Parmi les principaux polluants organiques on retrouve les hydrocarbures et les HAP en seconde position. On s’intéressera à ces derniers de par leurs caractères persistants dans l’environnement (sols + sédiments) et leur forte toxicité (risques pour l’environnement ainsi que pour les espèces vivantes).
2.3.1.1 Le cas de l’industrie agro-alimentaire
Il peut y avoir dans la matière première elle-même présence de HAP auxquels peut venir s’ajouter les effets des mécanismes de transformation des aliments et notamment les modes de cuisson.
Ainsi les cuissons de type grillade ou friture entraînent la fonte des graisses présentes dans la denrée qui vont ensuite se dégrader en résidus carbonés sous l’effet d’une température supérieure à 200°C. Les HAP présents dans les produits fumés proviennent d’un transfert entre les fumées contenant les HAP et la denrée. Le taux de HAP dans la denrée sera alors fonction du type de bois et du mode de fumage.
En Union Européenne, ce sont les produits de la pêche et les produits céréaliers qui contribuent le plus à l’absorption quotidienne de HAP. Bien que la teneur en HAP des céréales soit modérée, elles sont consommées en grandes quantités. Une personne à l’alimentation équilibrée ingère en moyenne 235 nanogrammes/jour de benzo(a)pyrène, alors que l’absorption de benzo(a)pyrène par le biais de l’eau est insignifiante puisqu’elle se chiffre à 2 ng/jour (Chen & Lin , 1997
).
Ainsi les cuissons de type grillade ou friture entraînent la fonte des graisses présentes dans la denrée qui vont ensuite se dégrader en résidus carbonés sous l’effet d’une température supérieure à 200°C. Les HAP présents dans les produits fumés proviennent d’un transfert entre les fumées contenant les HAP et la denrée. Le taux de HAP dans la denrée sera alors fonction du type de bois et du mode de fumage.
En Union Européenne, ce sont les produits de la pêche et les produits céréaliers qui contribuent le plus à l’absorption quotidienne de HAP. Bien que la teneur en HAP des céréales soit modérée, elles sont consommées en grandes quantités. Une personne à l’alimentation équilibrée ingère en moyenne 235 nanogrammes/jour de benzo(a)pyrène, alors que l’absorption de benzo(a)pyrène par le biais de l’eau est insignifiante puisqu’elle se chiffre à 2 ng/jour (Chen & Lin , 1997
).Figure 6: Taux de HAP dans la poitrine de canard (Chen & Lin, 1997)
2.3.1.2 Le cas du secteur résidentiel
Les HAP se forment principalement lors de la combustion de la biomasse dans le secteur résidentiel. Une partie des émissions provient des véhicules diesel. Les sources domestiques comme le chauffage sont de petites sources individuelles, mais sont nombreuses et répandues, et peuvent, selon les conditions, conduire à l'émission localisée d'une quantité importante de HAP. Par exemple, l’importance du retour du chauffage au bois dans une optique de développement raisonnable et durable peut être une source importante de HAP.
Une fois émis dans l’atmosphère, les HAP peuvent être transportés loin de leurs sources et retombent sur terre notamment lors des pluies qui « lessivent » l’atmosphère, et être entraînés vers les eaux du Bassin. Ils peuvent réagir en phase gazeuse, ou particulaire, soit par photo-oxydation avec les oxydants (O3, NO2…), soit par photo-dégradation directe.
- Les produits formés sont des nitro-HAP, ou des HAP oxygénés, qui peuvent également être formés directement pendant le processus de combustion. Ils peuvent être transportés sur de longues distances et peuvent également disparaître selon deux processus : le dépôt et la réactivité avec les oxydants atmosphériques.
- La photo-oxydation : phénomène d’oxydation d’un polluant facilité voire provoqué sous l’effet de l’énergie lumineuse.
Une fois émis dans l’atmosphère, les HAP peuvent être transportés loin de leurs sources et retombent sur terre notamment lors des pluies qui « lessivent » l’atmosphère, et être entraînés vers les eaux du Bassin. Ils peuvent réagir en phase gazeuse, ou particulaire, soit par photo-oxydation avec les oxydants (O3, NO2…), soit par photo-dégradation directe.
- Les produits formés sont des nitro-HAP, ou des HAP oxygénés, qui peuvent également être formés directement pendant le processus de combustion. Ils peuvent être transportés sur de longues distances et peuvent également disparaître selon deux processus : le dépôt et la réactivité avec les oxydants atmosphériques.
- La photo-oxydation : phénomène d’oxydation d’un polluant facilité voire provoqué sous l’effet de l’énergie lumineuse.
Mécanisme d'oxydation des HAP par l'ozone (Calvert et al., 2002)
Les HAP oxygénés (OHAP) ont également été beaucoup moins étudiés que les HAP. Ils sont formés d’un HAP sur lequel un groupement oxygéné (aldéhyde, cétone, hydroxyle, acide carboxylique…) a été fixé.
Mécanisme d'oxydation du B(a)P par NO2 (Cazaunau et al., 2010)
Les HAP nitrés : Les HAP nitrés (NHAP) sont des composés formés par ajout d’un ou plusieurs groupements NO2 sur un HAP parent. Cet ajout de NO2 peut se faire par au moins deux voies.
• La nitration électrophile, qui a lieu au cours de processus de combustion pendant lesquels les HAP sont émis (Nielsen, 1984).
• La formation dans l’atmosphère par réactions en phase gazeuse ou hétérogènes via différents processus. Le jour, la formation des NHAP se déroule par ajout de radicaux hydroxyles suivie de l’addition de NO2 et l’élimination d’une molécule d’eau. La nuit, la réaction est initiée par le radical nitrate, suivi de l’addition de NO2 et la perte d’acide nitrique (HNO3). Une autre voie de formation possible a lieu en phase particulaire ; les agents de nitration (gazeux) réagissent avec les HAP adsorbés sur des particules en présence d’acide nitrique, qui va jouer le rôle de catalyseur. Ces réactions en l’absence d’acide nitrique ont longtemps été décrites comme négligeables (Schauer et al., 2003). Cependant, des études ont récemment montré que la nitration du pyrène et du benzo[a]pyrène adsorbés sur des particules de silice pouvait conduire à la formation de NHAP, en présence de NO2 seul (Miet et al., 2009c; Cazaunau et al., 2010).
- La photo-dégradation : dégradation de certains polluants sous l’action des rayons U.V.
• La nitration électrophile, qui a lieu au cours de processus de combustion pendant lesquels les HAP sont émis (Nielsen, 1984).
• La formation dans l’atmosphère par réactions en phase gazeuse ou hétérogènes via différents processus. Le jour, la formation des NHAP se déroule par ajout de radicaux hydroxyles suivie de l’addition de NO2 et l’élimination d’une molécule d’eau. La nuit, la réaction est initiée par le radical nitrate, suivi de l’addition de NO2 et la perte d’acide nitrique (HNO3). Une autre voie de formation possible a lieu en phase particulaire ; les agents de nitration (gazeux) réagissent avec les HAP adsorbés sur des particules en présence d’acide nitrique, qui va jouer le rôle de catalyseur. Ces réactions en l’absence d’acide nitrique ont longtemps été décrites comme négligeables (Schauer et al., 2003). Cependant, des études ont récemment montré que la nitration du pyrène et du benzo[a]pyrène adsorbés sur des particules de silice pouvait conduire à la formation de NHAP, en présence de NO2 seul (Miet et al., 2009c; Cazaunau et al., 2010).
- La photo-dégradation : dégradation de certains polluants sous l’action des rayons U.V.
Produit de photo-dégradation du benzo(a)pyrène en solution dans le benzène, d'après Lee-Ruff et al., 1986.
