L’air au-dessus de Lamont, dans l’Oklahoma, a réservé une surprise. Des chercheurs ont enregistré des paraffines chlorées à chaîne moyenne (PCCM) flottant au-dessus de leur tête, marquant la première détection atmosphérique de ce polluant industriel sur le continent.
« C’est très excitant en tant que scientifique de trouver quelque chose d’inattendu comme cela que nous ne recherchions pas », a déclaré Daniel Katz , doctorant en chimie à l’Université du Colorado à Boulder et responsable de l’étude.
Ils ont fait cette découverte grâce à la spectrométrie de masse à ionisation chimique ( CIMS ), une technique suffisamment sensible pour repérer des parties par quadrillion.
Pourquoi cette découverte a surpris les chimistes
Des surveillances antérieures ont détecté des MCCP dans l’air polaire et dans plusieurs villes asiatiques, mais aucun n’a été détecté dans l’hémisphère occidental, de sorte que les analystes ont supposé que les niveaux ici étaient négligeables.
Les relevés effectués en Oklahoma ont infirmé cette hypothèse quelques heures seulement après la mise en service de l’instrument. Les concentrations ont atteint un pic d’environ 3 nanogrammes par mètre cube, des milliers de fois supérieures aux valeurs de fond éloignées.
Les pics diurnes et les accalmies nocturnes laissaient entrevoir des variations de température quotidiennes déplaçant les composés entre l’air et les sols agricoles poussiéreux. Ce schéma impliquait une source proche, au niveau du sol, plutôt que des cheminées éloignées.
Les chimistes atmosphériques doivent désormais repenser les modèles de transport qui considéraient les États-Unis comme une zone vierge pour ces contaminants.
Comprendre les MCCP – les bases
Les MCCP appartiennent à la classe plus large des paraffines chlorées utilisées dans les fluides de travail des métaux, le PVC et les revêtements ignifuges.
Leurs cousins plus petits, les paraffines chlorées à chaîne courte (PCCC), ont été interdits de production aux États-Unis en 2009 après que les régulateurs les ont qualifiés de toxines persistantes et bioaccumulables.
« Nous avons toujours ces conséquences imprévues de la réglementation, lorsque vous réglementez quelque chose, et qu’il y a toujours un besoin pour les produits dans lesquels ils se trouvaient », a déclaré Eleanor Browne , membre du CIRES à CU Boulder.
Les fabricants ont souvent opté pour des MCCP lorsque les SCCP ont été soumises à des réglementations plus strictes. Cette substitution a créé ce que Browne appelle un problème réglementaire de « jeu de mots ».
Les négociateurs internationaux envisagent désormais une élimination progressive et définitive. Le comité d’experts de la Convention de Stockholm a recommandé l’inscription des PCCM sur la liste des substances devant être éliminées à l’échelle mondiale en 2023, et le vote final est prévu pour 2025.
En attendant, la production et le commerce continuent, et des expéditions de tonnes de plastique, de peinture et de lubrifiants miniers traversent toujours les frontières.
De l’usine à l’engrais
Comment un additif d’atelier métallurgique a-t-il pu se retrouver sur des rangs de blé ? L’équipe pointe du doigt les engrais biosolides, des boues riches en nutriments issues des eaux usées municipales.
Des études montrent que plus de la moitié des CP entrants adhèrent aux boues pendant le traitement, transformant le matériau en un réservoir chimique.
« Lorsque les boues d’épuration sont répandues dans les champs, ces composés toxiques peuvent être libérés dans l’ air », a déclaré Katz. Les agriculteurs de l’Oklahoma épandent régulièrement des biosolides pour augmenter la teneur en azote du sol.
Le vent sur les surfaces fraîchement traitées peut soulever des particules fines chargées de PCCM. Une fois en suspension dans l’air, la lumière du soleil réchauffe le mélange, provoquant la vaporisation des molécules les plus volatiles.
L’échantillonnage des boues en Australie donne une idée des enjeux, avec des niveaux de MCCP dépassant 3 600 nanogrammes par gramme de matière sèche. Des valeurs similaires dans les boues américaines alimenteraient largement les panaches atmosphériques régionaux.
Préoccupations sanitaires concernant les MCCP
Les toxicologues ont établi un lien entre l’exposition au CP et le stress hépatique, la perturbation endocrinienne et les troubles du développement dans des études animales.
Les données humaines restent rares, mais les analyses sanguines réalisées dans les villes industrielles montrent que la charge corporelle augmente avec les émissions locales.
Les MCCP partagent des caractéristiques structurelles avec les PFAS, des substances chimiques éternelles, et persistent dans les tissus adipeux pendant des années. Cette persistance leur donne le temps de remonter les chaînes alimentaires et de suivre les humains loin de toute usine.
Les autorités de réglementation sont confrontées à un manque de données : il n’existe aucune norme fédérale sur la qualité de l’air et la surveillance de l’exposition individuelle est rare. La détection en Oklahoma met désormais les agences sous pression pour qu’elles élaborent des directives qui répondent aux préoccupations croissantes du public.
Comment l’équipe a attrapé le coupable
L’instrument utilisé par Katz permettait de compter des instantanés d’une seconde de tout ce qui était plus lourd que l’acide nitrique. Chaque molécule de paraffine chlorée crée une empreinte des isotopes de carbone, de chlore et d’hydrogène.
Katz a remarqué des schémas qui n’appartenaient pas à des groupes d’acide sulfurique connus. Il a donc extrait des spectres de référence et comparé les pics manuellement. Cette enquête a confirmé la présence d’au moins dix-huit variants de MCCP, chacun flottant dans l’air une partie de la journée.
Les concentrations ont fortement augmenté avec la température, démontrant une relation classique de Clausius-Clapeyron . Ces données ont montré aux chercheurs que les particules du sol agissent comme une éponge chimique, absorbant les PCCM pendant la nuit et les restituant à midi.
Même les pluies torrentielles n’ont pas réussi à éliminer complètement le panache, ce qui suggère un renouvellement constant à partir de la surface du sol.
Que se passe-t-il ensuite
L’équipe prévoit des travaux de terrain tout au long de l’année pour observer les fluctuations saisonnières et identifier les points chauds. Elle prélèvera également des échantillons de sols et de boues locaux afin de suivre le parcours complet du produit chimique , des égouts à la poussière.
Les législateurs de l’État ont déjà cité cette découverte lors de leurs débats sur le renforcement des règles d’épandage des biosolides. Des débats similaires reprennent dans d’autres États agricoles, à mesure que la nouvelle se répand dans les milieux de la santé environnementale.
Pour l’industrie, les données de l’Oklahoma relancent la question du remplacement d’un additif problématique par un autre. Certains fabricants explorent désormais les lubrifiants et plastifiants non chlorés pour anticiper d’éventuelles interdictions.
« Je pense qu’il est important que nous continuions à avoir des agences gouvernementales capables d’évaluer la science et de réglementer ces produits chimiques si nécessaire pour la santé et la sécurité publiques », a déclaré Katz.
La communauté scientifique au sens large considère cette étude comme la preuve que la surveillance de routine peut encore nous réserver des surprises.
L’étude est publiée dans ACS Environmental Au .
