Caractérisation des sources de contamination en PFAS des eaux de surface dans un contexte de protection de l'eau potable

«Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS, en anglais), molécules d’origine anthropique utilisée dans un large panel d’industries depuis le milieu du XXe siècle, sont présentes unilatéralement dans l’environnement et les êtres vivants. Ces composés sont aujourd’hui un enjeu majeur de qualité des eaux à cause de leurs grandes stabilités et leurs toxicités induites sur l’environnement et l’être humain. Bien que certains PFAS soient bannis au Canada comme l’acide sulfonique perfluorooctanoïque (PFOS) et l’acide carboxylique perfluorooctanoïque (PFOA), de nouvelles substances ont été mises au point pour les remplacer et leur présence dans l’eau, les sédiments, l’air et l’être humain a été démontrée dans la littérature. Les études traitant de la contamination en PFAS des eaux de surface comme des rivières ou lacs sont nombreuses, en particulier dans des zones contaminée par des industries, des usines de traitement des eaux usées ou des mousses à filmogène aqueux (AFFF, en anglais). Très peu d’études s’intéressent à la contamination des eaux de surface dans la Région du Grand Montréal, qui abrite pourtant quatre millions d’habtitant·e·s. Ce mémoire a pour objectif de caractériser les sources de contamination des eaux de surface de l’île de Montréal, dans un contexte de protection de l’eau potable. Deux ruisseaux urbains drainant un aéroport et une zone industrielle ont été échantillonnés en 2024, ainsi qu’un parc éponge de l’île de Montréal en 2025. Ces ruisseaux se jettent dans des cours d’eau servant de prise d’eau potable. Au total 77 PFAS ont été suivis dans ces sites. Le parc éponge draine les eaux de ruissellement d’une zone résidentielle alentour. Au total, 49 PFAS ont été détectés dans ces sites avec des concentrations variant entre sous la limite de détection (LOD variait entre <0.001-3.64 ng/L) du laboratoire et un maximum de 282 ng/L (pour le 6:2 FTS). Bien que les concentrations sommées des 25 PFAS selon Santé Canada pour le parc était en moyenne sous la valeur recommandée de 30 ng/L, trois valeurs extrêmes dépassaient largement ce seuil avec des concentrations sommées de 25 PFAS excédant 86 ng/L. Pour les ruisseaux urbains la recommandation de Santé Canada était rarement respectée, ce qui était attendu d’après la littérature sur la contamination en PFAS des aéroports. Tandis que le profil de contamination du parc était similaire à celui de la région du Saint-Laurent avec une prédominance d’acides carboxyliques perfluoroalkylés (PFCAs), la contamination des ruisseaux était répartie entre des précurseurs de PFAS, des acides sulfoniques perfluoroalkylés (PFSAs) et des PFCAs. Notamment, des bétaïnes fluorotélomères (FTB) et acides sulfoniques fluorotélomères (FTS), des précurseurs, des acides perfluoroalkylés (PFAAs) comme les PFOS, PFHxS, PFPeA et PFBA dominaient la contamination des ruisseaux, indiquant une pollution de ces derniers par des AFFFs ou des industries. Pour le parc, le précurseur 6 :2 FTS était responsable des pics de concentration, soulignant une contamination ponctuelle probablement due au rejet de produits d’entretien par des habitant·e·s alentour. Le PFECHS, un composé utilisé dans les fluides hydrauliques et retrouvés dans les eaux du Saint-Laurent était mesuré dans tous les échantillons de cette étude, et de fortes concentrations allant jusqu’à 52 ng/L étaient atteintes dans une portion d’un des ruisseaux urbains.»

Abstract

«Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are anthropic compounds produced since mid twentieth century. They are used in a large specter of industries and are ubiquitous in the environment and living beings. Because of their great stability and induced toxicity, these substances are one of the main actual issues regarding water quality. Some PFAS have been phased out in Canada, such as perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS), but new compounds have been created to replace them and are now found in water, sediment, in the air and in human beings. Various studies assessed the contamination of PFAS in surface water – such as lakes or streams – induced by industries, wastewater treatment plants (WWTPs) or aqueous film forming foam (AFFF). Although the Greater Montreal Area is home to four million people, very few studies have monitored contamination in surface water of this area. This dissertation aims to characterize sources of PFAS contamination in surface water located in Montreal in the prism of drinking water source protection. Two urban streams draining an airport and an industrial area and one sponge park located in Montreal were sampled in 2024 and 2025. The sponge park collects runoff water from nearby residential area. Globally 49 PFAS have been measured in the samples with concentrations ranging from below the limit of detection (LOD range: <0.001-3.64 ng/L) of the laboratory and up to 282 ng/L (for 6:2 FTS). Even if cumulative concentrations of 25 PFAS – according to Health Canada – were below the recommendation of 30 ng/L on average, three outliers had cumulative concentrations above 86 ng/L. This recommendation was seldom respected for both streams, which was corroborated by the literature about PFAS contamination of airports. The PFAS profile in the sponge park corresponded to those in the St-Lawrence area, with a majority of perfluoro carboxylic acids (PFCA). However, the profiles in the streams were divided between PFCAs, perfluoro sulfonic acids (PFSA) and precursors of PFAS. More precisely, fluorotelomer betaines (FTB) and fluorotelomer sulfonic acids (FTS), two groups of precursors, and several perfluoroalkyl acids (PFAA) such as PFOS, PFHxS, PFPeA and PFBA were the dominant species. This finding indicates of the streams from industries and AFFFs. The precursor 6:2 FTS was responsible for the three outliers in the sponge park, underlining a potential local contamination from consumer products such as cleaning products. Perfluoroethylcyclohexanesulfonate (PFECHS) is a cyclic compound used in hydraulic fluids and frequently found in St-Lawrence River. It was measured in all samples with concentration ranging up to 52 ng/L in one part of the urban streams.»