Présenté par François Beauvais & Marilyn Cyr 15 mars CHM 3103

 Qu’est-ce qu’un BPC?  Origine et Usage  Enjeu pour l’environnement  POP et accumulation  Effets néfastes  Analyse  Décontamination  Conclusion & Travaux futurs CHM3103: Chimie analytique environnementale 2

 CAS  Structure (1) › Deux benzènes liés › Multiples substitutions possible de chlores sur benzènes › 1 à 10 chlores › Classifié par masse  Thermostable › Flash point (170 – 380°C) › Bp ( °C)  Propriétés électriques › Constante diélectrique élevés CHM3103: Chimie analytique environnementale 3 Figure 1- Exemples de structures des biphényles polychlorés (2)

 Production date de 1929 aux États-Unis (3) › Aroclor xxxx (Monsanto Company)  20-80% de Cl (Ex: Aroclor 1260) › Sovol en 1934 au USSR › Plus de 1,5 millions de tonnes produites par 10 pays en 1992 (4)  Intérêt › Huile synthétique diélectrique ininflammable 4 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Largement employé dans les transformateurs et condensateurs  Stabilité chimique et ignifuge (5) › Système hydrauliques › Peinture, Encre d’impression (Peinture résistante au feu, anti-corrosif, resistance chimique et imperméabilité) › Coolant › Cutting oil (Huile lubrifiante à haute température) › Plastifiant (Isolation, résistance au feu) 5 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Catastrophe à St-Basile-le-Grand le 23 août 1988 (6) › Incendie d’un dépôt contenant plus de 20,000 gallons de BPC liquide › Fumée et retombées contaminent air, eau et sol › Près de 25,000 tonnes de matériel contaminé dans au moins quatre municipalités et secteurs environnants › Décomposition des BPC en dioxine et furane (+++ toxique)  Perçu comme la plus grosse catastrophe écologique au Québec par les médias ›  Solutions à l’époque: › Enfouissement › Incinération 6 CHM3103: Chimie analytique environnementale

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 Aux États-Unis (7) › Prohibés depuis 1979 par The Toxic Substances Control Act  Canada (8, 9) › Environmental Contaminant Act 1976 › Règlementations à partir de 1977 › Multiples incidents (Déversement Kénora, Dépôt Smithville, St-Basile-le-Grand) › Loi sur le Transport des Matières Dangereuses (1985) › Entreposage plutôt que destruction  Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants › Signé en 2001 et effectif depuis mai 2004 › Règlemente la production et l’usage de POP 9 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Polluants organiques persistants (POPs) (5)  Grande stabilité  Semi-volatils  Résistes aux acides/bases  Insoluble dans eau  Lipophile  Se retrouvent dans l’environnement:  Poisson  Produits laitiers  Eau 10 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Sur les animaux:  Carcinogène (mélanomes)  Par exemple chez le singe:  ↓thymus  ↓ réponses immunitaires  Effets sur la reproduction (aussi chez rat et souris)  Effets neurologiques  Perturbateurs endocriniens  ↓ taux hormones thyroïdiennes 11 Extrapolation chez l’humain CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Selon le gouvernement du Canada (15) :  Toxicité= modéré à faible  Pourquoi prohiber les BPC ?  Stables donc persistants  Liposoluble  Faible hydrosolubilité = accumulation dans l’organisme 12 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Cas # 1  Échantillon d’eau  Cas #2  Nourriture  Œufs de poule 13 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Eau (11) :  SPME  Nouvelle fibre PANI (Polyaniline, CF 3 COO - )  GC  Détecteur ECD Sélectif: 14 Figure 2- Principe de SPME. (12) 1) N 2 β-β- N2+N2+ + é 2) BPC + é BPC (réduit) 3) BPC (réduit)+ N 2 + BPC + N 2 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Œufs de poule (13)  MSPD (solide)  Sorbants: Florisil (MgO 3 Si) Aluminium neutre LiChroprep RP-18 (gel de silice amorphe)  Homogénéisation, purification & nettoyage  GC-ECD 15 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Sites d’enfouissement (Montréal, Gatineau) (14)  Incinérateur à four rotatif (15)  Alberta:  Transport de matière dangereuse = risques  Nouveau: Incinérateur mobile (Saint-Mathias sur Richelieu) (16)  Efficacité de 99,9999% !!!  Évite le transport de matières dangereuses !! 16 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Déshalogénation bactérienne (17) :  BPC qui produisent l’acide 4-chlorobenzoïque:  Substitution aromatique S N Ar  Catalyse enzymatique  Produit final = 4-hydroxybenzoïque = Non toxique !!! 17 CHM3103: Chimie analytique environnementale

 Impact environnemental › Persistent organic polluant › Accumulation dans la chaîne alimentaire  Cancérigène, affecte glande thyroïde  Présence de BPC au Canada › 40,000 tonnes de BPC (Askarel) importées au Canada (9) › Plus de 1500 sites d’entreposage › Détruit majoritairement par incinération (18)  Méthodes chimiques coûteuses (1-5$/kg)  Usage récent (19) › 8,000 tonnes de BPC dans matériel électrique › 112,000 tonnes de déchets 18 CHM3103: Chimie analytique environnementale

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 Biotransformation des PBC (20) › Boue transformée en fertilisant › Decomposé en CH 4 et CO 2  Décontamination fait partie des efforts concertés pour l’élimination des POP › Distillation d’huile de poisson (21) › Charbon activé (22)  Surface poreuse: adsorption des polluants  Enjeu similaire à l’accumulation du mercure (23) › Présence persistante dans l’environnement 21 CHM3103: Chimie analytique environnementale

Questions ??? 22 CHM3103: Chimie analytique environnementale

23 CHM3103: Chimie analytique environnementale  1.Fiedler, H., 12. Polychlorinated Biphenyls (PCBs): Uses and Environmental Releases, U.N.E. Programme, Editor  2.A. Fromberg, K.G., A. Højgård, S. Fagt, J.C. Larsen, Estimation of dietary intake of PCB and organochlorine pesticides for children and adults. Food Chemistry, (4): p  3.Anne P. Vonderheidea, K.E.M., Juris Meijac and Gwendolyn L. Welshd, Polybrominated diphenyl ethers: Causes for concern and knowledge gaps regarding environmental distribution, fate and toxicity. Science of The Total Environment, 1 August (1-3): p  4.Vassily Ivanov, E.S., Characterization of polychlorinated biphenyl isomers in Sovol and trichlorodiphenyl formulations by high-resolution gas chromatography with electron capture detection and high-resolution gas chromatography-mass spectrometry techniques. Environ. Sci. Technol., (10): p  5.Rutilio Ortiz Salinas, B.S.B., Rey Gutie´rrez Tolentino, Gilberto Dı´az Gonzalez, Salvador Vega y Leo´n, Presence of Polychlorinated Biphenyls (PCBs) in Bottled Drinking Water in Mexico City. Bull Environ Contam Toxicol, : p  6.Radio-Canada, S., Alerte sur Saint-Basile-le-Grand., 1988, Les Archives de Radio-Canada.  7.M Porta, E.Z., Implementing the Stockholm Treaty on Persistent Organic Pollutants. Occupational and Environmental Medicine, (10): p  8.PCB Regulations: An Overview, E. Canada, Editor 29 mars  9.Status of PCB Management in North America, C.f.E. Cooperation, Editor 2009: Montreal.  10.Health Effects of PCBs, U.S.E.P. Agency, Editor August 8, 2008.

 11.Wang Y, L.Y., Zhang J, Xu S, Yang S, Sun C., A novel fluorinated polyaniline-based solid-phase microextraction coupled with gas chromatography for quantitative determination of polychlorinated biphenyls in water samples. Analytica Chimica Acta, (1-2): p  12.Microextraction sur phase solide, in Wikipedia.  13.V.I. Valsamakia, V.I.B., V.A. Sakkas, and Triantafyllos A. Albanisa, Determination of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in chicken eggs by matrix solid phase dispersion. Analytica Chimica Acta, : p  14.Répertoire des dépôts de sols et de résidus industriels, E.e.P.d.Q. Developpement durable, Editor Mars  15.Murray, W., Santé Humaine et Environnement: Les Risques Posés par les BPC, D.d.s.e.d.l. technologie, Editor  16.Technologies, F., Incinerateur mobile de BPC,  17.Graham Solomons, C.F., Chimie organique ed. Modulo  18.Frantisek Kastanek, P.K., Combined decontamination processes for wastes containing PCBs. Journal of Hazardous Materials, (2-3): p  19.Branch, E.S., National Inventory of PCBs in Use and PCB Wastes in Storage in Canada E. Canada, Editor  20.Bertin L, C.S., Fedi S, Zannoni D, Marchetti L, Fava F., Biotransformation of a highly chlorinated PCB mixture in an activated sludge collected from a Membrane Biological Reactor (MBR) subjected to anaerobic digestion. Journal of Hazardous Materials, (2-3): p  21.Oterhals A, K.B., Berntssen MH., Modeling of a short-path distillation process to remove persistent organic pollutants in fish oil based on process parameters and quantitative structure properties relationships. Chemosphere, (2): p  22.Vasilyeva GK, S.E., Nikolaeva SN, Lebedev AT, Shea PJ., Dynamics of PCB removal and detoxification in historically contaminated soils amended with activated carbon. Environ. Pollut., (3): p  23.Vitalone A, C.A., Cinque C, Fattori V, Matteucci P, Zuena AR, Costa LG., Long-term effects of developmental exposure to low doses of PCB 126 and methylmercury. Toxicology letters, (1): p CHM3103: Chimie analytique environnementale 24