Les polychlorobiphényles (PCB), aussi appelés biphényles polychlorés (BPC), ou encore parfois improprement dits « pyralènes » (du nom commercial d'un produit de Monsanto à base de PCB autrefois très utilisé en Europe dans les transformateurs) forment une famille de organochlorés dérivés du biphényle. vignette|115px|left|Exemple de condensateur contenant des PCB, pour ses propriétés diélectriques.|alt=Vue d'un condensateur utilisant des PCB. Ils sont industriellement synthétisés, et chimiquement proches des polychloroterphényles, polychlorodibenzo-furanes et des dioxines.
Ce sont (selon leur teneur en chlore) des liquides plus ou moins visqueux, voire résineux, insolubles dans l'eau, incolores ou jaunâtres, à forte odeur aromatique. Très stables à la chaleur, ils ne se décomposent qu'à des températures dépassant . Leur inertie chimique les rend peu sensibles aux acides, bases et oxydants. Ils peuvent dissoudre ou ramollir certains caoutchoucs et matières plastiques.
Les PCB sont toxiques, écotoxiques et reprotoxiques (y compris à faible dose en tant que perturbateurs endocriniens). Ce sont des polluants ubiquitaires (présents dans différents milieux) et persistants (demi-vie de 94 jours à selon les moléculesSource : Plan national français). Leur toxicité (en équivalent-toxiquePeterson RE, Poellinger L, Safe S, Schrenk D, Tillitt D, Tysklind M, Younes M, Wærn F, Zacharewski T, 1998. Toxic Equivalency Factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for Humans and Wildlife. Environ Health Perspect, 106, 775-792.) est réputée varier selon leur poids moléculaire ( nombre d'atomes de chlore) et selon la configuration spatiale de leurs molécules. Très liposolubles, ils font partie des contaminants bioaccumulables fréquemment trouvés dans les tissus gras chez l'humain (dont le lait maternel). Ils sont classés comme « cancérogènes pour l'homme » (groupe 1 du CIRC) et conduisent au développement de mélanome malins, de lymphomes non Hodgkiniens et de cancers du sein.
L’alimentation est la première source d'exposition aux PCB (90 % de l’exposition totale, surtout via des produits d’origine animale : poisson, viande, œufs, produits laitiers).
En France, fabriquer et utiliser des PCB est interdit depuis 1987 et les préfets peuvent (par arrêtés préfectoraux) réglementer la pêche quand la contamination dépasse certains seuils. L'analyse de sang ou de sérum permet de détecter une contamination car il y a une bonne corrélation entre les taux plasmatiques et les concentrations en PCB des tissus gras humains.
Invention et usages vignette|left|Pays les plus consommateurs de PCB (données uniquement indicatives, car basées sur des calculs théoriques prenant le PIB en tant que référenceBreivik, K ; Sweetman, A ; Pacyna, JM ; Jones, KC (2002), Towards a global historical emission inventory for selected PCB congeners — a mass balance approach 1. Global production and consumption, The Science of the Total Environment, 290 81–198 vignette|300px|Émissions de PCB dans l'atmosphère en Europe en 1990 selon l'Agence européenne de l'environnement. vignette|300px|Selon les déclarations faites par les États-membres à l'Agence européenne de l'environnement, hormis au Portugal, les émissions directes de PCB dans l'air ont diminué en Europe durant la période 1990-2009 vignette|300px|Importance relative (en %) des émissions historiques (par congénère chimique de PCB (estimation haute) selon Breivik K. , 2002. Selon le type de molécule, le produit est plus ou moins persistant et/ou toxique. Des effets synergiques sont plausibles entre certains congénères ou entre certains congénères et d'autres contaminants vignette|300px|L'alimentation est la de contamination des organismes vivants. Modélisation (faite en 1988) de l'évolution des quantités ingérées de PCB respectivement chez l'Adulte et chez l'enfant pour la période 1976-1982 ; période où les émissions de PCB dans l'eau, l'air et les sols ont commencé à diminuer à la suite de l'évolution de la réglementation vignette|300px|Indicateurs d'évolution récente de l'exposition moyenne enfants et nourrissons à deux familles d'organochlorés (dioxines + PCB et leurs homologues chimiques). C'est chez les enfants que cette diminution est la plus marquée, en raison notamment des efforts et contrôles faits pour la qualité du lait et des produits lactés. vignette|300px|Dans un laboratoire de biologie de l'EPA (Gulf Breeze), un système « pompe-seringue » contrôle le débit précis de dose de trois polluants organochlorés (PCB, DDT et dieldrine) délivrés dans l'eau d'un élevage expérimental et fermé d'huitres, pour étudier les effets de ces polluants vignette|300px|Schéma de principe des phases de la biodégradation aérobie des PCB selon Adriaens P 1994 vignette|300px|Schéma de biodégradation anaérobie (en l'absence d'oxygène) des PCB selon Abramowicz 1990 vignette|Pose d'étiquette informative sur différents transformateurs ou condensateurs contenant des PCB, en attente de leur décontamination (US Army corps of Engineers) vignette|Image faite au microscope électronique de bactéries du groupe des pseudomonas dont certaines peuvent biodégrader les PCB
Les PCB sont synthétisés pour la première fois à la fin du dans le cadre d'une course aux brevets pour des colorants artificiels obtenus à partir d'hydrocarbures.. C'est aux chimistes allemands Hermann Schmidt et Gustav Schultz que l'on doit cette fabrication pionnière pour le compte de AGFA.
D'après C. Gramaglia et M. Babut (2014), les PCB ont été redécouverts dans les années 1930, faisant aussitôt l'objet d'une production industrielle à mesure que les moyens techniques permettaient de produire le biphényle à partir du benzène, à faible coût. C’est d'abord l’entreprise Swann Chemical Research Inc., puis son repreneur Monsanto Chemicals Co. installés à Anniston en Alabama et Saint-Louis, Missouri (USA), qui, entre les années 1930 et 1971, ont développé pour la première fois des formules commerciales d’huiles et de résines à base de PCB vendues sous le nom d’Aroclor. La prospérité des PCB est avant tout due à leur utilisation en tant qu'isolants dans les condensateurs et les transformateurs électriques de General Electric Co. (GE), de 1930 à 1977.
Les PCB sont apparus aux chimistes du début du intéressants pour leurs propriétés diélectriques. Les principaux pays producteurs ont été l'Autriche, la Chine, la Tchécoslovaquie, la France, l’Allemagne, l’Italie, le Japon, l'ex-URSS, l’Espagne, le Royaume-Uni et les États-Unis.
Usages Comme isolants électriques presque ininflammables et pour leurs excellentes caractéristiques diélectriques et de conduction thermique, les PCB ont été massivement utilisées des années 1930 aux années 1970 dans :
La toxicité aigüe des PCB a été constatée dès les années 1930 chez les ouvriers fabriquant et manipulant les produits.
Tonnages La quantité totale de PCB non-détruits est inconnue. Il en existe des stocks importants, et un volume très significatif a été diffusé dans l'environnement. À titre d'exemple : la DGXI de l'Europe a estimé en 1994 qu'il en restait (liquide) dans l'Europe des 15 (rien que venant des transformateurs et condensateurs à détruire). La France (en raison de sa forte électrification et nucléarisation), puis l'Italie et l'Allemagne en détenaient la plus grande quantité (avec respectivement , et ) alors que la Grèce, le Portugal et l'Irlande semblaient disposer des plus petites quantités ; Environnement Canada a pour sa part estimé en 1993 que le Canada disposait de métriques de matériaux contenant des PCB, dont de terres polluées et métriques de PCB liquideDocument Guide ONU.
Contamination environnementale
L'Union européenne reconnaît manquer de données concernant l'alimentation animale et constatait encore en 2012 que les analyses de laboratoires chargées des contrôles officiels sont souvent imprécises : Considérant du règlement 277/2012 (P 2/7) Les sols conservent les polluants organiques persistants (POP) durant au moins des décennies, voir des siècles. Les PCB peuvent y être aéroportés (les retombées atmosphériques sont significatives à localement importantesTanabe S, Hidaka H, Tatsukawa R, PCBs and chlorinated hydrocarbon pesticides in Antarctic atmosphere and hydrosphere, Chemosphere 12(2):277-288 (1983). et sur les feuillagesBuckley EH. Accumulation of airborne polychlorinated biphenyls in foliage. Science 216:520 (1982).). Elles contribuent à la pollution à faible dose le plus souvent, mais générale du « fond pédogéochimique »S.N. Meijer , Global Distribution and Budget of PCBs and HCB in Background Surface Soils: Implications for Sources and Environmental Processes, Environ. Sci. Technol., 2003, 37, 667-672. Mais (à partir de l'air ou des sols) les PCB semblent surtout véhiculés par l'eau puis rapidement stockés dans les sédiments car peu solubles dans l'eau. Parce que liposolubles, on les trouve ensuite concentrés dans la biomasse animale (bioturbation). Au début des années 2000, on mesure des différences de contamination des sols d'un facteur 1000 entre les échantillons superficiels de sols du Groenland et d'Europe de l'Ouest : de 26 à de PCB par gramme de sol sec (congénères/homologues inclus). Les sols de l'hémisphère nord se trouvent largement plus contaminés qu'ailleurs et la quantité de retombées atmosphériques a été estimée (2003) à .
Les émissions ont beaucoup diminué et leurs concentrations semblent aujourd'hui faibles dans la plupart des pays (de quelques nanogrammes/gramme de sol ou sédiment hormis dans quelques hot-spots d'origine accidentelle : casse ou incendie de transformateur au pyralène par exemple) ou industrielle (jusqu'à plusieurs milligrammes/gramme). Mais de nombreuses études montrent qu'ils se sont accumulés dans presque tous les milieux et concentrés dans le gras de nombreuses espèces aquatiques notamment. Cela pose problème pour de nombreuses espèces de mammifères, poissons et oiseaux carnivores ou se nourrissant dans les sédiments. En Europe, on commence à étudier le réseau trophique aquatique via des bioindicateurs ou bioconcentrateurs, par exemple l'anguille d'Europe (très bioaccumulatrice de PCB) ou le barbeau ou la brème qui le sont un peu moins. Ils peuvent être comparés à des espèces peu bioaccumulatrices de PCB (gardon, perche, sandre ou vandoise).
En raison de leurs caractéristiques chimiques (liposolubilité notamment) et de leur rémanence (longue durée de vie liée à leur stabilité chimique et leur très faible biodégradabilité), les PCB sont des polluants encore fréquemment trouvés dans l'environnement : à proximité des lieux de production et d'élimination, sur les lieux d'accident, dans les sédiments sur de vastes zones, et par suite dans certaines boues de curage. On cherche à modéliser leur cinétique environnementale, en particulier en mer avec des modèles tridimensionnels numériques (par exemple en mer NoireLyubartseva, S. P., Ivanov, V. A., Bagaev, A. V., Demyshev, S. G., Zalesny, V. B, Three-dimensional numerical model of polychlorobiphenyls dynamics in the Black Sea, avril 2012 , (résumé)). Les poissons marins et d'eau douce et leurs prédateurs (ex : loutreHugla, J. L., Dohet, A., Thys, I., Hoffmann, L., & Thomé, J. P. (1998, June). Contamination par les PCBs et les pesticides organochlorés des poissons du Grand-Duché de Luxembourg: incidence possible sur les populations de loutre (Lutra lutra L.). In Annales de Limnologie-International Journal of Limnology (Vol. 34, No. 02, pp. 201-209). EDP Sciences (résumé)., phoque et oiseaux piscivores) comptent parmi les organismes souvent contaminés. La consommation de poissons semble être la principale voie de contamination pour l'homme.
Effets sur l'environnement Les effets écotoxicologiques des faibles doses de PCB, et des synergies à long terme sont quasiment inconnus.