Pr

1
Rejets de médicaments et de métaux dans les eaux
usées hospitalières et urbaines dune grande
agglomération française
J.P. Goullé1,2, E. Saussereau1, C. Lacroix1,
J. Spiroux3, D. Cellier4, M. Guerbet2 1 -
Groupe Hospitalier, Le Havre 2 Université de
Rouen, UFR Médecine Pharmacie, ABTE EA 4651 3
URPS Médecins de Haute-Normandie4 Université
de Rouen, UFR Sciences et Techniques
Congrès santé environnement
Marseille, 6 7 décembre 2013
2
RISQUE ENVIRONNEMENTAL LE CONSTAT

• Résidus de médicaments
• ? eaux superficielles, eaux souterraines
• ? eaux résiduaires, boues de STEP
• ? eau du robinet

Résidus de médicaments dans l'eau un risque
encore mal connu 26/02/2009 La présence de
médicaments à l'état de traces dans l'eau a été
mise en évidence par de nombreuses études. Si
l'impact écologique est avéré, l'impact sanitaire
pour l'homme -encore mal connu- serait
indissociable de celui lié à l'exposition à de
multiples polluants. Face à ce risque émergent,
les mesures réglementaires apparaissent
insuffisantes.
Environnement les eaux polluées par les
médicaments
3
RISQUE ENVIRONNEMENTAL LE CONSTAT

• Au niveau mondial chaque année
• ? 100.000 t. /an médicaments consommés
• ? rejetés dans lenvironnement

4
RISQUE ENVIRONNEMENTAL LE CONSTAT
médicaments humains
médicaments vétérinaires
patients
hôpitaux industries
décharges
eaux usées
sols
boues de station
stations dépuration
risques environnementaux
eaux superficielles
eaux souterraines
risques sanitaires
usines deau de consommation
5
MATÉRIEL ET MÉTHODES
STATION DÉPURATION DE LAGGLOMÉRATION
STEP
EAUX USÉES CHU CAC
6
MATÉRIEL ET MÉTHODES

• Recueil quotidien eaux usées (29 j)
• eaux usées exclusivement
• Préleveurs asservis au débit (4 points)
• Hôpitaux point unique CHU Rouen et CAC
• STEP entrée, milieu, sortie

7
DOSAGE DES MÉTAUX
ICP- MS ou  torche à plasma 

• Dosage simultané de 34 éléments
• Me, Me lourds
• Dosage semi-quantitatif
• 34 éléments supplémentaires

8
Quest-ce quun appareil dICP ?ICP
Inductively Coupled Plasma

• Plasma issu couplage inductif e- libres
  oscillations rapides Champ M généré Ar
• Nébulisation de léchantillon biologique dans ce
  plasma (8000K)
• Atomes de métaux ionisés
• La mesure détecteur de masse (ICP-MS)

9
Les performances de lICP-MS
FAAS
GFAAS
ICP-MS Quadripôle
1ppq
1ppt
1ppb
1ppm
1000ppm
10
Table périodique des éléments
1 - 10 ppt
100 ppt - 10 ppb
gt 10 ppb
10 - 100 ppt
0.1 - 1 ppt
H
He
Ne
Li
Be
B
C
N
F
O
Mg
Na
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Zn
Ga
Ge
As
Br
Kr
Se
Fe
Co
Ni
Cu
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
In
Xe
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
Sn
Sb
Te
I
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Os
Ir
Pt
Fr
Ac
Ra
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
11
INTÉRÊT DE LICP-MS

• ? Méthode multiélémentaire parfaitement adaptée à
  la tox. humaine et environnement
• Extrêmement sensible (lt ppt 10-12)
• Spécifique (détecteur de masse)
• Multiélémentaire (34 34 éléments)
• Relativement rapide
• ? Certains éléments ne sont accessibles que par
  cette technique (lanthanides Gd, uranides Th)

12
SPECTROMÈTRE A PLASMA INDUITICP Inductively
Coupled Plasma
13
LICP-MS EN TOXICOLOGIE

• ? Dosages de métaux dans des domaines variés
• Toxicologie clinique
• Toxicologie judiciaire
• Toxicologie professionnelle
• Toxicologie environnementale
• Autres applications

14
MÉTAUX MATÉRIEL ET MÉTHODES

• Eaux usées centrifugées, filtrées (0,7 µm)
• Dilution 1/5 (HNO3, butanol, triton)
• Étalonnage aqueux
• Eau usée certifiée (EU L 2), Séronorm urines
• Dosage ICP-MS X7CCT Thermo Elemental (1)

(1) Goullé et al. Forensic Sci Int. 2005, 153
39-44
15

• 34 éléments quantifiés
• 34 éléments en mode semi-quantitatif

1 - 10 ppt
100 ppt - 10 ppb
gt 10 ppb
10 - 100 ppt
0.1 - 1 ppt
H
He
Ne
Li
Be
B
C
N
F
O
Mg
Na
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Zn
Ga
Ge
As
Br
Kr
Se
Fe
Co
Ni
Cu
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
In
Xe
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
Sn
Sb
Te
I
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Os
Ir
Pt
Fr
Ac
Ra
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
16
MÉTAUX MATÉRIEL ET MÉTHODES

• 3 métaux marqueurs dactivités médicales dans les
  eaux usées (1)
• Argent (Ag) films argentiques
• Gadolinium (Gd) contraste IRM
• Platine (Pt) antinéoplasique

(1) Goullé et al. Bull Environ Contam Toxicol
2012 89 1220-24
17
MÉTAUX RÉSULTATS (LD et LQ en µg/L)
107Ag 0,17 0,58
157Gd 0,001 0,004
195Pt 0,003 0,01
18
DOSAGES DE MÉTAUX

Argent (Ag)
19
µg/L
20
µg/L
µg/L
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
21
µg/L
Sels argentiques utilisés en radiologie
(mammographies)
JOURS
S D
S D
V S D
V S D
22
DOSAGES DE MÉTAUX

Gadolinium (Gd)
23
µg/L
0.002
LQ 0.004
24
µg/L
µg/L
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
0.002
0.002
LQ 0.004
LQ 0.004
25
µg/L
Chélates de Gd non toxiques utilisés en IRM
(toxicité Gd3 )
JOURS
V S D
S D
V S D
S D
26
DOSAGES DE MÉTAUX

Platine (Pt)
27
µg/L
28
µg/L
µg/L
JOURS OUVRABLES
JOURS NON OUVRABLES
29
µg/L
Médicaments utilisés oxiplatine, cisplatine,
carboplatine
JOURS
V S D
V S D
S D
S D
30
MÉTAUX QUELLE PART POUR LE CHU ?
Importance de la mesure des débits quotidiens
STEP 82.000 m3 / j - CHU 289 m3 / j (0,3)
157Gd en g / 28 j 195Pt en g / 28 j
Entrée STEP 388 19 40,1 2,0
Sortie CHU 20,6 1,0 (5,3 ) 3,8 0,2 (9,4 )
31
MÉTAUX ÉLIMINATION / STEP ?
Une grande partie de ces deux métaux nest pas
éliminée au niveau de la STEP
157Gd (g/28j) 195Pt (g/28j)
Entrée STEP 388 19 43,1 2,2
Sortie STEP 341 17 29,7 1,5
Proportion non éliminée 88 69
32
MÉTAUX REJETS ANNUELS
Quantités annuelles de métaux rejetées par
lagglomération dans la Seine - Argent bien
éliminé avec les particules solides pendant le
traitement primaire physico-chimique - Gadolinium
4,0 kg sa présence nouvelle dans
lenvironnement principalement liée aux activités
médicales (IRM) - Platine 0,35 kg ce Pt
médical ne représente quune faible part du métal
trouvé dans lenvironnement, de lordre de 3 à 12

33
MÉTAUX CONCLUSION (1)

• Dans les eaux usées, la présence des 3 métaux
  (Ag, Gd, Pt) est représentative des activités
  médicales. Les concentrations sont 10 à 20 fois
  plus importantes dans les eaux usées de lhôpital
  que dans celles de lagglomération
• Rapportée aux débits, la contribution du CHU
  pour ces métaux ne représente que 1,3 à 9,4 de
  la quantité totale éliminée dans les eaux usées
  de lagglomération

34
MÉTAUX CONCLUSION (2)

• La quantité totale de tous les métaux rejetés
  dans les eaux de la Seine par la STEP de
  lagglomération est de plusieurs kg par jour
• Les procédés de traitement des eaux usées / STEP
  doivent être améliorés pour éliminer certains
  métaux Gd, Pt en particulier
• Lévaluation du risque environnemental est
  nécessaire compte tenu de leur toxicité et de
  leur usage croissant

35
DOSAGES DE MÉDICAMENTS

36
DOSAGES DE MEDICAMENTS LC-MS/MS
37
MÉDICAMENTS MATÉRIEL ET MÉTHODES

• Eaux usées centrifugées, filtrées (0,7 µm)
• Injection directe 0,35 mL (60 - 1000 mL)
• Préparation en ligne des échantillons (1)
• Temps de préparation réduit (min / 2h)
• Dosage HPLC-MS/MS

(1) Lacroix et al. Ann Toxicol Anal. 2008, 20
25-38
38
PREPARATION EN LIGNE
Extraction en ligne (eaux usées)
HPLC
Eau usée
OASIS
?
POUBELLE
HPLC
SPECTROMETE DE MASSE
ATLANTIS C18
39
PREPARATION EN LIGNE
Elution / séparation / dosage des
médicaments
HPLC
?
OASIS
POUBELLE
Elution
HPLC
Dosage
Séparation médicaments
SPECTROMETRE DE MASEE
ATLANTIS C18
40
MÉDICAMENTS RÉSULTATS
20 médicaments quantifiés (1) 20 médicaments quantifiés (1) 20 médicaments quantifiés (1)
acébutolol codéine oxazépam
bisoprolol disopyramide propoxyphène
buflomédil flécainide propranolol
carbamazépine labétalol tramadol
céliprolol lidocaïne venlafaxine
cétirizine méprobamate vérapamil
citalopram métroprolol
(1) Saussereau et al. Bull Environ Contam Toxicol
2013 91 171-6
41
MÉDICAMENTS ÉLIMINATION / EAUX
Concentrations moyennes en µg/L Concentrations moyennes en µg/L
Sortie CHU Sortie agglomération
Tramadol (2,4 0,2) Céliprolol (2,7 0,3)
Méprobamate (1,6 0,2) Propoxyphène (1,4 0,2)
Oxazépam (1,1 0,1) Méprobamate (1,2 0,1)
Venlafaxine (0,8 0,08) Oxazépam (1,2 0,1)
Codéine (0,7 0,07) Tramadol (1,1 0,1)
Propoxyphène (0,7 0,07) Flécaïnide (1,0 0,1)
42
MÉDICAMENTS REJETS ANNUELS
Rejets annuels les plus importants en Kg Rejets annuels les plus importants en Kg
Sortie CHU Sortie Agglomération
Tramadol (0,25) Céliprolol (82)
Méprobamate (0,17) Propoxyphène (42)
Oxazépam (0,12) Méprobamate (35)
Venlafaxine (0,09) Oxazépam (35)
Codéine (0,07) Tramadol (33)
Propoxyphène (0,07) Flécaïnide (29)
43
MÉDICAMENTS RÉSULTATS
Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an) Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an) Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an) Contribution hospitalière dans les rejets (kg/an)
Molécule Sortie CHU Entrée STEP Part du CHU
Tramadol 0,25 32,8 0,8
Méprobamate 0,17 35,4 lt 0,5
Oxazépam 0,12 34,5 lt 0,5
Venlafaxine 0,07 23,4 lt 0,5
Codéine 0,07 15,6 lt 0,5
Propoxyphène 0,07 42,3 lt 0,5
44
MÉDICAMENTS RÉSULTATS

• Performance de la STEP
• Élimination
  x 100

I entrée STEPI I sortie STEP I
I entrée STEP I
45
MÉDICAMENTS RÉSULTATS
Bonne performance de la STEP élim. 60 Bonne performance de la STEP élim. 60 Bonne performance de la STEP élim. 60
Molécule Sortie STEP (kg) Part éliminée dans STEP
Buflomédil 2,6 75
Labétalol 2,1 67
Méprobamate 12,1 66
Propoxyphène 16,3 61
46
MÉDICAMENTS REJETS ANNUELS
Mauvaise performance de la STEP élim. lt 10 Mauvaise performance de la STEP élim. lt 10 Mauvaise performance de la STEP élim. lt 10
Molécule Sortie STEP (kg) Part éliminée dans STEP
Céliprolol 75,6 7,8
Tramadol 38,0 lt 1
Oxazépam 31,9 7,5
Flécaïnide 28,2 2,8
Venlafaxine 24,3 lt 1
47
MÉDICAMENTS CONCLUSION (1)

• Les concentrations des médicaments éliminés dans
  les eaux usées du CHU, sont comparables à celles
  des eaux usées de lagglomération
• Rapportée aux débits, la contribution du CHU
  pour les médicaments ne représente que lt 1
  de la quantité totale éliminée dans les eaux
  usées de lagglomération

48
MÉDICAMENTS CONCLUSION (2)

• Pour les médicaments considérés les rejets de la
  STEP dans les eaux de la Seine sont de lordre du
  kg par jour.
• Les procédés de traitement des eaux usées (STEP)
  sont peu ou non efficaces pour de nb médicaments.
• Pris en considération / évaluation du risque
  environnemental

49
CONCLUSION GENERALE

• Les performances des méthodes analytiques de
  routine développées pour les dosage de
  médicaments et de métaux dans les eaux usées
• Intérêt du dosage des métaux dont certains (Gd,
  Pt) sont des marqueurs pertinents de lactivité
  médicale hospitalière
• Confirmation de la faible efficacité des STEP
  pour éliminer les métaux et les médicaments des
  eaux usées (nécessaire dévaluer le risque
  environnemental)