Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique – calcium

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la nature. Il s'introduit dans le système d'eau douce sous l'action de la météorisation des roches, particulièrement celle des roches calcaires, et par entraînement à partir du sol dans les eaux d'infiltration, par lixiviation et par ruissellement.^{Note de bas de page 1} La concentration moyenne du calcium dans le sol est d'environ 1,37 × 10⁴ mg/kg.^{Note de bas de page 2} On a constaté que la lixiviation du calcium à partir du sol augmentait nettement avec l'acidité de l'eau de pluie.^{Note de bas de page 3}

L'oxyde de calcium (chaux) est abondamment utilisé dans l'industrie du bâtiment pour la préparation du mortier, du stuc et du plâtre. Il est utilisé dans la production des pâtes et papiers, pour le raffinage du sucre, pour le raffinage du pétrole et pour le tannage.^{Note de bas de page 4} L'usage de la chaux pour le traitement chimique des eaux usées est aussi largement répandu. En 1985, la consommation totale de chaux au Canada était évaluée à 1 842 800 tonnes.^{Note de bas de page 5}

Présence dans l'environnement

La concentration du calcium dans l'eau dépend du temps de séjour de l'eau dans des formations géologiques riches en calcium.

D'après des mesures effectuées sur des échantillons d'eau prélevés dans 71 municipalités de l'ensemble du Canada, la concentration moyenne de calcium était respectivement de 21,8 (1,3 à 77,3), 18,2 (1,6 à 55,8) et 21,4 (≤1,1 à 112,8) mg/L dans des eaux brutes, des eaux traitées et des eaux distribuées. Le traitement à la chaux des eaux brutes faisait considérablement augmenter la teneur en calcium des eaux traitées. À Ottawa, par exemple, la concentration de calcium passait de 8,6 mg/L dans l'eau brute à 16,3 mg/L dans l'eau traitée.^{Note de bas de page 6}

Les eaux de surface renferment généralement moins de calcium que les eaux souterraines.^{Note de bas de page 7} Une étude des eaux de surface canadiennes effectuée en 1977 signalait que les concentrations de calcium étaient faibles à Terre-Neuve, au Québec, en Colombie-Britannique et dans les Territoires du Nord-Ouest.^{Note de bas de page 8} La concentration la plus élevée qui a été mesurée, 365 mg/L, a été enregistrée à l'Île-du-Prince-Édouard; la plus faible, 0,3 mg/L, a été relevée à Terre-Neuve. Les données recueillies en 1980 et en 1981 dans 24 stations situées en Saskatchewan ont montré que la concentration de calcium dans les eaux de surface variait de 2 à 141 mg/L,^{Note de bas de page 9} alors que les concentrations moyennes obtenues par des stations d'échantillonnage dans toutes les provinces variaient de 1 à 336 mg/L.

La concentration de calcium dans les Grands Lacs varie de 13 à 40 mg/L;^{Note de bas de page 10Note de bas de page 11} de 1973 à 1975, les effluents industriels ont entraîné 14 800 tonnes de calcium/année dans le lac Supérieur et 6 200 tonnes/ année dans le lac Huron.^{Note de bas de page 10} La concentration environnementale de calcium dans les eaux de surface canadiennes a varié, de 1980 à 1985, de <0,002 mg/L jusqu'à 1 370 mg/L, la concentration la plus élevée ayant été relevée dans le ruisseau Bench Mark en Alberta.^{Note de bas de page 9}

Le calcium atmosphérique provient principalement des activités industrielles.^{Note de bas de page 12} La combustion des combustibles fossiles, dont la teneur en calcium est d'environ 10 000 mg/kg, constitue une source importante de calcium atmosphérique.^{Note de bas de page 13} On estime à plus de 100 000 tonnes l'apport de calcium atmosphérique dans le bassin des Grands Lacs.^{Note de bas de page 10Note de bas de page 14} Les concentrations de calcium (en particules) mesurées dans l'air au-dessus d'Edmonton de 1978 à 1979 variaient de manière clairement saisonnière et présentaient un maximum en été. Pour les trois périodes d'un mois (novembre, mars/avril et juillet/août) au cours desquelles on a mesuré les concentrations de calcium dans l'air, on a obtenu des concentrations moyennes respectives de 1,6, 2,2 et 2,6 µg/m³. Les faibles facteurs d'enrichissement mesurés étayent la conclusion selon laquelle une portion importante du calcium est d'origine naturelle.^{Note de bas de page 15} Les concentrations de calcium mesurées dans l'air au-dessus de Windsor, en Ontario, s'élevaient en moyenne à 0,078 mg/m³ un jour où la pollution en particules était abondante et à 0,009 mg/m³ un jour où la pollution était moins abondante.^{Note de bas de page 16} La concentration de calcium dans l'eau de pluie d'une région rurale près de Toronto variait de 0,1 à 0,4 mg/L.^{Note de bas de page 17}

Voici la concentration de calcium dans certains aliments : 12 800 mg/kg dans le lait écrémé en poudre, 8 000 mg/kg dans le fromage, 100 mg/kg dans la viande, 250 à 1 200 mg/kg dans le poisson, 30 à 2 220 mg/kg dans les fruits et les légumes et 0 à 150 mg/kg dans les graisses.^{Note de bas de page 18Note de bas de page 19}

Exposition des Canadiens

On a estimé que l'apport quotidien de calcium dans l'alimentation du Canadien moyen est de 1 000 mg,^{Note de bas de page 20} bien que certaines femmes en consomment moins de 800 mg/jour.^{Note de bas de page 21Note de bas de page 22} Au Canada, l'eau potable contient habituellement entre 1,1 et 112,8 mg de calcium/L.^{Note de bas de page 6}Ces valeurs sont utilisées au tableau 1 pour estimer la contribution de l'eau potable à l'apport total de calcium.

Analyse

La spectrométrie d'absorption atomique à flamme air-acétylène (SAA) et à plasma induit à haute fréquence (ICP) permet de déterminer avec exactitude la teneur en calcium de l'eau. Deux autres méthodes, le titrage au permanganate et le titrage avec l'acide éthylènediaminetétraacétique ou avec ses sels (EDTA), donnent de bons résultats dans le cas des analyses de contrôle ou de routine en présence de concentrations plus élevées. La méthode de titrage avec l'EDTA est préférable à la méthode au permanganate en raison de sa simplicité et de sa rapidité.^{Note de bas de page 25}

Le seuil de détection de l'analyse par SAA dans le cas d'une aspiration directe est de 3 µg/L et la concentration optimale varie de 0,2 à 20 mg/L. La récupération du calcium à partir d'un échantillon dopé se situe entre 85 et 115 pour cent. Le seuil de détection dans le cas de la méthode ICP est de 10 µg/L à une longueur d'onde de 317,93 nm.^{Note de bas de page 25}

Techniques de traitement

Le calcium est l'un des principaux cations qui soient associés à la dureté de l'eau potable. La dureté de l'eau exprimée d'après la teneur en CaCO₃ peut varier de moins de 75 mg/L (eau de faible dureté) à plus de 300 mg/L (eau très dure).^{Note de bas de page 26}

Il est possible d'éliminer efficacement le calcium de l'eau d'approvisionnement en adoucissant l'eau soit par échange d'ions, soit par précipitation chimique. Comme l'attitude des consommateurs à l'égard de la dureté de l'eau potable est très variable, la dureté de l'eau traitée par les différentes usines d'adoucissement variera de 50 à 150 mg/L (dureté exprimée d'après la teneur en CaCO₃).^{Note de bas de page 26}

Effets sur la santé

Absorption, distribution et excrétion

Le calcium est principalement absorbé dans la partie proximale de l'intestin grêle suivant un processus de transport actif favorisé par la vitamine D. La quantité de calcium absorbée à partir des aliments dépend de la concentration d'un certain nombre de constituants alimentaires ainsi que de facteurs non alimentaires, comme le pH de l'intestin. L'absorption varie largement, de 12 à 67 %, et constitue le principal moyen de régulation de la teneur en calcium dans l'organisme.

La charge corporelle totale de calcium chez un homme adulte est d'environ 1 010 g, dont plus de 99 % se retrouvent dans le squelette et seulement 0,1 % dans les liquides extracellulaires. Les concentrations extracellulaires sont régulées par l'hormone parathyroïdienne et par la calcitonine, qui font respectivement augmenter et décroître les concentrations de calcium. Les os constituent un milieu tampon pour le calcium : une proportion de 0,5 à 1,0 % de la masse totale des os, constituée de phosphates de calcium, est rapidement disponible.

Environ 180 mg de calcium sont excrétés chaque jour dans l'urine, comparativement à 740 mg dans les fèces et à 30 à 150 mg dans la sueur. La teneur en calcium des fèces et de l'urine dépend de l'apport en calcium.^{Footnote 27} 

Effets toxiques

Comme le métabolisme du calcium est régi par des mécanismes homéostatiques efficaces, les effets toxiques de cet élément ne se manifestent qu'en cas d'absorption de très importantes quantités. Si l'alimentation est riche en calcium, la biodisponibilité des autres minéraux absorbés peut être perturbée. Associé à un phosphate, le calcium peut réduire l'absorption du fer.^{Note de bas de page 28} Selon certaines études, le calcium de source alimentaire perturberait l'équilibre magnésien,^{Note de bas de page 29Note de bas de page 30} mais d'autres études indiquent le contraire.^{Note de bas de page 31} On a noté que la relation entre le calcium et le magnésium d'origine alimentaire pouvait varier en fonction de l'âge et du sexe.^{Note de bas de page 32} Le calcium de source alimentaire influe sur l'absorption du zinc chez les animaux,^{Note de bas de page 33} alors que cela ne semble pas être le cas chez les humains.^{Note de bas de page 34Note de bas de page 35}

Les aliments qui sont riches à la fois en calcium et en phosphore peuvent toutefois inhiber l'absorption du zinc.^{Note de bas de page 36} Il semble que l'absorption du chrome^{Note de bas de page 37} et du manganèse^{Note de bas de page 38} soit inhibée par des concentrations alimentaires élevées de calcium. La présence de calcium dans l'eau potable pourrait réduire la disponibilité du cuivre, la lixiviation du cuivre dans le système d'alimentation étant moins agressive.^{Note de bas de page 39}

Effets bénéfiques

Le calcium bloque l'absorption des métaux lourds; on a constaté, par exemple, qu'une alimentation pauvre en calcium rendait des rats particulièrement sensibles à une intoxication par le plomb.

On pense qu'un apport alimentaire adéquat de calcium chez les humains de moins de 30 ans retarde l'ostéoporose en faisant augmenter la masse osseuse. Chez les femmes ménopausées et les hommes de plus de 60 ans, on a avancé,^{Note de bas de page 40} bien que cette hypothèse ne soit pas universellement acceptée,^{Note de bas de page 41} qu'une alimentation enrichie en calcium permettrait de ralentir la résorption des os. On signale une incidence accrue d'éclampsie pendant la grossesse chez les populations dont l'alimentation est pauvre en calcium.^{Note de bas de page 42} On a montré que des suppléments de calcium faisaient baisser la pression sanguine chez des femmes enceintes.^{Note de bas de page 43}

Une alimentation riche en calcium pourrait prévenir le cancer du colon chez les humains^{Note de bas de page 44} et même faire disparaître les premiers signes de cancer colo-rectal.^{Note de bas de page 45}Le cancer colo-rectal apparaît plus fréquemment que prévu chez les personnes qui boivent de l'eau de faible dureté, pauvre en calcium.^{Note de bas de page 46}

On a également avancé que le calcium d'origine alimentaire pouvait être un agent antihypertensif. Cette hypothèse est étayée par des indications tirées d'études épidémiologiques de grande envergure,^{Note de bas de page 42Note de bas de page 47} d'enquêtes sur l'alimentation,^{Note de bas de page 48Note de bas de page 49} d'études d'intervention alimentaire^{Note de bas de page 50-52} et d'études physiologiques expérimentales.^{Note de bas de page 53-55}

On a noté qu'un supplément alimentaire de calcium réduisait le cholestérol du plasma chez de jeunes chèvres.^{Note de bas de page 56} Toutefois, lorsqu'on administrait un supplément à la fois de calcium et de vitamine D, on constatait une incidence nettement plus élevée de calcification aortique, ce qui est considéré comme un signe de lésions athéroscléreuses. L'eau potable dure pourrait donc constituer une importante source de calcium supplémentaire puisque ses effets bénéfiques ne seraient pas neutralisés par un apport accru de vitamine D, comme dans le cas des produits laitiers additionnés de vitamine D.

On a proposé plusieurs mécanismes biologiques pour expliquer certaines des relations statistiques mises en évidence par des études épidémiologiques^{Note de bas de page 57Note de bas de page 58} entre l'eau potable dure et une incidence plus faible de maladie cardio-vasculaire (voir la section intitulée «Dureté» dans la documentation supplémentaire).

Autres considérations

Comme il contribue à la dureté de l'eau, le calcium peut avoir des effets néfastes sur la qualité de l'eau potable. Ces effets sont surtout d'ordre organoleptique ou esthétique et font l'objet d'une section intitulée «Dureté» dans la documentation supplémentaire.

Conclusion

1. Rien ne permet de penser que la présence de calcium dans l'eau potable ait des effets nocifs sur la santé.
2. Les effets indésirables résultant de la présence du calcium dans l'eau potable peuvent provenir de sa contribution à la dureté. Ces effets ont été traités dans la section intitulée «Dureté» de la documentation supplémentaire.
3. Une concentration maximale acceptable n'a donc pas été spécifiée séparément pour le calcium.

Références bibliographiques