Étude du devenir des composés pharmaceutiques contenus dans les effluents d'hôpitaux après traitement par oxydation en voie humide

Abstract

La présence de composés pharmaceutiques dans les eaux de surface, l’eau potable et les eaux souterraines est une problématique d’intérêt mondial. En plus des contributions agricoles et vétérinaires, ces contaminants sont introduits dans les points d’eau par le biais des stations d’épuration municipales, qui regroupent généralement les effluents domestiques, industriels et hospitaliers. En effet, les traitements utilisés actuellement ne permettent pas l’élimination complète de ces contaminants, car elles n’ont pas été, à l’origine, conçues à cet effet. Il a été constaté précédemment que les eaux usées d’hôpitaux ont une charge de contaminants plus spécialisée et complexe, dû notamment à l’usage d’une variété de produits médicaux, des désinfectants et d'autres produits reliés. Afin de diminuer l’apport en produits pharmaceutiques dans l’environnement, l’oxydation en voie humide (OVH) a été étudiée. L’OVH est un procédé d’oxydation avancée qui utilise seulement l'air comme oxydant et la matrice aqueuse soumise à de hautes températures et pressions. Il a été démontré précédemment que l’OVH permet d'éliminer à > 90 % des composés pharmaceutiques sélectionnés contenus dans les effluents hospitaliers. Cependant, la minéralisation ne peut être complète en conditions sous-critiques. Il est donc primordial d'identifier et de quantifier les produits de transformation générés, afin de mieux suivre le devenir des composés et de comprendre davantage l’impact des produits formés sur la possible toxicité des effluents traités. Dans le cadre de ce projet de recherche, une méthode analytique, permettant de quantifier 14 acides carboxyliques à courte chaîne par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, a été développée afin d’effectuer le suivi du carbone non minéralisé. Une preuve de concept a été effectuée lors du traitement de l’acétaminophène. Un suivi de ces acides a également été effectué avec un échantillon réel d’effluents hospitaliers. Dans un deuxième temps, quatre composés pharmaceutiques modèles; la gabapentine, le diclofénac, le triméthoprime et l'acide acétylsalicylique ont été traités par OVH afin de suivre leur élimination selon le temps de traitement, tout en s’intéressant au devenir du carbone en quantifiant les principaux acides carboxyliques volatils et semi-volatils (C1-C6) possiblement formés. De plus, des analyses non-ciblées par GC-MS et LC-QToF ont été effectuées afin d'identifier davantage de produits de transformation. Les résultats démontrent que lors du chauffage, une partie des composés initiaux est éliminée à > 49 %, ce qui génère des produits de transformation assez près de la structure initiale, comme le phénol (acide acétylsalicylique) ou le produit mère avec un groupement hydroxyle supplémentaire (triméthoprime). Lorsque l’oxydant est ensuite ajouté, les composés initiaux sont éliminés à > 99.5 % après 15 minutes. Selon le temps de traitement, les produits de transformation sont majoritairement retransformés en de plus petits composés, dont les acides acétique et succinique. Les résultats de ce projet de recherche font partie d’une première étape dans la compréhension du devenir des contaminants pharmaceutiques contenus dans les effluents hospitaliers et ont permis de fournir une méthodologie aux collaborateurs étudiant ce type de traitement pour les applications futures

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