Recommandations pour la qualité de l’eau potable au Canada – bore : Considérations relatives à l’exposition

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• Sources, utilisation et propriétés
• Devenir dans l'environnement
• Exposition

Sources, utilisation et propriétés

Le bore (numéro de registre du Chemical Abstracts Service 7440-42-8) provient de sources naturelles et anthropiques. Il pénètre dans l'environnement par des mécanismes naturels, comme l'altération des roches et des sols contenant du bore, les embruns marins, les volcans et les eaux géothermales (Coughlin, 1996). Les sources anthropiques de bore comprennent la combustion de combustibles fossiles, la combustion de la biomasse, l'application de pesticides, les pratiques agricoles (par exemple l'irrigation), les effluents des stations de traitement des eaux usées et les procédés industriels ainsi que d'autres activités humaines (par exemple incinération) (CCME, 2009). La plus grande partie du bore d'origine anthropique qui pénètre dans les sources d'approvisionnement en eau potable provient des détergents et des engrais (Parks et Edwards, 2005). Cependant, les apports anthropiques de bore dans les milieux naturels sont considérés plus faibles que les apports des processus naturels (U.S. EPA, 2008).

Parmi les plus de 200 minéraux contenant du bore, seulement quatre (le borax, la kernite, la colémanite et l'ulexite) ont une importance commerciale et représentent plus de 90 % des borates utilisés industriellement à l'échelle mondiale (ATSDR, 2010). Les borates et les acides boriques entrent dans la fabrication du verre, des savons, des détergents et des retardateurs de flamme et sont utilisés comme absorbeurs de neutrons dans les stations nucléaires. L'acide borique, les borates et les perborates sont utilisés dans les antiseptiques légers, les produits pharmaceutiques et les produits de santé naturels, la thérapie de capture de neutrons par le bore, les agents antioxydants pour le soudage et les engrais agricoles (Santé Canada, 2007; CCME, 2009). Les borates entrent dans la fabrication d'adhésifs et de produits d'étanchéité, de peintures et d'enduits, de produits de soins personnels, de lubrifiants et de graisses et d'emballages alimentaires (ECCC et Santé Canada, 2016). L'acide borique et ses sels sont employés comme insecticides et fongicides (Santé Canada, 2012) et leur utilisation dans la fabrication de produits à des concentrations inférieures à 5 % est autorisée dans certaines conditions (Santé Canada, 2018). Bien que l'acide borique soit naturellement présent dans les aliments, en particulier les aliments d'origine végétale (ATSDR, 2010), il ne peut être importé, utilisé ou vendu comme ingrédient alimentaire au Canada (ACIA, 2013).

Le bore a un poids moléculaire de 10,81 g/mol et n'existe pas sous sa forme élémentaire dans la nature. Dans l'eau, le bore est surtout présent en équilibre sous forme d'acide borique non dissocié (H₃BO₄; numéro CAS 10043-35-3) et d'autres borates (par exemple B(OH)₄^-) (CCME, 2009). L'acide borique a un poids moléculaire de 61,83 g/mol, est très soluble (49 g/L) et présente une pression de vapeur négligeable et un log K_oe de 0,175 (ECETOC, 1995; ECCC et Santé Canada, 2016). Les propriétés chimiques et toxicologiques de l'acide borique et des autres borates (par exmeple borax) devraient être comparables sur une base d'équivalents molaires de bore lorsque ces substances sont dissoutes dans l'eau ou des liquides biologiques (OMS, 2009).

Devenir dans l'environnement

La plupart des espèces minérales du bore significatives du point de vue environnemental sont très solubles dans l'eau (ATSDR, 2010), et leur solubilité augmente avec la température (Coughlin, 1996). Par conséquent, les composés de bore présents dans l'eau peuvent être difficilement extraits de la solution par des mécanismes naturels (Butterwick et coll., 1988). Leur distribution dans l'environnement dépend de la géologie, des précipitations, des taux d'évaporation et du type d'aquifère (Coughlin, 1996). À un pH acide, le bore présent dans une solution prend le plus souvent la forme d'un acide borique non dissocié, tandis qu'à un pH alcalin (supérieur à une valeur pKa de 9,2), il est surtout présent sous forme d'ions borate; les deux formes sont très solubles et stables et ne devraient pas se dégrader davantage (CCME, 2009). Dans des eaux dures riches en calcium, la formation de paires d'ions entre le calcium et B(OH)₄^- pourrait avoir un effet sur la spéciation du bore (Butterwick et coll., 1989). Le seul mécanisme notable pouvant influer sur le devenir du bore dans l'eau réside dans la réaction d'adsorption-désorption avec le sol et les sédiments (CCME, 2009), dont l'importance est fonction du pH de l'eau, de la concentration en bore de la solution et de la composition chimique du sol (CCME, 2009; ATSDR, 2010). La plus forte adsorption est observée dans les eaux dont le pH se situe entre 7,5 et 9,0 (ATSDR, 2010). Des pH plus élevés tendent à diminuer l'adsorption du bore (Goldberg et Su, 2007) à mesure que les espèces de bore et les charges sur les surfaces adsorbantes deviennent moins favorables (U.S. EPA, 2008). Dans le sol, les principales surfaces sur lesquelles le bore est adsorbé comprennent les oxydes d'aluminium et de fer, les minéraux argileux, le carbonate de calcium et la matière organique (Goldberg et Su, 2007), l'oxyde d'aluminium amorphe jouant vraisemblablement le rôle le plus important (ATSDR, 2010). Les formes types de bore présentent une faible volatilité et devraient être libérées dans l'air sous forme de matière particulaire (ECCC et Santé Canada, 2016); cependant, certaines études de surveillance ont aussi décelé de l'acide borique en phase gazeuse (par exemple Anderson et coll., 1994; Cheng et coll., 2009). Le bore atmosphérique devrait retomber sous forme de dépôts humides (pluie et neige) et de dépôts secs (Anderson et coll., 1994; Fogg et Duce, 1985; Kot, 2009; Zhao et Liu, 2010).

Exposition

Pour la population canadienne générale, l'apport quotidien total moyen de bore provenant du milieu, des aliments et de l'eau potable varie de 3 à 92 μg/kg de poids corporel (p. c.) par jour, selon le groupe d'âge, une proportion estimée entre 3 % et 16 % de l'apport alimentaire total étant attribuable à l'eau potable (ECCC et Santé Canada, 2016). Les aliments sont la principale source d'exposition au bore, les fruits et les légumes représentant 40 % à 60 % de l'apport alimentaire (ECCC et Santé Canada, 2016). Les produits de consommation peuvent aussi contribuer de façon notable à l'apport quotidien total, avec une limite supérieure d'exposition estimée à 2 819 μg/kg p. c. par cas d'ingestion directe de pâte à modeler par des enfants (ECCC et Santé Canada, 2016). Le sol, l'air et la poussière seraient des sources négligeables d'exposition au bore (OMS, 2009; ECCC et Santé Canada, 2016). La grande disparité des apports quotidiens découle de la variabilité des concentrations de bore dans les aliments, l'eau potable et les produits de consommation et de leurs modes d'utilisation ainsi que des émissions dans l'environnement sous l'effet des processus naturels d'altération et de l'activité humaine (Becking et Chen, 1998; ECCC et Santé Canada, 2016).

La plus grande partie du bore se trouve dans les océans. La concentration moyenne dans l'eau de mer est de 4,5 mg/L (CCME, 2009) et se situe entre 3,7 et 4,3 mg/L dans les eaux côtières canadiennes (Moss et Nagpal, 2003). La quantité de bore présent dans l'eau douce varie en fonction de la nature géochimique du bassin versant, de la proximité de zones marines et côtières et des apports d'effluents industriels et municipaux (Butterwick et coll., 1989). La concentration de bore dans les eaux de surface (rivières et cours d'eau) peut varier selon les saisons, les concentrations étant plus élevées pendant l'hiver et le printemps et plus faibles pendant l'été et l'automne (Hall Jr. et coll., 2004). Bien que l'on trouve du bore tant dans les eaux de surface que dans les eaux souterraines, les concentrations moyennes dans les eaux souterraines tendent à être plus élevées que dans les eaux de surface (Frey et coll., 2004).

Les données de surveillance de l'eau peuvent être obtenues auprès des autorités provinciales territoriales et sont fournies dans le cadre de l'Enquête nationale sur l'eau potable (tableau 1). Les données d'ECCC sur certains bassins versants sont aussi présentées à l'annexe A. Du bore, sous toutes ses formes, est décelé dans tous les types d'eaux au Canada; cependant, les concentrations moyennes varient selon les provinces et les territoires, les concentrations les plus élevées étant mesurées au Manitoba, en Saskatchewan et en Ontario. Les concentrations médiane, moyenne et au 90e centile sont inférieures à 1 mg/L pour l'eau brute, traitée et distribuée, qu'il s'agisse d'eaux de surface ou d'eaux souterraines. Les données globales pour le Canada (soit la moyenne pondérée des données des provinces et des territoires) montrent qu'à l'échelle du pays, les concentrations moyennes de bore de tous les types d'approvisionnements municipaux (eau distribuée et traitée, qu'il s'agisse d'eau souterraine ou de surface) sont inférieures à 0,1 mg/L.

Une analyse plus poussée des concentrations plus élevées présentées au tableau 1 et de l'information tirée de la documentation publiée indique que ces fortes concentrations de bore (> 1 mg/L) sont mesurées dans les eaux souterraines de certains aquifères de l'Ontario, du Manitoba, de la Saskatchewan et de l'Alberta. Le plus souvent, les concentrations de bore dans ces sources sont inférieures à 5 mg/L, bien que la plage de concentrations supérieures relevées dans diverses études soit de 7 à 8 mg/L (Lemay, 2002; Desbarats, 2009; Gouvernement du Manitoba, 2010; Hamilton, 2015). Les énoncés d'impact fournis par les provinces et les territoires indiquent que ces concentrations élevées de bore ne sont vraisemblablement observées que dans un nombre limité de systèmes d'approvisionnement en eau potable au Canada.

Les concentrations sanguines de bore tirées d'une étude albertaine sont jugées représentatives de l'exposition moyenne de la population canadienne au bore (Alberta Health and Wellness, 2008; Gouvernement de l'Alberta, 2010; ECCC et Santé Canada, 2016). En fonction de ces données, ECCC et Santé Canada (2016) ont établi l'apport quotidien moyen à 10 µg/kg p. c. par jour.