La N-nitrosodiméthylamine (NDMA) se présente sous forme de liquide jaune, huileux, d’odeur indistincte, combustible, semi-volatil et sensible à la dégradation par photolyse provoquée par les rayons ultraviolets. Elle est incompatible avec les agents fortement oxydants ou réducteurs, ainsi qu’avec les bases fortes. Elle n'est pas bioaccumulable.
Différentes nomenclatures : diméthylnitrosamine ; diméthylnitrosoamine ; N,N-diméthylnitrosamine ; N-méthyl,N-nitrosométhanamine ; N-nitroso,N,N-diméthylamine ; DMN et DMNA.
Généralités La molécule N-nitrosodiméthylamine fait partie de la famille des dialkylnitrosamines, molécules largement répandues et présentes dans de nombreux produits, naturels et synthétiques. Sa formation est biochimique, chimique ou encore photochimique. Les nitrosamines sont des dérivés des amines qui possèdent un groupe fonctionnel nitroso (-R-N=O) et une fonction amine (généralement secondaire, N-R2). D’une manière générale, les nitrosamines sont formées selon l’équation suivante K. Rostkowska, K. Zwierz, A. Różański, J. Moniuszko-Jakoniuk et A. Roszczenko, Formation and Metabolism of N-Nitrosamines. :
Ces réactions peuvent avoir lieu en milieu acide, basique, neutre, dans un solvant organique ou dans l'air. Des alkylamines, qui sont généralement la diméthyltriamine (DMA) ou la triméthylamine (TMA), viennent en contact et réagissent avec des oxydes d'azote, de l'acide nitreux ou des sels sous forme de nitrites, pour donner des dialkylnitrosamines, et en particulier du NDMA.
Le mécanisme de formation des N-nitrosamines est une substitution électrophile entre l’azote organique et un composé nitrosé. Cette réaction dépend du pH, de l'alcalinité de l’amine et de la température. Dans le cas des composés N-nitroso provenant d’amines secondaires, la vitesse de formation est inversement proportionnelle à l’alcalinité de l’amine. De nombreuses nitrosamines sont soupçonnées d’être cancérogènes pour l’homme, bien que cette hypothèse n’a pas encore été définitivement vérifiée.
Présence, naturelle et anthropique Dans la nature, elle se trouve dans l'air, l'eau, les sédiments, les sols et le biote, à des concentrations très inférieures aux limites de détection des appareils analytiques courants. Les précurseurs aériens de NDMA sont les nitrites et les substances nitrosables telles que les amines secondaires. Ses précurseurs terriens sont les nitrates, les nitrites, les amines et les bactéries. Mais dans le registre du biote, les plantes peuvent la métaboliser et n'engendrent, par conséquent, aucune bioconcentration.
On rapporte une faible teneur du NDMA dans l’air, l’eau et les sols, excepté au voisinage des secteurs industriels, tels que les usines de fabrication de pesticides, de pneus d’automobiles et d'alkylamines. La NDMA est un sous-produit de la fabrication des processus chimiques appliqués dans ce genre d’industrie.
NDMA dans l'eau Selon des études faites au Canada, la concentration de NDMA dans les eaux de surface n’est pas assez importante pour nuire aux organismes aquatiques. En ce qui concerne l’eau potable, la teneur de NDMA est faible et elle est plutôt attribuée à la contamination des eaux souterraines par les rejets industriels. Dans les usines de traitement des eaux usées, la concentration de NDMA augmente à cause de l’utilisation du chlore dans le procédé de destruction des bactéries et des virus dans les eaux. Le processus de formation de NDMA en présence de chlore est le suivantChoi, J. et Valentine, R., Formation of N-nitrosodimethylamine (NDMA) from reaction of monochloramine: a new disinfection by-product, Water Research 36, 2002, 817-824. :
À cause de la présence de précurseurs et de chlore résiduel, certains échantillons d'eau potable traitée continuent d'engendrer de la NDMA durant leur entreposage.
Dans l’eau, il est peu probable que la NDMA s’accumule dans les organismes vivants ou se volatilise en grandes quantités, à cause de sa miscibilité avec l’eau et sa faible tension de vapeur. En particulier dans les eaux lacustres, la NDMA n’est pas considérablement affectée par les réactions d’oxydation, d'hydrolyse, de biotransformation et de biodégradation.
En Amérique du Nord, la détection de NDMA dans les eaux potables et usées a été le sujet d’importantes d’études. Aux États-Unis, le California Department of Health a publié de nombreux rapports à ce sujet. En 1998, plusieurs analyses confirment la présence de NDMA dans divers puits d’eau potable à différentes concentrations, allant de . Ces résultats incitent le California Department of Health Services (CDHS) à établir une concentration minimale calculée de NDMA de , établie selon le niveau de risque de cancer minimal. En 1999, le CDSH décide de modifier la teneur minimale permise de NDMA dans les eaux potables et usées à , pour tenir compte des études sur la production de NDMA dans l’eau potable. En , le CDHS sollicite de l’organisme Office of Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA) une étude de Santé publique (Public Health Goal-PHG-). Cette étude constitue une première étape dans le processus de réglementation concernant l’élaboration d’une norme pour l’eau potable. Par la suite, le CDHS publie dans sa page web les résultats des études sur la production de NDMA dans l’eau potable, ainsi que la modification de la teneur minimale permise de NDMA dans les eaux potables et usées de . En , la OEHHA génère la PHG pour la NDMA à , alors que CDHS maintient la teneur minimale permise de NDMA à . En , le Programme de l'eau potable fait partie de la nouvelle CDPHNDMA white paper, lire en ligne.Public Health Goals for Chemicals in Drinking Water, N-Nitrosamines, décembre 2006..
D’autre part, au Canada, le ministère de l'Environnement de l'Ontario, dans la ville de Windsor, a aussi poursuivi des études sur les niveaux de NDMA dans les eaux potables et usées. Les résultats montrent qu'il est peu probable que les rejets de NDMA aient des effets néfastes sur les populations d'organismes aquatiques au Canada. Les plus fortes concentrations ont été mesurées dans des échantillons prélevés d'usines d'eau potable utilisant un pré-mélange de coagulation précis, fait de polyamine et d'alun.
En général, la demi-vie de NDMA est brève, ce qui mène à conclure qu’elle n’est pas une substance persistante dans l’air. La contribution du NDMA aux changements climatiques est négligeable, et le potentiel de destruction de l’ozone par la NDMA est quasi nul.
NDMA dans l'air Peu d’information existe sur la teneur de NDMA dans l’air ambiant. Au Canada, il a été prouvé que les émissions de NDMA proviennent essentiellement de sources ponctuelles, limitées seulement à quelques emplacements industriels et urbains situés en Ontario. En effet, en 1990, une analyse a été effectuée sur sept échantillons, et les résultats révélaient une concentration de NDMA inférieure aux limites de détection (variant de ). En , lors d'un échantillonnage fait dans la ville de Windsor (Ontario), tous les échantillons ont indiqué des concentrations de NDMA inférieures aux limites de détection (variant de ). La concentration maximale mesurée au-delà du périmètre des usines a été de Loi canadienne sur la Protection de l’Environnement LCPE (1999), rapport d’évaluation de la NDMA, Environnement Canada, 2000, lire en ligne..
En ce qui concerne la présence de NDMA dans les sols et les sédiments, aucune donnée n’est disponible sur la concentration de cette substance dans ceux-ci.
Les précurseurs de la NDMA sont très répandus dans l'environnement. On en retrouve dans les végétaux, le poisson, les algues, l'urine et les fèces. De nombreux microorganismes peuvent participer à la formation de nitrosamines à travers des processus biochimiques bactériens de nitrification et de dénitrification autotrophes et hétérotrophes. Les nitrosamines peuvent se former lors du métabolisme des aliments qui renferment des nitrates ou des nitrites, par alpha-hydroxylation ou par dénitrosation de la nitrosamine à cause de la ressemblance biologique. Comme il ne semble pas y avoir de distinctions qualitatives entre le métabolisme de la NDMA chez les humains et les animaux de laboratoire, cette substance peut aussi se retrouver dans notre organisme.
NDMA dans les aliments La NDMA est un sous-produit des réactions de transformation, conservation ou préparation des aliments. L’addition de nitrites et de nitrates, le fumage, la déshydratation et la saumure sont des exemples de méthodes de préservation qui entraînent la contamination des aliments par la NDMA. Les produits de salaison, tels que le fromage, la viande et le jambon, sont préservés par addition de nitrites et de nitrates, qui sont des précurseurs de NDMA. Dans le processus du fumage (poisson), ainsi que dans celui de déshydratation par gaz de combustion (bière), les oxydes d’azote contenus dans la fumée sont les responsables de la formation de NDMA. La réduction microbienne des nitrates en nitrites a lieu durant le processus de conservation par saumure, notamment dans le cas des légumes.
La NDMA peut être assimilée par les végétaux cultivés. Des analyses sur des épinards exposés durant deux jours à une concentration allant de 10 à de NDMA/kg de poids humide, ont montré une absorbance relative de cette substance de 0,38 %. Comme la NDMA est généralement biotransformable, le ministère de l'Environnement de l'Ontario estime que le calcul du facteur de bioconcentration ne s’applique pas dans ce cas.
NDMA dans certains produits industriels La NDMA se retrouve également dans les objets en plastique, tels que les tétines et les sucettes pour bébé, dans les cosmétiques, et dans la combustion du bois ou des moteurs de voitures. La nicotine, en particulier, est un précurseur spécifique pour la formation de la NDMA. En moyenne, une personne qui fume un paquet de cigarettes par jour, inhale environ de NDMA. De plus, la fumée secondaire contient une quantité encore plus importante de NDMA. Le facteur d'émission moyen de NDMA dans la fumée de tabac ambiante, pour six marques de cigarettes vendues aux États-Unis, a été établi à Craig B. Fryhle et T. W. Graham Solomons, Organic Chemistry, John Wiley & Sons, .
Au Canada, en 1975, une réglementation stricte a permis une baisse notable de la présence de NDMA, ainsi que l'interdiction de l'utilisation des nitrites.
Utilisation Au Canada, il n'y a aucune utilisation propre de cette molécule, mais elle est rejetée comme sous-produit ou contaminant par les industries et les stations d'épuration des eaux usées.
Aux États-Unis, elle est utilisée comme : additif entrant dans la composition de l'essence pour fusées ; antioxydant et catalyseur dans l'industrie chimique organique ; plastifiant dans la composition de certains copolymères.
Toxicité L'intoxication par la NDMA peut se faire de deux façons : par ingestion ou par inhalation. D'une manière générale, la NDMA est une molécule considérée comme cancérigène.
NDMA provoque des effets toxiques sur diverses espèces aquatiques, végétales et animales, après exposition aiguë et chronique. À la suite d’une exposition à des concentrations de NDMA de dans l’eau potable et de d’aliments, une augmentation des cas des tumeurs chez les mammifères a été remarquée.
Les espèces amphibies, telles que les tortues et les grenouilles, sont plus sensibles aux effets toxiques et cancérogènes de NDMA que les poissons. D’autre part, la NDMA présente une forte toxicité après son administration orale chez des rats. La valeur de DL (dose létale) varie entre 23 et de masse corporelle. Cette substance provoque également une forte toxicité par inhalation. Les valeurs de la CL (concentration létale) après quatre heures sont aux alentours de .