Modélisation de la formation et de la diffusion de l'acide trifluoroacétique (ATF) dans l'atmosphère - Comment un produit chimique persistant se retrouve dans nos eaux

Les PFAS, abréviation de « composés per- et polyfluorés alkylés », ne sont pas surnommés « produits chimiques éternels » pour rien. Ces molécules organiques contenant du fluor sont difficilement dégradables et resteront probablement dans l'environnement pendant des décennies, voire des siècles, où elles s'accumuleront chez l'homme et l'animal et pourront avoir des effets nocifs sur la santé. Une raison valable pour prendre des mesures de précaution.

La classe de substances des PFAS comprend des milliers de composés chimiques. Tous sont loin d'être bien étudiés. La libération, la propagation, l'accumulation et les effets de nombreux PFAS font l'objet de recherches en cours. L'acide trifluoroacétique, ou ATF, est notamment dans le collimateur des chercheurs. La plus petite molécule de la famille des PFAS est le produit de la dégradation de différentes autres substances, comme de nombreux gaz propulseurs et réfrigérants. Une fois formé, le ATF ne se dégrade pratiquement pas dans l'environnement. « L’ATF formé dans l'atmosphère passe rapidement dans les précipitations, et de là dans les eaux de surface, puis dans les eaux souterraines », explique Stefan Reimann, chercheur de l'Empa au laboratoire « Air Pollution / Environmental Technology ».

Jusqu'à présent, peu d'études ont été menées sur la manière et l'endroit précis où se forme l’ATF dans l'atmosphère et sur les quantités de cette substance qui parviennent dans les eaux. Dans une étude commune, qui vient d'être publiée dans la revue spécialisée « Atmospheric Chemistry and Physics », les chercheurs de l'Empa, en collaboration avec l'Office fédéral de l'environnement (OFEV) et l'Université de Berne, se sont penchés plus précisément sur cette question, ont modélisé les voies de formation et de transport des ATF dans l'atmosphère et les ont comparées aux mesures d’ATF effectuées dans des échantillons environnementaux.

Pour ce faire, l'OFEV a analysé sur trois ans des échantillons de précipitations et d'eaux de surface afin de déterminer la présence d’ATF, et a également utilisé des échantillons d'eau archivés jusqu'en 1984. Parallèlement, les chercheurs de l'Empa ont élaboré un modèle détaillé de l'apport atmosphérique d’ATF. « Nous modélisons les précurseurs connus d’ATF, leurs voies de dégradation et leurs produits intermédiaires, ainsi que le dépôt d‘ATF ainsi formés, à la fois par les précipitations et directement sur les surfaces », explique Stephan Henne, chercheur à l'Empa et premier auteur de l'étude. Le modèle complexe permet de faire des prévisions sur de longues périodes, et ce avec une haute résolution spatiale et temporelle. « Nous pouvons calculer pour chaque endroit d'Europe la quantité d’ATF qui y est libérée dans l'environnement au cours d'un mois donné », explique Stephan Henne.

Nouvelle augmentation attendue

Les résultats de l'étude montrent : Les concentrations d’ATF dans les précipitations et les eaux de surface se sont multipliées au cours des dernières décennies. Selon les chercheurs, cela est dû en premier lieu à l'utilisation accrue de ce que l'on appelle les hydrofluorooléfines (HFO). Ces gaz fluorés servent de réfrigérants et de propulseurs et remplacent dans ce rôle les hydrofluorocarbures (HFC) nuisibles au climat. Contrairement aux HFC, qui ont une longue durée de vie, les HFO se décomposent rapidement dans l'atmosphère - entre autres en ATF. « Comme l'utilisation des HFO dans les systèmes de réfrigération et de climatisation continue d'augmenter, nous pensons que les apports d’ATF vont également augmenter à l'avenir », explique Stefan Reimann.

Une autre source importante d'ATF est la dégradation des produits phytosanitaires – dans ce cas, la substance ne fait toutefois pas de détour par l'atmosphère, mais parvient plus ou moins directement dans les eaux via les sols. « Une fois que l’ATF est dans l'eau, il y reste pratiquement sans exception », ajoute Stephan Henne. Le lieu d'accumulation final de l'acide fluoré persistant est donc aussi l'océan.

Outre les réponses qu'elle apporte, l'étude soulève également de nouvelles questions. « Notre modèle explique environ deux tiers de l'apport atmosphérique total d’ATF mesuré », explique Stephan Henne. « Cela signifie qu'il existe probablement d'autres précurseurs et voies de formation que nous ne connaissons pas encore ». Le fait que même les échantillons de précipitations historiques contiennent de l’ATF, même si c'est à des concentrations beaucoup plus faibles qu'aujourd'hui, plaide en faveur de cette hypothèse. Les précurseurs connus ne sont toutefois utilisés que depuis les années 1990. A l'avenir, les chercheurs veulent examiner de plus près ces précurseurs encore inconnus et les intégrer dans leur modèle atmosphérique.

La nocivité de l’ATF pour les êtres vivants, y compris pour l'homme, n'a pas encore été définitivement étudiée. Certaines études récentes fournissent des indications sur une éventuelle toxicité à long terme. « L’ATF est très persistant, il s'accumule de plus en plus dans notre eau et ne peut guère être éliminé », avertit Stefan Reimann. « Nous devrions donc agir selon le principe de précaution et limiter autant que possible l'utilisation des précurseurs ».

Les PFAS, les polluants éternels

La classe de substances des PFAS comprend des milliers de composés chimiques. Ils ont deux choses en commun : ils contiennent des liaisons fluor-carbone et ils sont extraordinairement stables, de sorte qu'ils ne se décomposent pratiquement pas dans l'environnement. Les effets des PFAS sur la santé ne sont pas encore totalement compris, mais ils sont associés à un grand nombre de pathologies, allant des lésions organiques au cancer. Dans la nouvelle brochure « Pocket Facts », l'Empa, l'Eawag et le Centre Ecotox donnent des informations sur les produits chimiques éternels et sur les moyens de les éviter.

https://www.empa.ch/web/pfas/overview

Littérature

S Henne, FR Storck, H Wöhrnschimmel, M Leuenberger, MK Vollmer, S Reimann: Trifluoroacetate (TFA) in Precipitation and Surface Waters in Switzerland: Trends, Source Attribution, and Budget; Atmospheric Chemistry and Physics (2025); doi: 10.5194/acp-25-18157-2025

Informations

Dr. Stephan Henne
Empa, Luftfremdstoffe/Umwelttechnik
Tél. +41 58 765 46 28
stephan.henne@empa.ch

Dr. Stefan Reimann
Empa, Luftfremdstoffe/Umwelttechnik
Tél. +41 58 765 46 38
stefan.reimann@empa.ch

Prof. em. Dr. Markus Leuenberger
Universität Bern
markus.leuenberger@unibe.ch