Transcript Mutagénicité des particules

Impact des stratégies de post-traitement et des
biocarburants sur la mutagénicité des émissions de
moteur diesel
Claire BARRAUD
Sous la direction du Dr Véronique ANDRE
UR ABTE EA 4651
Toxicologie de l'Environnement : Milieux Aériens et Cancers
Contexte
Marché européen des voitures diesel
(2011)
2
Etc …
3
Reclassement récente par le CIRC en cancérogène avéré (juin 2012)
Bünger J et al ; Crit Rev Toxicol. 2012 Oct;42(9):732-50.
Westphal GA et l ; Environ Sci Technol. 2013 Jun 4;47(11):6038-46.
4
Contexte
Echappement
=
Aérosol
Phase gazeuse
Phase particulaire
Brook RD et al; Circulation.2004 Jun 1;109(21):265571.
Stratégies de réduction des émissions polluantes par catalyse
et/ou par filtration.
Additivation des carburants en EMC pour limiter l’utilisation de
carburants fossiles.
5
Objectifs
Validation d'une méthode originale pour l’étude des aérosols
diesel natifs
Evaluer les impacts des nouvelles technologies sur la
mutagénicité liée aux échappements :
-
Catalyseur d’oxydation
-
Filtre à particules
-
Biocarburants
6
Comparaison
3 carburants
Gasoil standard
2 biocarburants
EMC à 7 et 30%
FILTRE A
PARTICULES
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
Méthode innovante
ON LINE
Récupération des aérosols natifs totaux
de diesel
après passage au travers :
- Moteur (P1)
- Catalyseur d'oxydation (P2)
- Filtre à particules (P3)
Exposition en flux continu d'aérosols
dilués à 5 et 10% d’échappements
Durée : 5h.
P2
VS
P3
Méthode classique
OFF LINE
Récupération des particules diesel
après passage au travers :
- Moteur (P1)
- Catalyseur d'oxydation (P2)
Exposition aux particules resuspendues
en milieu liquide à 5; 25 et 75 μg/bte
Durée : 48h.
7
Dispositif d’exposition aux aérosols
Morin JP et al ; Exp Toxicol Pathol. 2008 Jun;60(2-3):195-205.
8
Comparaison
3 carburants
Gasoil standard
2 biocarburants
EMC à 7 et 30%
FILTRE A
PARTICULES
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
Méthode innovante
ON LINE
Récupération des aérosols natifs totaux
de diesel
après passage au travers :
- Moteur (P1)
- Catalyseur d'oxydation (P2)
- Filtre à particules (P3)
Exposition en flux continu d'aérosols
dilués à 5 et 10% d’échappements
Durée : 5h.
P2
VS
Méthode classique
OFF LINE
Récupération des particules diesel
après passage au travers :
- Moteur (P1)
- Catalyseur d'oxydation (P2)
Exposition aux particules resuspendues
en milieu liquide à 5; 25 et 75 μg/bte
Durée : 48h.
9
Test d’ames :
3 souches : TA 98
YG 1041
Salmonella Typhimurium
→ HAP et molécules dérivées (+S9 )
→ nitro-aromatiques (-S9)
→ amino-aromatiques (+S9 )
TA 102
→ stress oxydant (-S9)
OFF LINE
seulement
Ratio =
Révertants induits
Révertants spontanés
10
Analyse chimique des particules
 Présence d’HAPs de forme légères (<202 g/mol)
 Absence de HAPs fortement mutagènes (ex : BaP, benzanthracène)
11
OFF LINE
Mutagénicité des particules
OFF LINE
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
Souche YG1041 (P1)
Réponse majorée en absence de S9mix
et diminuée avec S9mix
T
μg/bte
μg/bte
μg/bte
composés nitro-aromatiques
Augmentation de mutagénicité avec les biocarburants
12
OFF LINE
Mutagénicité des particules
OFF LINE
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
Souche TA98 (P1)
μg/bte
μg/bte
Souche TA102 (P1)
μg/bte
réponse très limitée sur TA98
Contribution nulle des HAPs
μg/bte
μg/bte
μg/bte
Aucun réponse sur TA102
13
OFF LINE
Mutagénicité des particules
MOTEUR
OFF LINE
CATALYSEUR
D’OXYDATION
P2
Souche YG1041 (P2)
Abolition totale de mutagénicité
14
ON LINE
Mutagénicité des aérosols
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
ON LINE
FILTRE A
PARTICULES
P2
P3
Souche YG1041
 Faible
mutagénicité
en
limite
de
significativité
 Uniquement avec les biocarburants
Impact des composés nitroaromatiques faible
Faible dépôt de particule
OFF LINE
T
15
ON LINE
Mutagénicité des aérosols
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
ON LINE
FILTRE A
PARTICULES
P2
P3
Souche TA98
Mutagénicité liée à la phase gazeuse
 Mutagénicité
plus
importante
avec
le
gasoil standard.
Abolition de la mutagénicité après le
Non imputable à la phase particulaire
catalyseur d’oxydation seulement avec les
biocarburants.
 Absence total de mutagénicité après le
Mutagénicité
liée à la phase gazeuse
filtre à particule.
OFF LINE
Efficacité de la combinaison des
systèmes de dépollution
16
Mutagénicité des aérosols
ON LINE
CATALYSEUR
D’OXYDATION
MOTEUR
P1
ON LINE
FILTRE A
PARTICULES
P2
P3
Souche TA102
Toxicité
récurrente
limitant
l’observation
d’une mutagénicité éventuelle
Faible mutagénicité
T
T
TT
T
Toxicité liée à la phase gazeuse
OFF LINE
Induite par des composés pro-oxydants
17
Conclusion
2 modes d’exposition novateurs
OFF LINE
Effet direct des particules => Présence de composés nitro-aromatiques
(composés biodisponibles)
ON LINE
Effet de la phase gazeuse => Composés carbonylés ?
(l’acétaldéhyde, l’acroléïne ou le
formaldéhyde)
NO2 ?
Agents pro-oxydants ?
Processus de dépollution
Le catalyseur semble efficace pour éliminer les composés nitro-aromatiques
mais induit des composés pro-oxydants
Le filtre à particules diminue de la mutagénicité
Attribuable au SiC constituant le FAP ?
adsorption passive des gaz sur les particules retenues dans ce dispositif ?
Additivation en biocarburants
Augmentation de mutagénicité avec la phase particulaire,
mais le filtre à particules retient 99% des particules émises
18
Remerciements
Financements
ABTE-Toxemac
Véronique ANDRE
François SICHEL
Ivannah POTTIER
Stéphanie LAGADU
Jean-Paul MORIN
Christelle MONTEIL
Cécile CORBIERE
Emmanuelle ESTACE
Cathy VENDEVILLE
ADEME
CRBN
Expositions
CERTAM
Fréderic DIONNET
David PRETERRE
Veronika KERAVEC
19