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Écotoxicologie > Contaminants inorganiques (classification, critères, écotoxicologiques) > Flashcards

Contaminants inorganiques (classification, critères, écotoxicologiques) Flashcards

1
Q

Activités industrielles

A
  • principalement classées en 2 grands groupes : industries métallurgiques (minières) et les industries chimiques modernes
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2
Q

Industries métallurgiques

A
  • les premières activités industrielles polluantes
  • subi une expansion très forte au cours des 2 derniers siècles
  • ces activités produisent principalement des émission atmosphériques polluantes sous forme de particules et de gaz toxiques (ex : SO2 : pluies acides)
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3
Q

Effets régionaux des industries métallurgiques

A
  • rejets de particules et de gaz toxiques (ex : SO2)
  • ex : région de Sudbury : lacs acidifiés puis contaminés en métaux par voie atmosphérique
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4
Q

Effets locaux des industries métallurgiques

A
  • drainages miniers acides lors de l’excavation ou du stockage de déchets miniers
  • minéraux sulfurés exposés à l’air (oxygène) produisent de l’acide sulfurique (baisse pH)
  • entraine une solubilisation des métaux (fer, mercure, plomb)
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5
Q

Industries chimiques

A
  • industrie chimique moderne a elle aussi connu une forte expansion qui a résulté en la mise en circulation de plusieurs minérales et organiques
  • industrie de la chimie organiques permet la synthèse de nouvelles molécules qui sont éventuellement relâchées dans l’environnement
  • plus de 100 000 substances nouvelles sont commercialisées chaque année, alors que peu de recherche écotoxicologiques n’aient vraiment permis de garantir l’innocuité de leur usage
  • ex : retardateurs de flame dans le St-Laurent
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6
Q

Activités agricoles

A
  • évolution des activités agricoles vers un schéma de fonctionnement industriel fait en sorte que l’agriculture est maintenant une des sources majeures de pollution, par le biais de épandages massifs d’engrais et de pesticides
  • corrélation entre la population mondiale qui augmente et le nombre de fertilisants utilisés (plus de nourriture est produite)
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7
Q

Fertilisants inorganiques

A
  • utilisation de fertilisants inorganiques (azote, phosphore et potassium) ne cesse d’augmenter au niveau mondial
  • une fois dans les environnements aquatiques, ces fertilisants causent des problèmes : eutrophisation (qui peut mener à), floraisons d’algues (peut causer des cyanotoxines qui ont des effets néfastes pour les humains) et zones hypoxiques (baisse d’oxygène)
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8
Q

Pesticides

A
  • ce sont des produits toxiques
  • plusieurs sot persistants et bioaccumulables dans les réseaux trophiques (ex : organochlorés)
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9
Q

Approches en écotoxicologie

A
  • domaine d’étude très vaste qui comprend les sources, la dispersion, l’accumulation des polluants toxiques en plus de leurs effets sur les individus, les populations, les communautés, les écosystèmes et la biosphère
  • approche réductionniste (le tout est la somme des parties) et approche holistiques (propriétés émergentes)
  • à l’origine l’accent était mi sur l’approche réductionniste afin d’évaluer les effets des contaminants sur les populations humaines
  • souvent les approches en laboratoire ont des forts niveaux de contamination qui sont irréaliste versus une évaluation sur le terrain en milieu contaminé à des niveaux ambiants en utilisant des bio indicateurs et des biomarqueurs
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10
Q

Designs expérimentaux typiques

A
  • tests en laboratoire
  • concertation élevées
  • représentativité environnementale faible
  • pour la toxicologie mammalienne, la dose d’exposition est contrôlable par injection
    • n’est pas nécessairement le cas pour des tests sur des organismes aquatiques car on ne fait que contrôler la concentration dans l’eau
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11
Q

Différence entre une dose et une concentration d’exposition

A
  • on connait la quantité entrée dans l’organisme avec la dose mais avec la concentration d’exposition non
  • avec la concentration d’exposition, une partie peut être dégradé photochimiquement ou aller au fond de l’aquarium
  • injection directement dans le système vs. dans la nourriture (contaminants hydrophobes s’accumulent sur les particules, on ne veut pas changer la voie d’entrée du médicament), peau, branchie
  • pour l’aquarium, les parois peuvent être réactives avec les contaminants
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12
Q

Mortalité de poissons dans un laboratoire vs. dans un lac

A
  • plus forte mortalité dans les lacs
  • mort écologique : diminution de fitness causant une vulnérabilité
    • ex : compétition, prédation
  • incapacité à se reproduire : équivalent à la mort à l’échelle de la population
  • comportement de fuite face aux contaminants
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13
Q

Intégration des disciplines

A
  • démarche actuelle tente d’intégrer les aspects écologiques et écotoxiogiques ainsi que l’évaluation du risque toxicologique
  • à cette diversité de façons de concevoir l’écotoxicologie correspond une diversité d’échelles spatiales et temporelles dans les designs expérimentaux
  • laboratoire : test de toxicité mono ou plurispécifique, chaine trophiques expérimentales, microcosmes (simple et reproductible)
  • milieu naturel : mésocosmes, portions d’écosystèmes naturels, études in situ (complexe et représentatif)
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14
Q

Microcosmes

A
  • permet de conduire en simultané plusieurs expériences, avec plusieurs réplicats et plusieurs traitements
  • plusieurs s’opposent à cette approche pour des raisons de représentativité
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15
Q

Microcosmes : avantages

A
  • puissance statistique
  • limitation de la variance
  • comprendre les voies d’entrée et de transformation in vivo
  • possibilité de faire des mini-chaines alimentaires
  • intégration des résultats dans une réglementation
  • batteries de tests
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16
Q

Microcosmes : désavantages

A
  • les organismes testés ne sont pas toujours représentatifs du milieu
  • la spéciation du contaminant n’est pas représentative du milieu
  • les médias (milieux d’exposition)utilisées ne sont pas représentatifs
  • les voies d’entrées ne sont pas représentatives (tests ne testent pas la diète qui est souvent la voie d’entrée)
  • les durées d’exposition ne sont pas représentatives
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17
Q

Mésocosmes

A
  • utilisation à une échelle intermédiaire, permet un certain contrôle et de soumettre une communauté à différents traitements à des conditions environnementales
  • idéale pour des études pilotes réalisées avant de s’avancer à des échelles écosystémiques complètes
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18
Q

Mésocosmes : désavantages

A
  • réplication plus faible qu’en microcosmes
  • puissance statistique moindre
  • effets de parois (peut créer un environnement littoral)
  • niveau de turbulence différent
  • stratification thermique
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19
Q

Tests écosystèmes

A
  • très fortes au niveau du réalisme
  • très faibles d’un point de vue statistique, où un seul réplication est habituellement réalisé
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20
Q

Toxicologie environnementale

A
  • problématiques de laboratoire principalement (ex : récolte, maintien des organismes)
  • tests menés sur des organismes (1 espèce souvent)
  • coût des tests est une des principales préoccupations
  • tests simples
  • composés chimiques sont la principales préoccupation
  • toxicologues principalement
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21
Q

Écotoxicologie

A
  • problématiques liées à l’écologie (ex : facteurs structurant les communautés)
  • tests menés sur plusieurs espèces à la fois
  • le coût d’une décision environnementale incorrecte est le souci majeur
  • tests complexes
  • composés chimiques sont l’une des préoccupations, pas forcément la plus importante
  • toxicologues, écologistes et autres
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22
Q

Classes des contaminants

A
  • contaminants inorganiques : métaux, gaz inorganiques
  • contaminants organiques : herbicides, néonicotinoïdes
  • contaminants génétiques : organismes génétiquement modifiés
  • radiations : radioisotopes, UVs
  • pollution chimiques : îlots des chaleur urbains
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23
Q

Contaminants organiques

A
  • provient d’organismes vivants (inorganiques = source minérale)
  • composés organiques d’intérêt écotoxicologique (ex:DDT) qui sont composés de chaines (molécule aliphatique = chaine) ou de cycle de carbone
24
Q

Contaminants inorganiques : effets directs

A
  • métaux
  • métalloïdes
  • composés organométalliques
25
Q

Contaminants inorganiques : effets indirects

A
  • gaz inorganiques
  • contaminants anioniques (incluant les nutriments)
26
Q

Les non-métaux

A
  • en plus de l’eutrophisation des milieux aquatiques (ex P et N), la présence en excès de différents non-métaux peut avoir des effets sur les organismes et les écosystèmes
  • de grandes concentrations en nitrates dans l’eau potable peuvent causer la méthémoglobinémie (syndrome du bébé bleu
  • NOx et SO2 réagissent dans l’atmosphère pour produire les pluies acides
  • réchauffement climatique par le CO2
  • la diffusion du CO2 dans la colonne d’eau (en plus de l’augmentation des températures) participe à l’acidification des océans et au phénomène de blanchissement corallien (équilibre, bicarbonates, carbonates)
27
Q

Métaux d’intérêt émergent

A
  • groupe de métaux utilisés dans les nouvelles technologies, la production d’énergies vertes et en agriculture (ex : aimants, télévisons, téléphones)
28
Q

Géopolitique des terres rares

A
  • hausse importante mondialement
  • commencé avec beaucoup les É-U mais diminution quand ils ont réalisés leurs effets écologiques
  • dorénavant la Chine
29
Q

Métaux critiques et stratégiques

A
  • éléments censés jouer un rôle important pour l’économie d’une pays, en particulier dans la transition vers des énergies propres
  • éléments pour lesquels la demande projetée approche ou dépasse les estimations actuelles de l’offre
  • éléments dont les souches connues se trouvent dans un nombre limité de pays (ex : combalt, lithium, certains éléments de terres rares ou ETR)
30
Q

Importants métaux

A
  • constituent le plus grand groupe d’éléments
  • importance économique majeur
  • grand rôle dans la transition énergétique
  • métaux critiques et stratégiques : beaucoup d’inconnus pour l’environnement
31
Q

Définition des métaux

A
  • éléments ductiles, à l’éclat lustré, conducteurs d’électricité et de chaleur
  • à l’exception du mercure, ils sont solides à température ambiante
  • métaux traces constituent environ 0,01% des organismes vivants et 0,1% de la croute terrestre
32
Q

Catégories de métaux

A
  • précieux : rare, peu réactif, ductile, lustré (Au, Ag, Pt)
  • usuels : métaux qui s’oxydent et se corrodent facilement (Cu, Pb, Zn)
  • ferreux : usage majeur est d’améliorer l’acier (Cr, Co, Mn, Mo)
  • non-ferreux : usage majeur n’est pas relié à l’acier (Al, Cu, Pb, Mg, Ni, Sn, Zn)
  • légers : opposés aux métaux lourds (Be, Mg, Al, Ti)
  • métalloïdes : bon semi-conducteurs (As, Se)
  • lanthanides (terres rares) (éléments 57 à 71 + Sc et Y)
33
Q

Réactivité des métaux

A
  • une caractéristique majeure qui contribue à une classification pour les scientifiques de l’environnement est la raison chimique déterminée par le comportement de l’orbitale externe
  • la différence de réactivité des métaux est un déterminant majeur de leur toxicité intrinsèque
  • électronégativité
34
Q

Classification écotoxicologique

A
  • un composé de coordination est constitué d’un atome cationique central (un métal) et d’un ou plusieurs ligands (autres molécules)
  • en fonction de leur propriétés chimiques de coordination
35
Q

Cations A

A
  • chercheurs d’oxygène
  • Al3+, Ca2+, Mg2+, Na+
  • décrits comme des cations durs et ont une préférences pour les ligands durs comme les fluorures ou les ligands donneurs d’oxygène
  • leurs interactions avec les ligands sont de natures électrostatique
  • généralement non toxiques, à moins d’être concentrés à des niveaux suffisant pour perturber l’ionorégulation cellulaire
36
Q

Cations B

A
  • cherches d’azote et de soufre
  • Ag+, Cu+, Cd2+, Hg2+ et certains éléments du groupe platine
  • décrits comme des cations mous et ont donc une préférence pour les ligands soufrés et azotés
  • leurs interactions avec les ligands sont en partie covalentes
  • très toxiques, ils forment des complexes stables avec les groupements -SH et -S-S- qui sont cruciaux pour l’intégrité des protéines
  • leurs grande affinité pour des groupements fonctionnels leur permet de déplacer d’autres métaux utilisés par la cellule comme co-facteurs
  • pas géologiquement abondant et ne sont pas ou peu utiles pour le vivant
  • étant hautement réactifs et ayant une faible spécificité, ils peuvent se fixer sur plusieurs ligands cellulaires et atteindre des macromolécules sensibles aux métaux
37
Q

Cations intermédiaires

A
  • caractéristiques de complexation intermédiare
  • cers sont des micro-éléments essentiels (Zn2+, Co2+, Ni2+)
  • leur niveau de toxicité est intermédiaire et ils peuvent déplacer des co-facteurs métalliques appartenant au groupe A
  • on les retrouve dans des macromolécules et il existe souvent des métallo-enzymes spécifiques à ces métaux
38
Q

Composés organométalliques

A
  • possèdent les qualités associées à leur métal en plus de celles du composé organique qui les constitue
  • se caractérisent par un lien métal-carbone
  • ex : atome métallique peut toujours agir au niveau e l’échange d’électrons dans des réactions toxicologiques et la partie non chargée de la molécule peut augmenter la solubilité lipidique du composé
  • peuvent perte produits synthétiquement ou naturellement par des processus microbiens
39
Q

Régions physiographiques

A
  • le Canada peut être divisé en 7 régions physiogéographiques : bouclier canadien, plaines intérieurs, cordillère de l’ouest, basses-terres de l’Hudson et de l’arctique, Appalaches, basses-terres du St-Laurent et des grands lacs, chaines inutienne
  • structure géologique, le relief, la répartition du pergélisol et les limites forestières sont des critères utilisés par la régionalisation physiographique
40
Q

Géologie et mines au Canada : dépôts de pétrole et gaz

A
  • Ouest (plaines intérieures)
41
Q

Géologie et mines au Canada : mines de métaux

A
  • bouclier canadien et cordillère de l’ouest
42
Q

Géologie et mines au Canada : distribution des 100 principaux projets d’exploration

A
  • différentes latitudes
  • plus au nord
  • dégradation de pergélisol à cause des changements climatiques
43
Q

Géologie et mines au Canada : proportion des 100 principaux projets

A
  • 98 métaux
  • 2 carbone (graphite et diamant)
44
Q

Sous-sol québécois

A
  • constitué à 90% de roches précambrienne du bouclier canadien
  • il s’agit d’un ensemble géologique réputé mondialement pour ses gisements d’or, de cuivre, de nickel, de fer et de titane
45
Q

Important : classification des métaux

A
  • les métaux toxiques de la classe B sont souvent moins abondants que les métaux moins toxiques de classe A
  • régions physiographiques tracent bien les sites d’intérêt pour l’extraction de métaux
  • les 100 plus grands projets couvrent différentes latitudes
46
Q

Activités anthropiques

A
  • outre les concentrations retrouvées naturellement dans l’environnement (qui peuvent être élevées pour des éléments toxiques), les activités humaines peuvent mené à une augmentation considérable et à des concentrations anormalement élevées
  • les métaux aux concertations augmentées par les activés anthropiques sont souvent sous une forme biodisponible
47
Q

Activités anthropiques : ex.

A
  • combustion du charbon : Cr, Cu, Hg, Ni, Zn
  • combustion du pétrole : Ni, Pb
  • métallurgie : As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn
  • aciérie : Cr, Zn
  • incinération : Cd, Hg
  • cimenterie : Zn, Hg
48
Q

Facteur de mobilisation

A
  • comparer les taux d’émission de sources naturelles aux taux d’émission des sources anthropiques
49
Q

Facteur d’enrichissement

A
  • comparer les concentrations dans les sols et les sédiments par exemple, à celles dans des matrices naturelles non perturbées
  • ration de la concentration d’un élément à un site d’intérêt par rapport à la concentration du même élément à un site contrôle
  • des approches de reconstitution historique peuvent remplacer une comparaison dans l’espace par une comparaison dans les temps (avec paléolimnologie)
  • les études tentant de déterminer des facteurs d’enrichissement normalisent souvent les concentration des éléments d’intérêt en utilisant un ou des éléments qui ne sont pas affectées par les activités anthropiques (ex : scandium pour sédiments)
50
Q

Formule du facteur d’enrichissement

A
  • FE= (Me/X)site / (Me/X)référence où X est un élément qui n’est pas sujet à des apports anthropiques
51
Q

Toxicité inhérente du groupe A

A
  • macro-éléments : Na, K, Ça, Mg, Fe
  • non toxiques à moins d’être concentrés au point de perturber l’ionorégulation
52
Q

Toxicité inhérent des intermédiaires

A
  • micro-éléments essentiels : Zn, Co, Ni
  • toxicité intermédiaire, peuvent déplacer des co-facteurs appartenant au groupe A
53
Q

Toxicité inhérente du groupe B

A
  • éléments non-essentiels : Hg, Ag, Cu, Cd
  • très toxiques, forment des complexes stables avec les groupements -SH et -S-S- qui sont cruciaux pour l’intégrité des protéines
  • peuvent déplacer des co-facteurs
54
Q

Fonctions biologiques

A
  • les métaux les plus toxiques ont peu ou aucune fonction biologique
  • comprendre si un élément est essentiel ou non est un critère important afin de déterminer son importance écotoxicologique
  • de trop grandes concentrations d’un éléments essentiel (ou de trop faibles concentrations) dans un organismes peut avoir des effets néfastes
  • si un autre élément a une très grande similarité avec un élément essentiel, cet analogue peut enter dans les processus biologique à sa place et interférer sur ces processus (surtouts si les concentrations de l’analogue sont grandes par rapport à l’élément essentiel)
55
Q

Éléments analogues

A
  • ex : similarité biochimique entre l’arséniate par rapport aux phosphates impliqués dans ders processus biologiques essentiels et certaines molécules biologiques explique en partie la toxicité de l’arséniate
56
Q

Métaux d’importance écotoxicologique peuvent être identifiés en tenant compte de 4 critères

A
  • abondance géochimique
  • concentrations augmentées par les activités anthropiques (souvent en formes bio disponibles)
  • fonctions biologiques (souvent aucune), toxicité inhérente et potentiel de bioaccumulation
  • mobilité géochimique

Écotoxicologie (12 decks)

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