Substante farmaceutic in apele de suprafata si cele subterane

Les substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles et

souterraines du bassin Loire-Bretagne

Rapport final

BRGM/RP-55578-FR avril 2008

Les substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles et

souterraines du bassin Loire-Bretagne

Rapport final

BRGM/RP-55578-FR avril 2008

tude ralise dans le cadre des oprations de Service public du BRGM 2006 et 2007

Togola A., Amalric L., Bristeau S.

Vrificateur :

Nom : J.P. LEPRTRE

Date :

Signature :

Approbateur :

Nom : S. ROY

Date :

Signature :

En labsence de signature, notamment pour les rapports diffuss en version numrique, loriginal sign est disponible aux Archives du BRGM.

Le systme de management de la qualit du BRGM est certifi AFAQ ISO 9001:2000.

Mots cls : Substances pharmaceutiques, Eaux souterraines, Eaux superficielles, Pollution. En bibliographie, ce rapport sera cit de la faon suivante :

Togola A., Amalric L., Bristeau S. (2008) - Les substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles et souterraines du bassin Loire-Bretagne. Rapport final. BRGM/RP-55578-FR, 51 p., 16 ill., 3 annexes. BRGM, 2008, ce document ne peut tre reproduit en totalit ou en partie sans lautorisation expresse du BRGM.

Les substances pharmaceutiques dans le bassin Loire-Bretagne

BRGM/RP-55578-FR Rapport final 3

Synthse

es composs pharmaceutiques font partie des substances actuellement retrouves dans les divers systmes aquatiques. Les diverses sources

(agriculture, effluents urbains, rejets industriels) et le nombre important de substances concernes appartenant des classes chimiques trs variables font de ces composs lobjet de nombreux questionnements de la part des instances publiques lchelle franaise et europenne, aussi bien dans le domaine environnemental quen termes de sant publique.

Lobjet de ce rapport est ltablissement dun constat prospectif de la contamination par les substances pharmaceutiques de quelques sites du bassin Loire-Bretagne effectu la demande de l'Agence de l'Eau Loire Bretagne, dans le cadre dune action de service public (projet SP06CEN16)

Les prlvements ont t effectus sur divers systmes hydrologiques (cours deaux, eaux souterraines et estuaires) pralablement identifis par l'Agence de l'Eau Loire-Bretagne comme susceptibles de prsenter une contamination. Lanalyse a port sur vingt trois substances pharmaceutiques dusage humain reprsentant diffrentes classes thrapeutiques (anti-inflammatoires, hypolipmiants, antipsychotiques, antibiotiques) et six mtabolites.

Les rsultats ont mis en vidence la prsence de ces substances sur la quasi-totalit des prlvements effectus, aussi bien dans les eaux de surface que dans les eaux souterraines. Certaines substances, comme la carbamazpine et loxazpam, sont retrouves dans la majeure partie des chantillons, tandis que dautres composs, comme les antidpresseurs, sont retrouvs de manire moins systmatique.

Les concentrations mesures sont de lordre de quelques ng/l dans les eaux souterraines, jusqu plusieurs g/l dans certains milieux, comme lestuaire du Gout. Ces valeurs sont en accord avec les valeurs moyennes mesures dans dautres tudes en France. Nanmoins, certaines concentrations (estuaire du Gout, Saint-Brieux) sont largement au-dessus de celles attendues, ce qui peut prsenter un risque environnemental prendre en compte.

Au niveau des eaux souterraines, la prsence de certaines substances pose la question de leur devenir lors des traitements de potabilisation et de la potentielle existence dun risque sanitaire.

Ces travaux prliminaires ont permis de mettre en vidence lexistence de cette nouvelle problmatique environnementale en diffrents secteurs du bassin et sur la Loire elle-mme dans sa partie aval. Cela soulve diffrentes questions auxquelles des tudes complmentaires devront contribuer rpondre par la suite.

L



Sommaire

1. Introduction ...............................................................................................................9

1.1. DEVENIR DES COMPOSS PHARMACEUTIQUES DANS LES STATIONS DEPURATION..........................................................................9

1.2. PRESENCE DES COMPOSS PHARMACEUTIQUES DANS LES EAUX NATURELLES ...................................................................................................10

1.3. TOXICITE POUR LES ORGANISMES VIVANTS .............................................11

1.4. IMPACT SANITAIRE DES SUBSTANCES PHARMACEUTIQUES ..................12

1.5. POSITIONNEMENT DE LTUDE.....................................................................12

2. Matriels et mthodes ............................................................................................13

2.1. SUBSTANCES ANALYSES ............................................................................13

2.2. CAMPAGNES DECHANTILLONNAGE ............................................................15 2.2.1. Eaux de surface........................................................................................16 2.2.2. Estuaires...................................................................................................17 2.2.3. Eaux souterraines.....................................................................................17 2.2.4. Sdiments.................................................................................................18 2.2.5. Prlvements............................................................................................18

2.3. PROTOCOLES ANALYTIQUES........................................................................19

3. Rsultats..................................................................................................................21

3.1. PRESENCE DES SUBSTANCES PHARMACEUTIQUES DANS LES SYSTEMES ETUDIES.......................................................................................21

3.2. LES EAUX DE SURFACE .................................................................................22 3.2.1. Variations saisonnires ............................................................................22 3.2.2. Variations entre les sites ..........................................................................22 3.2.3. Substances dtectes ..............................................................................25 3.2.4. Cas particulier des mtabolites ................................................................26

3.3. LES ESTUAIRES...............................................................................................27

3.4. LES EAUX SOUTERRAINES............................................................................30


6 BRGM/RP-55578-FR Rapport final

3.5. LES SEDIMENTS.............................................................................................. 31

4. Conclusions et perspectives................................................................................. 35

5. Bibliographie .......................................................................................................... 37

Liste des illustrations

Illustration 1 - Donnes de prsence dans les effluents de stations dpuration (concentrations exprimes en g/l).................................................................... 10

Illustration 2 - Donnes de prsence dans les eaux de rivires (exprimes en g/l)............... 11 Illustration 3 - Carte des sites dchantillonnages retenus (eaux superficielles, eaux

estuariennes). .................................................................................................... 16 Illustration 4 - Taux de rcupration et cart-type pour chaque molcule ............................... 20 Illustration 5 - Dtection des substances pharmaceutiques dans les diffrents sites

dtude. .............................................................................................................. 21 Illustration 6 - Concentration en substances pharmaceutiques dans les eaux

superficielles (exprimes en ng/l, somme des substances analyses)............. 23 Illustration 7 - Flux de substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles

(exprims en g/jour, somme des substances analyses).................................. 23 Illustration 8 - Flux de carbamazpine dans les eaux superficielles (exprims en g/jour)

quivalent au nombre de consommateurs......................................................... 24 Illustration 9 - Flux de substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles par

classes thrapeutiques (exprims en g/jour, somme des substances analyses).......................................................................................................... 25

Illustration 10 - Concentration de lacide fnofibrique dans les eaux de surface exprime en ng/l et rpartition acide fnofibrique/fnofibate exprime en % de concentration...................................................................................................... 26

Illustration 11 - Concentration de lacide 4-chlorobenzoque dans les eaux de surface exprime en ng/l et rpartition acide 4-chlorobenzoque/bzafibrate exprime en % de concentration. ...................................................................... 27

Illustration 12 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques dans lestuaire de la Loire. ......................................................................................................... 28

Illustration 13 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques dans lestuaire de la Svre niortaise .......................................................................................... 28

Illustration 14 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques dans lestuaire du Gout ............................................................................................................ 29

Illustration 15 - Prsence de composs pharmaceutiques dans les eaux souterraines. ........... 31 Illustration 16 - Prsence de composs pharmaceutiques dans les sdiments des sites

chantillonns. Mesures exprimes en ng/g de sdiments, poids sec.............. 32



Liste des annexes

Annexe 1 - Vingt neuf substances tudies.................................................................................41 Annexe 2 - Caractristiques des points dchantillonnage ..........................................................45 Annexe 3 - Protocole analytique ..................................................................................................49

Liste des abrviations

Nom molcules Abrviation Alprazolam ALP Bromazpam BZPM Diazpam DZPM Fluoxtine FLUO Lorazpam LZPM Oxazepam OXZP Zolpidem ZOLP Gemfibrozil GEMF Bzafibrate BEZA Acide 4-chlorobenzoque Ac ClB Fnofibrate FENO Acide Fnofibrique Ac FEN Diclofnac DICL Ibuprofne IBU 1-hydroxy ibuprofne 1-OH-IBU 2-hydroxy ibuprofne 2-OH-IBU Naproxne NAP O-desmthyl naproxne D-NAP Ktoprofne KETO Paractamol PARA Acide salicylique Ac SAL Atnolol ATE Metoprolol METO Propanolol PROP Sulfamthoxazole SMX Trimthoprim TRIM Carbamazpine CBZ Clotrimazole CLOT Furosmide FURO NOEC No Observed Effect Concentration



1. Introduction

En gnral, les mdicaments ingrs par les patients sont excrts principalement sous leur forme inactive (mtabolites). Cependant, pour certaines molcules, les produits vacus peuvent prsenter une activit biologique une fois dans lenvironnement aprs excrtion de la forme parent, de la forme active (pour les pro-drogues) ou des mtabolites si eux-mmes sont actifs. Ces produits se retrouvent alors dans les rseaux deaux uses et sont traits avec une efficacit variable, selon les molcules dans les stations dpuration.

Les mdicaments jets avec les dchets mnagers peuvent polluer les sols et les eaux souterraines en cas denfouissement en dcharge.

Les hpitaux sont une source importante de rejets de certains mdicaments, essentiellement des antibiotiques, mais on peut aussi identifier de manire plus spcifique des anesthsiques, des dsinfectants et des produits daide au diagnostic dans les eaux uses (Kmmerer, 2001).

Les animaux dlevage entranent une pollution de lenvironnement par des produits vtrinaires (notamment les antiparasitaires et les antibiotiques), soit par le biais de leurs excrments soit par les produits qui leur ont t administrs en usage externe. Ces produits et leurs mtabolites se retrouvent alors sur les sols, puis dans les eaux superficielles par ruissellement et dans les eaux souterraines par lixiviation. Les installations daquaculture, dans lesquelles les produits administrs se retrouvent directement dans les eaux, impactent galement lenvironnement.

1.1. DEVENIR DES COMPOSS PHARMACEUTIQUES DANS LES STATIONS DEPURATION

Les rsidus de produits pharmaceutiques, prsents dans les rseaux deaux uses domestiques, sont traits dans les stations dpuration o ils sont partiellement limins. En plus des composs pharmaceutiques, on peut retrouver des produits de dgradation issus des processus de transformation mtabolique. Ces mtabolites sont gnralement plus hydrosolubles et plus polaires, donc plus facilement excrtables par lorganisme. La conjugaison est un processus de biotransformation qui consiste associer le compos parent des entits fortement hydrosolubles et ainsi en faciliter lexcrtion. Ces mtabolites conjugus peuvent tre hydrolyss lors de ltape de traitement biologique pour donner nouveau naissance au compos actif (Joss et al., 2005, Zwiener et al., 2002).

Le rendement dlimination des molcules pharmaceutiques et de leurs mtabolites dans les stations dpuration est fonction des caractristiques de traitement (procds, temps de rtention dans la station, nature des influents) et des proprits physico-chimiques des molcules (Joss et al., 2005 ; Yu et al., 2006).



De plus, llimination des produits pharmaceutiques ne signifie pas leur destruction complte : ils peuvent tre dgrads en produits galement actifs. (Kmmerer et al., 1997 ; Zwiener et al., 2002).

Ce sont dans les stations d'puration, compte tenu des niveaux de concentration, que les composs pharmaceutiques ont t identifis pour la premire fois (Henschel et al., 1997 ; Kmmerer et al., 1997 ; Steger-Hartmann et al., 1996 ; Stumpf et al., 1996 ; Ternes et al., 1998). Lillustration 1 reprend quelques uns des principes actifs les plus frquemment doss dans les stations dpuration.

Illustration 1 - Donnes de prsence dans les effluents de stations dpuration (concentrations exprimes en g/l).

1.2. PRESENCE DES COMPOSS PHARMACEUTIQUES DANS LES EAUX NATURELLES

Aprs les rejets de stations dpuration, ce sont les rivires, lieux de dversements des effluents urbains, qui ont t les plus tudies (Buser & Mller, 1998 ; Buser et al., 1998 ; Buser et al., 1999 ; Christensen, 1998 ; Velagaleti, 1997). De nombreuses tudes recensent les niveaux de concentration dans diffrents pays. Sur lensemble des tudes, un certain nombre de composs sont rgulirement dtects (Illustration 2). Cette liste de composs est mettre en parallle des donnes de consommation et de dgradation. En effet, en fonction des apports au milieu (stations dpuration et autres apports) et des phnomnes de dgradation (dans les stations ou dans le milieu), les concentrations vont varier dans les cosystmes aquatiques.



Composs Classe thrapeutique Concentrations mesures (g/l) Carbamazpine 1,10 (Ternes et al., 1998) Diazpam Antidpresseur 0,06 (Boyd et al., 2003) Cafine 0,05 (Boyd et al., 2003) Bzafibrate 3,10 (Ternes et al., 1998) Gemfibrozil 0,51 (Ternes et al., 1998) Ac. chlofidrique

Hypolipmiant

0,55 (Stumpf et al., 1996) Salbutamol Broncho-dilatateurs 0,19 (Bound & Voulvoulis, 2006) Propanolol 0,59 (Ternes et al., 1998) Metoprolol Btabloquant 22,00 (Ternes et al., 1998) Iopromide 0,09 (Sacher et al., 2005) Iopamidol Agent de contraste 0,18 (Sacher et al., 2005) Aspirine 4,10 (Ternes et al., 1998) Paractamol Anti-inflammatoire 0,11 (Kolpin et al., 2004) Naproxne 0,39 (Ternes et al., 1998) Ktoprofne 0,12 (Ternes et al., 1998) Indomthacine 0,20 (Ternes et al., 1998) Ibuprofne 0,53 (Ternes et al., 1998) Diclofnac

Anti-inflammatoires non strodiens

1,20 (Buser et al., 1998)

Illustration 2 - Donnes de prsence dans les eaux de rivires (exprimes en g/l).

Les eaux souterraines sont galement contamines. En Allemagne, 105 chantillons deaux souterraines ont t analyss (Sacher et al., 2001). Huit molcules y ont t dtectes au moins trois fois, dont le diclofnac (quatre chantillons avec une concentration maximale de 590 ng/l), le iopamidol (agent de contraste, cinq chantillons avec une concentration maximale de 300 ng/l) et la carbamazpine (treize chantillons avec une concentration maximale de 900 ng/l.)

En Italie, trois composs ont t dcels dans un rseau deau potable, dont le diazpam des concentrations comprises entre 20 et 24 ng/l (Zuccato, 2000).

Les travaux effectus au Canada en 2003 (Tauber, 2003), complts par une thse en 2007 (Kormos, 2007), font tat de la prsence de substances pharmaceutiques dans les eaux souterraines et montrent la persistance de certains composs aux traitements classiques de potabilisation, comme la carbamazpine mesure des concentrations comprises entre 6,5 et 24 ng/l et le gemfibrozil jusqu 70 ng/l.

De mme, lacide clofibrique, mtabolite du clofibrate et le diclofnac ont t retrouvs ltat de traces dans le rseau deau potable de Berlin (de lordre de 10 ng/l).

1.3. TOXICITE POUR LES ORGANISMES VIVANTS

ce jour, les principales tudes cotoxicologiques portent sur la toxicit aigu de certaines molcules sur les organismes aquatiques. En gnral, la toxicit aigu (EC50) pour ces organismes est de lordre de 1 100 mg/l, soit des valeurs bien suprieures aux concentrations dtectes dans lenvironnement.



Mme si les rsidus de produits pharmaceutiques sont en gnral prsents dans les eaux de rivires des concentrations infrieures leur NOEC (concentration en dessous de laquelle aucune toxicit na t mesure), on ne peut carter totalement le risque toxique puisque certains composs peuvent prsenter des effets synergiques (Cleuvers, 2003, Cleuvers, 2004). Ainsi le diclofnac et libuprofne prsentent un effet toxique pour les daphnies et les algues sils sont prsents simultanment dans une eau, mme chacun en concentration infrieure sa NOEC respective.

Par ailleurs, on ne peut ngliger le risque que certains composs pharmaceutiques puissent avoir un effet de perturbateur endocrinien. Les mdicaments hormonaux (strognes, progestatifs) sont bien sr considrer. Dautres substances ont une NOEC plus faible chez les organismes non-cibles que sur lorganisme humain avec de plus des effets parfois trs diffrents que ceux pris en compte chez lhomme (Fent et al., 2006). Par exemple, la fluoxtine, couramment utilis chez lhomme comme antidpresseur (inhibiteur de la recapture de la srotonine), est souponne davoir un impact important sur les mollusques chez qui la srotonine contrle de nombreuses fonctions physiologiques, notamment reproductives (Fong et al., 1998, Fong, 1998).

1.4. IMPACT SANITAIRE DES SUBSTANCES PHARMACEUTIQUES

La principale voie dexposition chez lhomme semble tre lingestion via leau de boisson. ce jour, sur les quelques tudes focalises sur ce point, les teneurs mesures dans les eaux potables sont au plus de lordre de quelques ng/l.

Daprs certains auteurs (Snyder et al., 2003 ; Webb et al., 2003), il y aurait au moins un facteur 1 000 entre la dose ingre par le biais dune eau potable contamine et la dose thrapeutique. En gnral, ce facteur est mme de 150 000. Ainsi, mme sur une vie complte dexposition une eau contamine, la dose thrapeutique journalire nest pas atteinte. Nanmoins, ce calcul prend en compte latteinte de la dose thrapeutique ; on ne peut ngliger la ncessit dvaluer les risques long terme dune exposition prolonge des traces de produits pharmaceutiques et de produits de dgradation, notamment pour certaines populations risques comme les enfants, les ftus et les personnes souffrant de dficiences enzymatiques.

1.5. POSITIONNEMENT DE LTUDE

Compte tenu des rares tudes dj acquises pour la France en 2006, date de la proposition, lAgence de leau Loire-Bretagne a souhait, dans le cadre du PNSE (Plan national sant environnement), effectuer un premier tat des lieux des niveaux de contamination des eaux dans le bassin Loire Bretagne. Pour ce faire, le BRGM a propos une tude mthodologique pour lvaluation des teneurs des substances mdicamenteuses. II sagit dun suivi dune douzaine de points de prlvement rpartis sur le bassin et comprenant des eaux de surface, des eaux ctires et des eaux souterraines. Les sites les plus fortement impacts ont t slectionns pour ce premier constat.



2. Matriels et mthodes

2.1. SUBSTANCES ANALYSES

En fonction des tudes pralables effectues en France (Beausse, 2004 ; Mige et al., 2006 ; Rabiet et al., 2006) et travers le monde, des donnes de consommation franaise (donnes 2002 et 2003) et de la potentielle toxicit des substances, des composs pharmaceutiques ont t choisis (Coton, 2004), reprsentant les principales classes thrapeutiques dusage courant (donnes 2002 et 2003 pour la France). Les mtabolites ont galement t pris en compte. La liste des 29 substances tudies est prsente dans lannexe 1.

a) Les analgsiques et anti-inflammatoires

Les analgsiques les plus courants dlivrs sans ordonnance sont lacide actylsalicylique (Aspirine) et le paractamol. Le paractamol (ou actaminophne) est le principe actif le plus prescrit en France : 270 millions de botes vendues en 2002, soit plus de 2 000 tonnes de principe actif par an.

Libuprofne, le ktoprofne, le naproxne et le diclofnac sont des anti-inflammatoires et font partie des 25 molcules les plus prescrites en France et ont t retrouvs en concentrations non ngligeables dans diffrents cours deau franais (Budzinski et Togola, 2006 ; Togola, 2006).

b) Les psychotropes

Aprs les antalgiques, ce sont les psychotropes qui sont les plus prescrits avec 80 millions de boites vendues par an en France.

Le zolpidem est un hypnotique apparent aux benzodiazpines. Le Stilnox est le cinquime mdicament le plus prescrit en France et le premier psychotrope alors que le zolpidem est la dixime molcule la plus vendue.

La fluoxtine est un antidpresseur de type inhibiteur slectif de la recapture de la srotonine dans le systme nerveux central. Prozac est utilis pour traiter la dpression et les troubles obsessionnels compulsifs.

Le bromazpam (Lexomil), lalprazolam (Xanax), le diazpam (Valium), le lorazpam (Temesta) et loxazpam (Seresta) sont des anxiolytiques de la famille des benzodiazpines utiliss pour traiter l'anxit, l'angoisse et ventuellement pour le sevrage alcoolique. Les benzodiazpines sont parmi les 75 spcialits les plus prescrites.



c) Les anti-pileptiques

La carbamazpine est un anticonvulsivant gnralement utilis pour le traitement des crises dpilepsie et un thymorgulateur prconis dans certains traitements psychiatrique. Elle peut galement tre utilise pour le traitement de certains types de douleurs nerveuses.

Cette substance est particulirement tudie en raison de sa forte persistance dans lenvironnement (Andreozzi et al., 2002). Elle est peu biodgradable et est faiblement limine lors de son passage en station dpuration (Joss et al., 2005).

d) Les hypolipmiants

Le fnofibrate, le bzafibrate, le clofibrate et le gemfibrozil sont des substances utilises afin dabaisser les concentrations plasmatiques leves de cholestrol et de triglycrides. Le fnofibrate se trouve au 31e rang des molcules les plus prescrites. Ces composs ont t retrouvs plusieurs reprises dans lenvironnement, et notamment en France.

Si le clofibrate est frquemment retrouv dans de nombreuses tudes europennes, sa commercialisation est arrte en France depuis 2001, ce qui justifie son retrait de la liste des composs tudier.

e) Les btabloquants

Le mtoprolol, le propanolol et latnolol sont des substances qui empchent ladrnaline (un des nombreux neurotransmetteurs prsents dans le cerveau) de se fixer sur ses rcepteurs, rduisant ainsi le rythme cardiaque. Latnolol figure au 11e rang des ventes de gnriques en officine.

f) Les diurtiques

Le Furosmide, avec sa principale spcialit Lasilix, se place au 36e rang des mdicaments les plus prescrits en 2002 en France. Cette molcule a t retrouve plusieurs reprises dans les rivires dItalie et du Danemark.

g) Les antifongiques

Le clotrimazole est un agent antifongique (et antibactrien) principalement utilis dans le traitement des mycoses dermatologiques et gyncologiques chez lhomme mais possdant aussi un usage vtrinaire. La production de cette substance est relativement faible (10 50 t/an) mais son usage en application locale fait que lessentiel du produit est rejet dans les eaux de lavage et par consquent vers les stations dpuration. Cette molcule est peu connue mais prsente une forte toxicit. Le clotrimazole a dj t retrouv en quantit non ngligeable dans diffrents estuaires en Grande-Bretagne et a fait lobjet dune tude sur lvaluation du risque



environnemental en milieu marin (Tissier, 2004). Le clotrimazole a t inscrit sur la liste OSPAR des produits chimiques devant faire lobjet de mesures prioritaires.

h) Les mtabolites pharmaceutiques

On appelle mtabolites les composs issus de la mtabolisation de la molcule constituant le principe actif du mdicament, par lorganisme humain ou animal. Ces composs font actuellement lobjet de peu dtudes quant leur prsence dans lenvironnement et leurs effets toxiques sur la faune et la sant humaine. Pourtant nombre de composs pharmaceutiques sont mtaboliss dans lorganisme ou dans le milieu naturel aprs excrtion. Parfois le mtabolite est la forme biologiquement active du compos (exemple de lacide fnofibrique, forme active de la pro-drogue le fnofibrate) et peut alors prsenter un risque pour lenvironnement suprieur celui du compos parent.

De plus, les mtabolites, gnralement plus polaires que les composs parents, vont plus facilement subsister dans les phases aqueuses, limitant ainsi leur limination dans les stations dpuration (adsorption sur les particules) et leur stockage dans les sdiments.

Si certains mtabolites sont forms dans lorganisme, dautres composs vont tre forms dans le milieu naturel (phnomne de photodgradation) ou lors du traitement dans les stations dpuration. Ces produits de dgradation doivent tre identifis et mesurs afin de dfinir leur impact potentiel sur les cosystmes aquatiques.

Lidentification de ces substances est difficile : si les mtabolites sont connus de part les tudes de pharmacocintique, les produits de dgradation, obtenus lors de traitement des eaux uses et dans le milieu naturel, sont encore mconnus. De plus, peu de standards sont actuellement disponibles sur le march pour ce genre de composs mergents.

Six mtabolites et leurs composs parents ont t recherchs dans cette tude :

- lacide fnofibrique, mtabolite du fnofibrate ;

- lacide 4-chlorobenzoque, mtabolite du bzafibrate ;

- lacide salicylique, mtabolite de lAspirine ;

- le 1-hydroxy-ibuprofne et le 2-hydroxy-ibuprofne, mtabolites de libuprofne ;

- lo-desmthylnaproxne, mtabolite du naproxne ;

- loxazpam qui est la forme active de plusieurs benzodiazpines : le diazpam, le nordiazpam, le prazpam, le clorazpate et le chlordiazpoxide. Il est aussi commercialis directement sous la forme active (Seresta).

2.2. CAMPAGNES DECHANTILLONNAGE

Les points dchantillonnages ont t slectionns conjointement par le BRGM (eaux souterraines) et lAgence de l'Eau Loire-Bretagne (eaux de surface, eaux estuariennes, illustration 3). Lobjectif tait de dfinir des sites potentiellement impacts afin davoir



une premire vision de la possible prsence de substances pharmaceutiques dans les systmes aquatiques du bassin Loire-Bretagne.

Illustration 3 - Carte des sites dchantillonnages retenus (eaux superficielles, eaux estuariennes).

2.2.1. Eaux de surface

Ltude a port sur sept cours d'eau, les stations dchantillonnages se situant en aval des agglomrations : - lAllier, station 36500, dans la commune de Limons en aval de Clermont-Ferrand

(63) ; - la Loire, station 51400, dans la commune de Meung-sur-Loire en aval dOrlans

(45) ; - la Vienne, station 79000, dans la commune dIsle, en aval de Limoges (87) ; - le Clain, station 85500, dans la commune de Naintr, en aval de Poitiers (86) ; - le Moine, station 143000, dans la commune de Saint-Crespin, en aval de Cholet

(49) ; - la Loire, station 134700, dans la commune de Montjean-sur-Loire, en aval dAngers

(49) ; - la Vilaine, station 20700, en aval de Rennes (35).

Clermont-

Orl

Poitiers

Cholet

Angers

Rennes

Clermont Ferrand -

Orlans

Poitiers

Cholet

Angers

Rennes

Estuaire de Loire

Les Luarts

Le Cellier

Limoges

Pertuis Breton

Baie de St Brieuc



Loccupation du bassin versant immdiat, la proximit des points de prlvements avec des rejets de stations dpuration, ainsi que le nombre et le volume des centres hospitaliers ont t dfinis pour chacun des sites dtude et sont prsents dans lannexe 2.

Les chantillons ont t prlevs avec une frquence mensuelle entre juin et octobre 2006 (quatre campagnes par site).

2.2.2. Estuaires

En ce qui concerne ce type de milieu, trois masses deau ont t suivies : EC11 lestuaire du Gout en aval de Saint-Brieuc, EC46 lestuaire de la Loire et EC53 lestuaire de la Svre niortaise.

Lestuaire du Gout permet dobtenir une image dun bassin dusage mixte, la fois agricole (prsence dune agriculture intensive) et anthropis avec lagglomration de la ville de Saint-Brieuc (population agglomre estime 52 000 habitants).

La Loire correspond une zone fortement anthropise (population agglomre estime 486 800 habitants) avec la prsence de plusieurs agglomrations notamment Orlans, Tours, Angers et Nantes dans la partie aval.

Lestuaire de la Svre niortaise possde une situation intermdiaire avec une population agglomre de lordre de 80 000 habitants et une pression dlevage assez faible.

2.2.3. Eaux souterraines

Pour cette premire campagne destine dtecter la prsence ventuelle de rsidus mdicamenteux dans les eaux souterraines du bassin Loire-Bretagne, il sagissait de slectionner deux nappes parmi les plus exposes. Les nappes libres forte permabilit, situes soit en aval dune zone urbaine soit en zone dlevage intensif, sont celles qui correspondent le plus aux besoins de ltude. En raison de leurs relations troites avec les cours deau dans lesquels les effluents de stations dpuration sont rejets, les nappes alluviales sont particulirement exposes.

Cest pour ces raisons quil a t propos de retenir :

- une nappe libre sdimentaire o les activits dlevage sont importantes : la masse deau 4081 des sables et grs du Cnomanien sarthois ;

- une nappe alluviale expose aux rejets urbains : la masse deau 4114 des Alluvions de la Loire armoricaine , situe entre Angers et Nantes.

Pour chacune des ces masses deau, un site a t retenu en fonction de sa position par rapport aux pressions voques ci-dessus.



Pour caractriser laquifre du Cnomanien dans lequel les pressions combinent la fois de grandes cultures prdominantes et un levage fort, le forage agricole des Luarts (commune de Coudrecieux, 72) a t slectionn. Cest un ouvrage relativement rcent (1988) et peu profond (13 m de profondeur).

Les principales caractristiques qui ont orient le choix de la masse deau des alluvions de la Loire armoricaine sont :

- son urbanisation et en particulier la prsence de deux agglomrations importantes. Le nombre de stations dpuration rejetant leurs effluents dans la Loire est donc particulirement significatif ;

- la permabilit du systme rendant la masse deau plus sensible aux pollutions (celles-ci stendent plus aisment travers la masse deau) ;

- les relations troites entre la Loire et la masse deau souterraine. Cette particularit accrot le risque de transfert dune pollution de la Loire vers laquifre alluvionnaire.

Le forage du Golf de lle dor (commune du Cellier, 44) est utilis pour larrosage dun golf. Cet ouvrage de 23 m de profondeur est galement relativement rcent (1991). Gologiquement, les niveaux traverss sont une alternance de sables, graviers et argiles du quaternaire.

Chaque site a t chantillonn une seule fois (aot 2006) par le BRGM.

2.2.4. Sdiments

Les sdiments ont t prlevs sur les diffrents sites correspondant au prlvement deau superficielle lexception du prlvement Loire, en aval dAngers. Ces chantillonnages ont t effectus lors dune des campagnes en 2006.

2.2.5. Prlvements

En ce qui concerne les eaux superficielles et les eaux ctires, les chantillons (3 bouteilles de 1 litre) ont t prlevs dans le cadre des campagnes rcurrentes de prlvement de lAgence de l'Eau Loire-Bretagne et envoys ds le prlvement au BRGM. Les prlvements des nappes souterraines ont t raliss directement par le BRGM. Les principaux paramtres physico-chimiques ont t relevs sur le terrain ou lors de la rception au BRGM.

Les tapes de filtration et dextraction sont effectues dans les 48 h suivant la rception de lchantillon au laboratoire.

Sur les trois chantillons de 1 litre prlevs par site, deux sont extraits et analyss (1 litre pour chaque protocole dextraction) tandis que le troisime est conserv -20 C en cas de ncessit (confirmation dun rsultat danalyse essentiellement).



2.3. PROTOCOLES ANALYTIQUES

Parmi les 29 composs pharmaceutiques slectionns pour cette tude, 17 ont dj fait lobjet dune tude en 2003 au laboratoire de chimie environnementale du BRGM. La mthodologie mise au point pour ces composs, a t modifie et revalide pour tre tendue aux 12 nouvelles substances.

Lutilisation des deux types de cartouches, contenant des phases adsorbantes diffrentes (HLB et MCX, Waters), est ncessaire pour une rcupration optimale des composs dintrt. Les protocoles dextractions retenus pour lanalyse de ces substances pharmaceutiques sont succinctement prsents dans lannexe 3.

Lextraction sur cartouche HLB est ralise pH neutre, tandis que lextraction sur cartouche MCX est effectue pH acide (pH 3). Lillustration 3 prsente les valeurs moyennes des rendements obtenus sur des tests de dopage deau naturelle.

Ces protocoles ont ensuite t valids sur diffrents types deau correspondant aux trois types dchantillons faisant lobjet de cette tude : eau de surface, eau souterraine et eau de mer. Les taux de rcupration obtenus pour chaque matrice sont utiliss pour corriger les teneurs mesures dans les chantillons. Lacide salicylique prsente un taux de rcupration insuffisant dans leau de mer : il ne sera donc pas recherch dans les chantillons estuariens de salinit leve.

Les analyses ont t effectues par chromatographie en phase gazeuse couple la spectromtrie de masse en tandem (CG-SM-SM) et par chromatographie en phase liquide couple la spectromtrie de masse en tandem (CL-SM-SM) selon les molcules et les limites de dtection optimales obtenues par ces deux techniques.

Dans tous les cas, les limites de quantification sont comprises entre 1 et 20 ng/l selon les composs et les diffrentes matrices, ce qui rend ces mesures applicables tous les chantillons traits lors de ces diffrentes campagnes.

Ainsi pour chaque chantillon, deux extractions et cinq analyses se sont avres ncessaires ltude des 29 substances pharmaceutiques dans les eaux souterraines, ctires et superficielles.



Mode dextraction Mthode danalyse

Rendement moyen (%)

variabilit (%)

Acide fnofibrique 79 13 Alprazolam 88 10 Atnolol 60 13 Bzafibrate 84 13 Bromazpam 56 9 Diazpam 95 16 Diclofnac 80 13 Ktoprofne 81 10 Lorazpam 87 10 Mtoprolol 64 15 Oxazpam 88 9 Propanolol 91 17 Sulfamthoxazole 88 9 Trimtoprim 78 10 Zolpidem

LC (ESI +) MS-MS

70 15 2-hydroxy ibuprofne 50 24 Clotrimazole 72 15 Gemfibrozil 77 13 Ibuprofne 80 12 Paractamol

HLB pH 7

GC-MS-MS

41 9 1-hydroxy ibuprofne 110 11 Acide salicylique 63 14 Furosmide

LC (ESI -) MS-MS 79 12

Carbamazpine 94 18 Fnofibrate 85 16 Fluoxtine

LC (ESI +) MS-MS78 14

Acide 4 chlorobenzoque 65 12 naproxne 66 15 o-desmethyl-naproxne

MCX pH 3

GC-MS-MS

84 17

Illustration 4 - Taux de rcupration et cart-type pour chaque molcule (dopage eau Evian, 150 ng/l), n=3 11.



3. Rsultats

3.1. PRESENCE DES SUBSTANCES PHARMACEUTIQUES DANS LES SYSTEMES ETUDIES

Tous les sites chantillonns montrent la prsence plus ou moins marque de substances pharmaceutiques parmi celles de la liste tudie (Illustration 5). De 2 22 molcules ont t quantifies sur lensemble des sites. De plus, dautres molcules ont t dtectes des valeurs comprises entre la limite de quantification et la limite de dtection (ces composs sont prsents dans lchantillon mais des teneurs trop faibles pour tre quantifies).

Illustration 5 - Dtection des substances pharmaceutiques dans les diffrents sites dtude.

Deux composs nont pas t dtects dans les chantillons deaux : la fluoxtine et le diazpam, deux antipsychotiques. Cette observation est en accord avec les autres donnes disponibles sur le territoire franais : ces deux composs nont t identifis qu de trs rares occasions et majoritairement dans des rejets de station dpuration. Leur faible teneur entrane, lors de la dilution des effluents dans les systmes rcepteurs, des concentrations infrieures aux limites de dtection.

Nombre de molcules quantifies

Nombre de molcules dtectes en dessous

des limites de quantification

Nombre total de molcules dtectes

sur les 29 recherches

NAPPES Le Cellier (alluviale) 4 1 5 Les Luarts (libre) 2 1 3

ESTUAIRES Loire 10 4 14 Svre niortaise 12 7 19 Gout 21 3 24

RIVIRES Allier 14 2 16 Loire aval dOrlans 15 2 17 Loire aval dAngers 12 7 19 Moine 16 4 20 Clain 14 6 20 Vilaine 22 1 23 Vienne 22 1 23



Les concentrations mesures dans les chantillons varient entre 0,01 et 1,8 g/l par compos et entre 0,1 et 4,6 g/l en considrant la somme des composs quantifis.

3.2. LES EAUX DE SURFACE

Les concentrations pour chacune des substances pharmaceutiques varient de 0,01 814 ng/l pour les eaux de surface tudies. La somme des composs pharmaceutiques quantifiables est comprise entre 103 et 2230 ng/l (illustration 5).

3.2.1. Variations saisonnires

Sur lensemble des sites, les concentrations sont gnralement les plus leves au mois daot (illustration 6) et plus faibles sur le dernier prlvement effectu en octobre ou novembre selon les points, vraisemblablement en fonction des diffrences de dbits (tiage en juillet et aot, plus fort dbit en octobre et novembre). En effet, en t les effluents sont plus concentrs (car il y a moins dapports aux stations deau de ruissellement) et sont moins dilus lors de leur introduction dans les rivires qui ont, cette priode de lanne de plus faibles dbits (environ 134 m3/s sur la Loire Angers en t contre 615 m3/s en octobre).

3.2.2. Variations entre les sites

Si lon compare les diffrents sites de prlvement, les plus fortes concentrations (ng/l, illustration 6) ont t mesures dans la Vilaine (Rennes) sur les quatre campagnes de prlvement. Ce site ne prsente pourtant pas la plus forte densit de population (densit comparable celles des deux sites de la Loire et lAllier). Ces rsultats peuvent nanmoins tre relis diffrents facteurs.

Le point de prlvement sur la Vilaine se situe 1 km du point de rejet de la principale station d'puration. Les phnomnes de dgradation rapide, intervenant dans les premiers kilomtres, nont pas encore eu lieu et peuvent justifier les fortes teneurs mesures, tout comme les faibles dbits de la Vilaine lors des prlvements (entre 1 et 3 m3/s). La dilution des rejets des stations d'puration dans la rivire est plus ou moins importante selon le dbit de la rivire et le volume deffluent introduit. Ainsi, lapport deffluents urbains proximit du site, conjugu au faible dbit de la rivire, peut expliquer les fortes concentrations mesures sur ce site. Les stations dpuration situes sur les diffrentes rivires ont des types de traitements similaires : apport quivalent la station, les rejets seront quivalents. Les variations mesures ne sont donc pas lies une diffrence defficacit des traitements des eaux uses.

Cependant, si on exprime ces mmes mesures en flux (g/jour, illustration 7), la Vilaine prsente des valeurs bien plus faibles que la majorit des autres sites tudis. Ce changement dunit permet de considrer les apports massiques (en g) la rivire, indpendamment du facteur dbit qui va influer sur la dilution de ces apports.



Illustration 6 - Concentration en substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles (exprimes en ng/l, somme des substances analyses).

Lexpression des teneurs en g/j, qui prend en considration les dbits des cours deaux (illustration 7), rtablit la hirarchisation des sites en fonction de la densit de population, puisque les zones les moins peuples (donc produisant thoriquement le moins dapports) prsentent les valeurs les plus basses (Moine, Clain, Vilaine et Allier).

Cependant, cette hirarchisation nest pas respecte dans le cas de la Loire, en aval dAngers, qui prsente des valeurs fortes comparativement des stations prsentant une population quivalente (Moine et Clain). Pour ce site, il faut considrer les apports de la zone amont. En effet, certaines substances pharmaceutiques sont persistantes : les apports faits la Loire, dans sa partie amont (mesurs la station Loire, aval dOrlans), sont ajouts ceux introduits proximit du site de prlvement.

g/ jour

0

2000

4000

6000

8000

Loire aval Orlans

Vienne

Allier Vilaine Clain

Moine 0

500

1000

1500

2000

2500

Loire aval Angers

J A O J A S O J S O N J A S O J A S O J A S O J A S O

Illustration 7 - Flux de substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles (exprims en g/jour, somme des substances analyses).

Loire aval Loire amont

Vienne

Allier Moine Clain

Vilaine

0

500

1000

1500

2000

2500 ng/L

Loire

Loire



Ce rsultat est mis en vidence si lon sintresse une seule substance, connue pour sa persistance dans lenvironnement : la carbamazpine (illustration 8).

Loire aval Orlans

Vienne

Allier

Clain

Vilaine

Moine

0

25

50

75

100g/jour

50000

150000

250000

350000population

Loire aval

0

400

800

1200

1600

g/jour

Illustration 8 - Flux de carbamazpine dans les eaux superficielles (exprims en g/jour) quivalent au nombre de consommateurs.

En prenant lexemple de ce compos persistant et donc non soumis aux phnomnes de dgradation, le lien entre taille de la population et prsence dans lenvironnement est plus aisment mis en vidence. Pour ce compos, la distance entre la zone dintroduction des substances (effluent de STEP) ne joue aucun rle, tant donn la stabilit de ce produit.

tant donne le caractre conservatif de ce compos, la mesure effectue dans la partie aval de la Loire, de 400 1600 g/jour, correspond laccumulation des apports de lensemble de la population agglomre sur les bords de Loire, de lamont laval.

Pour les autres rivires, pour lesquelles il ny a pas dautres agglomrations importantes dans la zone amont, il est possible de relier les valeurs mesures une population consommatrice .

En effet, en considrant la dose journalire dfinie (dose moyenne efficace sur les thrapies classiques) de la carbamazpine, tablie en moyenne 1 g/jour, lillustration 8 reprsente aussi bien le flux de carbamazpine que le nombre de consommateurs estim dans chaque bassin versant si on ne tient pas compte de la dgradation (considre comme faible entre 0 et 20 % de dgradation) dans les systmes dpuration.

Ce nombre de consommateurs est tout fait cohrent avec une relative stabilit du nombre de consommateurs selon les dates de prlvements (hormis en octobre pour le prlvement Loire en aval dAngers) : ce type de prescription (pilepsie, traitement des troubles de lhumeur) nest pas soumis des variations saisonnires comme peuvent ltre les traitements de confort (anti-inflammatoires, anti-pyrtiques).

Loire aval Angers



Cet exercice nest pas applicable des composs plus facilement dgradables pour lesquels les conditions climatiques (ensoleillement, temprature..) vont influer sur la dgradation dans le milieu naturel et vont empcher une extrapolation fiable.

3.2.3. Substances dtectes

Si lon observe la rpartition des substances pharmaceutiques par grands groupes thrapeutiques : anti-inflammatoires, hypolipidmiants et anti-psychotiques, on peut remarquer que la diffrence majeure entre Loire aval dOrlans et Loire aval dAngers se fait au niveau des anti-inflammatoires et dans une moindre mesure des antipsychotiques (illustration 9). Sur le site Loire aval dAngers, limportante valeur pour le mois daot (9,4 kg/jour) est majoritairement due laugmentation des anti-inflammatoires. La consommation des substances anti-inflammatoires est classiquement plus variable que celle des anti-psychotiques du fait que leur usage nest pas soumis prescription mdicale

Au contraire, un site comme celui de la Vilaine semble plus impact par les anti-psychotiques (majoritairement loxazpam) de manire relativement constante selon les diffrentes campagnes.

0

400

800

1200

1600

J O S A J S O N J A S O

Vienne Isle Allier Limons Clain Naintre

g/jour Ant-inf. hypolip psych. Antibio.

Illustration 9 - Flux de substances pharmaceutiques dans les eaux superficielles par classes thrapeutiques (exprims en g/jour, somme des substances analyses).

0

2500

5000

7500

10000

J A S O J A O

Loire aval Angers Loire aval Orlans

g/jour

0

50

100

150

200

250

J A S O J A S O

Vilaine Rennes Moine

g/jour



3.2.4. Cas particulier des mtabolites

En ce qui concerne les mtabolites, cette tude permet de confirmer lintrt de la recherche des composs pharmaceutiques sous leurs diffrentes formes.

Si lon considre le cas du fnofibrate (hypolipmiant) et de son mtabolite, lacide fnofibrique (illustration 10), on note que le parent est retrouv de faon largement minoritaire dans les eaux. La pharmacocintique nous renseigne sur la raison de cette partition. En effet, le fnofibrate est mtabolis ds labsorption plus de 90 % en acide fnofibrique qui est la forme active. Le fnofibrate est, de ce fait, trs peu prsent dans les rejets. Dans ce cas, une tude focalise sur le seul compos parent aurait conclu labsence de ce compos dans le milieu, sans prendre en considration la prsence du mtabolite qui est la forme active (et donc potentiellement toxique) de la substance pharmaceutique tudie.

Illustration 10 - Concentration de lacide fnofibrique dans les eaux de surface exprime en ng/l et rpartition acide fnofibrique/fnofibate exprime en % de concentration.

Dans le cas du bzafibrate et de son principal mtabolite, lacide 4-chlorobenzoque (illustration 11), on constate la prsence des deux formes de manire alatoire selon les sites et les campagnes de prlvements. Le bzafibrate (compos parent) est la forme active qui est majoritairement excrte, il reste de ce fait prsent dans les rejets. Lacide 4-chlorobenzoque est form lors de lexcrtion et galement aprs son introduction dans les systmes aquatiques.

0%

50%

100%

J A S O J A O J A S O J S O N J A S O J A S O J A S O

Loire av.Angers

Loire av.Orlans

Vienne Allier Clain Moine Vilaine

0

100

200

300[C] ng/LAc FEN FENO concentrationRpartition



Illustration 11 - Concentration de lacide 4-chlorobenzoque dans les eaux de surface exprime en ng/l et rpartition acide 4-chlorobenzoque/bzafibrate exprime en % de concentration.

Nanmoins, lacide 4-chlorobenzoque peut avoir dautres sources dans lenvironnement, ce qui peut expliquer les hautes teneurs sur certains sites de mesures. Ainsi, il est utilis comme un intermdiaire de synthse dans la fabrication des colorants de certains fongicides et comme additif dans certaines peintures et adhsifs.

Le cas de ces deux composs montre lintrt de suivre les substances sous leurs diffrentes formes, tout en considrant les autres donnes disponibles (comme la pharmacocintique ou les autres usages), afin de slectionner au mieux les molcules cibler lors des tudes environnementales.

3.3. LES ESTUAIRES

Les concentrations dans les estuaires tudis varient de 2 2 183 ng/l pour les substances mdicamenteuses considres individuellement et de 160 ng/l 4 675 pour la somme des composs quantifiables.

Parmi les trois sites retenus pour cette tude, lestuaire du Gout semble montrer un profil de pollution diffrent de celui du site en Loire et de lestuaire de la Svre niortaise.

En estuaire de Loire (illustration 12), les teneurs mesures restent assez faibles (de lordre de 100 ng/l) et six composs sont prsents de manire rcurrente : le bromazpam, prsents sur les chantillons de juillet et septembre et la carbamazpine, loxazpam, le paractamol, le sulfamthoxazole et le trimthoprim prsents lors des quatre campagnes. Parmi les composs recherchs, la carbamazpine et loxazpam sont majoritaires.

0%

50%

100%

J A S O J A O J A S O J S O N J A S O J A S O J A S O

Loire avAngers

Loire avOrlans

Vienne Allier Clain Moine Vilaine

0

15

30

45[C] ng/LAc ClB BEZA ConcentrationRpartition



Estuaire de Loire

0

25

50

75

100

2OH

-IBU

Ac

FEN

ATE

N

BE

ZA

BZP

M

CB

Z

DIC

L

FEN

O

FUR

O

GE

MF

IBU

LZP

M

ME

TO

NA

P

D-N

AP

OX

ZP

PA

RA

PR

OP

SM

X

TRIM

ZOLP

Teneur ng/L 25/07/2006 23/08/200607/09/2006 09/10/2006

Illustration 12 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques

dans lestuaire de la Loire.

Sur les campagnes effectues dans lestuaire de la Svre niortaise (illustration 13), les teneurs restent du mme ordre (quelques dizaines de ng/l), mais le nombre de composs retrouvs est plus important avec la dtection du 2-hydroxy-ibuprofne (mtabolite de lIbuprofne), de latnolol, du bzafibrate, du mtoprolol et du propranolol. Loxazpam, la carbamazpine et le sulfamthoxazole restent majoritaires. Ces composs ainsi que le trimthoprim, le mtoprolol et le paractamol sont prsents dans les quatre campagnes de prlvement.

Svre Niortaise

0

30

60

90

120

150

2OH

-IBU

Ac F

EN

ATE

N

BE

ZA

BZP

M

CB

Z

DIC

L

FEN

O

FUR

O

GE

MF

IBU

LZP

M

ME

TO

NA

P

D-N

AP

OX

ZP

PA

RA

PRO

P

SM

X

TRIM

ZOLP

Teneur ng/L 25/07/2006 - 23/08/2006 -07/09/2006 - 09/10/2006 -

Illustration 13 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques dans lestuaire de la Svre niortaise.



Les rsultats obtenus dans lestuaire du Gout prsentent de forts niveaux de concentration. Les composs, retrouvs systmatiquement dans tous les chantillons, sont des teneurs trs leves (carbamazpine entre 500 ng/l et 1000 ng/l, oxazpam entre 1000 et 2200 ng/l, illustration 14). De nombreux composs, comme les btabloquants (atnolol, mtoprolol, propranolol) ou les anti-inflammatoires (naproxne, diclofnac), sont prsents des teneurs de lordre de la centaine de ng/l.

Les hypolipmiants (acide fnofibrique, gemfibrozil) et les antidpresseurs (lorazpam, zolpidem...) sont mesurs des concentrations de lordre de la dizaine de ng/l.

De manire gnrale, ces teneurs sont leves comparativement aux rsultats attendus, compte tenu du type dchantillon et de la taille du bassin versant affrent (52 000 habitants). Ces teneurs se rapprochent plus de celles mesures habituellement en France dans des stations d'puration (Mige et al., 2006) ou du moins dans des eaux superficielles trs impactes.

Illustration 14 - Concentrations mesures en substances pharmaceutiques

dans lestuaire du Gout.

Vingt-et-une molcules ont t identifies parmi les 29 recherches ; ce nombre est plus important que pour les deux autres sites. Les concentrations mesures, relativement stables et leves sur les quatre campagnes de lestuaire du Gout, peuvent mettre en vidence des sources de contamination non prises en compte. En effet, la seule prsence de la population de lagglomration proche (52 000 hab.) ne permet pas dexpliquer les niveaux de substances pharmaceutiques dans lestuaire, comparativement aux mesures effectues dans lestuaire de Loire (486 000 hab). La proximit entre la station de prlvement et le rejet dune station dpuration (1,8 km) peut expliquer la prsence de composs peu persistants comme libuprofne et ses mtabolites et du naproxne. La prsence de composs de fortes concentrations, comme la carbamazpine (persistante dans lenvironnement) ou de loxazpam

Estuaire du Gout

0

200

400

600

2OH-IBU ATEN METO PROP D-NAP NAP BZPM SMX PARA DICL FURO

Tene

ur n

g/L

24/07/2006 23/08/200619/09/2006 16/10/2006

0

20

40

Ac FEN BEZA FENO GEMF IBU LZPM TRIM ZOLP

Tene

ur n

g/L

CBZ OXZP0750150022503000



(produit de dgradation de plusieurs antidpresseurs), peut tre explique par des sources plus loignes que les rejets locaux : la stabilit de ces composs leur permet dtre prsents sur de longues distances entre leur point dmission et le point de mesure.

La prsence de lagglomration de Saint-Brieuc, situe en amont de la station de prlvement et non reporte dans les donnes de traitement, doit tre considre ; elle peut constituer une source dapports lestuaire du Gout. De plus, des sources locales dapports peuvent exister avec, en priode estivale, un accroissement important de la population localise sur la cte. En outre, les stations dpuration peuvent tre satures par la pression estivale (augmentation trs importante du volume dapports la station) et donc tre moins efficaces.

Des mesures complmentaires devront tre entreprises (campagnes saisonnires, suivis transversaux de la rivire jusqu lestuaire du Gout) afin de confirmer et dexpliquer ces fortes valeurs.

3.4. LES EAUX SOUTERRAINES

Les analyses de substances pharmaceutiques dans deux nappes, une nappe alluviale (Le Cellier) et une nappe libre (Les Luarts), ont t ralises uniquement en aot 2006.

Les rsultats (illustration 15) montrent la prsence de plusieurs substances des teneurs non ngligeables comme le bromazpam (161 et 73 ng/l), la carbamazpine (23 ng/l), lacide actylsalicylique (43 et 30 ng/l) et loxazpam (3 ng/l). Le paractamol a t dtect dans la nappe du Cellier une teneur infrieure la limite de quantification (12 ng/l).

La prsence de ces composs semble reprsentative de la contamination mesure dans les eaux superficielles. Les composs les plus prsents dans les eaux superficielles analyses dans notre tude, comme loxazpam et la carbamazpine, sont aussi retrouvs dans les eaux souterraines. Lorigine de lacide salicylique, mtabolite de lAspirine, ne peut tre relie aux seuls composs pharmaceutiques car cest une substance qui existe ltat naturel.

Par rapport aux donnes bibliographiques correspondant des systmes quivalents, ces concentrations sont relativement leves.

En comparaison, les quelques autres tudes existantes se rapportent des nappes contamines par la percolation volontaire deaux uses et prsentent donc des teneurs trs leves, notamment en carbamazpine (entre 160 et 360 ng/l), en acide clofibrique (entre 20 et 60 ng/l) et en diclofnac (15 40 ng/l) (Drewes et al., 2002).

Les phnomnes de transfert entre ces deux systmes sont encore mconnus, notamment en ce qui concerne les phnomnes de lixiviation des sols, les interactions possibles entre matires solides (MES, sdiments...), substances pharmaceutiques et la biodgradation de ces substances dans les sols.



Dans le mme ordre dide, une tude mene en Arizona porte sur llimination des substances pharmaceutiques entre le bassin de rtention, dans lequel la station dpuration se dverse, la nappe superficielle (5 m sous le bassin) et la nappe profonde sous-jacente (40 m). Les rsultats montrent que le passage travers laquifre attnue la concentration de la majorit des substances, pour atteindre des valeurs infrieures aux limites de dtection (de lordre du ng/l) dans la nappe profonde (Sedlak et al., 2000).

050

100150200

BZPM SAL CBZ PARA OXZP

Con

cent

ratio

n ng

/L

Le Cellier Les Luarts

Illustration 15 - Prsence de composs pharmaceutiques dans les eaux souterraines.

La persistance de la carbamazpine dans les systmes environnementaux a t mise en vidence de multiples reprises (Andreozzi et al., 2002), ce qui rend sa prsence peu surprenante dans les eaux souterraines tudies.

La prsence de bromazpam reste plus surprenante. En effet, ce compos, bien que prsent dans les eaux superficielles du bassin Loire Bretagne, a t mesur des teneurs de lordre de quelques dizaines de ng/l (valeur max : 134 ng/l). Les valeurs dtectes dans les eaux souterraines sont donc du mme ordre de grandeur, ce qui laisse prsumer une grande stabilit de ce compos aprs son introduction dans le systme aquatique naturel.

Il nexiste actuellement aucune information sur la dgradabilit de ce compos dans les systmes environnementaux, que ce soit au niveau des eaux superficielles ou des sols. De mme, aucune donne cotoxicologique nest disponible lheure actuelle pour ce compos.

Il ne sagit nanmoins que de deux mesures ponctuelles, ne donnant que des rsultats prliminaires qui restent confirmer par un suivi plus prcis des eaux souterraines et de leur potentielle contamination par ces substances.

3.5. LES SEDIMENTS

Le dosage des sdiments a t effectu sur 9 des 10 points de prlvement deaux de surface et destuaires (manque le site de la Loire en aval dAngers). Les composs les plus frquemment retrouvs sont le propranolol (btabloquant), prsent dans 6 chantillons sur 9 (illustration 16) des concentrations de 5 26 ng/g et lacide salicylique, prsent dans tous les chantillons des concentrations de 11 563 ng/g.



L encore, lorigine de ce dernier compos, mtabolite de lAspirine, ne peut tre relie aux seules substances pharmaceutiques car cest une substance qui existe ltat naturel.

La fluoxtine, non dtecte dans les eaux, est retrouve sur trois sites : La Vilaine, La Vienne et dans lestuaire de Loire.

La plus grande contamination de leau de lestuaire de Gout, par rapport aux autres sites tudis, est galement observe dans les sdiments avec un plus grand nombre de substances retrouves. Des composs, comme le paractamol, pourtant facilement dgradables se retrouvent dans les sdiments, ce qui implique des apports trs importants si lon considre la fraction importante qui a d tre dgrade (biodgradation > 95 %).

0

25

50

75

Vie

nne

Vila

ine

Cla

in

Est

uaire

Loire

Est

. du

Gou

t

ng/g

FURO

PARAC

FLUODIAZ

Propranolol

0

10

20

30

Vie

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Illustration 16 - Prsence de composs pharmaceutiques dans les sdiments des sites chantillonns. Mesures exprimes en ng/g de sdiments, poids sec.



Dans ltude des substances organiques, le Kow (coefficient de partage octanol/eau, facteur reprsentant leur tendance ladsorption la phase particulaire) est souvent choisi comme indicateur de la rpartition entre phase dissoute et phase particulaire.

Pour les polluants organiques classiques (HAPs, pesticides, PCBs), plus le Kow est grand plus le compos est adsorb.

La prsence du diazpam et de la fluoxtine peut sembler surprenante car ces deux composs nont pas t retrouvs dans les chantillons deau. Nanmoins, ces molcules possdent des Kow relativement levs, ce qui laisse prsager de leur prfrence pour la phase solide et ainsi expliquer leur prsence dans les sdiments tudis.

Pour dautres substances pharmaceutiques comme le paractamol, le Kow ne peut expliquer leur prsence dans les phases solides. En effet, avec des valeurs de Kow proche de zro pour le paractamol, ce compos, trs polaire, ne devrait pas tre retrouv dans des phases solides. Dautres types de phnomnes ont t identifis et entrent en jeu, comme les interactions lectrostatiques entre composs polaires et matires organiques, pour expliquer la prsence de ces composs dans les matrices solides comme les sdiments, les boues de station d'puration

Le protocole dextraction ne permet pas actuellement la mesure de loxazpam et du lorazpam dans les sdiments (rendement dextraction trop faible). Le protocole actuel doit encore subir quelques optimisations afin dabaisser les limites de dtection (comprises entre 5 et 30 ng/g), aujourdhui trop leves pour certains composs, pour pouvoir tirer de relles conclusions.

Ces rsultats, bien que prliminaires, montrent lintrt de ne pas ngliger les compartiments solides (particules, sdiments) dans ltude de limpact des substances pharmaceutiques dans lenvironnement.



4. Conclusions et perspectives

Les diffrentes mesures effectues sur les eaux superficielles, estuariennes et souterraines montrent une relle prsence des substances pharmaceutiques dans le bassin Loire Bretagne. Nanmoins, les sites ont t slectionns pour leur forte susceptibilit prsenter une contamination par les substances pharmaceutiques, et par la prsence connue dautres substances dorigine anthropique.

Cette tude est dans la ligne de campagnes effectues dans dautres rgions de France voire dans dautres pays, qui montrent une imprgnation non ngligeable de ces nouvelles substances dans les cosystmes aquatiques. Le travail prsent ici, focalis sur les substances pharmaceutiques hors antibiotiques, montre le rle jou par les rejets urbains sans parvenir conclure, de manire vidente, sur le lien entre densit de population et concentration de produits pharmaceutiques dans les milieux affrents. Des campagnes plus exhaustives, identifiant des sites prsentant des densits de population diffrentes, permettraient une meilleure rponse cette question.

La pression des installations hospitalires nest pas ngliger mais reste difficile mettre en vidence, les hpitaux ne bnficiant pas de systme dpuration indpendant des rseaux urbains. Nanmoins, lidentification et la quantification de substances dusage plus spcifiquement rserv aux systmes hospitaliers permettraient de documenter plus prcisment limpact des effluents hospitaliers sur la contamination globale.

Dans le cas des antibiotiques il reste difficile didentifier la part respective de la contamination par lusage humain, introduite via les rejets de stations dpuration et la part de la contamination par lusage vtrinaire introduite directement par ruissellement ou par lixiviation, sans aucun traitement, dans les cosystmes. En effet, dans la majeure partie des cas, ce sont les mmes composs qui sont utiliss dans les deux types dusage. La rponse pourrait tre apporte en tudiant spcifiquement les composs usage strictement vtrinaire.



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Annexe 1

29 substances tudies



Composs

Antipsychotiques

Alprazolam Bromazpam

Diazpam Fluoxtine Lorazpam Oxazepam Zolpidem

Hypolipmiants

Gemfibrozil Bzafibrate

Acide 4-chlorobenzoque Fnofibrate

Acide fnofibrique

Analgsiques

Diclofnac Ibuprofne

1-hydroxy ibuprofne 2-hydroxy ibuprofne

Naproxne O-desmethyl naproxne

Ktoprofne Paractamol

Acide salicylique

B-Bloquants

Atnolol Metoprolol Propanolol

Antibiotiques Sulfamthoxazole

Trimthoprim

Antipileptique Carbamazpine

Fongicide Clotrimazole

Diurtique Furosmide



Annexe 2

Caractristiques des points dchantillonnage



Annexe 3

Protocole analytique



La redondance des protocoles analytiques pour certains composs permet de confirmer les rsultats.

Centre scientifique et technique

Service Monitoring, Mesures et Analyses 3, avenue Claude-Guillemin

BP 36009 45060 Orlans Cedex 2 France Tl. : 02 38 64 34 34

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