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PCB: produits et sous-produits

Entre 1929 et 1989, on estime que 1,7 million de tonnes métriques de PCB ont été produites dans le commerce dans le monde2. Ces PCB commerciaux ont été vendus aux États-Unis sous des dizaines de noms commerciaux différents, dont le plus connu était Aroclor. Ces produits étaient des mélanges qui contenaient différents congénères de PCB, chacun d'entre 1 et 10 atomes de chlore.3 (Les PCB produites de manière non intentionnelle se produisent généralement en tant que mélanges de congénères.) Chacun des 209 congénères de PCB totale a une structure distincte qui influence la façon dont elle se comporte de manière écologique Et comment il interagit avec les cellules vivantes et les organismes.
Bien que de grandes quantités de BPC commercialisés restent dans l'environnement, le suivi effectué sur un certain nombre de sites autour de l'Amérique du Nord au cours des cinq dernières années a détecté des concentrations notables de concentrations atmosphériques de PCB qui ne font pas partie de la PCB commerciale historique et désormais interdite des produits. Ces congeners ont également été détectés dans les masses d'eau des États-Unis, y compris le fleuve Delaware, le port de New York-New Jersey, le canal d'expédition de Houston et la baie de San Francisco. Dans la rivière Spokane, dans l'État de Washington, de tels PCB sont actuellement responsables de la violation des normes locales de qualité de l'eau.
L'un de ces congénères, PCB 11, émerge comme marqueur de la contamination non contaminée des PCB. En ce qui concerne le travail de détective environnemental et scientifique, les chercheurs qui ont détecté des PCB 11 et d'autres congénères dans des échantillons d'air ont découvert que ces PCB correspondaient à ceux précédemment détectés dans l'eau déversée des installations de fabrication de peinture. Le test des échantillons de peinture a révélé 50 congénères de PCB différents, y compris PCB 11, qui est connu pour être produit dans la fabrication de pigments jaunes de diarylide. Le PCB 11 n'est associé ni à des produits historiques de PCB commerciaux ni à une ventilation ou à un produit de déchloration de ces anciens mélanges commerciaux.5 Donc, si l'on retrouve PCB 11 dans l'environnement, il provient probablement de sources autres que les PCB existantes.
Le PCB 11 a été trouvé dans le sédiment des Grands Lacs7 et dans les échantillons d'air de la région polaire.8 Les travaux effectués par un certain nombre d'équipes de recherche indiquent que les peintures et les pigments sont des sources probables de la PCB 11 qui sont détectées au niveau de l'environnement.7 Mais la PCB 11 est loin de Seuls les congénères sont trouvés dans les essais de pigments et les produits dans lesquels ils sont utilisés. De tels tests ont révélé des PCB allant de ceux avec seulement quelques atomes de chlore, des PCB 1 à 11, aux congénères les plus chlorés, les PCB 206 à 209. Ces congeners incluent Un certain nombre de ceux précédemment identifiés comme de la dioxine. Les PCB de type Dioxine sont structurellement semblables aux dibenzo-p-dioxines et dibenzofuranes polychlorés, aux produits chimiques connus pour l'environnement et à des effets néfastes sur la santé, parmi lesquels le cancer et les impacts sur le développement, La reproduction et l'immunité. Biologiquement, ces produits chimiques partagent une capacité à se lier à un récepteur cellulaire connu sous le nom de récepteur d'hydrocarbure aryle, qui régule l'expression de gènes qui influencent de multiples fonctions, y compris la production d'enzymes et la régulation des hormones.
Des tests récents de pigments au Japon par l'Association japonaise des colorants et des produits chimiques industriels ont trouvé des traces de PCB dans 57 des 98 pigments organiques testés.9,10 Certains de ces pigments présentaient des PCB à des concentrations supérieures à 50 ppm. Le test des journaux et des magazines, des emballages alimentaires et des sacs en plastique colorés ou imprimés avec des encres et des pigments associés à des sous-produits de PCB a également confirmé la présence de ces PCB, y compris PCB 11.5
Les PCB détectés dans les échantillons de peinture et de pigments et ceux détectés dans les produits finis colorés avec de tels pigments se chevauchent également avec ceux identifiés en 2012 dans les essais d'effluents de l'usine de recyclage Inland Empire Paper (IEP) à Spokane, selon le directeur environnemental de l'IEP Doug Krapas. IEP a pu connecter les PCB dans ses eaux usées avec des encres sur le papier qu'il recycle, la plupart des journaux, des magazines, des documents d'expédition et des emballages. Les processus de fabrication du papier ont historiquement été une source de composés chlorés qui sont connus pour avoir des effets néfastes sur la santé sur les écosystèmes aquatiques, mais au fil du temps, IEP a changé ses processus pour éliminer l'utilisation du chlore. Il avait également installé des systèmes de traitement secondaire et tertiaire et des systèmes en boucle fermée pour réduire l'utilisation globale de l'eau et les rejets d'eau et pour réduire les contaminants dans ses eaux usées autant que possible techniquement. Lorsque la société a découvert que, malgré toutes ces mesures, des PCB dépassant les normes locales se trouvaient comme eaux usées, il s'est rendu compte que quelque chose dans le papier recyclé doit causer le problème.
Selon Krapas, tant que les installations de recyclage continuent à traiter du papier qui contient de l'encre avec des niveaux admissibles de BPC de sous-produits, il y aura des problèmes pour répondre aux normes de qualité de l'eau. Les PCB encreux présentent un problème particulier pour l'usine de Spokane de l'IEP, compte tenu des faibles niveaux de PCB autorisés par les normes locales de qualité de l'eau - les normes locales de qualité de l'eau de la tribu Spokane limite les PCB à 3,37 parties par quadrillion (ppq) .12 Cette norme est basée sur la consommation de poisson - C'est-à-dire la quantité de PCB que les gens ingéreraient en mangeant du poisson de la rivière Spokane et est basée sur la dépendance de la tribu sur les poissons locaux comme aliment de base.
Keri Hornbuckle, professeur d'ingénierie civile et environnementale de l'Université de l'Iowa, affirme qu'avant 2007, la plupart des contrôles environnementaux pour les PCB n'étaient pas conçus pour échantillonner les 209 congénères de PCB, mais axés uniquement sur ceux qui ont été produits intentionnellement, les mélanges Aroclor commerciaux. Cela signifie que la surveillance de l'environnement a probablement disparu de la détection des BPC qui sont des sous-produits involontaires. La nouvelle technologie de surveillance utilisée par Hornbuckle et ses collègues grâce au financement du programme de recherche Superfund de l'Institut national des sciences de la santé de l'environnement - initialement pour surveiller l'air à Chicago, mais depuis plusieurs autres endroits - a été pour la première fois la présence environnementale involontaire Créé des PCB.
Hornbuckle et son collègue Dingfei Hu, spécialiste adjoint de l'étude de l'hydroscience et de l'ingénieur de l'Université de l'Iowa, ont émis l'hypothèse que, parce que les congénères de PCB qu'ils détectaient dans des échantillons d'air étaient les mêmes que ceux qui avaient été détectés dans de l'eau déversée des installations de fabrication de peinture, ces congénères de PCB Pourrait également être présent dans les peintures commerciales. Pour enquêter, les chercheurs ont évalué les PCB dans les pigments de peinture achetés sur le marché de détail américain en 2009.6 Leur analyse a révélé plus de 50 congénères de PCB différents (y compris plusieurs précédemment identifiés comme étant de type dioxine) dans les pigments. Les congénères de PCB identifiés semblent varier en fonction des types de pigments analysés et des processus de fabrication impliqués dans leur production. Bien que les PCB générés en tant que sous-produits varient selon le type de pigment, les procédés qui entraînent ces PCB combinent généralement du chlore, des sels et des hydrocarbures ou des composés hydrocarbonés chlorés à des températures élevées.
Une analyse plus approfondie indiquait que certains PCB étaient fréquents dans ce qu'on appelle les pigments azo, diarylide et phtalocyanine, qui sont couramment utilisés pour colorer les encres, les colorants, la peinture, le papier, les textiles, les plastiques, le cuir, les cosmétiques et les aliments, entre autres matériaux et produits . Les pigments azo et diarylide sont principalement utilisés pour fabriquer des jaunes, mais aussi des rouges et des oranges, tandis que les pigments de phtalocyanine sont principalement utilisés pour fabriquer du blues et des verts.
"L'utilisation répandue de ces pigments explique la présence de PCB 11 dans des produits commerciaux communs dans toute la société moderne, tels que les journaux, les magazines et les boîtes en carton", a écrit Hu et Horn-buckle. "Bien que nous ne sachions pas si les PCB inadéquats ont des effets néfastes sur la santé humaine, il existe de nombreuses voies potentielles pour l'exposition humaine à ces PCB par inhalation, exposition cutanée et ingestion en raison de leurs caractéristiques physico-chimiques de la semi-volatilité, de l'hydrophobicité et de la persistance. "Ils disent également qu'à leur connaissance," les pigments ou les colorants sont la seule source importante de PCB 11 ", et donc la détection de PCB 11 dans l'air" doit être associée à l'activité humaine en utilisant des pigments ou des colorants "6.
Dans une étude publiée par la suite, Hu et Hornbuckle ont noté que le schéma de PCB détecté dans les pigments de peinture commerciaux testés n'était pas lié à celui de la production commerciale de PCB et comprenait «de nombreux congénères hautement bioaccumulatifs, toxiques et / ou probablement cancérogènes». 7 Ils ont cité la production de peinture et l'utilisation comme source probable de ces PCB en Amérique du Nord. Leur enquête, qui portait sur les sédiments des Grands Lacs, semblait confirmer la présence dans l'environnement des sous-produits de sous-produits manufacturés non associés à des mélanges commerciaux historiques. Ils notent cependant que, parce que leur étude sur les sédiments ne leur a pas permis d'identifier les sources de congénères de PCB qui semblent être communes aux mélanges commerciaux Aroclor traditionnels et aux sous-produits pigmentaires, il laisse des questions importantes sans réponse concernant les congénères de PCB de type dioxine trouvés Dans ces échantillons, qui ont des sources multiples potentielles,
L'établissement d'un lien entre les pigments et les PCB dans l'environnement est la recherche de Lisa Rodenburg, professeure agrégée de sciences environnementales de l'Université Rutgers, dans laquelle elle a testé directement les produits imprimés ou colorés avec des pigments associés aux PCB sous-produits5,13 parmi les imprimés Les produits testés par Rodenburg étaient des journaux colorés, des papiers de magazines brillants, des sacs en plastique et des céréales et autres boîtes alimentaires. Les PCB qu'elle a identifiés dans ces échantillons en papier imprimé et en plastique, principalement ceux de couleur jaune, étaient les mêmes congénères non liés que l'on trouve dans les échantillons environnementaux et dans les pigments de peinture de Hu et Hornbuckle. Ils ont également correspondu aux PCB mesurés dans les effluents de l'installation de recyclage Spokane de l'IEP.
En plus des pigments organiques, les recherches de Rodenburg indiquent que certains procédés de fabrication de dioxyde de titane peuvent également produire des sous-produits de PCB.13 Bien que Hu et Hornbuckle n'aient pas trouvé de PCB dans leurs essais de pigments inorganiques, y compris ceux contenant du dioxyde de titane, la fabrication du dioxyde de titane a été Cité comme source de PCB de sous-produits par le Michigan Department of Environmental Quality, 14 l'Académie des sciences de New York, 15 et le gouvernement australien, entre autres.
Les recherches de Hu et Hornbuckle ont suggéré plusieurs façons possibles de créer des PCB de sous-produits pendant la fabrication. Le phtalocyanine blues et les verts analysés jusqu'à présent ont tendance à contenir des congénères de PCB à haute teneur en chlorure (ceux avec plus de chlore) que les jaunes de diarylides testés. Comme décrit par Hu et Hornbuckle, le procédé couramment utilisé pour produire ces bleus et greens implique l'anhydride phtalique, l'urée ou le phtalonitrile et un sel de cuivre ou de cuivre, qui sont ensuite traités à l'aide d'un solvant organochloré tel que le di- ou le trichlorobenzène6. Ci-dessus, la combinaison d'hydrocarbures chlorés et de sels traités à certaines températures élevées est ce qui conduit à la création de PCB.
Hornbuckle explique également que les sous-produits de PCB hautement chlorés en pigments bleus et verts se comportent différemment des sous-produits moins lourds et moins chlorés dans les pigments jaunes. Les produits chimiques plus légers et moins chlorés sont plus volatiles et donc plus mobiles dans l'air et on peut s'attendre à sortir des peintures pigmentées et des encres plus facilement que les produits chimiques plus lourds et plus chlorés. Les sous-produits de pigments bleus et verts plus lourds sont susceptibles de rester avec des peintures lors de leur copeaux, ce qui permet aux PCB de sous-produits de se transférer dans le sol si ces peintures sont utilisées à l'extérieur, par exemple en construisant des extérieurs.
Selon la recherche du géologue de la Commission du bassin du fleuve Delaware, Gregory Cavallo, avec Rodenburg et ses collègues de l'Université de Rutgers, environ 65% des pigments organiques produits entrent dans des encres d'impression (par opposition aux colorants, peintures ou autres produits colorés). En 2006, un quart de la production mondiale de 250 millions de tonnes métriques de pigments organiques était estimé être des pigments de diarylide jaune. L'analyse des encres d'impression indique que l'encre d'impression typique contient environ 40% de pigment. Cavallo et al. Estime donc que la production mondiale de PCB 11 par la fabrication de jaunes de diarylide aurait été d'environ 1,5 tonnes métriques en 2006.5

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