# Présence de substances chimiques dans l'eau potable en Haïti: Un axe de recherche en santé environnementale

Alexandra Emmanuel, Evens Emmanuel

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Alexandra Emmanuel, Evens Emmanuel. Présence de substances chimiques dans l'eau potable en Haïti: Un axe de recherche en santé environnementale. Evens Emmanuel et Ketty Balthazard-Accou (Eds). COVID-19, Santé-Environnement, Productivité Scientifique: Regards sur la période du finnement à l'Université Quisqueya, 2021. hal-05048482

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# Présence de substances chimiques dans l'eau potable en Haïti : Un axe de recherche en santé environnementale

Alexandra Emmanuel<fnref n="1" /> et Evens Emmanuel<fnref n="1" />,<fnref n="2" />

## Résumé

L'environnement géophysique de la République d'Haïti est caractérisé par des phénomènes climatiques hydrologiques et biogéographiques, et un relief marqué par son aspect accidenté. La majeure partie du territoire est occupée par des montagnes formées de calcaire. Les dénivellations sont très marquées. Le morcellement est une autre caractéristique du relief. Ces imperfections environnementales juxtaposées à des conditions socio-économiques difficiles et à des actions anthropiques soulèvent des questions quant à une éventuelle pollution chimique métallique des ressources en eau du pays. En effet, la prédominance du calcaire dans la géologie haïtienne génère une dureté de l'eau, et dans le cas où la concentration en magnésium est inférieure à 7 mg/l, cette eau peut être à l'origine de maladies cardio-vasculaires. Des études menées sur plusieurs points d'eau montrent une dureté totale supérieure à 200 mg/l. À Port-au-Prince, des concentrations de plomb allant de 40 µg/L à 90 µg/L et des risques élevés de Cr (III) ont été mesurés et estimés dans les eaux souterraines et l'eau potable. Des concentrations de fluor allant de 0 à 2 mg/l ont été obtenues à partir de ressources en eau. Des concentrations supérieures à 1,5 mg/l ont été trouvées dans des aquifères alluviaux. Les risques chroniques pour la santé publique, tels que les maladies cardiovasculaires, la détérioration du développement psychologique des enfants, les changements fonctionnels et morphologiques irréversibles des reins et la fluorose dentaire, sont tributaires des ressources en eau d'Haïti. L'exposition aux produits chimiques semble constituer une menace pour la santé publique en Haïti, qu'il convient d'étudier. L'objectif de cette étude est : (i) d'analyser la contribution de la géologie et des actions anthropogéniques dans l'altération de la qualité de l'eau, (ii) d'examiner la toxicologie des produits chimiques détectés dans l'eau distribuée à Port-au-Prince.

**Mots-clés :** pollution chimique, eau potable, santé environnementale, géologie médicale, One Health, Haïti

## 1. Introduction

<footnote n="1">¹ Groupe Haïtien d'Études et de Recherche en Environnement et Santé (GHERES), Pétion-Ville, Haïti</footnote>

<footnote n="2">² Université Quisqueya, Laboratoire Santé-Environnement (LS-E), Port-au-Prince, Haïti</footnote>
L'eau est essentielle au maintien de la vie, mais elle est aussi la source de nombreuses maladies pour les êtres vivants [1]. Avec l'augmentation de la population et le développement des activités industrielles, les ressources en eau de surface et les eaux souterraines sont de plus en plus polluées. L'homme est donc exposé à de nombreuses substances chimiques présentes dans l'eau de boisson.

Plusieurs substances chimiques (organiques et inorganiques) ont été identifiées dans l'eau potable, et les sources de pollution du système d'eau potable sont multiples [2]. Parmi ces polluants, la littérature fait état notamment de sous-produits de désinfection au chlore [3-5], de fluor [6-8], de plomb [9, 10], de chrome [11-13], de cadmium [14, 15], de nitrates [16, 17], de pesticides [18, 19], de dureté [20, 21], d'arsenic [22, 23], etc. La présence de substances chimiques dans l'eau potable municipale est une préoccupation majeure pour la santé. En effet, certaines substances détectées dans l'eau potable ont fait l'objet d'études épidémiologiques [1]. Les effets sur la santé rapportés dans la littérature donnent lieu à différents cas de cancers, à des problèmes de reproduction (malformations) et à des maladies cardiovasculaires et neurologiques. L'eau potable est donc une voie d'exposition importante aux substances chimiques.

Les polluants, en particulier les métaux lourds, sont libérés dans l'environnement à partir d'un large éventail de sources naturelles et anthropiques [24]. Les métaux lourds sont omniprésents dans l'environnement, à des concentrations variables dans l'air, la roche mère, le sol, l'eau et toutes les matières biologiques [25, 26]. Les principales sources anthropiques sont les effluents industriels et urbains, les eaux de ruissellement, les équipements de production et de distribution d'eau potable et les procédés de traitement de l'eau potable [1]. La présence de métaux lourds dans l'environnement constitue une source potentielle de pollution du sol et des eaux souterraines.

En Haïti, les travaux réalisés dans le domaine de la qualité physico-chimique des eaux ont visé des polluants tels que : le plomb, le chrome [27], le fluor [28]. Des concentrations excessives de dureté ont également été observées dans les ressources en eau [29]. Ces concentrations d'origine naturelle s'ajoutent à celles générées par des actions anthropiques, telles que la mauvaise gestion des déchets solides, l'absence de réseaux d'assainissement urbain et de stations d'épuration, qui ne font qu'augmenter le taux d'exposition humaine à ces polluants. Ces expositions aux substances chimiques continuent de mettre en danger les Haïtiens et plusieurs exemples mettent en lumière les réalités de la gestion des risques liés aux produits chimiques toxiques dans les pays en développement [30]. Le fait que le bassin hydrographique de Port-au-Prince soit principalement constitué d'aquifères karstiques [31], les eaux de pluie, polluées par les particules atmosphériques de substances issues des activités industrielles, et les eaux usées urbaines alimentent, à travers la géologie dominante, les eaux souterraines, laissant ainsi supposer que les ressources en eau de cette région soient soumises à une importante pollution chimique.
L'impact sur la santé humaine des matériaux naturels tels que l'eau, les roches et les minéraux est connu depuis des milliers d'années, mais il y a eu peu d'études systématiques et multidisciplinaires sur la relation entre les matériaux et les processus géologiques et la santé humaine (domaine d'étude communément appelé géologie médicale) [32]. Afin de mieux comprendre, dans les zones urbaines et rurales d'Haïti, les différentes voies d'exposition et les causes d'un certain nombre de problèmes de santé environnementale générés par l'exposition à de fortes concentrations de produits chimiques essentiels et non essentiels pour l'organisme qui sont détectés dans l'eau potable, il semble pertinent que les géoscientifiques, les chercheurs en sciences de l'environnement et de la santé, ainsi que les spécialistes de la santé publique associent leurs compétences pour aborder le problème de la pollution de l'eau destinée à la consommation humaine en tenant compte de deux principales sources dégradation qualitative de l'eau : "les apports géologiques et les actions anthropiques". L'objectif de cette étude est : (i) d'analyser la contribution de la géologie et des actions anthropiques dans l'altération de la qualité de l'eau, (ii) de faire le point sur la toxicologie des substances chimiques détectées dans l'eau distribuée à Port-au-Prince.

## 2. Géologie médicale et santé environnementale dans le contexte géographique de Port-au-Prince

### 2.2.1. Santé environnementale et évaluation des risques sanitaires liés aux mélanges chimiques dans l'eau potable.

Au cours des années 1950, des formes d'inquiétude se sont progressivement manifestées face à l'état de dégradation de l'environnement et à ses conséquences néfastes pour la survie des écosystèmes et pour le développement [33]. En effet, depuis cette décennie, la relation environnement-santé humaine est devenue une préoccupation majeure dans le domaine de la santé publique. Les questions des sols contaminés, des émanations des décharges, de la destruction de la couche d'ozone, du réchauffement climatique, de la contamination des aliments, des radiations émises par les appareils ménagers, des nouveaux risques biologiques... font partie des sujets d'intervention des autorités gouvernementales [34].

Abenhaim [35] affirme que "les questions de santé environnementale sont parmi les plus complexes à étudier pour les scientifiques et les plus difficiles à résoudre pour les décideurs politiques. D'abord, parce qu'il est rare que les expositions soient pures, ce qui laisse la place à de nombreux facteurs de confusion. Ensuite, parce que les contaminations sont généralement en quantité relativement faible, à la limite des effets observables. Enfin, parce que les conséquences de l'exposition se produisent souvent à long terme" [35]. L'exposition à des mélanges chimiques est une réalité qui semble dicter la nécessité d'accorder une grande attention à l'identification des dangers, à l'évaluation de l'exposition et à la caractérisation des risques [36], des mélanges dans l'eau destinée à la consommation humaine. Contrairement à cette réalité environnementale, la réalité
toxicologique est que, jusqu'à récemment, la plupart des recherches menées dans ce domaine ont été consacrées à des études sur les effets de substances agissant indépendamment, sans tenir compte des interactions ou des effets combinés entre les polluants à l'intérieur de l'organisme humain [37].

En Haïti, dans tous les travaux réalisés sur le risque sanitaire lié à la pollution de l'eau potable par des substances chimiques, la caractérisation du risque a été faite sur la base des effets indépendants des polluants étudiés. Cette approche fournit des informations sur le niveau d'exposition de la population à une substance mais ne permet pas d'évaluer les interactions entre les différents polluants détectés dans l'eau distribuée. Il est maintenant largement reconnu que l'étude des effets combinés des mélanges chimiques dans l'eau potable fait partie intégrante de la santé publique [37]. La caractérisation des actions combinées des mélanges chimiques pose le problème de la définition de l'effet antagoniste, additif ou synergique. Il est donc important de comprendre la terminologie qui décrit l'effet combiné des agents en termes de mécanisme d'action. Il y a 70 ans, trois concepts de base de l'action commune ou de l'interaction de la combinaison de produits chimiques ont été définis par des biomathématiciens [38-40] et ils sont toujours valables aujourd'hui.

En effet, Bliss [38] a identifié trois modes d'action des constituants d'un mélange vis-à-vis des organismes vivants :

1. "Action conjointe indépendante" : dans ce type d'action, les constituants agissent sur des sites d'action différents et la réponse biologique d'un constituant n'est pas influencée par un autre.

2. "Action conjointe similaire" : les constituants agissent sur les mêmes sites d'action et la réponse biologique d'un constituant n'est pas influencée par un autre. C'est l'approche la plus utilisée pour l'étude des mélanges.

3. "Action synergique" : lorsque la réponse d'un mélange ne peut être connue par les réponses isolées des constituants. La réponse d'un mélange dépend des effets combinés de ses constituants.

Les trois principes de base de l'action commune des polluants sont théoriques. Cependant, ces concepts devront très probablement être abordés en même temps, en particulier lorsque les mélanges sont constitués de plus de deux composés et lorsque les cibles (des individus plutôt que des cellules) sont plus complexes.

Fox et al. [41] considèrent l'évaluation des risques des mélanges chimiques ou l'évaluation des risques cumulatifs (ARC) comme l'étape la plus récente dans l'évolution de l'évaluation. L'USEPA [42,43] définit cette approche comme une analyse, une caractérisation et une éventuelle quantification des risques combinés pour la santé humaine ou l'environnement dus à de multiples substances ou facteurs de stress. Cette définition suggère que l'additivité est le mode d'action initialement accepté pour la mise en œuvre de l'ERC.

L'EPA [44] a mis au point la méthode de l'indice de danger (HI) pour la mise en œuvre de l'évaluation des risques cumulatifs. Cette approche évalue d'abord les effets d'une
substance indépendamment des autres. L'IH est calculé en divisant la concentration d'exposition mesurée ou estimée par la concentration de référence (RfC) :

HI = concentration d'exposition mesurée ou estimée / RfC

Pour HI <1, la concentration d'exposition est inférieure à la valeur seuil et n'a aucun effet sur la santé. En revanche, pour HI ≥1, la concentration d'exposition dépasse la valeur seuil, et il est recommandé de poursuivre les recherches sur les effets du polluant sur la santé, en calculant la métrique de danger HM.

HM = Concentration d'exposition mesurée ou estimée / NOAEL ou LOAEL ajusté

Sur la base de l'action additive des polluants, l'application du modèle HI ou HM pour évaluer la concentration de l'exposition due aux mélanges chimiques peut également être exprimée :

$$LCE = \frac{C_1}{M_1} + \frac{C_2}{M_2} + \frac{C_n}{M_n} \le 1 \qquad \text{Eq. 1}$$

LCE : Limite de la concentration d'exposition

C1, C2 et Cn : concentrations observées.

M : Concentration maximale acceptable (valeur seuil)

Dans les unités de distribution où la chloration est appliquée à une eau brute riche en matière organique, une situation ou un processus assez courant en Haïti, les populations desservies sont exposées à un certain nombre de substances chimiques (par exemple les sous-produits de désinfection (SPD)), très connues pour leurs effets néfastes sur la santé humaine, notamment la survenue de cancers [45, 46]. En l'absence de normes nationales pour la qualité de l'eau potable, Haïti applique les lignes directrices de l'Organisation mondiale de la santé. L'application du modèle HI ou HM dans l'évaluation des effets combinés des sous-produits pourrait être, de manière simplifiée, réalisée à partir de :

$$THMs = \frac{EcCHBr_3}{TS_{WHO}CHBr_3} + \frac{EcCHBr_2Cl}{TS_{WHO}CHBr_2Cl} + \frac{EcCHBrCl_2}{TS_{WHO}CHBrCl_2} + \frac{EcCHCl_3}{TS_{WHO}CHCl_3} < 1 \qquad \text{Eq. 2}$$

THM : Trihalométhanes

CE : concentration d'exposition

CHBr3 : Bromoforme

CHBr2Cl : Chlodibromométhane
CHBrCl2 : Bromodichlométhane

CHCl3 : Chloroforme

TSWHO : Valeur seuil de l'OMS

Différents types de mélanges complexes nécessitent différentes approches, et l'utilité d'une certaine approche dépend du contexte dans lequel on est confronté à un mélange, et de la quantité, du type et de la qualité des données disponibles sur la chimie et la toxicité du mélange [47]. La littérature scientifique rapporte la présence de plusieurs substances détectées dans l'eau potable en Haïti [26, 27, 28, 29]. De plus, le MSPP et l'OMS [48] notent "la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine ne fait l'objet d'aucun contrôle. Dans un tel contexte, l'étude des effets combinés de plusieurs substances chimiques dans l'eau de boisson et l'évaluation des risques générés pour la santé humaine constituent un thème important de recherche transdisciplinaire en santé publique.

### 2.2.2. Géologie médicale et approche ONE HEALTH dans l'évaluation des risques sanitaires de l'eau potable en Haïti.

Située entre 18° et 20°6' de latitude Nord et entre 71°20' et 74°30' de longitude Ouest, Haïti partage avec la République Dominicaine "l'île d'Hispaniola" qui est la deuxième plus grande île des Caraïbes. Sa capitale, Port-au-Prince, est située au fond du golfe de La Gonâve, en bordure sud de la plaine du Cul-de-sac et au nord du bassin versant du Massif de la Selle (Figure 1). Les principales municipalités qui constituent la communauté urbaine de Port-au-Prince sont Port-au-Prince, Delmas, Pétion-ville, Croix-des-bouquets, Gressier et Carrefour.

Haïti est exposé à un déséquilibre écologique considérable, caractérisé par des inondations catastrophiques associées à des pluies torrentielles et des ouragans, des tremblements de terre dévastateurs, et la déforestation [49]. D'autres problèmes, résultant de ce déséquilibre, incluent l'utilisation des terres formant le périmètre immédiat des sources et des puits, l'assèchement des zones humides, l'érosion des sols arables, la diminution du débit des sources et des eaux souterraines, l'intrusion de l'eau de mer, l'obstruction des égouts et la pollution fécale [50]. En outre, Haïti est l'un des pays les plus vulnérables au changement climatique [51]. De manière générale, l'environnement géophysique d'Haïti est caractérisé par un relief accidenté. La majeure partie du territoire est occupée par des montagnes formées de calcaire et d'aquifères karstiques [31], [52-54]. L'existence d'aquifères karstiques conditionne par temps de pluie la contamination des eaux souterraines par des pollutions de surface. En effet, les principales caractéristiques des aquifères karstiques sont l'existence de réseaux irréguliers de pores, de fissures, de fractures et de conduits de formes et de tailles variées. Une telle structure, d'une hétérogénéité physique et géométrique importante, entraîne des conditions hydrauliques complexes et la variabilité spatiale et temporelle des paramètres
hydrauliques. Après une averse, une recharge rapide et turbulente des eaux souterraines se produit par drainage dans de grands conduits avec un volume élevé d'eau non filtrée [55].

<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Figure 1 : Carte du département de l'Ouest d'Haïti et de la zone métropolitaine de Port-au-Prince [56]</figcaption></figure>

Les ressources en eau souterraine à Port-au-Prince sont vulnérables à la contamination liée à l'infiltration d'eaux polluées telles que les lixiviats, les fosses septiques, les eaux de ruissellement, les rejets d'huiles usées, la sur-irrigation et les rejets industriels [49]. Ces sources de recharge des eaux souterraines peuvent contenir des composés organiques et inorganiques qui peuvent être sous forme dissoute et colloïdale ou associés à des particules. La caractérisation microbiologique et physico-chimique des ressources en eau souterraine dans la zone métropolitaine de Port-au-Prince met en évidence, entre autres, la présence de métaux lourds [57], de coliformes fécaux [27] et d'oocystes de Cryptosporidium [58]. En plus des contaminations bactériennes et métalliques, il a été constaté que les aquifères en Haïti sont également exposés à la pollution de l'eau de mer [49]. Selon Gonfiantini et Simonot [59], l'eau salée est légèrement enrichie en isotopes lourds par rapport à l'eau douce souterraine, ne montrant aucune déviation par rapport à la ligne droite des eaux météoriques. Dans la région de Port-au-Prince, la salinité des eaux souterraines est le résultat d'une intrusion d'eau de mer due à une exploitation intensive [59].

L'environnement géophysique de Port-au-Prince, l'inefficacité du système d'assainissement (collecte et traitement des déchets solides, drainage et traitement des eaux usées, etc.), qui contribuent à la qualité microbiologique et physico-chimique de
l'eau distribuée par les réseaux publics à la population, donnent lieu à un environnement épidémiologique particulier où l'eau génère plusieurs dangers pour la santé des consommateurs. Dans un tel contexte, l'évaluation et la gestion des risques sanitaires associés aux eaux destinées à la consommation humaine nécessitent une approche pluridisciplinaire et font appel à des chercheurs, des techniciens et des spécialistes dans plusieurs domaines des sciences de la vie et de la terre ainsi que des sciences humaines et sociales.

L'Agenda 2030 pour le développement durable de l'Organisation des Nations unies (ONU) établit des objectifs et des cibles dans des domaines d'importance critique pour l'humanité [60-62]. En effet, les ODD sont liés les uns aux autres, la réussite de l'un dépendant souvent de la résolution de problèmes généralement associés à un autre objectif [60]. Ils constituent donc une approche universelle et transversale concernant tous les pays, au Nord comme au Sud. Concernant la question de l'eau, l'objectif 6 - accès à l'eau potable et à l'assainissement - vise à répondre aux défis de l'eau potable, de l'assainissement et de l'hygiène pour les populations, ainsi qu'aux enjeux concernant les écosystèmes aquatiques. En l'absence de ressources en eau et d'assainissement de qualité et durables, les progrès dans plusieurs autres domaines des Objectifs de développement durable, notamment la santé, l'éducation et la réduction de la pauvreté, seront également retardés [60]. Cet objectif, pris au prisme de la situation du contexte urbain et hydrologique, ainsi que de l'environnement géophysique d'Haïti, suscite des inquiétudes. Cependant, le lancement par les autorités publiques et les agences de financement de grands programmes de recherche ayant pour objectif de générer et d'appliquer des connaissances, de promouvoir des innovations dans les sciences de la vie et de la terre, ainsi que dans les sciences humaines et sociales, dans un contexte de transdisciplinarité serait d'une grande utilité, voire indispensable au développement pour atteindre les différents objectifs [63]. En effet, la géologie médicale, la science qui traite de la relation entre les facteurs géologiques naturels et les problèmes de santé humaine et animale [32], et l'approche One Health, une approche qui tente de rassembler les chercheurs en médecine / santé publique, les chercheurs vétérinaires et les scientifiques de l'environnement pour s'attaquer aux problèmes de santé, fournit un cadre théorique adéquat pour aborder les problèmes de santé environnementale résultant de la dégradation de l'environnement naturel à Port-au-Prince.

L'interconnexion de la santé humaine, animale et environnementale est au cœur de l'approche "Une seule santé", un prisme de plus en plus important à travers lequel les gouvernements, les ONG (organisations non gouvernementales) et les praticiens envisagent la santé humaine [64]. Mazet et al. [65] notent : "Une implication importante de l'approche One Health est que les interventions politiques intégrées qui s'attaquent simultanément et de manière holistique aux causes multiples et interdépendantes d'une mauvaise santé humaine - eau insalubre et rare, manque d'assainissement, insécurité alimentaire et proximité entre les animaux et les humains - auront des effets bénéfiques sur la santé beaucoup plus importants que les politiques qui ciblent chacun de ces
facteurs individuellement et de manière isolée". Par sa nature même, l'approche One Health est transdisciplinaire, puisqu'elle repose sur des agronomes, des anthropologues, des économistes, des éducateurs, des ingénieurs, des entomologistes, des épidémiologistes, des hydrologues, des microbiologistes, des nutritionnistes, des médecins, des professionnels de la santé publique, des sociologues et des vétérinaires qui travaillent en collaboration pour améliorer et promouvoir la santé humaine et animale" [65].

**3. Chimie et toxicologie de certains polluants détectés dans l'eau distribuée à Port-au-Prince.**

**3.3.1. Présence de fluor dans l'eau de boisson et risque pour la santé humaine**

Le fluor, 13ème élément le plus abondant dans la croûte terrestre, est essentiel à la vie humaine [66]. Le fluor élémentaire n'est presque jamais présent dans la nature, mais le fluorure est largement distribué dans la croûte terrestre, principalement sous forme de fluorine, cryolithe, apatite, mica, hornblende et fluorine [67-68].

Le fluor participe à la formation des os et des dents et contribue à leur solidification. Il pénètre dans l'organisme sous forme de fluorures par le biais de l'eau potable, des aliments, de l'air, des médicaments et des produits cosmétiques. Il est connu pour avoir des effets bénéfiques et néfastes sur l'homme [69]. En effet, sa carence est depuis longtemps liée à l'incidence des caries dentaires [70], tandis qu'un apport excessif prolongé a été associé à la fluorose [71]. De vastes populations dans certaines parties du monde en développement souffrent des effets de la fluorose endémique chronique [70].

La source la plus importante d'apport en fluor dans le corps humain est l'eau potable [72]. Selon l'OMS [73], la valeur recommandée pour le fluor dans l'eau de boisson est de 1,5 mg/L, en raison du risque croissant de fluorose dentaire à des concentrations plus élevées et du fait que des niveaux progressivement plus élevés conduisent à des risques croissants de fluorose squelettique. Cette valeur est plus élevée que celle recommandée pour la fluoration artificielle des réserves d'eau pour la prévention des caries dentaires, qui est généralement de 0,5 à 1,0 mg/L. L'OMS [74] recommande aux États membres de tenir compte de la consommation d'eau de boisson et de l'apport de fluorure provenant d'autres sources lorsqu'ils fixent une norme. Néanmoins, une teneur de 1 mg/l d'ions fluorure est approximativement la concentration souhaitable dans l'eau fournie à la population pour assurer une santé dentaire optimale [75]. Cependant, plusieurs facteurs, dont la température, peuvent influencer cette valeur optimale qui varie d'une région climatique à l'autre.

Il est donc important de déterminer cette dose optimale pour chaque région selon qu'elle se trouve en zone tempérée ou en zone tropicale [76]. Dean [77] a montré que la concentration optimale de fluor en fonction de la température ambiante est de 1,0-1,2 mg/l.
La dose optimale de fluor dans l'eau de boisson est définie comme la quantité de fluor qui diminue la prévalence des caries dentaires en l'absence de fluorose significative] [78-80]. La fluorose est la déminéralisation de l'émail dentaire par ingestion excessive de fluorure pendant les années de calcification de la dent [81]. Ce phénomène, observé chez les enfants, peut aller d'une fluorose légère à une manifestation sévère. En effet, Dean, [78] a observé que 10% des enfants consommant de l'eau contenant 1,0 mg/l de fluorure pouvaient développer une fluorose bénigne. Il est rapporté dans la littérature que les enfants vivant dans le sud-ouest des Etats-Unis développent une fluorose sévère, beaucoup plus importante que ceux vivant dans le midwest, alors que les deux groupes sont exposés à des systèmes d'approvisionnement en eau contenant la même concentration de fluor [82]. D'autres études ont suggéré que la température extrêmement élevée du sud-ouest est un facteur majeur contribuant à l'augmentation de la demande en eau potable et à l'augmentation de la fluorose dentaire sévère et endémique [80, 81, 82].

En Haïti, des études réalisées sur les ressources en eau de la région hydrographique Centre-Sud d'Haïti (Figure 2), ont révélé des concentrations en fluor comprises entre 0 et 2 mg/l [83],[28]. Les différentes localités de cette région sont exposées à une température moyenne journalière variant de 17 à 36°C.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 2 : Carte de la région hydrographique "Centre-Sud" d'Haïti</figcaption></figure>

Ces observations conduisent d'une part à s'interroger sur les problèmes de caries dentaires et de fluorose dont peuvent souffrir les populations des zones étudiées et, d'autre part, à déterminer la dose optimale de fluor dans l'eau destinée à la consommation
humaine. de la région hydrographique Centre-Sud de la République d'Haïti. L'exposition au fluor est un problème majeur de santé publique, en particulier pour les enfants. En effet, l'ingestion d'eau à forte concentration en fluor pendant les phases de croissance et de développement de l'enfant a été associée à des problèmes mentaux et physiques [84-86].

### 3.3.1. Dureté de l'eau et santé humaine

La dureté est la mesure traditionnelle de la capacité de l'eau à réagir avec le savon et décrit la capacité de l'eau à lier le savon pour former de la mousse, une réaction chimique préjudiciable au processus de lavage [87]. La dureté de l'eau résulte du contact des eaux souterraines avec les formations rocheuses. Elle correspond à la somme des concentrations d'ions métalliques polyvalents dissous, dont $Ca^{(2+)}$ et $Mg^{(2+)}$ sont prédominants. Les sources d'ions métalliques sont généralement des roches sédimentaires, dont les plus courantes sont le calcaire ($CaCO_3$) et la dolomie ($CaMg(CO_3)_2$) [66].

Le Ca et le Mg sont présents sous forme d'ions simples $Ca^{(2+)}$ et $Mg^{2+}$ avec des niveaux de Ca variant de dizaines à des centaines de mg/L et des concentrations de Mg variant d'unités de dizaines de mg/L [88]. Le magnésium est nettement moins abondant que le calcium dans les roches et dans la plupart des eaux naturelles. En outre, les concentrations de magnésium dans l'eau sont beaucoup plus faibles que celles du calcium. Elles sont généralement inférieures à 50 mg/L, bien que des valeurs supérieures ou égales à 100 mg/L soient stockées en particulier dans les climats froids [87].

La dureté (en mg équivalent $CaCO_3$/L) peut être déterminée en substituant la concentration de calcium et de magnésium, exprimée en mg/L, dans l'équation suivante [89] :

$$ \text{Dureté totale} = 2,497 (\text{Ca}^{(2+)}), \text{mg/L}) + 4,118 (\text{Mg}^{(2+)}), \text{mg/L}) \qquad \text{Eq. 3} $$

Chaque concentration est multipliée par le rapport entre le poids de la formule de $CaCO_3$ et le poids atomique de l'ion ; ainsi, les facteurs 2,497 et 4,118 sont inclus dans la relation de dureté [89].

La dureté est le plus souvent exprimée en milligrammes d'équivalent carbonate de calcium par litre [90]. L'eau contenant du carbonate de calcium à des concentrations inférieures à 60 mg/l est généralement considérée comme douce ; 60-120 mg/l, modérément dure ; 120-180 mg/l, dure ; et plus de 180 mg/l, extrêmement dure [91]. Bien que la dureté soit causée par des cations, elle peut également être discutée en termes de dureté carbonatée (temporaire) et non carbonatée (permanente) [90].

Le calcium et le magnésium sont essentiels pour le corps humain [90]. Ils contribuent à la formation et à la solidification des os et des dents et jouent un rôle dans la diminution de l'excitabilité neuromusculaire, du système myocardique, du cœur et de la contractilité
musculaire, de l'information intracellulaire, de la transmission et de la contractilité sanguine [92], [87-88]. Ils jouent également un rôle majeur dans le métabolisme de presque toutes les cellules de l'organisme et interagissent avec de nombreux nutriments [93]. Cependant, un apport insuffisant ou excessif de l'un ou l'autre de ces nutriments peut avoir des conséquences néfastes sur la santé [90].

Selon l'OMS [90] "Des apports insuffisants en calcium ont été associés à des risques accrus d'ostéoporose, de néphrolithiase (calculs rénaux), de cancer colorectal, d'hypertension et d'accident vasculaire cérébral, de maladie coronarienne, de résistance à l'insuline et d'obésité. La plupart de ces troubles peuvent être traités, mais pas guéris. En l'absence de preuves irréfutables du rôle du calcium en tant qu'élément contribuant à ces maladies, les besoins en calcium ont été estimés sur la base des résultats en matière de santé osseuse, dans le but d'optimiser la densité minérale osseuse.

Dans une large mesure, les individus sont protégés des apports excessifs de calcium par un mécanisme d'absorption et d'élimination intestinale étroitement régulé par l'action de la 1,25-dihydroxyvitamine D, la forme hormonale active de la vitamine D. Lorsque l'absorption de calcium est supérieure aux besoins, l'excès est excrété par les reins chez les personnes en bonne santé qui ne présentent pas d'insuffisance rénale" [90].

Le magnésium est le quatrième cation le plus abondant dans l'organisme et le deuxième cation le plus abondant dans le liquide intracellulaire [90]. Dans le système cardiovasculaire, le magnésium est l'élément candidat. Il joue un rôle important en tant que cofacteur et activateur de plus de 300 réactions enzymatiques dont la glycolyse, le métabolisme de l'ATP, le transport d'éléments tels que Na, K et Ca à travers les membranes, la synthèse des protéines et des acides nucléiques, l'excitabilité neuromusculaire et la contraction musculaire [94]. Cela peut intervenir dans différents mécanismes dont le principal est l'effet antagoniste du calcium qui peut être direct ou indirect [95].

De faibles niveaux de magnésium sont associés à un dysfonctionnement endothélial, à une augmentation des réactions vasculaires, à des niveaux élevés de protéine C-réactive (un marqueur pro-inflammatoire qui est un facteur de risque de maladie coronarienne) et à une diminution de la sensibilité à l'insuline. Un faible taux de magnésium a été impliqué dans l'hypertension, les maladies coronariennes, le diabète de type 2 et le syndrome métabolique. La carence en magnésium a été impliquée dans la pathogenèse de l'hypertension, certaines études épidémiologiques et expérimentales démontrant une corrélation négative entre la pression artérielle et les niveaux de magnésium sérique. Toutefois, les données issues d'études cliniques sont moins convaincantes [90].

En effet, la dureté de l'eau est devenue un problème de santé publique important [96]. Kobayaski [97] a montré une relation entre la dureté de l'eau et l'incidence des maladies vasculaires. La littérature scientifique a rapporté l'existence d'une relation entre la mortalité par maladie cardiovasculaire et la dureté de l'eau [98-99], [100]. Miyake et Iki [101] ont observé une absence d'association entre la dureté de l'eau et la mortalité due aux maladies coronariennes au Japon. Néanmoins, de nombreuses études couvrant de
nombreux pays suggèrent une telle corrélation et, d'un point de vue géochimique, elle mérite d'être étudiée sérieusement [88]. Sur la base des informations disponibles dans la littérature sur l'association entre la dureté de l'eau et l'incidence des maladies cardiovasculaires (MCV), Eisenberg [102] a considéré que le Mg semble être l'élément de base. En effet, une eau naturelle extrêmement dure avec une concentration en CaCO3 supérieure à 200 mg/l et une concentration en magnésium inférieure à 7 mg/l peut affecter différents organes dont la physiologie cardiovasculaire [87].

En Haïti, des études sur les eaux de source utilisées pour alimenter une partie de la population de la zone métropolitaine de Port-au-Prince (MAPP), la plus importante zone urbaine du pays, ont montré une dureté totale supérieure à 200 mg/l, avec une concentration en magnésium inférieure à 7 mg/l [29]. Par ailleurs, des concentrations en magnésium allant de 5,58 à 6,9 mg/l ont été mesurées dans les eaux souterraines de la zone métropolitaine de Port-au-Prince [103]. Boire de l'eau pauvre en Mg augmente significativement la probabilité de mortalité cardiovasculaire [104]. Catling et al. [105] ont trouvé des preuves significatives d'une association inverse entre les niveaux de magnésium dans l'eau potable et la mortalité cardiovasculaire à la suite d'une méta-analyse d'études cas-témoins. En Haïti, les maladies cardiovasculaires (MCV) sont désormais la principale cause de mortalité chez les adultes [106-107].

### 3.3.1. Pollution des eaux souterraines par les métaux lourds et santé humaine

Les métaux sont des constituants naturels de la croûte terrestre. La distribution et le devenir des métaux dans l'environnement sont régis par leurs propriétés et l'influence des facteurs environnementaux [108]. Dans les compartiments environnementaux, les métaux lourds constituent une préoccupation écologique et de santé humaine car les métaux lourds ne sont pas dégradés biologiquement comme certains polluants organiques [109]. Les métaux exercent des effets biologiques qui peuvent être bénéfiques ou nocifs. De nombreux métaux tels que le Fe, le Cu, le Co, le Mn, le Zn et le Cr sont essentiels pour l'homme, et des états de carence accompagnés d'anomalies cliniques ont été identifiés [110, 108, 27]. D'autres métaux tels que le Hg, le Pb, le Cd et l'As ne sont pas connus pour être essentiels pour les animaux [110]. Les éléments essentiels peuvent également avoir des effets toxiques à des doses élevées.

En Haïti, des métaux lourds (plomb, chrome et nickel) ont été mesurés dans les eaux souterraines [27].

#### a. Effets du chrome sur la santé humaine

Le chrome est l'un des métaux lourds considérés comme un polluant majeur. Il a été largement utilisé dans les processus industriels pour le tannage du cuir, la préparation des teintures et des peintures, la fabrication des textiles, les papeteries, la préservation du bois, la production d'acier inoxydable et la photographie [111]. Le chrome existe dans plusieurs états d'oxydation. Les formes les plus stables et les plus courantes sont le
chrome trivalent, Cr(III), et le chrome hexavalent, Cr(VI), qui présentent des propriétés biochimiques et une toxicocinétique différentes [112-113]. Les composés de Cr(III) sont naturellement présents sous forme d'oxydes, d'hydroxydes ou de sulfates et sont nécessaires à la nutrition humaine pour le métabolisme du glucose, des graisses et des protéines [114]. En revanche, les composés de Cr(VI) sont principalement d'origine anthropique et hautement toxique ; leur nature mutagène et cancérigène et leur état d'oxydation élevé renforcent leur capacité à pénétrer dans les cellules vivantes [114]. L'interchangeabilité du Cr(III) et du Cr(VI) dépend de leur concentration en solution, du pH, du potentiel d'oxydoréduction (Eh) du milieu et de la présence ou de l'absence d'un oxydant ou d'un réducteur puissant [115], [111].

La toxicité du chrome dépend directement de son état de valence, le chromate hexavalent Cr(VI) et le chromate trivalent Cr(III) étant les plus intéressants [112]. La biodisponibilité orale varie en fonction de l'état de valence, le Cr(VI) étant plus facilement absorbé. Le Cr(VI) peut être décomposé en Cr(III) dans l'environnement acide de l'estomac [111]. L'exposition aiguë au chrome se traduit par une irritation immédiate des yeux, du nez, de la gorge et des voies respiratoires, qui se traduit par une sensation de brûlure, une congestion, une épistaxis et une toux. L'ulcération, le saignement et l'érosion de la cloison nasale sont le signe d'une exposition chronique. La toux, les douleurs thoraciques, la dyspnée et l'asthme induit par le chrome indiquent une exposition à des produits solubles à base de chrome [113]. Si une exposition chronique est suspectée, en conjonction avec une perte de poids, une toux et une hémoptysie, cela suggère le développement d'un carcinome bronchogénique. Les manifestations dermatologiques comprennent des ulcérations indolores et à cicatrisation lente des doigts, des articulations et des avant-bras. L'ingestion est marquée par des nausées, des vomissements, des douleurs abdominales, une prostration et la mort associée à l'urémie [114].

## b. Effets du plomb sur la santé humaine

L'eau potable est l'une des principales sources d'exposition humaine au plomb 115]. Le plomb cible particulièrement le système nerveux, le sang et les reins [116]. De nombreuses études ont trouvé des associations entre l'exposition environnementale au Pb à faible niveau et la maladie rénale chronique, un terme général pour des troubles hétérogènes affectant la structure et la fonction des reins (CKD) [117-118]. L'exposition au plomb à long terme peut générer des changements rénaux fonctionnels et morphologiques irréversibles [119], une neuropathie motrice distale et éventuellement des crises d'épilepsie et le coma [120]. Les nourrissons et les jeunes enfants sont plus sensibles aux effets du plomb, qui est en outre transporté par le placenta jusqu'au fœtus [121]. L'accumulation de plomb chez le fœtus et le jeune enfant peut entraîner des perturbations du développement en termes de déficience neurologique caractérisée par une diminution des facultés cognitives, réversible ou non, évaluée par des tests psychomoteurs tels que le test de QI (Quotient Intellectuel) verbal [109, 27]. La période où le QI est le plus affecté s'étend de la naissance à environ 4 ans [122].
La littérature scientifique sur la pollution de l'eau par le plomb indique que "le plomb reste un problème dans l'eau potable dans de nombreuses régions du monde, des millions de propriétés étant desservies par des systèmes de distribution contenant des composants en plomb. Des liens étroits ont été établis entre l'exposition humaine au plomb et les effets sur la santé des adultes et des enfants. En conséquence, les niveaux autorisés de plomb dans l'eau potable ont généralement été abaissés. La mise en œuvre de ces réglementations est difficile avec les contrôles disponibles. Les recommandations futures pour aspirer à une absence totale de plomb dans l'eau potable sont les suivantes : (i) améliorer l'échantillonnage, la surveillance et la modélisation ; (ii) élargir l'application des dispositifs à court terme au point d'utilisation ; (iii) remplacer tous les tuyaux en plomb et la plomberie par des réglementations applicables et une sensibilisation accrue du public" [123-126].

### c. Effets du Nickel sur la santé humaine

Le nickel est insoluble dans l'eau. Cependant, lorsqu'il est sous forme de particules exceptionnellement fines, il s'ionise sous forme de Ni (II) dans l'eau et dans les fluides corporels tels que le sang. Lors d'une exposition orale, les principaux effets observés sont la mort d'un enfant après l'ingestion de 570 mg de nickel/kg [127] et des troubles intestinaux tels que nausées, crampes abdominales et diarrhées [128]. Des effets immunologiques, hématologiques, hépatiques, rénaux, génotoxiques sur le développement embryonnaire et la reproduction ont été rapportés en fonction de la voie de pénétration dans l'organisme [129].

## Conclusion

L'objectif de cette étude est : (i) d'analyser la contribution des facteurs géologiques et des actions anthropogéniques dans l'altération de la qualité de l'eau à Port-au-Prince. La toxicologie des produits chimiques de trois métaux lourds (chrome, plomb et nickel) et du fluorure, substances détectées dans les eaux souterraines et l'eau du robinet, a été examinée. Les informations disponibles sur les effets des métaux lourds sélectionnés mettent en évidence les risques chimiques majeurs, notamment pour les enfants, liés au Pb (II), Cr (III), Cr (VI) et Ni (II) contenus dans les eaux souterraines ont également été caractérisés. Le niveau de pollution des ressources en eau souterraine dans la zone métropolitaine de Port-au-Prince ne nécessite pas seulement l'application d'une approche basée sur des procédés de traitement de l'eau. Il traduit également la nécessité d'aborder la question de la qualité des eaux destinées à la consommation humaine dans cet espace urbain à partir d'une approche transdisciplinaire basée sur les théories de la géologie médicale et l'approche One Health. En effet, le niveau de pollution organique et minérale de ces ressources peut compromettre les rares efforts consentis pour atteindre les ODD, plus particulièrement les 3, 6, 11, 13. Les résultats disponibles dans la littérature et utilisés dans le cadre de ce travail indiquent clairement l'existence de toxicités chroniques des métaux lourds à l'état de traces (Cr, Pb, Ni), du fluor et de la dureté de l'eau de boisson sur l'organisme humain et sur les tissus rénaux. Dans le futur, il sera nécessaire d'initier des travaux de recherche sur les effets combinés de ces substances à partir
d'observations sur des animaux de laboratoire et de procéder ensuite à des modélisations pour enfin arriver à comprendre certaines interactions qui peuvent exister entre ces polluants.

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