rejets de médicaments et de métaux dans les eaux usées hospitalières et urbaines d’une grande...

Rejets de médicaments et de métaux Rejets de médicaments et de métaux dans les eaux usées hospitalières et dans les eaux usées hospitalières et

urbaines d’une grande agglomération urbaines d’une grande agglomération française 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 46513 – URPS Médecins de Haute-Normandie

4 – Université de Rouen, UFR Sciences et Techniques

Congrès santé environnement Congrès santé environnement

Marseille, 6 – 7 décembre 2013Marseille, 6 – 7 décembre 2013

RISQUE ENVIRONNEMENTAL : LE CONSTATRISQUE 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

Résidus de médicaments dans l'eau: un risque encore mal connu 26/02/2009 La présence de médicaments à l'état

de traces dans l'eau a été mise en évidence par de nombreuses études. Si l'impact écologique est avéré, l'impact sanitaire pour l'homme -encore mal connu-

serait indissociable de celui lié à l'exposition à de multiples polluants. Face à ce risque émergent, les mesures réglementaires apparaissent insuffisantes.

Au niveau mondial chaque année

100.000 t. /an médicaments consommés

rejetés dans l’environnement

médicamentshumains

médicamentsvétérinaires

hôpitauxindustries

patients

stations d’épuration

eauxsuperficielles

eauxsouterraines

boues destation

eaux usées

décharges

usines d’eau de consommation

risquesenvironnementaux

risquessanitaires

STATION D’ÉPURATION DE L’AGGLOMÉRATION STEP

EAUX USÉES CHU + CAC

MATMATÉÉRIEL ET MRIEL ET MÉÉTHODESTHODES

• 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 MDOSAGE DES MÉÉTAUXTAUX

Dosage simultané de 34 éléments

Me, Me lourds

Dosage semi-quantitatif

34 éléments supplémentaires

ICP- MS ou « torche à 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)

Qu’est-ce qu’un appareil d’ICP ?Qu’est-ce qu’un appareil d’ICP ?ICP = Inductively Coupled PlasmaICP = Inductively Coupled Plasma

1ppq 1ppt 1ppb 1ppm 1000ppm

ICP-MS Quadripôle

Les performances de l’ICP-MSLes performances de l’ICP-MS

1 - 10 ppt 100 ppt - 10 ppb> 10 ppb10 - 100 ppt0.1 - 1 ppt

Table périodique des élémentsTable périodique des éléments

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)

INTINTÉÉRRÊÊT DE L’ICP-MST DE L’ICP-MS

SPECTROMSPECTROMÈÈTRE A PLASMA INDUITTRE A PLASMA INDUITICP : Inductively Coupled PlasmaICP : Inductively Coupled Plasma

L’ICP-MS EN TOXICOLOGIEL’ICP-MS EN TOXICOLOGIE

Dosages de métaux dans des domaines variés

- Toxicologie clinique

- Toxicologie judiciaire

- Toxicologie professionnelle

- Toxicologie environnementale

- Autres applications

MMÉÉTAUX : MATTAUX : MATÉÉRIEL ET MRIEL ET MÉÉTHODESTHODES

• 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

1 - 10 ppt 100 ppt - 10 ppb> 10 ppb10 - 100 ppt0.1 - 1 ppt

- 34 éléments quantifiés- 34 éléments en mode semi-quantitatif

MMÉÉTAUX : MATTAUX : MATÉÉRIEL ET MRIEL ET MÉÉTHODESTHODES

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

MMÉÉTAUX : RTAUX : RÉÉSULTATS (LD et LQ en µg/L)SULTATS (LD et LQ en µg/L)

107107AgAg 0,170,17 0,580,58

157157GdGd 0,0010,001 0,0040,004

195195PtPt 0,003 0,01

DOSAGES DE MDOSAGES DE MÉÉTAUXTAUX

Argent (Ag)

1 2 3 4 50

MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 107Ag

LQ = 0.58

MILIEU

1 2 3 4 50

JOURS OUVRABLES MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU :

LQ = 0.58

MILIEU

1 2 3 4 50

JOURS NON OUVRABLES MEDIANE DES VALEURS SELON LE LIEU :

LQ = 0.58

MILIEU

µg/L µg/LJOURS OUVRABLES JOURS NON OUVRABLES

0 5 10 15 20 25 300

EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 107Ag

SORTIE CHU

ENTREE STEP

MILIEU STEP

SORTIE STEP

S D S D V S DJOURS

Sels argentiques utilisés en radiologie (mammographies)

Gadolinium (Gd)

1 2 3 4 50

MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 157Gd

LQ = 0.001

MILIEU

LQ = 0.004

1 2 3 4 50

LQ = 0.001

MILIEU

1 2 3 4 50

LQ = 0.001

MILIEU

LQ = 0.004 LQ = 0.004

JOURS OUVRABLES JOURS NON OUVRABLES

0 5 10 15 20 25 300

EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 157Gd

SORTIE CHU

ENTREE STEP

MILIEU STEP

SORTIE STEP

S D V S DS D V S DJOURS

Chélates de Gd non toxiques utilisés en IRM (toxicité Gd3+ +++)

Platine (Pt)

1 2 3 4 50

MEDIANE DES VALEURS SELON LE MILIEU : 195Pt

LQ = 0.01

MILIEU

Pt 195Pt

1 2 3 4 50

LQ = 0.01

MILIEU

1 2 3 4 50

LQ = 0.01

MILIEU

µg/L µg/LJOURS OUVRABLES JOURS NON OUVRABLES

0 5 10 15 20 25 300

EVOLUTION JOUR A JOUR DE : 195Pt

SORTIE CHU

ENTREE STEPMILIEU STEP

SORTIE STEP

S DJOURS

S D V S D V S D

Médicaments utilisés : oxiplatine, cisplatine, carboplatine

MMÉÉTAUX : QUELLE PART POUR LE CHU ?TAUX : QUELLE PART POUR LE CHU ?

157157Gd en g / 28 jGd en g / 28 j 195195Pt en g / 28 jPt en g / 28 j

Entrée Entrée

STEPSTEP388 ± 19388 ± 19 40,1 ± 2,040,1 ± 2,0

SortieSortieCHUCHU

20,6 ± 1,020,6 ± 1,0

(5,3 %)(5,3 %)

3,8 ± 0,23,8 ± 0,2

(9,4 %)(9,4 %)

Importance de la mesure des débits quotidiens :

STEP : 82.000 m3 / j - CHU : 289 m3 / j (0,3%)

MMÉÉTAUX : TAUX : ÉLIMINATION / STEP ?ÉLIMINATION / STEP ?

157Gd (g/28j) 195Pt (g/28j)

Entrée STEP 388 ± 19388 ± 19 43,1 ± 2,243,1 ± 2,2

Sortie STEP 341 ± 17341 ± 17 29,7 ± 1,529,7 ± 1,5

Proportion non

éliminée88 %88 % 69 %69 %

Une grande partie de ces deux métaux n’est pas éliminée au niveau de la STEP

MMÉÉTAUX : RTAUX : REJETS ANNUELSEJETS 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 %

MMÉÉTAUX : CONCLUSION (1)TAUX : 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

MMÉÉTAUX : CONCLUSION (2)TAUX : 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 MDOSAGES DE MÉDÉDICAMENTSICAMENTS

DOSAGES DE MEDICAMENTS : LC-MS/MSDOSAGES DE MEDICAMENTS : LC-MS/MS

MMÉÉDICAMENTS :DICAMENTS : MAT MATÉÉRIEL ET MRIEL ET MÉÉTHODESTHODES

• 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 LIGNEPREPARATION EN LIGNE

ATLANTIS C18

SPECTROMETE DE MASSE

POUBELLE

Extraction en ligne (eaux usées)

Eau usée

PREPARATION EN LIGNEPREPARATION EN LIGNE

Elution / séparation / dosage des médicaments

POUBELLE

ATLANTIS C18

Dosage

SPECTROMETRE DE MASEE

Séparation médicaments

Elution

MMÉÉDICAMENTS : RDICAMENTS : RÉÉSULTATSSULTATS

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

MMÉÉDICAMENTS : DICAMENTS : ÉÉLIMINATION / EAUXLIMINATION / EAUX

Concentrations moyennes en µg/L

Sortie CHU Sortie agglomération

Tramadol (2,4 ± 0,2) 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)

MMÉÉDICAMENTS : RDICAMENTS : REJETS ANNUELSEJETS ANNUELS

Rejets annuels les plus importants en Kg

Sortie CHU Sortie Agglomération

Tramadol (0,25) 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)

Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an)

MoléculeSortieCHU

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 %

• Performance de la STEP :

% Élimination = x 100I entrée STEPI – I sortie STEP I

I entrée STEP I

Bonne performance de la STEP : élim. ≥ 60 %

MoléculeSortie STEP

(kg)Part éliminée dans STEP

Buflomédil 2,6 75 %

Labétalol 2,1 67 %

Méprobamate 12,1 66 %

Propoxyphène 16,3 61 %

MMÉÉDICAMENTS : RDICAMENTS : REJETS ANNUELSEJETS ANNUELS

Mauvaise performance de la STEP : élim. < 10 %

MoléculeSortie STEP

(kg) Part éliminée

dans STEP

Céliprolol 75,6 7,8 %

Tramadol 38,0 < 1 %

Oxazépam 31,9 7,5 %

Flécaïnide 28,2 2,8 %

Venlafaxine 24,3 < 1 %

MMÉÉDICAMENTS : CONCLUSION (1)DICAMENTS : 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

MMÉÉDICAMENTS : CONCLUSION (2)DICAMENTS : 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 GENERALECONCLUSION 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)

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