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Sur cette page : Dioxines et Argiles, Dioxins in clays (english version)
 
DIOXINES et ARGILES
Par Édouard BASTARACHE
 
 
Composés :
 
Les polychlorodibenzo-p-dioxines (PCDDs) et les polychlorodibenzofuranes (PCDFs) sont des composés aromatiques tricycliques ayant des propriétés chimiques et physiques semblables. Ils sont omniprésents dans l'environnement et habituellement ne sont pas produits par la nature.Il y a 75 isomères positionels des PCDDs et 135 isomères des PCDFs.
La 2,3,7,8 tetrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD) est l'isomère le plus toxique, et le risque toxique estimé chez l'homme est calculé en termes d' "équivalents TCDD" . Par exemple, l'effet toxique des différents isomères est calculé en termes de quantité qui causerait le même degré de toxicité que la TCDD. L'octachloro-dibenzo-p-dioxine, produite pendant la synthèse du pentachlorophénol (Norback et al. 1975), est tout à fait moins toxique que TCDD produit pendant la synthèse de l'herbicide 2,4,5-T.
La TCDD est un membre d'une famille de composés connus effectivement en tant que dioxines qui comprend les PCDDs, PCDFs, et les BPCs (biphenyls polychlorés). Il y a 7 PCDDs, 10 PCDFs, et 12 BPCs qui peuvent avoir une activité dioxine sur un total de 419 congénères (composés).
 
Sources :
 
-Les produits contaminés tels que les phénols chlorés et leurs dérivés.
-Les biphényles polychlorés (BPCs).
-L'incinération des déchets municipaux, dangereux, et des hopitaux.
-Les boues d'épuration.
-L'utilisation d'automobiles.
-La combustion de combustible fossile.
-Les émissions de feux impliquant des BPCs.
-La production des chlorophénols et de leurs dérivés.
-Le traitement du bois par le chlorophénol.
-Le blanchiment de la pulpe de papier par le chlore.
-La production et la manipulation du fer, de d'acier, et d'autres métaux, tels l'aluminium.
-L'utilisation d'herbicides.
-Des incidents industriels et de transport.
-En milieu professionnel, l'exposition s'est aussi produite lors de la fabrication de certains produits et lors de la manipulation des rejets.
-Les " ball clays " américains.
-Un kaolin allemand (Westerwald).
-D'autres matériaux incluant la montmorillonite, bentonite, sols, silicates d'Al-Ca et la chaux.
-Des dioxines en petites quantités sont aussi produites par les volcans et les feux de forêt.
-Etc.
Parmi les 23 sources de dioxines réparties sur l'ensemble du territoire nord américain, les plus importantes sont les suivantes :
-Incinérateurs municipaux (25%).
-Incinération individuelle de certains déchets domestiques (22%).
-Fours à ciment brûlant des déchets dangereux (18%).
-Incinération de déchets médicaux (11%).
-Raffinage secondaire du cuivre (8%).
-Métallurgie du fer et de l'acier (7%).
 
Exposition :
 
L'ingestion, l'inhalation, et l'absorption cutanée sont considérées comme les voies d'exposition aux PCDDs et PCDFs. Cependant, pour la plupart des individus, l'exposition sera petite et viendra d'une variété de sources. Il est généralement accepté que 95% de l'exposition humaine vient de l'alimentation.
Le risque majeur d'exposition environnementale chez l'humain est la consommation de poissons.
La production anthropogénique de dioxine a diminué de beaucoup au cours des deux dernières décades.
Les procédés actuels de production d'herbicides sont conçus pour éliminer les contaminants contenant de la dioxine.
 
Toxicologie :
 
Les dioxines sont insolubles dans l'eau mais sont liphophiles (i.e.solubles dans les graisses) et autres matériaux hydrophobes, et se lient à des matériaux comme le sol et les cendres.
Au plan métabolique elles se dégradent lentement, elles s'accumulent préférentiellement dans les tissus adipeux, la peau, le foie, et lait maternel chez les mammifères. La quantité de dioxines exprimées comme "équivalents TCDD" dans le lait des femmes qui allaitent excède souvent la norme d'ingestion quotidienne tolérée par les Suédois qui est de 5 pg/kg de poids corporel, et ceci par un facteur de 20 à 30.
Dans le sol la TCDD a une demi-vie extrêmement longue, plus de 10 années. La demi-vie chez l'humain peut varier de 5 à 8 années.
La TCDD est un des produits synthétiques les plus toxiques connus. Lorsqu'amené à décomposition, elle émet des fumées toxiques de chlore (CL-).
 
 
A-Intoxication aigue :
 
Chez l'homme, la toxicité aiguë de la TCDD a été connue suite à des déversements accidentels dûs à des emballements de réactions ou à des explosions.
 
Les éléments essentiels du diagnostic sont :
-irritation oculaire et respiratoire,
-éruption cutanée, chloracné,
-fatigue, nervosité, irritabilité.
 
Un accident de procédé survenu en 1949 a été suivi par :
-irritation aigue de la peau, des yeux, et des voies respiratoires,
-maux de tête, étourdissements, et nausées.
 
Ces symptômes se sont amendés dans un délai de 1-2 semaines et ont été suivis par :
-éruption acnéiforme
-sévères douleurs musculaires des extrémités, du thorax, et des épaules,
-fatigue, nervosité, et irritabilité,
-baisse de la libido,
-intolérence au froid.
 
Les travailleurs ont aussi présenté :
-chloracné sévère,
-augmentation du volume du foie,
-névrite périphérique,
-allongement du temps de prothrombine,
-augmentation des lipides plasmatiques.
 
Une étude complémentaire 30 ans plus tard a démontré la persistance de chloracné chez 55% des ouvriers.
 
 
B-Intoxication chronique :
 
Les éléments essentiels du diagnostic sont :
-chloracné,
-sarcome des tissus mous,
-lymphome non-Hodgkinien,
-maladie d'Hodgkin.
La chloracné peut survenir plusieurs semaines après l'exposition à la TCDD et peut persister pendant des décennies, la sévérité de la chloracné est lié au degré d'exposition.
 
Dans certains milieux de travail les personnes exposées ont souffert de chloracné mais n'ont pas subi d'atteintes systémiques :
Dans d'autres milieux, les travailleurs ont souffert de :
-fatigue,
-perte de poids,
-myalgies,
-insomnie,
-irritabilité,
-baisse de la libido.
Leur foie était augmenté de volume et douloureux, et ils souffraient de pertubations de la sensibilité surtout au niveau des extrémités inférieures.
 
Chez les travaileurs de la production exposés, les symptômes sytémiques mis à part la chloracné, n'ont pas persisté après la fin de l'exposition.
 
Cancérogénèse :
 
La TCDD agit en tant que carcinogène complet chez plusieurs espèces. Les rats, souris, et hamsters exposés à la TCDD ont présenté des lymphomes histiocytaires, fibrosarcomes, et tumeurs du foie, du poumon, de la peau, de la thyroide, de la langue, du palais dur, et des cornets nasaux. L'initiation et la promotion de la cancérogénèse seraient des fonctions de la TCDD.
On a conclue que la TCDD est parmi les carcinogènes chimiques connus les plus puissants. C'est un cancérigène complet, trans-espèce, trans-souche, trans-sexe, et multisite. À ce jour, un risque accru pour tous les sites combinés de cancer a été démontré dans des études de cohorte sur des sujets exposés à la TCDD, avec un risque particulièrement important pour le sarcome des tissus mous (STM). La TCDD a aussi été associée avec la maladie d'Hodgkin et le lymphome non-Hodgkinien. À Seveso en Italie, là où il avait eu contamination du sol par la TCDD, un excès de tumeurs a été décrit, y compris des lymphomes et des STMs.
 
Immunotoxicité et Reproduction :
 
Les effets immunotoxiques et sur la reproduction semblent être des indicateurs très sensibles de la toxicité de la dioxine.
Chez l'animal la TCDD est tératogène et toxique pour le fœtus. Une variété d'effets immunologiques a été rencontrés chez l'animal. La dioxine produit des effets néfastes sur la reproduction et le dévelopement chez les poissons, les oiseaux et les mammifères.
Les études chez les animaux de laboratoire suggèrent que les dioxines altèrent le dévelopement ( bas poids à la naissance, avortements spontanés, malformations congénitales) et des changements défavorables sur la reproduction (fertilité, dévelopement des organes sexuels, perturbations des comportements liés à la reproduction).
Pour les humains, les effets immunotoxiques des dioxines sont probablement au moins aussi sérieux que leurs propriétés cancérogènes. On connaît peu de choses des effets potentiels des dioxines et autres composés chlorés sur la fertilité humaine et le dévelopement du système nerveux des enfants.
La TCDD traverse la barrière placentaire et se retrouve dans le lait maternel; des niveaux élevés de TCDD peuvent être détectés chez les enfants adultes de mères qui ont été exposées aux dioxines en tant que travailleuses de production.
Des études chez l'humain ont démontré des altérations d'hypersensibilité retardée suite à l'exposition aux dioxines.
 
Limite d'exposition :
 
Le NIOSH recommande de considérer la TCDD comme un carcinogène humain potentiel.
NIOSH REL (Dioxin):Réduire l'exposition au plus bas niveau practicable.
 
Données de laboratoire :
 
1-Les anomalies rencontrées de façon la plus consistante sont :
 
-Élévation des enzymes hépatiques
-Prolongation du temps de prothrombine
-Élévation des niveaux du cholestérol et des triglycérides
 
2-Les porphyrines urinaires peuvent être élevées
 
3- Le 2,3,7,8-TCDD peut être mesuré dans :
 
-Le sérum (charge corporelle)
-Les lipides sanguins
-Le tissu adipeux
-Le lait maternel
 
 
Diagnostic différentiel :
 
Les causes connues d'éruption acnéiforme en milieu de travail sont :
-huiles de coupe à base de pétrole,
-goudron,
-composés aromatiques chlorés.
En ce qui a trait aux symptômes systémiques comme la perte de poids, les maux de tête, les myalgias et l'irritabilité, toute autre maladie sous-jacente devra être éliminée avant de les attribuer à l'exposition à la TCDD.
 
Conclusion :
 
Ne connaissant pas l’exposition exacte des céramistes aux différents congénères et isomères (différence de toxicité) identifiés dans les kaolins et les «ball clays», il est nous très difficile d’adresser ce problème correctement. Il y a actuellement une étude conduite par la firme américaine Battelle auprès des gens qui travaillent au Ohio State University Ceramics Department qui est au stade de l’analyse par les experts d’EPA-USA (Agence Américaine de Protection de l’Environnement), elle devrait être disponible bientôt et devrait éclairer cette problématique.
Pour des raisons évidentes, nous devrions davantage être inquiets pour les employés travaillant dans les mines et les usines de préparation et de production de ces kaolins et «ball clays» contenant des dioxines; de même que pour ceux qui en utilisent de grandes quantités comme dans les fabriques de céramique.
Leur utilisation par les artistes/artisans/potiers, hobbyists et professeurs d’art, de même que par leurs étudiants, nous semble moins problématique vu les quantités moindres utilisées et les concentrations moindres se retrouvant dans les argiles préparées commercialement.
L’utilisation d’argiles préparées sans ces matériaux, ou encore d’argiles basses en « ball clays », pourrait être recommandée.
Toutefois, il est toujours une bonne pratique de garder les ateliers propres, d’éviter les procédés inutilement poussiéreux et de porter un masque contre la poussière pour éviter les niveaux excessifs d’exposition.
 
Restez également loin de certains poissons gras!!!
 
 
 
 
 
Edouard Bastarache

 
Edouard Bastarache M.D.
(Occupational & Environmental Medicine)
 
Author of " Substitutions for raw ceramic materials "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
 
 
Références :
1-Occupational Medicine, Carl Zenz, dernière édition.
2-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, dernière édition.
3-Occupational & Environmental Medicine, Ladoue J., dernière édition.
4- Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, dernière édition.
5-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R.R., dernière édition.
6-Summary of Evidence for the Possible Natural Formation of Dioxins in Mined Clay Products, Ferrario J., Byrne C., Cleverly D.
7-Ceramics Monthly, January 2001, page 8.
8-R&H Hall Technical Bulletin Issue No.1~2000, Dr. Mark McGee, Technical Executive.
 
 
 
 
 
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DIOXINS in CLAYS
By Edouard BASTARACHE
 
 
Compounds :
 
Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs) are tricyclic aromatic compounds with similar chemical and physical properties. They are ubiquitous in the environment and usually do not occur naturally.There are 75 positional isomers of PCDDs and 135 isomers of PCDFs. 2,3,7,8-TCDD (TCDD) is the most toxic isomer, and the estimated toxic risk in humans is calculated in terms of "TCDD equivalents".
For exemple, the toxic effect of different isomers is calculated in terms of the amount that would cause the same degree of toxicity as TCDD.
Octachloro-dibenzo-p-dioxine, produced during the synthesis of pentachlorophenol (Norback et al. 1975), is quite less toxic than TCDD produced during the synthesis of the herbicide 2,4,5-T.TCDD is one of a family of componds known effectively as dioxins which comprises PCDDs, PCDFs, and PCBs (polychlorinated biphenyls). There are 7 PCDDs, 10 PCDFs, and 12 PCBs considered to give dioxin-like activity among a total of 419 congeners (compounds).
 
Sources :
 
-Contaminated products such as chlorinated phenols and their derivatives.
-Polychlorinated biphenyls (PCBs).
-Incineration of municipal, hazardous, and hospital wastes.
-Sewage sludge.
-Automobile operations.
-Fossil fuel combustion.
-Emissions from fire involving PCBs.
-Production of chlorophenols and their derivatives.
-Chlorophenol wood treatment.
-Chlorine bleaching in the pulp industry.
- Production and handling of iron, steel, and other metals, such as aluminium.
-Exposure has occurred from herbicide use and from industrial and transportation incidents.
-In occupational settings, exposure has occurred in chemical manufacturing processes and from handling the wastes from these processes.
-American ball clays.
-One german china clay deposit.
-Other materials including montmorillonite, bentonite, ground clay, bulk clay, Al-Ca-silicate and lime.
-Dioxins, in small amounts, are also produced naturally by volcanoes and forest fires.
-Etc.
 
Of the 23 categories of dioxin sources throughout North America, the biggest are :
-municipal waste incinerators (25 percent),
-backyard trash burning (22 percent),
-cement kilns burning hazardous waste (18 percent),
-medical waste incinerators (11 percent),
-secondary copper smelters (8 percent),
-iron sintering plants (7 percent)
 
Exposure :
 
Ingestion, inhalation, and dermal absorption are all thought to be routes of exposure to PCDDs and PCDFs. However, exposure for most individuals will be small and will come through a variety of sources.
It is generally accepted that about 95% of human exposure comes from food.
The major environmental exposure hazard for humans is with fish consumption.
 
Anthropogenic production of dioxin has decreased a lot during the past two decades.
 
Current herbicide manufacturing processes are designed to remove dioxin contaminants.
 
Toxicology :
 
Dioxins are insoluble in water but lipophilic (soluble in fats) and other hydrophobic materials, and bind to solid material such as soil and fly ash. They have a low rate of metabolic breakdown, they preferentially accumulate in adipose tissue, skin, liver, and breast milk in mammals. The amount of dioxins expressed as TCDD equivalents in breast milk of lactating women often exceeds the tolerated Swedish daily intake of 5 pg/kg body weight by a factor of 20 to 30.
In soil TCDD has an extremely long half-life time, greater than 10 years.
The biologic half-life in humans has been measured to be in the range of 5 to 8 years.
TCDD represents one of the most toxic synthetic compounds known.
When heated to decomposition it emits toxic fumes of CL-.
 
A-Acute intoxication :
 
In humans, the acute toxicity of TCDD is known from accidental release due to runaway reactions or explosions.
 
Essentials of diagnosis are :
-eye and respiratory irritation,
-skin rash, chloracne,
-fatigue,nervousness, irritability.
 
A process accident in 1949 was followed by :
-acute skin, eye, and respiratory tract irritation,
-headache, dizzines, and nausea.
 
These symptoms subsided within 1-2 weeks and were followed by :
-acneiform eruption,
-severe muscle pain in the extremities, thorax, and shoulders,
-fatigue, nervousness, and irritability,
-complaints of decreased libido,
-intolerance to cold.
 
Workers also exhibited :
-severe chloracne,
-hepatic enlargement;
-peripheral neuritis;
-delayed prothrombin time;
-increased total serum lipid levels.
 
A follow-up study 30 years later found persistance of chloracne in 55% of the workers.
 
B-Chronic intoxication :
 
Essentials of diagnosis are :
-chloracne,
-soft tissue sarcoma,
- non-Hodgkin's lymphoma,
-Hodgkin's disease.
 
Chloracne can result within several weeks after exposure to TCDD and can persist for decades, the severity of chloracne is related to the degree of exposure.
 
In some workplaces, exposed persons had chloracne but no systemic illnesses.
In others, workers experienced :
-fatigue,
-weight loss,
-myalgias,
-insomnia,
-irritability,
-decrease libido.
The liver has become enlarged and tender; and sensory changes particularly in the lower extremities.
In exposed production workers, systemic symptoms, except for chloracne, have not persisted after exposures ceased.
 
The American Air Force has found a "significant and potentially meaningful" relationship between diabetes and bloodstream levels of chemical dioxin in its ongoing study of people who worked with Agent Orange.
 
Carcinogenesis:
 
It acts as a complete carcinogen in several species.
Rats, mice, and hamsters exposed to TCDD have developed histiocytic lymphomas, fibrosarcomas, and tumors of liver, skin, lung, thyroid, tongue, hard palate, and nasal turbinates.Initiating or promoting carcinogenesis may be functions of TCDD.
 
It has been concluded, TCDD is among the most potent identified chemical carcinogens. It is transspecies, transstrain, transsex, multisite, and complete carcinogen.
By now, an increased risk for all cancer sites combined has been shown in cohort studies on TCDD-exposed subjects, with an especially high risk for soft-tissue sarcoma (STS). TCDD has also been associated with Hodgkin's disease and non-Hodgkin's.
In Seveso, Italy, area with TCDD soil contamination, excess numbers of tumors have been found, including lymphomas and STS.
 
Immunotoxicity and Reproduction :
 
Immunotoxic and reproductive effects appear to be among the most sensitive indicators of dioxin toxicity.
In animals TCDD is a teratogen and toxic to the fœtus.
A variety of immunologic effects have been seen in animals.
Dioxin produces adverse developmental and reproductive effects in fish, birds, and mammals.
Laboratory studies in animals suggest that dioxin-like compounds cause altered development (low birth weight, spontaneous abortions, congenital malformations) adverse changes in reproductive health ( fertility, sex organ development, reproductive
behavior).
 
For humans, the immunotoxic effects by dioxins are probably at least as serious as the carcinogenic properties.
Little is still understood about the potential effects on fertility and the developing nervous system in children by dioxins and related chlorinated compounds.
TCDD may be transferred trans-placentally and via breast milk, and elevated levels of TCDD have been detected in adult children of female production workers exposed to dioxins.
 
Human studies have shown alteration in delayed-type hypersensitivity after exposure to dioxins.
 
Exposure limits :
 
NIOSH recommends that TCDD be treated as a potential human carcinogen.
NIOSH REL (Dioxin) : Reduce to lowest feasible level.
 
Laboratory findings :
 
1-Abnormalities reported most consistently are :
-elevated liver enzymes
-prolonged prothrombin time
-elevated cholesterol and triglycerides levels
 
2-Urinary porphyrins may be elevated
 
3- 2,3,7,8-TCDD may be measured in :
-serum (body burden)
-blood lipids
-adipose tissue
-breast milk.
 
Differential diagnosis :
 
Known causes of an acneiform eruption in the workplace include :
-petroleum cutting oils,
-coal tar,
-chlorinated aromatic compounds.
 
With systemic complaints, such as weight loss, headache, myalgias, and irritability, other underlying medical illnesses should be ruled out before attributing the disorder to TCDD.
 
Conclusion :
 
Not knowing the exact exposure of ceramicists to the different congeners and isomers (different levels of toxicity) identified in kaolins and ball clays, it is very difficult to discuss this problem properly.
The US firm Battelle Corp. has recently conducted a study among the personel of the Ohio State Ceramics Department, the report is at the stage of analysis by EPA’s experts and should be available soon to elucidate this situation.
For obvious reasons, we should be more worried about employees working in mining and processing these dioxin-containing clays, and by pottery factory employees than by studio potters, hobbyists, teachers and their students.
The use of clays made with low or no dioxin-containing clays could be recommended for those more worried while awaiting more information.
Still, it would be good practice to proceed to good housekeeping of workshops, to avoid unnecessary dusty operations and to use an appropriate dust mask to prevent hazardous exposure. 
 
 
 
 
 
Edouard Bastarache

 
Edouard Bastarache M.D.
(Occupational & Environmental Medicine)
 
Author of " Substitutions for raw ceramic materials "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
 
 
 
References :
1-Occupational Medicine, Carl Zenz, last edition.
2-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, last edition
3-Occupational & Environmental Medicine, Ladoue J., last edition.
4- Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, last edition.
5-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R., last edition.
6-Summary of Evidence for the Possible Natural Formation of Dioxins in Mined Clay Products, Ferrario J, Byrne C, Cleverly D.
7-Ceramics Monthly, January 2001, page 8.
8-R&H Hall Technical Bulletin Issue No.1~2000, Dr. Mark McGee, Technical Executive.
 
 
 
 
 
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