Transcript µg/L - Les pathologies environnementales émergentes

Rejets de médicaments et de métaux
dans les eaux usées hospitalières et
urbaines d’une grande agglomération
française
J.P. Goullé1,2, E. Saussereau1, C. Lacroix1,
J. Spiroux3, D. Cellier4, M. Guerbet2
1 - Groupe Hospitalier, Le Havre
2 – Université de Rouen, UFR Médecine Pharmacie, ABTE EA 4651
3 – URPS Médecins de Haute-Normandie
4 – Université de Rouen, UFR Sciences et Techniques
Congrès santé environnement
Marseille, 6 – 7 décembre 2013
RISQUE ENVIRONNEMENTAL : LE CONSTAT
Résidus de médicaments
 eaux superficielles, eaux souterraines
 eaux résiduaires, boues de STEP
 eau du robinet
Environnement : les eaux polluées
par les médicaments
RISQUE ENVIRONNEMENTAL : LE CONSTAT
Au niveau mondial chaque année
 100.000 t. /an médicaments consommés
 rejetés dans l’environnement
RISQUE ENVIRONNEMENTAL : LE CONSTAT
médicaments
humains
médicaments
vétérinaires
patients
hôpitaux
industries
décharges
eaux usées
sols
stations d’épuration
eaux
souterraines
risques
sanitaires
boues de
station
eaux
superficielles
usines d’eau de consommation
risques
environnementaux
MATÉRIEL ET MÉTHODES
STATION D’ÉPURATION
DE L’AGGLOMÉRATION
STEP
EAUX USÉES
CHU + CAC
MATÉRIEL ET MÉTHODES
• Recueil quotidien eaux usées (29 j)
eaux usées exclusivement
• Préleveurs asservis au débit (4 points)
• Hôpitaux : point unique CHU Rouen et CAC
• STEP : entrée, milieu, sortie
DOSAGE DES MÉTAUX
ICP- MS ou « torche à plasma »
Dosage simultané de 34 éléments
Me, Me lourds
Dosage semi-quantitatif
34 éléments supplémentaires
Qu’est-ce qu’un appareil d’ICP ?
ICP = Inductively Coupled Plasma
• Plasma issu couplage inductif e- libres
+oscillations rapides Champ M généré Ar
• Nébulisation de l’échantillon biologique
dans ce plasma (8000K)
• Atomes de métaux ionisés
• La mesure : détecteur de masse (ICP-MS)
Les performances de l’ICP-MS
FAAS
GFAAS
ICP-MS Quadripôle
1ppq
1ppt
1ppb
1ppm
1000ppm
Table périodique des éléments
1 - 10 ppt
10 - 100 ppt
0.1 - 1 ppt
100 ppt - 10 ppb
> 10 ppb
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
INTÉRÊT DE L’ICP-MS
 Méthode multiélémentaire parfaitement
adaptée à la tox. humaine et environnement
• Extrêmement sensible (< ppt = 10-12)
• Spécifique (détecteur de masse)
• Multiélémentaire (34 + 34 éléments)
• Relativement rapide
 Certains éléments ne sont accessibles que par
cette technique (lanthanides Gd, uranides Th)
SPECTROMÈTRE A PLASMA INDUIT
ICP : Inductively Coupled Plasma
L’ICP-MS EN TOXICOLOGIE
 Dosages de métaux dans des domaines
variés
-
Toxicologie clinique
Toxicologie judiciaire
Toxicologie professionnelle
Toxicologie environnementale
Autres applications
MÉTAUX : MATÉRIEL ET MÉTHODES
• Eaux usées : centrifugées, filtrées (0,7 µm)
• Dilution 1/5 (HNO3, butanol, triton)
• Étalonnage aqueux
• Eau usée certifiée (EU – L – 2), Séronorm urines
• Dosage ICP-MS : X7CCT Thermo Elemental (1)
(1) Goullé et al. Forensic Sci Int. 2005, 153 : 39-44
- 34 éléments quantifiés
- 34 éléments en mode semi-quantitatif
1 - 10 ppt
10 - 100 ppt
0.1 - 1 ppt
100 ppt - 10 ppb
> 10 ppb
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
MÉTAUX : MATÉRIEL ET MÉTHODES
3 métaux marqueurs d’activités médicales
dans les eaux usées (1) :
• Argent (Ag) : films argentiques
• Gadolinium (Gd) : contraste IRM
• Platine (Pt) : antinéoplasique
(1) Goullé et al. Bull Environ Contam Toxicol 2012 89 1220-24
MÉTAUX : RÉSULTATS (LD et LQ en µg/L)
107Ag
0,17
0,58
157Gd
0,001
0,004
195Pt
0,003
0,01
DOSAGES DE MÉTAUX
Argent (Ag)
MEDIANE DES VALEURS DE : 107Ag
2.5
2
1.5
1
LQ = 0.58
0.5
0
3.5
3
107Ag
1
2
MILIEU
SORTIE STEP mediane = 0.29
3
MILIEU STEP mediane = 0.29
ENTREE STEP mediane = 0.645
SORTIE CHU mediane = 1.87
EAU ROBINET mediane = 0.29
µg/L
MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 107Ag
4
5
MEDIANE DES VALEURS DE : 107Ag
5
3
2
1
LQ = 0.58
0
6
107Ag
4
1
2
MILIEU
4
5
1
LQ = 0.58
0
SORTIE STEP mediane = 0.29
2
MILIEU STEP mediane = 0.29
3
ENTREE STEP mediane = 0.29
4
SORTIE CHU mediane = 0.29
5
EAU ROBINET mediane = 0.29
JOURS OUVRABLES
MEDIANE DES VALEURS DE : 107Ag
SORTIE STEP mediane = 0.29
3
MILIEU STEP mediane = 0.29
ENTREE STEP mediane = 0.898
µg/L
SORTIE CHU mediane = 2.65
EAU ROBINET mediane = 0.29
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU : MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU :
107Ag
107Ag
µg/L
JOURS NON OUVRABLES
6
107Ag
1
2
3
4
5
MILIEU
Sels argentiques utilisés en radiologie (mammographies)
0
18/04/2009
0
SD
5
20/04/2009
23/04/2009
25/04/2009
10
SD
27/04/2009
28/04/2009
30/04/2009
02/05/2009
15
VSD
20
05/05/2009
07/05/2009
25
JOURS
JOURS
VSD
12/05/2009
mardi
jeudi
14/05/2009
mercredi 13/05/2009
11/05/2009
lundi
samedi 09/05/2009
dimanche 10/05/2009
vendredi 08/05/2009
jeudi
mercredi 06/05/2009
mardi
dimanche 03/05/2009
lundi
04/05/2009
samedi
vendredi 01/05/2009
jeudi
mercredi 29/04/2009
lundi
mardi
dimanche 26/04/2009
samedi
vendredi 24/04/2009
jeudi
mardi
21/04/2009
mercredi 22/04/2009
lundi
dimanche 19/04/2009
samedi
vendredi 17/04/2009
16/04/2009
µg/L
jeudi
CONCENTRATION DE : 107Ag
EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 107Ag
15
10
SORTIE CHU
ENTREE STEP
MILIEU STEP
SORTIE STEP
5
30
DOSAGES DE MÉTAUX
Gadolinium (Gd)
MEDIANE DES VALEURS DE : 157Gd
3.5
2.5
2
1.5
1
0.5
LQ = 0.004
0
LQ = 0.001
4.5
4
157Gd
3
1
MILIEU STEP mediane = 0.191
SORTIE STEP mediane = 0.166
2
ENTREE STEP mediane = 0.206
SORTIE CHU mediane = 2.44
0.002
EAU ROBINET mediane = 0.0015
µg/L
MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 157Gd
3
4
5
MILIEU
MEDIANE DES VALEURS DE : 157Gd
7
6
4
3
2
1
157Gd
5
0 LQ = 0.001
1
2
3
MILIEU
LQ = 0.004
4
5
4
3
2
1
0 LQ = 0.001
1
LQ = 0.004
ENTREE STEP mediane = 0.0435
MILIEU STEP mediane = 0.0615
SORTIE STEP mediane = 0.15
6
SORTIE CHU mediane = 0.205
JOURS OUVRABLES
0.002
EAU ROBINET mediane = 0.0015
8
MEDIANE DES VALEURS DE : 157Gd
SORTIE STEP mediane = 0.166
MILIEU STEP mediane = 0.232
ENTREE STEP mediane = 0.249
SORTIE CHU mediane = 3.25
µg/L
EAU ROBINET mediane = 0.0015
0.002
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU : MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU :
157Gd
157Gd
µg/L 8
JOURS NON OUVRABLES
7
157Gd
5
2
3
4
5
MILIEU
CONCENTRATION DE : 157Gd
8
0
9
16/04/2009
10
Chélates de Gd non toxiques utilisés en IRM (toxicité Gd3+ +++)
18/04/2009
0
SD
5
20/04/2009
23/04/2009
25/04/2009
10
SD
27/04/2009
28/04/2009
30/04/2009
02/05/2009
15
VSD
20
05/05/2009
07/05/2009
7
6
25
JOURS
JOURS
VSD
12/05/2009
mardi
jeudi
14/05/2009
mercredi 13/05/2009
11/05/2009
lundi
samedi 09/05/2009
dimanche 10/05/2009
vendredi 08/05/2009
jeudi
mercredi 06/05/2009
mardi
dimanche 03/05/2009
lundi
04/05/2009
samedi
vendredi 01/05/2009
jeudi
mercredi 29/04/2009
lundi
mardi
dimanche 26/04/2009
samedi
vendredi 24/04/2009
jeudi
mardi
21/04/2009
mercredi 22/04/2009
lundi
dimanche 19/04/2009
samedi
vendredi 17/04/2009
jeudi
µg/L
EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 157Gd
SORTIE CHU
ENTREE STEP
MILIEU STEP
SORTIE STEP
5
4
3
2
1
30
DOSAGES DE MÉTAUX
Platine (Pt)
MEDIANE DES VALEURS DE : 195Pt
0.3
0.2
0.1
LQ = 0.01
0
µg/L
0.6
195Pt
0.5
0.4
1
MILIEU STEP mediane = 0.015
SORTIE STEP mediane = 0.011
2
ENTREE STEP mediane = 0.018
SORTIE CHU mediane = 0.346
EAU ROBINET mediane = 0.005
MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 195Pt
3
4
5
MILIEU
MEDIANE DES VALEURS DE : 195Pt
0.5
0
LQ = 0.01
195Pt
1
1
2
3
MILIEU
4
5
0.5
0
1
LQ = 0.01
MILIEU STEP mediane = 0.005
SORTIE STEP mediane = 0.0075
2
ENTREE STEP mediane = 0.006
SORTIE CHU mediane = 0.081
JOURS OUVRABLES
µg/L1.5
EAU ROBINET mediane = 0.005
1.5
MEDIANE DES VALEURS DE : 195Pt
SORTIE STEP mediane = 0.011
MILIEU STEP mediane = 0.021
ENTREE STEP mediane = 0.023
SORTIE CHU mediane = 0.61
EAU ROBINET mediane = 0.005
µg/L
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU : MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU :
195Pt
195Pt
JOURS NON OUVRABLES
195Pt
1
3
4
5
MILIEU
CONCENTRATION DE : 195Pt
1.2
0
1.4
16/04/2009
Médicaments utilisés : oxiplatine, cisplatine, carboplatine
18/04/2009
0
SD
5
20/04/2009
23/04/2009
25/04/2009
10
SD
27/04/2009
28/04/2009
30/04/2009
02/05/2009
15
VSD
1
20
05/05/2009
07/05/2009
25
JOURS
JOURS
VSD
12/05/2009
mardi
jeudi
14/05/2009
mercredi 13/05/2009
11/05/2009
lundi
samedi 09/05/2009
dimanche 10/05/2009
vendredi 08/05/2009
jeudi
mercredi 06/05/2009
mardi
dimanche 03/05/2009
lundi
04/05/2009
samedi
vendredi 01/05/2009
jeudi
mercredi 29/04/2009
lundi
mardi
dimanche 26/04/2009
samedi
vendredi 24/04/2009
jeudi
mardi
21/04/2009
mercredi 22/04/2009
lundi
dimanche 19/04/2009
samedi
vendredi 17/04/2009
jeudi
µg/L
EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 195Pt
1.6
SORTIE CHU
ENTREE STEP
MILIEU STEP
SORTIE STEP
0.8
0.6
0.4
0.2
30
MÉTAUX : QUELLE PART POUR LE CHU ?
Importance de la mesure des débits quotidiens :
STEP : 82.000 m3 / j - CHU : 289 m3 / j (0,3%)
157Gd
Entrée
STEP
Sortie
CHU
en g / 28 j
195Pt
en g / 28 j
388 ± 19
40,1 ± 2,0
20,6 ± 1,0
3,8 ± 0,2
(5,3 %)
(9,4 %)
MÉTAUX : ÉLIMINATION / STEP ?
Une grande partie de ces deux métaux n’est pas
éliminée au niveau de la STEP
157Gd
(g/28j)
195Pt
(g/28j)
Entrée STEP
388 ± 19
43,1 ± 2,2
Sortie STEP
341 ± 17
29,7 ± 1,5
Proportion non
éliminée
88 %
69 %
MÉTAUX : REJETS ANNUELS
Quantités annuelles de métaux rejetées par
l’agglomération dans la Seine
- Argent : bien éliminé avec les particules solides
pendant le traitement primaire physico-chimique
- Gadolinium # 4,0 kg : sa présence nouvelle dans
l’environnement principalement liée aux activités
médicales (IRM)
- Platine # 0,35 kg : ce Pt médical ne représente
qu’une faible part du métal trouvé dans
l’environnement, de l’ordre de 3 à 12 %
MÉTAUX : CONCLUSION (1)
• Dans les eaux usées, la présence des 3
métaux (Ag, Gd, Pt) est représentative des
activités médicales. Les concentrations sont 10
à 20 fois plus importantes dans les eaux usées
de l’hôpital que dans celles de l’agglomération
• Rapportée aux débits, la contribution du CHU
pour ces métaux ne représente que 1,3 à 9,4 %
de la quantité totale éliminée dans les eaux
usées de l’agglomération
MÉTAUX : CONCLUSION (2)
• La quantité totale de tous les métaux rejetés
dans les eaux de la Seine par la STEP de
l’agglomération est de plusieurs kg par jour
• Les procédés de traitement des eaux usées /
STEP doivent être améliorés pour éliminer
certains métaux : Gd, Pt en particulier
• L’évaluation du risque environnemental est
nécessaire compte tenu de leur toxicité et de
leur usage croissant
DOSAGES DE MÉDICAMENTS
DOSAGES DE MEDICAMENTS : LC-MS/MS
MÉDICAMENTS :
MATÉRIEL ET MÉTHODES
• Eaux usées : centrifugées, filtrées (0,7 µm)
• Injection directe 0,35 mL (60 - 1000 mL)
• Préparation en ligne des échantillons (1)
• Temps de préparation réduit (min / 2h)
• Dosage HPLC-MS/MS
(1) Lacroix et al. Ann Toxicol Anal. 2008, 20 : 25-38
PREPARATION EN LIGNE
Extraction en ligne (eaux usées)
HPLC
OASIS
Eau usée

POUBELLE
HPLC
SPECTROMETE
DE MASSE
ATLANTIS C18
PREPARATION EN LIGNE
Elution / séparation / dosage
des médicaments
HPLC
POUBELLE
Elution
HPLC
Dosage
SPECTROMETRE
DE MASEE
Séparation médicaments
ATLANTIS C18
OASIS

MÉDICAMENTS : RÉSULTATS
20 médicaments quantifiés (1)
acébutolol
codéine
oxazépam
bisoprolol
disopyramide
propoxyphène
buflomédil
flécainide
propranolol
carbamazépine
labétalol
tramadol
céliprolol
lidocaïne
venlafaxine
cétirizine
méprobamate
vérapamil
citalopram
métroprolol
(1) Saussereau et al. Bull Environ Contam Toxicol 2013 91: 171-6
MÉDICAMENTS : ÉLIMINATION / EAUX
Concentrations moyennes en µg/L
Sortie CHU
Tramadol (2,4 ± 0,2)
Sortie agglomération
Céliprolol (2,7 ± 0,3)
Méprobamate (1,6 ± 0,2)
Propoxyphène (1,4± 0,2)
Oxazépam (1,1 ± 0,1)
Méprobamate (1,2 ± 0,1)
Venlafaxine (0,8 ± 0,08)
Oxazépam (1,2 ± 0,1)
Codéine (0,7 ± 0,07)
Tramadol (1,1 ± 0,1)
Propoxyphène (0,7 ± 0,07)
Flécaïnide (1,0 ± 0,1)
MÉDICAMENTS : REJETS ANNUELS
Rejets annuels les plus importants en Kg
Sortie CHU
Tramadol (0,25)
Sortie Agglomération
Céliprolol (82)
Méprobamate (0,17)
Propoxyphène (42)
Oxazépam (0,12)
Méprobamate (35)
Venlafaxine (0,09)
Oxazépam (35)
Codéine (0,07)
Tramadol (33)
Propoxyphène (0,07)
Flécaïnide (29)
MÉDICAMENTS : RÉSULTATS
Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an)
Molécule
Sortie
CHU
Entrée
STEP
Part du CHU
Tramadol
0,25
32,8
0,8 %
Méprobamate
0,17
35,4
< 0,5 %
Oxazépam
0,12
34,5
< 0,5 %
Venlafaxine
0,07
23,4
< 0,5 %
Codéine
0,07
15,6
< 0,5 %
Propoxyphène
0,07
42,3
< 0,5 %
MÉDICAMENTS : RÉSULTATS
• Performance de la STEP :
I entrée STEPI – I sortie STEP I
% Élimination =
x 100
I entrée STEP I
MÉDICAMENTS : RÉSULTATS
Bonne performance de la STEP : élim. ≥ 60 %
Sortie STEP
(kg)
2,6
Part éliminée
dans STEP
75 %
Labétalol
2,1
67 %
Méprobamate
12,1
66 %
Propoxyphène
16,3
61 %
Molécule
Buflomédil
MÉDICAMENTS : REJETS ANNUELS
Mauvaise performance de la STEP : élim. < 10 %
Céliprolol
Sortie STEP
(kg)
75,6
Part éliminée
dans STEP
7,8 %
Tramadol
38,0
<1%
Oxazépam
31,9
7,5 %
Flécaïnide
28,2
2,8 %
Venlafaxine
24,3
<1%
Molécule
MÉDICAMENTS : CONCLUSION (1)
• Les concentrations des médicaments
éliminés dans les eaux usées du CHU,
sont comparables à celles des eaux usées
de l’agglomération
• Rapportée aux débits, la contribution du
CHU pour les médicaments ne représente
que < 1 % de la quantité totale éliminée
dans les eaux usées de l’agglomération
MÉDICAMENTS : CONCLUSION (2)
• Pour les médicaments considérés les rejets de
la STEP dans les eaux de la Seine sont de
l’ordre du kg par jour.
• Les procédés de traitement des eaux usées
(STEP) sont peu ou non efficaces pour de nb
médicaments.
• Pris en considération / évaluation du risque
environnemental
CONCLUSION GENERALE
• Les performances des méthodes analytiques
de routine développées pour les dosage de
médicaments et de métaux dans les eaux usées
• Intérêt du dosage des métaux dont certains
(Gd, Pt) sont des marqueurs pertinents de
l’activité médicale hospitalière
• Confirmation de la faible efficacité des STEP
pour éliminer les métaux et les médicaments
des eaux usées (nécessaire d’évaluer le risque
environnemental)