Processus d'émission de micropolluants par lessivage: étude du potentiel d'émission d'alkylphénols et de bisphénol-A par les matériaux de construction et l'automobile
Résumé
La caractérisation des eaux pluviales réalisée au cours du projet INOGEV au niveau de trois bassins versants a mis en évidence une contamination significative des eaux pluviales urbaines pour différents micropolluants organiques, contamination imputable pour la majeure partie à des émissions endogènes aux bassins versants. C'est le cas notamment des alkylphénols (APs), du bisphénol A (BPA) et des PBDE, qui sont des molécules organiques de synthèse dont la toxicité est reconnue, et faisant l'objet actuellement de restrictions d'usage à l'échelle européenne ou nationale. Les sources potentielles de ces contaminants dans les eaux ruissellement sont les activités du bassin versant, et en particulier l'activité automobile, ainsi que le lessivage des matériaux constituants l'enveloppe du bâti et des infrastructures urbaines. Une analyse bibliographique détaillée a permis de suspecter la présence des alkylphénols et du bisphénolA dans divers consommables automobiles, ainsi que dans des matériaux fréquemment utilisés dans le secteur de la construction et entrant en contact avec l'eau de pluie. Cependant, compte tenu de la diversité de formulation des matériaux en fonction de leur usage et du caractère très général des données de la littérature, il est très difficile de caractériser le risque effectif d'émission de ces composés dans le ruissellement. Dans le cas des PBDE, la synthèse bibliographique montre que leur utilisation dans le secteur de la construction/bâtiment et de l'automobile concerne essentiellement les équipements d'intérieurs, et très rarement les éléments extérieurs. C'est pourquoi la suite du travail s'est focalisée sur une évaluation expérimentale du potentiel d'émission dans l'eau des AP et BPA pour une sélection de matériaux et consommables urbains pour lesquels la présence de ces composés était suspectée. 27 échantillons de matériaux, neufs et usagés, appartenant à 6 grandes familles de matériaux de construction (bétons, PVC, acier laqué, polycarbonate, étanchéité en bitume modifié SBS, matériaux de drainage) ont été collectés. Ces matériaux ont fait l'objet d'essais de lixiviation au méthanol, pour identifier la présence ou non d'APs et BPA extractibles, puis pour une sélection d'entre eux d'essais de lixiviation à l'eau. Les analyses ont porté sur le nonylphénol (NP), le mono et le di éthoxylates de nonylphénol (NP1EO et NP2EO), le nonylphénol mono carboxylé (NP1EC), l'octyphénol (OP), le mono et le di éthoxylates d'octylphénol ainsi que le bisphénolA. La contribution potentielle du secteur automobile a été abordée par des essais de lixiviation sur des échantillons de pneumatiques (4) et de carrosserie (3), ainsi que l'analyse directe de la composition de différents fluides automobiles (3 liquides de frein, 4 liquides refroidissement, 4 laves glace). Les bitumes, les carburants et les huiles moteurs, bien qu'identifiés comme sources potentielles d'AP et BPA non pas pu être étudiés au cours de ce travail du fait de difficultés analytiques. Les essais de lixiviation ont permis de détecter la présence d'au moins un des composés recherchés à des niveaux significativement supérieurs aux blancs dans la plupart des échantillons testés, démontrant la présence ubiquiste de ces composés dans les matériaux urbains. Les composés émis le plus fréquemment lors de la lixiviation à l'eau, et avec les taux d'émission les plus élevés sont le bisphénol A et le nonylphénol. Les émissions de bisphénolA les plus importantes (de 10 à 300 ng/g) ont été mesurées pour le polycarbonate, les pneumatiques, certaines carrosseries de voiture et les PVC (gouttières, volets). Le nonylphénol a été lixivié en quantités importantes (1 à 10 ng/g) pour les PVC, certains bétons, les étanchéités en bitume modifié et les échantillons de carrosserie. Les pneumatiques sont les seuls matériaux lixiviés présentant de fortes émissions en octylphénol (1 à 10 ng/g). L'analyse des fluides automobiles a permis de confirmer la présence de bisphénolA et de nonylphénol dans la composition des liquides de frein et d'embrayage : 0.3 à 5.5 g/l pour le BPA, 2.3 à 3.9 mg/l pour le NP. Le BPA a également été quantifié en concentration significative (1.7 mg/l) dans un des liquides de refroidissement. BPA et APs ont été quantifiés à l'état de traces (0 à 7 µg/l) dans les autres liquides de refroidissement et les liquides lave-glace. Ces résultats permettent d'identifier les principales sources primaires pouvant expliquer la contamination des eaux de ruissellement en alkylphénol et en bisphénolA. Les conditions d'essai de la lixiviation sont cependant très différentes des conditions de ruissellement lors d'une pluie (surface de contact et temps de contact lors d'une pluie beaucoup plus faible que dans le cas de la lixiviation) et ne permettent pas de préjuger des concentrations pouvant être émises dans le ruissellement. Une première tentative de quantification des concentrations pouvant être émises dans des conditions proches de celles de la pluie a été réalisée en appliquant une pluie synthétique simulée sur 5 échantillons de matériaux, sélectionnés parmi les plus émissifs à la lixiviation : plaque de polycarbonate, carrosserie de voiture, membrane d'étanchéité en bitume modifié, gouttière en PVC, béton de trottoir. Les résultats en simulation de pluie confirment le potentiel de contamination du ruissellement même avec un temps de contact très court mais montrent un comportement des matériaux assez différent de celui observé en lixiviation et demanderaient à être étayés par un plus grand nombre d'essais.