation du risque environnemental et
Cycle de vie du produit chimique dans l’environnement
produits
chimiques
émission
eau
air
sol
Propriétés
environnementales
volatibilté
solubilité
coefficient
absorption
eau
air
sol
sédiments
transformation
dégradation
bioaccumulation
matière vivante
répartition dans les
différents compartiments
de l’environnement

7. 7
Evaluation du risque environnemental
Fonction des propriétés de la substance
propriété de répartition (volatilité, hydrosolubilité…)
propriété de transfert (suivant valeurs de Kow, Koc )
propriété de dégradation (hydrolyse, photolyse, biodégradation)
+ persistance
Bioaccumulation : BCF > 5 000
+ toxicité CE 50, NOEC, PNEC
Analyse des concentrations de la substance dans les différents compartiments
environnementaux
- approche substance par substance
- détermination des POP, PBT, 33 substances prioritaires…
- techniques analytiques utilisées (absorption A. Atomique, GC/MS, HPLC/MS,
GC/ECD, ICP...
Milieu Demi-vie
Eau > 180 jours
sol > 180-360 jours
sédiments > 360-720 jours

8. 8
Evaluation du risque environnemental
Fonction des effets environnementaux
nécessité de mesurer l’impact des polluants sur les organismes vivants
(perturbation de l’écosystème)
sources de pollution diffuses et multiples interfèrent les unes avec les autres
de simples mesures chimiques se sont avérées insuffisantes
- nécessité de mise en œuvre d’autres méthodes fondées sur les
variables biologiques
- approche écotoxicologique
prise en compte d’interactions potentielles de plusieurs polluants présents
simultanément et mesures des perturbations sur ces organismes
Batterie de bioessais
- évaluation de la toxicité aiguë
- évaluation de la toxicité chronique
sur des organismes représentatifs de l’écosystème

9. 9
Evaluation du risque environnemental
Quelles méthodes d’évaluation, quels outils ?
a) essais écotoxicologiques en laboratoire
b) bio capteur (organisme vivant dans le milieu)
c) indicateur écologique (mesures sur site :
IBGN: Indice Biologique Global Normalisé (NFT 90.350)
IBD : Indice Biologique Diatomées (NFT 90.354)
IP : Indice poisson, IBMR : Indice Biologique Macrophyte en Rivière...
d) indicateurs biochimiques
Ex. 1 : Vitellogénine détection œstrogènes like (perturbateurs endocriniens)
Ex. 2 : EROD - Ethylase : Biomarqueur d’atteintes dues aux HAP, PCB métaux

10. 10
Evaluation du risque environnemental
Quels critères de sélection des tests écotoxicologiques ?
Et quels tests ?
Sélections d’espèces représentatives :
- des différents écosystèmes étudiés
- des différents niveaux trophiques
vers de terre létalité : ISO 11 268-1
test daphnie (inhibition de la mobilité) : NFT ISO 6341- OCDE 202
test poisson Zèbre (danio rerio) (létalité) : NF EM ISO 346
algues vertes unicellaires (inhibition de la croissance) : NFT 90-375
inhibition croissance des végétaux : NFX 31-203
bactérie (microtox inhibition phosphorescence) : NF 90-320
cériodaphnies : NFT 90-320, 90-376
Paramètres mesurés : CE 50 - 72 h, NOEC, LOEC
Exemple de paramètres mesurés : CE 20 - 72 h, CE 50 - 72 h, NOECE 7 j, LOECE 7 j,
CSEO, CL50 14 j

11. 11
Applications
Evaluation du risque environnemental
Évaluation de déchets (classification des déchets dangereux, non dangereux,
épandage agricole)
Evaluation d’effluents
Application de la circulaire MATE du 4 février 2002
Application Directive Eau 2000 / 60 / CE (bon état de l’écosystème)
Application à l’évaluation des sols pollués

12. 12
Méthodologie pour évaluation de l’écotoxicité sur
déchets, sols pollués (classement dangereux / non dangereux)
bioessais pour permettre d’évaluer
l’écotoxicité
vis-à-vis des organismes aquatiques
vis-à-vis des organismes terrestres
écotoxicité aquatique sur le lixiviat
inhibition de la mobilité daphnia magna
émission lumineuse vibrio fisherie
croissance algues vertes unicellulaires
reproduction des microcrustacés
écotoxicité terrestre
inhibition de l’émergence de la croissance
des 1ers stades végétaux
(laitue ISO 11 269-2)
essai de létalité vis-à-vis des vers de terre
composition chimique du déchet
composition chimique du lixiviat
résultats bioessais réalisés sur ce déchet et son lixiviat
Evaluation du risque environnemental

13. 13
Evaluation du risque environnemental par une recherche
de substances dangereuses
Cas de l’application de la circulaire MATE du 4 février 2002
cahier des charges techniques des opérations de prélèvement et d’analyses des rejets
de substances dangereuses
Analyses chimiques
prévoit la recherche de 87 substances classées dangereuses pour l’environnement
aquatique
incluant les 33 substances prioritaires définies n°2455 / 2001 / CE et reprise dans la
directive eau 2000 / 60 / CE
orientation bon état de l’écosystème aquatique
Liste de la famille des polluants recherchés et analysés :
organétains - HAP - PCB - Benzène et dérivés (BTEX, chlore, nitro)
COHV - chlorophénols - alkyphénols - aniline - diphényl ether bromés
pesticides
autres substances :
chloroalcanes C10 - C13 - bi (2 éthylexyl) phtalate - byphenyl - acide chloroacétique -
épichlorhydrine - tributylphosphate

14. 14
Evaluation du risque environnemental :
Analyse écotoxicologique, cahier des charges INERIS,
circulaire MATE du 4 février 2002
test algues 72 h : NFT 90 - 375 / toxicité chronique par inhibition de la
croissance de l’algue
test daphnies 24 h : NFT Iso 6341 / toxicité aiguë, détermination inhibition
mobilité
test cériodaphnie 7 j : toxicité chronique

15. 15
Contribution du laboratoire
Analyses chimiques des micropolluants
le laboratoire procède à l’identification systématique des 87 substances
par méthodes disponibles et validées, et normalisées si elles existent
ex. : organostanneux, projet ISO 1753, voir NFT 90 - 250 sédiments
Identification des autres substances présentes dans les effluents, par
dosage en GC / MS (sur extrait organique)
Tests écotoxicologiques
algues, daphnies, cériodaphnies

16. 16
Exigences pour le laboratoire prestataire,
Cahier des charges INERIS, circulaire MATE du 4 février 2002
laboratoire agrée bénéficiant au minimum
des agréments 2, 3, 4 et 13 du Ministère de l’Environnement et du
Développement Durable
laboratoire accrédité COFRAC 100-1, 100-2
critère de validation des méthodes et résultats des analyses chimiques
précision des L.Q. (Limite de Quantification)
précision de la détermination incertitude (exigence 17025)
précision critère de validation (étalonnage interne, taux de récupération)
réalisation des tests écotoxicologiques et rendu des résultats
critère de validité des mesures précisé pour chacun des tests
ex. : pour test algues 0,24 mg / l < CE 50 72h K2C207 < 0,6 mg / l
restitution résultats avec fiche de données brutes

17. 17
Apports Techniques Analytiques à l’évaluation du risque
environnemental et volet santé
Propriétés environnementales du Mercure, valeur toxicologique de
référence
les sels de mercure peuvent être réduits en mercure élémentaire
les vapeurs de mercure peuvent être oxydées en sels de mercure
le Mercure inorganique peut être converti dans l’environnement en mercure
organique (ex. : methyl mercure) par methylation biologique
Methyl mercure
++ toxique
++ bioaccumulable
+ Koc élévée coefficient partage. Transformation importante du mercure
en methyl mercure dans les poissons (Minamata) dans les sédiments,
condition anaérobie
Cas du Mercure

18. 18
Apports Techniques Analytiques à l’évaluation du risque
environnemental et volet santé
Les 4 valeurs toxicologiques de référence
Mercure
inorganique
Mercure organique
(Methyl mercure)
BCF
Toxicité
jaune
PNEC*
PNEC
sédiment
PNEC
RIVM
1997
TDI
sloaf et
Al
1 800 - 5 000
poissons
> 5 000
poissons
jusque 30 000
0,003 ug/l
0,025 ug/l
31,2 mg/kg
1,2 mg/kg
0,47 ug/l
0,01 ug/l
4 ug/kg
BW
0,08 ug/kg
BW

19. 19
Spéciation - Nouvel outil analytique - Identification
spécifique des substances significatives en terme de risque
Définition
spéciation =
détermination des formes en espèces chimiques d’un élément métallique
Intérêt
analyse classique des inorganiques
absorption atomique, ICP, fluorescence atomique
teneur total de l’élément sous forme métallique
(teneur métaux lourds, ex. : arsenic, Hg, Sn… sous forme métallique)
la spéciation permet de quantifier les différentes formes organiques /
inorganiques dont certaines sont beaucoup plus toxiques
Technique analytique
exemple du méthylmercure (CH3Hg)
analyse par couplage : HPLC (chromatographie liquide / fluorescence atomique)
Cas du Mercure

20. 20
émissions
diffuses
cultures
habitants / santé
De l’évaluation du risque environnemental à
l’évalulation sanitaire
SOURCE
vecteur eau
CIBLES
transfert
transfert
transfert
vecteur air
vecteurs sols
émission
canalisée

21. 21
L’eau
LES 3 VOIES DE
CONTAMINATION
Le contact L’inhalation
Les 3 vecteurs de la contamination
L’ingestion
L’air
Les aliments

22. 22
Evaluation du risque sanitaire
Identification du danger
Danger : effet indésirable (effet toxique)
Exposition à une
substance
chimique
CIBLE
organisme
Effet toxiqueSOURCE
Identification analyse
méthode analyse dédiée
Identification : Nature du danger (liste des substances dangereuses en exposition
chronique)
classification molécules toxiques fondée sur niveau de preuves de leur effet
Exemples : Cancérigène - Mutagène - Reprotoxique
Liste de le classification US EPA, CIRC, CEE (substances 2002/32/CE 8 juin 2000), décret
CMR 2001-97, liste INRS additifs - ND 2063 - 169 - 97, banque de données IRIS

23. 23
Evaluation du risque sanitaire
Relation dose réponse : grandeur analysée mesurée / VTR
VTR : Valeur Toxicologique de référence
Dose occurrence effet toxique
relation
Effets toxiques à seuil (déterministes)
gravité proportionnelle à la dose
DJA (en mg / kg poids corporel / jour) = quantité de toxique rapportée au poids
corporel qui peut être absorbée (dose journalière admissible) sans provoquer
d’effet nuisible
CAA (en mg / m3) = Concentration Admissible dans l’Air
Effets toxiques sans seuil (stochastiques)
la fréquence et non la gravité est proportionnelle à la dose
ERU (en mg / kg / j)-1, spécifique voie d’exposition et d’un effet
excès de risque unitaire exprimé en ( voie orale (mg / kg / j)-1 ; respiratoire
(ug / m3)-1 ) : probabilité supplémentaire, par rapport à un sujet non exposé,
qu’un individu contracte un cancer s’il est exposé toute sa vie, à 1 unité de dose
du composé chimique

24. 24
Evaluation du risque sanitaire
Estimation de l’exposition des populations
Évaluation de l’exposition
Personnes exposées
Voie de pénétration des toxiques
intensité
fréquence
durée
analyse des concentrations
dans les différents vecteurs d’exposition
détermination des concentrations de molécules toxiques
dans les aliments consommés
Estimation de
l’exposition
DMJi =
dose moyenne journalière administrée par le
vecteur d’exposition i
DMJ voie x = Σ DMJi (k : vecteur d’exposition)
k
i = 1
Ci x Qi x TE x DE
PC x TPConcentration du toxique
(mg/kg)
Voie d’exposition
Quantité du vecteur
(kg/j, m3/j)
Taux d’exposition
Durée d’exposition
Durée en année
Poids corporel
TP = DE
pour effet à seuil

25. 25
Application des Analyses à la détermination des doses
d’exposition dans l’air autour d’une installation
Dans le média
autour d’une installation, prélèvement et analyse suivant les techniques ad hoc
Résultat de l’analyse
concentration = C
équation générale d’obtention de la DJE
DJE = C x
PC
Q
Dose journalière d’exposition en mg / kg poids corporel et par jour ( mg / kg - j )
Concentration
mg / l
mg / m3 air
mg / kg
Paramètre relatif à la substance
C : la concentration moyenne de polluant toxique dans le média est déterminée par
l’analyse
Paramètre relatif à l’exposition
Q : quantité de médium contaminée au contact pendant la période d’exposition
litre d’eau par jour ingéré - quantité d’aliments - m3 d’air inhalé par jour

26. 26
Caractérisation du risque sanitaire
Interprétation des doses d’exposition mesurées
Caractérisation du risque
1) + effet toxique réputé à seuil
QD voie x =
DJA CAA
DMJ CMAou
Coefficient de danger
QD voie x > 1 effet toxique peut se produire
QD voie x < 1 signifie que la population exposée est théoriquement hors de danger
2) effet toxique sans seuil
ERI = DMJ voie x x ERU voie x ou ERI = CMA x ERU voie x
Excès de risques individuels (probabilité d’occurrence du cancer pour la vie entière du sujet
exposé qui vient s ’ajouter au risque de base non lié à cette exposition)
ERC voie x = ERI voie x x N ou CMA x ERI voie x
Excès de risques collectifs ou « impact »
représente une estimation du nombre de cancer en excès lié à l’exposition des n personnes
qui devrait survenir au cour de leur vie
prendre en compte les incertitudes, les extrapolations et la notion de risque acceptable
(gestion du risque) pour l’interprétation de cette valeur

27. 27
ERU : excès de risque unitaire
ERU = 6 x 10-6 / ug / m3
exposition 1 million de personnes pendant une vie entière 24h sur 24h
(70 ans) à la concentration de 1 ug / m3 est susceptible d’induire un excès de
décès par leucémie de 6 cas
ERI (excès de risque individuel) = dose estimée x ERU
pour une dose estimée : 1ug / m3 dans l’air
ERI benzène = 1 ug / m3 x 6.10 -6 / 6 ug / m3 = 6.10-6
ERC (excès de risque collectif) = ERI x n (effectif population)
pour un effectif de population de 1 million (106)
ERC = 6.10-6 x 106 = 6
fixation valeur limite = risque acceptable / ERU
VL = 2 ug / m3 = 10-5 / 6 x 10-6 / ug / m3
Exemple du benzène

28. 28
Types
analyses
Paramètres
retenus
Caractéristiques
Bio-essai
effluent
Bio-essai
sédiment
Bio-essai
substance
Bio-
capteur
Indicateur
écologique
Analyses
chimiques
Indicateur
biochimique
Signification
écologique
Bio-
accumulation
Alarme
précoce
Biodiversité
Essai daphnie (CE 50-24h),
essai poisson (CL50-96h)
Essai toxicité vis à vis vers de
terre CL 50, inhibition crois-
sance végétaux supérieur CI50
Différents bioessais
Bio capteur: organisme vivant
déclenchant alarme
Indice biologique IBGN IBD
(dénombrement espèce dans
leur biotope)
Biomarqueur réponse
molécule moléculaire
2
3
Quelles méthodes, quelles analyses pour obtenir les
différents niveaux d’information caractéristique du risque ?
Graduation de 1 à 5 selon la qualité d’information apportée pour un critère donné, par type de
méthode d’analyse et de mesure
d’aprèsleMinistèredel’Environnement
Substances CMR,
micropolluants organiques,
minéraux spéciation
1
3
5
3
0
0
0
0
0
0
3
3
2
2
1
4
0
5
1
0
0
0
0
5
0
0

29. 29
Quelles méthodes, quelles analyses pour obtenir les
différents niveaux d’information caractéristique du risque ?
Types
analyses
Paramètres
retenus
Caractéristiques
Bio-essai
effluent
Bio-essai
sédiment
Bio-essai
substance
Bio-
capteur
Indicateur
écologique
Analyses
chimiques
Indicateur
biochimique
Espèces
menacées
Impact santé
humaine
Criblage de
toxiques
Evaluation
de risque
Essai daphnie (CE 50-24h),
essai poisson (CL50-96h)
Essai toxicité vis à vis vers de
terre CL 50, inhibition crois-
sance végétaux supérieur CI50
Bio capteur: organisme vivant
déclenchant alarme
Graduation de 1 à 5 selon la qualité d’information apportée pour un critère donné, par type de
méthode d’analyse et de mesure
d’aprèsleMinistèredel’Environnement
Indice biologique IBGN, IBD
(dénombrement espèce dans
leur biotope)
Biomarqueur réponse
molécule moléculaire
Substances CMR,
micropolluants organiques,
minéraux spéciation
1
1
1
0
5
0
0
2
3
1
2
2
4
4
4
0
4
2
0
3
2
0
0
5
0
0
4
5
Différents bioessais

30. 30
Conclusion
Apport et nouveau rôle du laboratoire par une approche intégrée des pollutions
dans l’évaluation
du risque environnemental et sanitaire
Par la maîtrise :
prélèvement - préparation échantillon - réalisation mesure - traitement résultat
(représentativité) (caractéristique matrice) (validation) (précision incertitude,
interprétation)
Par l’apport des techniques analytiques : spéciation, GC / MS, HPLC / MS /
MS, batterie bioessais, métrologie environnementale
Permet
- meilleure connaissance de la concentration, transfert répartition des polluants
- meilleure connaissance de l’exposition environnementale
- meilleure connaissance de l’exposition des populations

31. 31
Conclusion (suite)
Le lien entre l’environnement et la santé est devenue aujourd’hui une
préoccupation majeure des autorités, des populations, des industriels.
Son appréhension se situe dans un champ de grande complexité et d’incertitude.
Mesurer pour savoir
Le laboratoire d’analyses et de contrôles jouera un rôle de plus en plus important
dans l’évaluation du risque environnemental et sanitaire
POLLUTEC - 29 NOVEMBRE 2002
M. Yvon GERVAISE
Tel : 02 35 07 91 80
yvon_gervaise@sgs.com