Bioaccessibilité pulmonaire et potentiel oxydatif des métaux associés aux particules fines de sols contaminés à l'arséniate de cuivre chromaté (ACC)

L'arséniate de cuivre chromaté (ACC) est un produit inorganique pour le traitement du bois utilisé à l'échelle mondiale depuis plus de 40 ans. Certains problèmes associés à son utilisation, tels que la lixiviation de ses constituants métalliques (As, Cr et Cu) et la contamination des sols en périphérie de structures de bois traité, ont fait l'objet d'une multitude d'études dans le passé. Cependant, peu d'information est actuellement disponible sur les risques que peuvent poser ces sols contaminés à l'ACC sur la santé humaine. Sachant que des particules fines (PM) issues des sols contaminés pourraient potentiellement être mises en suspension dans l'air et inhalées, une étude sur les risques associés à l'inhalation de PM issues de sols contaminés à l'ACC est donc nécessaire. Afin d'évaluer de façon rigoureuse les risques associés à l'inhalation de ces PM, la bioaccessibilité de leurs constituants métalliques et leur potentiel oxydatif (OP) (i.e. capacité à produire des espèces réactives de l'oxygène (ROS)) devraient être analysés en parallèle. Cette approche permettrait l'obtention d'informations intéressantes sur les liens unissant la bioaccessibilité pulmonaire de métaux et le OP de PM. Afin de réaliser une telle étude, 10 échantillons des sols (S1 à S10) situés à proximité de poteaux de ligne de transmission traités à l'ACC ont été échantillonnés et tamisés afin d'obtenir des échantillons de PM (P1 à P10) possédant des diamètres inférieurs à 20 µm (PM20). Les sols ainsi collectés ont pu être analysés pour diverses propriétés physico-chimiques (pH, capacité d'échange cationique (CEC), teneur en carbone total (TC) et teneur en carbone organique total (TOC)) et leur contenu total en métaux (As, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb et Zn). Les échantillons de PM, quant à eux, ont fait l'objet d'une caractérisation de leur contenu total en métaux, de leur TC et TOC et d'une analyse granulométrique sommaire. Le fractionnement de métaux sélectionnés (Cu, Ni, Pb et Zn), le OP et la bioaccessibilité pulmonaire de tous les métaux ont été analysés pour les échantillons de PM. Deux fluides pulmonaires synthétiques (SLF) distincts (solution de Gamble (GS) et fluide lysosomal artificiel (ALF)) ont été utilisés dans le cadre des tests de bioaccessibilité pulmonaire. Un test de déplétion d'acide ascorbique a été utilisé pour l'estimation du OP des PM (OPAA).Les analyses chimiques ont permis de conclure que les échantillons de sols et de PM étaient effectivement contaminés à l'ACC. Des concentrations moyennes d'As particulièrement préoccupantes ont pu être observées dans les sols (265 ± 400 mg/kg) et les PM (1129 ± 1807mg/kg). Des concentrations substantielles en Cr et en Cu ont aussi été mesurées dans certains échantillons de PM. Dans la GS, des valeurs de bioaccessibilité faibles ont été observées pour tous les métaux étudiés. L'As était le métal le plus bioaccessible (12 ± 5.1%) dans ce SLF. Des valeurs plus élevées de bioaccessibilité ont été observées dans le ALF pour tous les métaux. Les métaux les plus bioaccessibles dans le ALF incluent le Cu (moy. 78.5 ± 4.2%), le Mn (moy. 56.8 ± 12.1%), le Zn (moy. 54.8 ± 24.5%) et l'As (moy. 45.4 ± 18.8%). Considérant la toxicité connue de l'As, ses charges importantes dans les PM étudiées et sa bioaccessibilité significative dans la GS et le ALF, ce métal fut identifié comme ayant le potentiel de poser un risque pour la santé humaine. Une excellente corrélation (r=0.92, p < 0.005, n=9) entre la fraction soluble et échangeable (F1) du Cu et sa bioaccessibilité dans la GS a pu être observée. Les fractions mobiles (i.e. F1 + F2) de divers métaux présentaient aussi des corrélations statistiquement significatives avec leur bioaccessibilité dans le ALF (i.e. Cu (r = 0.95, p < 0.005), Ni (r = 0.79, p < 0.05), Pb (r = 0.92, p < 0.005) et Zn (r = 0.98, p < 0.005) (n=9)). Ces résultats suggèrent donc l'existence d'un lien entre le fractionnement de certains métaux et leur bioaccessibilité pulmonaire. Les tests de OP ont révélé que le OPAA de PM issues de sols contaminés à l'ACC (moy. 18.1 ± 14.8 nmol AA/min) était environ 20 fois plus important que le OPAA d'une solution témoin (0.97 ± 0.1 nmol AA/min) et significativement plus élevé que celui du matériel de référence BGS 102 (1.70 ± 0.2 nmol AA/min). Ceci suggère donc que la contamination d'un sol à l'ACC pourrait avoir une incidence sur le OP de ses PM et ainsi sur les risques sanitaires associés à leur inhalation. Les excellentes corrélations obtenues entre les fractions mobiles de Cu et le OPAA (F1 (r = 0.99, p < 0.005, n=9) et F2 (r = 0.97, p < 0.005, n=9)) suggèrent que ce métal pourrait être le facteur influençant le plus significativement le OPAA de PM issues de sols contaminés à l'ACC. Finalement, la relation entre la bioaccessibilité pulmonaire d'un métal et son influence sur le OPAA des PM a aussi été étudiée. Une excellente corrélation entre la fraction bioaccessible de Cu dans la GS et le OPAA des PM a été observée (r = 0.94, p < 0.005, n=10). Une corrélation similaire (r = 0.92, p < 0.005, n=10) a aussi été obtenue entre la fraction bioaccessible de Cu dans le ALF et le OPAA. Ces corrélations suggèrent l'existence d'un potentiel lien entre la bioaccessibilité pulmonaire du Cu et le OP de PM. Des études supplémentaires basées sur l'utilisation d'autres méthodes d'estimation du OP sont toutefois nécessaires afin de vérifier la validité de cette approche.