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

Le zinc est un élément abondant qui constitue à peu près 0,004 pour cent de la croûte terrestre.^{Note de bas de page 1} La forme minérale la plus commune du zinc est la sphalérite (ZnS), qui est souvent associée aux sulfures de certains autres éléments métalliques tels que le plomb, le cuivre, le cadmium et le fer.^{Note de bas de page 2} Le zinc se rencontre aussi sous forme de calamine (ZnCO₃) dans les sédiments carbonatés; les autres formes du zinc sont habituelle-ment des produits d'oxydation de la sphalérite.^{Note de bas de page 2 Note de bas de page 3}

Les minerais et les concentrés produits au Canada au cours de 1984 renfermaient 1 207 098 tonnes de zinc; la consommation de zinc au pays s'élevait à 150 528 tonnes.^{Note de bas de page 4} Les réserves de zinc que renferment les gisements canadiens connus ont été évaluées à 20 492 700 tonnes.^{Note de bas de page 4} Au Canada, le zinc sert surtout à la galvanisation du fer et de l'acier; représentant en 1984, 40 pour cent de la consommation de zinc. Une autre tranche de 20 pour cent était destinée à la production d'accessoires de plomberie et de chauffage en laiton, alors qu'une proportion de 15 pour cent servait, dans l'industrie du moulage en coquille, à produire des pièces de quincaillerie utilisées en construction ainsi que des accessoires d'automobiles.^{Note de bas de page 5} La consommation restante de zinc est répartie entre un grand nombre d'industries. L'oxyde de zinc sert à la fabrication de peinture, de caoutchouc, de rayonne, de fils, d'encres, d'allumettes et de produits chimiques; la «poussière» de zinc est utilisée en imprimerie ou pour teindre les tissus, purifier les graisses, ou cémenter les métaux dans des procédés métallurgiques; le zinc laminé est utilisé dans les pièces ornementales et les batteries; finalement, des sels de zinc servent à la préparation d'agents de conservation du bois et de pesticides.

Présence dans l'environnement

Les émissions industrielles et domestiques contri-buent beaucoup à la quantité de zinc présente dans l'environnement tant aquatique qu'atmosphérique. Durant l'année 1972, la production primaire de fer et d'acier fut responsable de l'émission de 2 690 tonnes de zinc (sous forme d'oxyde de zinc) dans l'atmosphère canadienne. Les quantités émises par la production primaire de cuivre et de zinc étaient semblables (2 290 tonnes). L'ensemble des émissions industrielles de zinc s'élevait à 6 340 tonnes. La combustion de carburant (charbon et huiles lourdes) dans un appareil fixe y ajoutait encore 134 tonnes. Les transports, l'incinération de déchets solides et l'épandage de pesticides étaient respectivement responsables de l'émission de 794, de 124 et de 1,8 tonnes de ce métal. L'ensemble des émissions de toute origine s'élevait en 1972 à 7 400 tonnes.^{Note de bas de page 5}

D'après des évaluations faites après une étude réalisée en 1980, la contribution respective des sources naturelles et anthropiques de zinc dans l'environnement s'élevait cette année-là à 768 000 et à 414 000 tonnes.^{Note de bas de page 6}

Le dosage du zinc dans les matières particulaires en suspension dans l'air au-dessus des régions urbaines a montré l'existence de concentrations variant entre 0,32 mg/g à Toronto à 5,40 mg/g à Vancouver.^{Note de bas de page 7} Dans les poussières, le long des quais de Toronto, les teneurs atteignaient même 6 mg/g.^{Note de bas de page 8}

Le dosage des matières particulaires totales en suspension dans l'air au-dessus d'Edmonton durant 1978 et 1979 a laissé voir une concentration moyenne de 0,085 µg/m³ qui variait peu avec la saison. Dans un cas, en novembre 1978, cette concentration atteignait 0,6 µg/m³, peut-être à cause d'émissions fugitives venant des incinérateurs.^{Note de bas de page 9}

Une étude réalisée en 1982 dans l'ensemble de l'Ontario portait sur le contrôle des métaux (y compris le zinc) sous forme de traces dans l'air et les précipi-tations, de façon à en établir la distribution spatiale.^{Note de bas de page 10} La concentration atmosphérique moyenne de zinc variait de 0,019 µg/m³ dans le sud à 0,007 µg/m³ dans le nord. De façon similaire, les retombées sèches annuelles de zinc allaient de 1,51 µg/m² dans le sud à 0,51 µg/m²dans le nord. La concentration moyenne de zinc dans les précipitations annuelles passait de 0,0083 mg/L dans le sud à 0,0055 mg/L dans le nord.^{Note de bas de page 8} Les concentrations de métaux sous forme de traces dans l'ensemble de l'Ontario avaient généralement tendance à diminuer dans la direction sud-nord. La quantité de zinc trouvée dans les précipitations est un indice de la présence ou de l'absence d'installations dont l'exploitation entraîne l'émission de zinc. Près de Sudbury en Ontario, la concentration moyenne de zinc dans les précipitations était de 0,028 mg/L en 1972-1973; toutefois, une pointe de 120 mg/L fut atteinte au cours d'une précipitation.^{Note de bas de page 11} Aux États-Unis, la concentration moyenne de zinc dans les pluies était de 0,107 mg/L.^{Note de bas de page 12}

Dans des échantillons de neige non polluée prélevés dans une région éloignée du nord du Manitoba, les concentrations de zinc étaient inférieures à 0,001 mg/L.^{Note de bas de page 11}

La concentration moyenne de zinc dans le sol est de 90 mg/kg au Canada.^{Note de bas de page 7} Une valeur analogue a été trouvée dans des sols du Nouveau-Brunswick ne renfermant pas de minerais sulfurés.^{Note de bas de page 13} Dans des sols représentatifs d'endroits industrialisés du Canada, la teneur en zinc variait de 106 à 2 095 mg/kg (la valeur maximale ayant été observée à Toronto).^{Note de bas de page 8} Des échantillons de sols urbains recueillis à Vancouver et à Toronto renfermaient des teneurs respectives en zinc de 395 et de 220 mg/kg.^{Note de bas de page 7}

Les carbonates, les oxydes et les sulfures de zinc sont peu solubles dans l'eau; par conséquent, les concentrations de zinc présentes dans les eaux naturelles sont faibles. Les chlorures et les sulfates, qui sont très solubles, y sont hydrolysés en hydroxydes et en carbonates. Les teneurs en zinc dissous sont encore diminuées par adsorption sur les hydrolysats sédimentaires.^{Note de bas de page 3}

Au cours de la période allant de 1980 à 1985, la concentration de zinc des eaux de surface canadiennes variait de 0,001 mg/L à un maximum de 1,17 mg/L.^{Note de bas de page 14} L'analyse des eaux de plusieurs lacs de l'Ontario (servant à l'approvisionnement en eau potable) a révélé qu'elles avaient une teneur moyenne en zinc inférieure à 0,010 mg/L.^{Note de bas de page 15}

Une étude des eaux fluviales du centre et de l'ouest du Canada a révélé que les teneurs en zinc variaient fortement, aussi bien selon l'endroit que selon la saison. La plage de cette variation allait de 0,001 à 0,096 mg/L, les teneurs maximales ayant été observées dans la rivière des Esclaves dans les Territoires du Nord-Ouest; normalement, les concentrations présentes dans les eaux fluviales ne dépassent pas 0,04 mg/L.^{Note de bas de page 16}

L'eau du robinet peut renfermer des concentrations de zinc beaucoup plus élevées que les eaux de surface par suite de la lixiviation du zinc dans les tuyaux galvanisés, les réservoirs à eau chaude et les garnitures en laiton.^{Note de bas de page 17}

Une enquête réalisée dans l'ensemble du pays sur les réseaux de distribution en eau potable a permis de trouver que la teneur moyenne en zinc des échantillons d'eau brute, d'eau traitée et d'eau distribuée dépassait rarement 0,01 mg/L. Toutefois, l'accumulation de zinc dans l'eau était fréquente pendant sa circulation dans les réseaux de distribution. Au Nouveau-Brunswick et en Saskatchewan, ce phénomène était négligeable; par contre, en Colombie-Britannique et au Québec, on notait que plus de la moitié des réseaux de distribution favorisaient l'accumulation de zinc.^{Note de bas de page 18}

Des données récentes recueillies en Ontario sont venues corroborer ces observations. En effet, la première eau tirée du robinet après avoir séjourné dans les conduites pendant la nuit renfermait des teneurs en zinc qui étaient parfois 100 fois supérieures à celles de l'eau traitée. Ainsi, à Gananoque sur le fleuve Saint- Laurent, les eaux traitées avaient une concentration en zinc inférieure à 0,01 mg/L en 1986, alors que leur teneur moyenne après stagnation pendant la nuit était 0,309 mg/L (plage de 0,03 à 1,17 mg/L) à sept postes d'échantillonnage. Après que l'eau eut coulé pendant cinq minutes, les échantillons avaient une teneur moyenne en zinc de 0,014 mg/L.^{Note de bas de page 15}

Étant donné la valeur nutritive de cet élément, plusieurs études ont été entreprises afin de déterminer la teneur en zinc de certains aliments et de régimes alimentaires complets. Deux études ont été réalisées dans le but de trouver la teneur en zinc de régimes alimentaires typiques du Canada. D'après ces études, la viande, le poisson, la volaille, les céréales, les huiles et les graisses possèdent les teneurs les plus élevées; de plus, ce sont la viande, le poisson et la volaille qui contribuent le plus à l'apport alimentaire quotidien.^{Note de bas de page 19 Note de bas de page 20}

Exposition des Canadiens

On estime que l'apport quotidien moyen d'un «régime alimentaire canadien représentatif» varie de 15,2 à 19,9 mg.^{Note de bas de page 19 Note de bas de page 20} L'apport quotidien moyen signalé pour un homme «normal» est de 12 mg;^{Note de bas de page 7} alors que d'autres estiment que l'apport quotidien normal varie de 13,0 à 16,1 mg.^{Note de bas de page 21}

D'après une étude portant sur les métaux présents sous forme de traces dans les réseaux de distribution d'eau potable, qui a été réalisée à l'échelle nationale en 1981, l'apport quotidien moyen de zinc d'un Canadien adulte provenant de l'eau potable a été évalué à ≤13,0 µg/jour.^{Note de bas de page 18} Par contre, au cours d'une étude effectuée en 1984, cette valeur variait de 33,8 à 97,5 µg/jour, mais on a trouvé qu'elle dépendait fortement de la méthode d'échantillonnage.^{Note de bas de page 22}

Si l'on suppose que la concentration atmosphérique de zinc au Canada est, en moyenne, de 0,035 µg/m³ et que le volume respiratoire quotidien est de 20 m³, l'apport quotidien provenant de l'atmosphère serait de 0,7 µg.

Compte tenu de considérations exprimées ci-dessus, l'apport quotidien total de zinc tiré des aliments, de l'air et de l'eau potable est évalué à environ 16 mg, les aliments contribuant à plus de 99 pour cent de cet apport.

Effets sur la santé

Besoins essentiels

Le zinc est un élément essentiel pour tous les organismes vivants, y compris l'homme. Des protéines et des enzymes renfermant du zinc participent à tous les aspects du métabolisme, entre autres à la réplication et à la traduction du matériel génétique.^{Note de bas de page 23} On a identifié près de 200 enzymes renfermant du zinc chez toutes les espèces.^{Note de bas de page 24} Parmi les enzymes renfermant du zinc qui sont bien caractérisées, on peut citer l'anhydrase carbonique, l'aspartase, la transcarbamylase et l'alcool-déshydrogénase.

L'apport nutritionnel recommandé (ANR) pour les Canadiens est de 2 mg/jour pour les bébés, de 3 à 7 mg/jour pour les enfants jusqu'à l'âge de 12 ans et de 9 mg/jour pour les garçons et 8 mg/jour pour les filles à partir de 13 ans.^{Note de bas de page 25} Aux États-Unis, l'apport quotidien recommandé (RDA) est de 15 mg/jour pour un adulte.^{Note de bas de page 26}

Les carences en zinc s'observent le plus souvent dans des pays où les principales sources de protéines sont les céréales; en effet, l'absorption du zinc à partir de celles-ci peut être limitée par leur forte teneur en phosphates et en phytates.^{Note de bas de page 27} Toutefois, aux États-Unis, on a aussi diagnostiqué des carences en zinc chez certains enfants.^{Note de bas de page 28} C'est dans les segments de la population qui ont les plus grands besoins en zinc (p. ex., les bébés, les adolescents et les femmes enceintes) que la probabilité d'une carence en zinc est la plus élevée.^{Note de bas de page 29}

Parmi les symptômes généraux indiquant une carence en zinc chez les humains, on peut citer le retard de croissance, l'hypogonadisme, l'anorexie, la léthargie, les modifications cutanées et la cécité nocturne.^{Note de bas de page 27} Une carence en zinc peut aussi affaiblir le système immunitaire,^{Note de bas de page 30-32} ralentir la guérison des blessures^{Note de bas de page 27Note de bas de page 33} et provoquer l'eczéma^{Note de bas de page 34} et l'acné.^{Note de bas de page 35 Note de bas de page 36} On a aussi insisté sur l'importance du zinc dans le développement et le fonctionnement du cerveau.^{Note de bas de page 37} On a signalé récem-ment un certain degré de carence en zinc chez les enfants hyperactifs.^{Note de bas de page 38}

Absorption

Chez les humains, le zinc est absorbé dans l'intestin grêle par un mécanisme à médiation par le vecteur.^{Note de bas de page 39} La fraction de zinc absorbé est difficile à déterminer, car cet élément est aussi sécrété dans l'intestin. En général, on admet que l'absorption du zinc chez les humains est, en moyenne, de 33 pour cent,^{Note de bas de page 25 Note de bas de page 40 Note de bas de page 41} bien que sa biodisponibilité puisse être plus grande à partir de l'eau potable que des aliments.^{Note de bas de page 42} L'absorption de zinc augmente en fonction des apports alimentaires jusqu'à un taux maximal indiquant une médiation jusqu'à saturation des vecteurs responsables.^{Note de bas de page 43} En outre, le bilan du zinc peut influer sur l'absorption de ce métal. Son efficacité d'absorption augmente chez les humains qui en sont privés, alors qu'elle diminue chez ceux qui ont une alimentation riche en zinc.

On a signalé quelque 20 facteurs qui influent, tant du point de vue régulation qu'alimentation, sur l'absorption du zinc^{Note de bas de page 39} et dont l'un des plus importants est la teneur en phytates (hexaphosphate de myo-inositol).^{Note de bas de page 44} La biodisponibilité du zinc des céréales et des légumineuses est fortement réduite par leur teneur en phytates,^{Note de bas de page 40Note de bas de page 45} bien que certaines composantes des fibres alimentaires puissent aussi réduire l'absorption du zinc.^{Note de bas de page 46 Note de bas de page 47} L'ingestion de phytates, en particulier en présence de calcium,^{Note de bas de page 48} réduit l'absorption du zinc par formation de précipités insolubles.

À fortes doses, il semble qu'il y ait antagonisme entre l'absorption du zinc et celle du fer.^{Note de bas de page 49 Note de bas de page 50} De plus, la présence dans l'alimentation de teneurs trop grandes aussi bien en étain qu'en cuivre peut diminuer l'absorption du zinc.^{Note de bas de page 51-54}

Répartition

Le zinc absorbé à partir de l'intestin se lie à l'albumine; il est ensuite transporté sous cette forme jusqu'au foie.^{Note de bas de page 55} Dans l'appareil circulatoire, de 80 à 90 pour cent du zinc présent dans le sang entier se trouve dans les érythrocytes,^{Note de bas de page 56} où il est largement fixé à l'anhydrase carbonique.^{Note de bas de page 49} Le reste du zinc plasmati-que est principalement lié à l'albumine, bien que le zinc soit aussi fixé par d'autres protéines et des acides aminés libres.^{Note de bas de page 57} Une faible portion seulement du zinc plasmatique existe sous forme ionique.

Les tissus organiques ayant une forte teneur en zinc sont, entre autres, les os, le foie, les reins, le pancréas, la rétine et la prostate.^{Note de bas de page 58 Note de bas de page 59} Le stress peut entraîner une nouvelle répartition du zinc.^{Note de bas de page 60}

Excrétion

L'excrétion du zinc se fait principalement par le tube digestif sous forme de zinc alimentaire non absorbé, de zinc endogène sécrété dans le tube digestif et de zinc venant de la desquamation des cellules muqueuses.^{Note de bas de page 61} Les mécanismes d'excrétion contribuent à l'homéostasie du zinc; toutefois, le principal mécanisme homéostatique est la régulation de l'absorption du zinc. Dans des circonstances normales, environ 0,5 mg de zinc peut être perdu chaque jour par la sueur^{Note de bas de page 62} de même que dans les urines. Bien que les néphrons semblent capables de sécréter et de réabsorber le zinc, la teneur des urines en cet élément ne semble pas fluctuer en fonction de l'alimentation.^{Note de bas de page 63} On a cependant signalé que des régimes à forte teneur en protéines provoquaient une augmentation du zinc urinaire.^{Note de bas de page 64}

Effets toxiques

Aucune toxicité n'a été signalée pour le zinc d'origine alimentaire, bien que l'exposition profes-sionnelle^{Note de bas de page 65} ou les interventions pharmacologiques^{Note de bas de page 66} puissent produire des symptômes. Des effets tératogènes ont été signalés chez le mouton^{Note de bas de page 67} ainsi qu'une rupture du métabolisme du cholestérol chez l'homme;^{Note de bas de page 68 Note de bas de page 69} ces deux manifestations seraient attribuables aux effets nocifs de fortes concentrations de zinc sur le métabolisme du cuivre. Le bilan du cuivre devrait donc être surveillé chez les personnes ayant une alimentation riche en zinc. On a signalé que les réactions immuni-taires seraient altérées chez l'homme par l'absorption de trop grandes quantités de zinc.^{Note de bas de page 70}

Autres considérations

Des essais visant à déterminer le seuil gustatif ont montré que 5 pour cent de la population peut déceler au goût une concentration de zinc d'environ 5 mg/L.^{Note de bas de page 71} Lorsque sa concentration atteint 40 mg/L, le zinc donne à l'eau un aspect laiteux.^{Note de bas de page 72}

Justification

1. Le zinc est un élément nutritif essentiel pour l'homme. Les besoins quotidiens varient de 4 à 10 mg selon l'âge et le sexe; toutefois, les femmes enceintes et celles qui viennent d'accoucher peuvent avoir besoin d'une dose de 16 mg/jour. Les aliments constituent la source la plus importante de zinc. L'ingestion de longue durée de quantités dépassant considérablement celles mentionnées n'a entraîné aucun effet nocif. Qui plus est, à cause de la présence de mécanismes d'homéostasie efficaces, il est très peu probable que le zinc puisse engendrer une toxicité chronique. En conséquence, on n'a fixé aucune concentration maximale acceptable pour le zinc dans l'eau potable.
2. Bien que les eaux de surface renferment rarement des concentrations de zinc supérieures à 0,1 mg/L, l'eau du robinet peut renfermer une teneur beaucoup plus élevée à cause de l'utilisation du zinc en plomberie. L'eau contenant des concentrations de zinc supérieures à 5,0 mg/L prend un goût indésirable à cause de son astringence et peut devenir opalescente et former une pellicule graisseuse après ébullition.
3. L'objectif de qualité esthétique pour le zinc dans l'eau potable est donc ≤5,0 mg/L.

Références bibliographiques