HAP : tout savoir sur le sujet

Parmi les substances polluantes, les HAP sont celles qui présentent un grand risque pour la santé humaine. Ces molécules répandues dans l’atmosphère, l’eau, les aliments et bien sûr les sols.

Des méthodes de détection et de classification des HAP ont ainsi été développées pour répondre à cet enjeu sanitaire et environnemental majeur.

Qu'allez-vous trouver sur cette page ?

  • Que signifie HAP ?
  • Quels sont les effets sur la santé et l’environnement ?

  • D’où proviennent les HAP ?
  • En quoi les HAP polluent-ils le sol ?
  • Détection et classification des HAP
  • Comment analyser les HAP ?
  • Comment traiter les HAP ?

Eléments clés à retenir

Résumé des HAP
Section Description
Définition Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont une sous-famille des hydrocarbures aromatiques composés de carbone et d’hydrogène, présents dans le charbon et le pétrole.
Propriétés Les HAP sont hydrophobes, ont un fort potentiel d’adsorption et se fixent facilement sur les particules dans l'environnement.
Principaux HAP Anthracène, chrysène, naphtalène, benzopyrène.
Effets sur la santé Les HAP sont cancérigènes, peuvent entraîner des dysfonctionnements cellulaires et affaiblir le système immunitaire.
Effets sur l'environnement Contaminent l’air, l’eau, les sols et peuvent se retrouver dans la faune, la flore et l'alimentation humaine.
Origines Combustion incomplète de matière organique à haute température, combustion domestique et industrielle, carburant automobile, fumée de cigarette.
Pollution des sols Les HAP se fixent sur les sédiments et matières en suspension, contaminant particulièrement les sols industriels et urbains.
Détection et classification Les HAP sont détectés par UV, fluorescence, et chromatographie. Classés par l'EPA, OMS et CIRC selon leur cancérogénicité.
Traitement Dégradation biotique, oxydation chimique, volatilisation, stockage dans la matière organique. Techniques respectueuses de l’environnement comme le traitement de Fenton et les fluides supercritiques.
Prévention Usage de vêtements de protection, gants en nitrile ou néoprène, lavage régulier des mains et du corps, protections collectives.

Que signifie HAP ?

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques sont une sous-famille des hydrocarbures aromatiques. On estime qu’il existe une centaine de composés au sein des HAP.

Ces molécules sont composées d’atomes de carbone et d’hydrogène. Ce sont des composants naturels du charbon et du pétrole. Les HAP peuvent être classés selon leurs caractéristiques physico-chimiques et toxicologiques des plus légers aux plus lourds.

Ils présentent une grande diversité selon leur nombre de noyaux, leur masse moléculaire et leur structure. De façon générale, les HAP sont hydrophobes, c’est-à-dire qu’ils se dissolvent peu dans l’eau.

Ils ont en outre un fort potentiel d’adsorption (qui permet à des molécules de se fixer sur une surface solide).

Ils peuvent donc se fixer facilement sur les particules qui composent notre environnement (dans l’air, l’eau, les fonds marins, le sol), ce qui explique leur forte diffusion dans les différents compartiments de l’environnement. Les principaux HAP connus sont l’anthracène, le chrysène, le naphtalène ou encore le benzopyrène.

Leur présence dans l’air et les sols n’entraîne pas les mêmes risques pour la santé, il convient donc de bien les distinguer et de se rapporter aux classifications existantes.

Quels sont les effets sur la santé et l’environnement ?

Effets sur la santé

Le principal danger des HAP est son caractère cancérigène. La présence de HAP dans l’air, qui conduit à leur absorption par l’organisme humain et à leur accumulation dans les graisses, entraîne des réactions organiques qui transforment les molécules biologiques fondamentales.

La production de métabolites (de petites molécules issues du métabolisme), si elles se lient à des molécules comme l’ADN, peut entraîner des dysfonctionnements cellulaires.

Dans le cas du benzo[a]pyrène (l’un des HAP les plus toxiques et cancérigènes), c’est le BPDE (un métabolite) qui agit au contact de l’ADN dont il provoque une mutation des cellules à l’origine de cancers. D’autres effets néfastes sur la santé ont été constatés, qu’ils soient systémiques ou mutagènes.

Ces derniers peuvent être à l’origine d’un affaiblissement du système immunitaire et d’une plus grande vulnérabilité aux infections.

Effets sur l’environnement

Les propriétés physico-chimiques des HAP expliquent la forte contamination de l’air, l’eau et des sols. À la manière des poussières, ils se déposent en particules sur les différents éléments qui composent l’environnement.

On les retrouve par conséquent dans la faune et la flore. Lorsqu’ils sont présents dans l’atmosphère, les HAP contaminent également les cultures et se retrouvent dans l’alimentation humaine.

La pollution de l’eau directe ou indirecte par des particules contenant des HAP altère sa qualité chimique.

Femme analyse - Pouryere

D’où proviennent les HAP ?

Le phénomène qui donne lieu à l’apparition de molécules classées parmi les HAP est une combustion incomplète de matière organique à haute température.

Les HAP ont plusieurs origines qui peuvent être naturelles ou d’origine humaine. On parle alors d’origine pyrolytique anthropique.

Les principales sources sont la combustion domestique (notamment les chaudières) mais également la production industrielle, la combustion de carburant automobile ou encore la fumée de cigarette. Ils sont donc issus en grande partie de la combustion d’énergies fossiles.

Les HAP se trouvent dans les goudrons de houille (à raison de 7 500 mg/kg) et les produits associés que sont l’enrobé, les plaques bitumées et les colorants organiques par exemple.

On les retrouve également dans des produits en caoutchouc comme les pneus ou dans l’huile de vidange. Certains secteurs industriels émettent des HAP en forte quantité. C’est le cas des cokeries (le coke étant obtenu par distillation de la houille), de la sidérurgie et de l’aciérie.

L’usage du brai de houille émet également des HAP et concerne la production d’électrodes en carbone. Dans une moindre mesure, les industries pétrochimiques sont elles aussi concernées.

Le danger réside dans le contact direct entre la peau et ces produits qui peut occasionner l’absorption des HAP.

En quoi les HAP polluent-ils le sol ?

La forte présence de HAP dans le goudron accroît la contamination du sol. Les activités industrielles, historiquement implantées dans le nord de la France, entraînent une teneur élevée de HAP dans les sols.

Par ailleurs, les phénomènes de transports atmosphériques par le biais des précipitations peuvent concourir à la concentration de HAP dans les sols. Les HAP se fixent sur les matières en suspension ou les sédiments des cours d’eau et par extension s’infiltrent dans les sols. C’est pour cette raison que les HAP s’y retrouvent en concentration importante.

Tous les espaces ne sont toutefois pas concernés de la même manière. Les espaces industriels et les villes connaissent un taux plus important d’émission des HAP et donc de pollution des sols.

De même, ce polluant se retrouve davantage dans les sols durant l’hiver en raison de processus physico-chimiques qui limitent sa dégradation lorsque les températures sont plus faibles.

Dans le cas de friches industrielles (comme des usines de pétrochimie désaffectées) ou d’anciennes stations essence, les taux de HAP dans les sols sont parfois si élevés que l’odorat humain les perçoit.

Détection et classification des HAP

L’évaluation des risques induit par les HAP a donné lieu à la mise en place d’outils de détection et de classification. En 1976, l’agence de protection de l’environnement des États-Unis (Environmental Protection Agency ou EPA US) les a inclus dans la liste des polluants prioritaires.

L’Organisation mondiale de la santé (OMS) et la Communauté européenne en ont fait de même. Le protocole d’Aarhus mis en place en 1998 pour limiter l’émission et la diffusion de polluants organiques persistants a complété ces décisions.

L’enjeu sanitaire et environnemental associé aux HAP a conduit les instances européennes à affiner ces instruments de classification. Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) classe 15 HAP comme cancérigènes.

Il distingue le Groupe 1, regroupant les HAP cancérigènes avérés comme le benzo[a]pyrène), le Groupe 2A désignant les cancérigènes probables contenant le cyclopentapyrène, le Groupe 2B (cancérigènes possibles) et enfin le Groupe 3 (inclassables).

La mesure de la qualité de l’air, de l’eau et des sols et la comparaison avec des valeurs repères permettent d’identifier les cas de forte pollution présentant des risques pour la santé et l’environnement.

Comment analyser les HAP ?

Plusieurs méthodes d’analyse des HAP ont été développées par les experts. La détection se fait par UV et par fluorescence. Le gaz vecteur d’hydrogène peut également être employé.

Le résultat, analysé en laboratoire, détaille avec précision la présence des différentes molécules appartenant aux HAP. Les procédés scientifiques cherchent aujourd’hui à obtenir des résultats de plus en plus sensibles et à détecter davantage de composés polluants.

En raison des coûts des analyses, c’est surtout le benzo[a]pyrène qui est recherché. Les directives françaises fixent un seuil réglementaire à 1ng/m3 dans l’air ambiant.

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En ce qui concerne l’air ambiant, le choix du préleveur (de bas à haut débit) dépend des niveaux de concentration en HAP attendus. Ce sont des techniques de chromatographie en phase gazeuse ou de chromatographie liquide haute performance HPLC qui sont utilisées.

Quant aux dépôts atmosphériques, ils peuvent être mesurés à l’aide d’une jauge-collecteur de dépôt total ainsi qu’un flacon-entonnoir recueillant les précipitations.

Les HAP sont ensuite extraits par filtration et extraction en phase solide.

Analyse HAP - Pouryere

Comment traiter les HAP ?

Pour éliminer les molécules de HAP, il faut obtenir leur dégradation. Cette dernière peut résulter de processus naturels comme dans le cas de la dégradation biotique sous l’action de bactéries présentes dans l’eau.

Les phénomènes d’anaérobiose et d’aérobiose conduisent au même résultat. Des procédés chimiques permettent aussi de faire disparaître les HAP. On peut recourir à l’oxydation chimique au moyen de rayons ultra-violets.

L’autre procédé chimique qui entraîne la dégradation des HAP est la volatilisation grâce à l’humidité de l’air et des sols. Une autre solution consiste à stocker les HAP dans des structures de la matière organique et minérale du sol.

Aujourd’hui, des techniques respectueuses de l’environnement sont déployées pour l’assainissement des sols et des eaux. Le type de sol et la biodégradabilité des polluants déterminent la durée de traitement nécessaire.

La longue durée de traitement pousse les scientifiques à expérimenter des procédés innovants comme le traitement de Fenton, imaginé à la fin du XIXe siècle, reposant sur l’oxydation par du peroxyde d’hydrogène. L’ozone moléculaire peut lui aussi jouer le rôle d’oxydant dans les sols et détruire les HAP.

Plus récemment, des fluides supercritiques (SCF) comme le dioxyde de carbone supercritique ont été utilisés en raison de leur efficacité, de leur faible coût et de leur absence de toxicité.

Des mesures de prévention à destination des personnes exposées aux HAP sont mises en place pour limiter la contamination. Cela peut passer par l’usage de vêtements à usage unique et de gants en nitrile ou néoprène ainsi que le lavage régulier des mains, du visage et du corps. Des protections collectives peuvent compléter ces mesures.

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