Biologie environnementale

La toxicologie environnementale est l’étude scientifique des effets sur la santé associés à l’exposition aux produits chimiques toxiques (tableau 1) présents dans les environnements naturels, de travail et de vie. Le terme décrit également la gestion des toxines et de la toxicité environnementales, et le développement de protections pour les humains et l’environnement.

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Routes d’exposition aux produits chimiques

Pour causer des problèmes de santé, les produits chimiques doivent pénétrer dans votre corps. Il existe trois principales « voies d’exposition », ou façons dont un produit chimique peut pénétrer dans votre corps.

• Respiration (inhalation) : Respirer des gaz, des brouillards ou des poussières chimiques qui se trouvent dans l’air.
• Contact avec la peau ou les yeux : Avoir des produits chimiques sur la peau, ou dans les yeux. Ils peuvent endommager la peau, ou être absorbés par la peau dans la circulation sanguine.
• Avaler (ingestion) : Cela peut se produire lorsque des produits chimiques ont été renversés ou se sont déposés sur des aliments, des boissons, des cigarettes, des barbes ou des mains.

Une fois que les produits chimiques ont pénétré dans votre corps, certains peuvent passer dans la circulation sanguine et atteindre des organes internes « cibles », tels que les poumons, le foie, les reins ou le système nerveux.

Quelles formes prennent les produits chimiques ?

Les substances chimiques peuvent prendre diverses formes. Elles peuvent se présenter sous forme de solides, de liquides, de poussières, de vapeurs, de gaz, de fibres, de brouillards et de fumées. La forme sous laquelle se trouve une substance a beaucoup à voir avec la façon dont elle pénètre dans votre corps et les dommages qu’elle peut causer. Un produit chimique peut également changer de forme. Par exemple, les solvants liquides peuvent s’évaporer et dégager des vapeurs que vous pouvez inhaler. Parfois, les produits chimiques se présentent sous une forme qui ne peut pas être vue ou sentie, de sorte qu’ils ne peuvent pas être facilement détectés.

Quels effets sur la santé les produits chimiques peuvent-ils causer ?

Un effet aigu d’un contaminant (Le terme « contaminant » désigne les substances dangereuses, les polluants, la pollution et les produits chimiques) est un effet qui se produit rapidement après une exposition à une grande quantité de cette substance. Un effet chronique d’un contaminant résulte de l’exposition à de petites quantités d’une substance sur une longue période. Dans ce cas, l’effet peut ne pas être immédiatement évident. Les effets chroniques sont difficiles à mesurer, car les effets peuvent ne pas être visibles avant des années. L’exposition à long terme à la cigarette, l’exposition à de faibles niveaux de radiation et la consommation modérée d’alcool sont toutes considérées comme produisant des effets chroniques.

Depuis des siècles, les scientifiques savent que presque toutes les substances sont toxiques en quantités suffisantes. Par exemple, de petites quantités de sélénium sont nécessaires au bon fonctionnement des organismes vivants, mais de grandes quantités peuvent provoquer un cancer. L’effet d’un certain produit chimique sur un individu dépend de la dose (quantité) de ce produit. Cette relation est souvent illustrée par une courbe dose-réponse qui montre la relation entre la dose et la réponse de l’individu. Les doses létales chez l’homme ont été déterminées pour de nombreuses substances à partir d’informations recueillies dans des registres d’homicides, d’empoisonnements accidentels et de tests sur des animaux.

Une dose qui est létale pour 50 % d’une population d’animaux de laboratoire est appelée dose létale-50 % ou DL-50. La détermination de la DL-50 est nécessaire pour les nouveaux produits chimiques synthétiques afin de donner une mesure de leur toxicité. La dose qui fait que 50 % d’une population ne présente aucune réaction significative (par exemple, perte de cheveux, retard de développement) est appelée dose efficace-50 % ou DE-50. Certaines toxines ont une quantité seuil en dessous de laquelle il n’y a pas d’effet apparent sur la population exposée.

Contaminants environnementaux

La contamination de l’air, de l’eau ou du sol par des substances potentiellement dangereuses peut affecter toute personne ou communauté. Les contaminants (tableau 2) sont souvent des produits chimiques que l’on trouve dans l’environnement en quantités supérieures à celles qui s’y trouveraient naturellement. Nous pouvons être exposés à ces contaminants à partir de diverses sources résidentielles, commerciales et industrielles. Parfois, les contaminants environnementaux nocifs apparaissent de manière biologique, comme les moisissures ou une prolifération d’algues toxiques.

Un aperçu de certains contaminants courants

L’arsenic est un élément naturel qui est normalement présent partout dans notre environnement dans l’eau, le sol, la poussière, l’air et les aliments. Les niveaux d’arsenic peuvent varier d’une région à l’autre en raison de l’activité agricole et industrielle ainsi que des processus géologiques naturels. L’arsenic provenant de l’agriculture et des fonderies a tendance à se lier fortement au sol et devrait rester près de la surface de la terre pendant des centaines d’années, ce qui constitue une source d’exposition à long terme. On trouve couramment du bois traité à l’arséniate de cuivre chromaté (ACC) dans les terrasses et les rampes des maisons existantes et dans les structures extérieures telles que les équipements de terrains de jeux. Certains aquifères souterrains sont situés dans des roches ou des sols dont la teneur en arsenic est naturellement élevée.

La majeure partie de l’arsenic pénètre dans l’organisme par ingestion d’aliments ou d’eau. La présence d’arsenic dans l’eau potable est un problème dans de nombreux pays du monde, notamment au Bangladesh, au Chili, en Chine, au Vietnam, à Taiwan, en Inde et aux États-Unis. L’arsenic peut également se trouver dans les aliments, notamment le riz et certains poissons, où il est présent en raison de son absorption par le sol et l’eau. Il peut également pénétrer dans l’organisme en respirant des poussières contenant de l’arsenic. Les chercheurs ont découvert que l’arsenic, même à de faibles niveaux, peut interférer avec le système endocrinien de l’organisme. L’arsenic est également un agent cancérigène humain connu, associé au cancer de la peau, des poumons, de la vessie, des reins et du foie.

Le mercure est un métal présent à l’état naturel, un produit chimique utile dans certains produits et un risque potentiel pour la santé. Le mercure existe sous plusieurs formes ; les types auxquels les gens sont généralement exposés sont le méthylmercure et le mercure élémentaire. À température ambiante, le mercure élémentaire est un liquide brillant, blanc argenté, qui peut produire une vapeur inodore et nocive. Le méthylmercure, un composé organique, peut s’accumuler dans le corps des poissons prédateurs à longue durée de vie. Pour éviter que le mercure ne se retrouve dans les poissons que nous mangeons et dans l’air que nous respirons, il est important d’apporter les produits contenant du mercure dans un centre de traitement des déchets dangereux pour qu’ils soient éliminés. Les produits courants vendus aujourd’hui qui contiennent de petites quantités de mercure comprennent les lampes fluorescentes et les piles boutons.

Bien que le poisson et les crustacés présentent de nombreux avantages nutritionnels, la consommation de grandes quantités de poisson augmente l’exposition d’une personne au mercure. Les femmes enceintes qui consomment régulièrement du poisson à forte teneur en mercure courent le risque d’endommager de façon permanente leur fœtus en développement. Les enfants nés de ces mères peuvent présenter des difficultés motrices, des problèmes sensoriels et des déficits cognitifs. La figure 1 identifie les quantités typiques (moyennes) de mercure dans les poissons de pêche commerciale et sportive couramment consommés.

Le bisphénol A (BPA) est un produit chimique synthétisé en grandes quantités pour être utilisé principalement dans la production de plastiques polycarbonates et de résines époxy. Les plastiques polycarbonates ont de nombreuses applications, notamment dans certains emballages pour aliments et boissons, par exemple les bouteilles d’eau et les biberons, les disques compacts, les équipements de sécurité résistant aux chocs et les dispositifs médicaux. Les résines époxy sont utilisées comme laques pour revêtir des produits métalliques tels que les boîtes de conserve, les bouchons de bouteilles et les tuyaux d’alimentation en eau. Certains mastics et composites dentaires peuvent également contribuer à l’exposition au BPA. La principale source d’exposition au BPA pour la plupart des gens est l’alimentation. Le bisphénol A peut s’infiltrer dans les aliments à partir des revêtements internes protecteurs en résine époxy des aliments en conserve et des produits de consommation tels que la vaisselle en polycarbonate, les récipients de stockage des aliments, les bouteilles d’eau et les biberons. Le degré de lixiviation du BPA des bouteilles en polycarbonate dans les liquides peut dépendre davantage de la température du liquide ou de la bouteille que de l’âge du récipient. Le BPA peut également être trouvé dans le lait maternel.

Les phtalates sont un groupe de produits chimiques synthétiques utilisés pour ramollir et augmenter la flexibilité du plastique et du vinyle. Le chlorure de polyvinyle est rendu plus souple et plus flexible par l’ajout de phtalates. Les phtalates sont utilisés dans des centaines de produits de consommation. Les phtalates sont utilisés dans les cosmétiques et les produits de soins personnels, notamment les parfums, les laques pour cheveux, les savons, les shampooings, les vernis à ongles et les crèmes hydratantes pour la peau. Ils sont utilisés dans des produits de consommation tels que les jouets en plastique souple et en vinyle, les rideaux de douche, les papiers peints, les minibandes en vinyle, les emballages alimentaires et les pellicules en plastique. L’exposition à de faibles niveaux de phtalates peut provenir de la consommation d’aliments emballés dans du plastique contenant des phtalates ou de l’inhalation de poussière dans des pièces où se trouvent des cloisons en vinyle, du papier peint ou des revêtements de sol récemment installés qui contiennent des phtalates. Nous pouvons être exposés aux phtalates en buvant de l’eau qui en contient. Les phtalates sont soupçonnés d’être des perturbateurs endocriniens.

Le plomb est un métal présent naturellement dans les roches et le sol de la croûte terrestre. Il est également produit par la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole, l’essence et le gaz naturel, l’exploitation minière et la fabrication. Le plomb n’a pas de goût ni d’odeur distinctifs. Le symbole chimique du plomb élémentaire est Pb. Le plomb est utilisé dans la fabrication de batteries, de tuyaux, de toitures, d’équipements électroniques scientifiques, de systèmes de localisation militaires, d’appareils médicaux et de produits destinés à protéger des rayons X et des radiations nucléaires. Il est utilisé dans les glaçures pour céramique et dans la verrerie en cristal. En raison de problèmes de santé, le plomb et les composés du plomb ont été interdits dans la peinture des maisons en 1978, dans les soudures utilisées sur les conduites d’eau en 1986, dans l’essence en 1995, dans les soudures utilisées sur les boîtes de conserve en 1996 et dans les feuilles d’étain sur les bouteilles de vin en 1996. La Food and Drug Administration américaine a fixé une limite à la quantité de plomb pouvant être utilisée dans les céramiques.

Le plomb et les composés du plomb sont répertoriés comme « raisonnablement anticipés comme étant cancérigènes pour l’homme ». Il peut affecter presque tous les organes et systèmes de votre corps. Il peut être tout aussi nocif s’il est respiré ou avalé. La partie du corps la plus sensible à l’exposition au plomb est le système nerveux central, en particulier chez les enfants, qui sont plus vulnérables au saturnisme que les adultes. Un enfant qui avale de grandes quantités de plomb peut développer des lésions cérébrales pouvant entraîner des convulsions et la mort ; l’enfant peut également développer une anémie sanguine, des lésions rénales, des coliques et une faiblesse musculaire. De faibles niveaux répétés d’exposition au plomb peuvent altérer la croissance mentale et physique normale d’un enfant et entraîner des problèmes d’apprentissage ou de comportement. L’exposition à des niveaux élevés de plomb chez les femmes enceintes peut provoquer des fausses couches, des naissances prématurées et des bébés plus petits. Une exposition répétée ou chronique peut entraîner l’accumulation de plomb dans votre corps, ce qui conduit à un empoisonnement au plomb.

Le formaldéhyde est un gaz ou un liquide incolore et inflammable qui a une odeur âcre et suffocante. Il s’agit d’un composé organique volatil, c’est-à-dire un composé organique qui se transforme facilement en vapeur ou en gaz. Il est également produit naturellement en petites quantités inoffensives dans le corps humain. La principale façon dont nous pouvons être exposés au formaldéhyde est en respirant l’air qui en contient. Les rejets de formaldéhyde dans l’air proviennent des industries qui utilisent ou fabriquent du formaldéhyde, des produits en bois (tels que les panneaux de particules, le contreplaqué et les meubles), des gaz d’échappement des voitures, de la fumée de cigarette, des peintures et vernis, des tapis et des tissus de presse permanents. Le vernis à ongles, et les revêtements de sol appliqués commercialement émettent du formaldéhyde.

Radiation

La radiation est l’énergie émise par les atomes et est tout autour de nous. Nous sommes exposés chaque jour aux rayonnements provenant de sources naturelles comme le sol, les roches et le soleil. Nous sommes également exposés aux rayonnements provenant de sources artificielles comme les rayons X médicaux et les détecteurs de fumée. Nous sommes même exposés à de faibles niveaux de rayonnements lors de vols internationaux, en regardant la télévision et même en utilisant certains matériaux de construction. On ne peut pas voir, sentir ou goûter les rayonnements. Certains types de matériaux radioactifs sont plus dangereux que d’autres. Il est donc important de gérer soigneusement les rayonnements et les substances radioactives pour protéger la santé et l’environnement.

Le radon est un gaz radioactif d’origine naturelle, incolore et inodore. Il provient de la désintégration naturelle de l’uranium ou du thorium présents dans presque tous les sols. Il se déplace généralement à travers le sol et pénètre dans la maison par les fissures des sols, des murs et des fondations. Il peut également être libéré par les matériaux de construction ou l’eau de puits. Le radon se décompose rapidement et dégage des particules radioactives. Une exposition à long terme à ces particules peut entraîner un cancer du poumon. Le radon est la principale cause de cancer du poumon chez les non-fumeurs, selon l’Agence américaine de protection de l’environnement, et la deuxième cause derrière le tabagisme.

Attribution

Essentials of Environmental Science par Kamala Doršner est autorisé sous CC BY 4.0. Modifié à partir de l’original par Matthew R. Fisher.