Identification

Numero CAS

7446-09-5

Nom scientifique (FR)

Dioxyde de soufre

Nom scientifique (EN)

sulphur dioxide

Autres dénominations scientifiques (FR)

Oxyde sulfureux; Anhydride sulfureux; Acide sulfureux anhydre

Autres dénominations scientifiques (Autre langues)

Sulfurous oxide ; Sulfurous anhydride ; Sulfur oxide ; Anhidrido sulfuroso ; Bisulfite ; Dioxido de azufre ; Siarki dwutlenek ; Sulfur superoxide ; Sulfurous acid anhydride ; Sulphur dioxide, liquified

Code EC

231-195-2

Code SANDRE

3162

Numéro CIPAC

-

Formule chimique brute

\(\ce{ SO2 }\)

Code InChlKey

RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N

Code SMILES

O=S=O

Classification CLP

Type de classification

Harmonisée

ATP insertion

CLP00

Description de la classification

Classification harmonisée selon réglement 1272/2008 ou CLP

Mentions de danger
Mention du danger - Code H314
Mention du danger - Texte Provoque de graves brûlures de la peau et de graves lésions des yeux.
Classe(s) de dangers Corrosion / Irritation cutanée
Libellé UE du danger -
Limites de concentration spécifique -
Facteur M -
Estimation de toxicité aigüe -
Fiche ECHA

Généralités

Poids moléculaire

64.06 g/mol

Tableau des paramètres

Tableau des paramètres
Nom de valeur Valeur Température Pression Granulométrie Humidité Norme / Ligne directrice Méthode Commentaire Source
Hydrosolubilité 113 g.L-1
20°C
INERIS (2008)
Densité 1.38 -
solide - 20°C
Densité 2.21 -
Densité 2.26 - INERIS (2008)
Viscosité 0.000368 Pa.s
0°C
Pression de vapeur 225000 Pa
10°C
INERIS (2005)
Pression de vapeur 330000 Pa
20°C
INERIS (2008)
Concentration de vapeur saturante 3261260 ppm
20°C
INERIS (2008)
Concentration de vapeur saturante 8675 g.m-3
20°C
INERIS (2008)
Point d'ébullition -10 °C INERIS (2008)
Point de fusion -72 °C INERIS (2008)
Tension superficielle 0.0286 N.m-1
10°C
Ceci est un aperçu

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Bibliographie

Matrices

Atmosphère

Le SO2 est majoritairement présent sous forme gazeuse. Suite aux réactions photochimiques et chimiques, il se transforme en SO3.

Milieu eau douce

Le SO2 est très soluble dans l’eau.

Le SO2 est oxydé en ions sulfates dans les océans. Cette réaction est plus lente en eau douce (ATSDR, 1998a,b).

Milieu eau de mer

Milieu sédiment eau douce

Milieu sédiment marin

Milieu terrestre

Le SO2 est plus ou moins absorbé dans les sols, en fonction du pH et de la composition du milieu.

Persistance

Biodégradabilité

Les processus abiotiques de dégradation et de transformation physicochimiques du SO2 sont suffisamment rapides pour rendre l'étude de la biodégradation peu pertinente vis-à-vis de sa persistance dans l'environnement.

Dégradabilité abiotique

Dans l’air, le SO2 est oxydé, le jour, à un taux de 0,5 à 5 % par heure (HSDB, 1998). Sa demi-vie est estimée à entre 3 et 5 heures (OMS IPCS, 1979).

En phase aqueuse (gouttelettes, nuages, pluie), la vitesse de réaction du SO2 est estimée entre 0,08 et 2 % par heure (ATSDR, 1998).

Atmosphère

Milieu eau douce

Milieu eau de mer

Milieu sédiment eau douce

Milieu sédiment marin

Milieu terrestre

Conclusion sur la persistance

Bioaccumulation

Organismes aquatiques

En phase aqueuse, la vitesse de transformation physicochimique du SO2 rend les processus de bioaccumulation marginaux chez les organismes aquatiques. 

Organismes terrestres

Le SO2 est présent dans le vin (utilisé pour la vinification) et naturellement dans des aliments tels que l’ail et les oignons (Mazza, 2001). 

D’autre part, la littérature montre que le SO2 sous forme gazeuse est absorbé par les feuilles des plantes. Ce processus participe activement à l’élimination du SO2 atmosphérique.

Organismes sédimentaires

Conclusion sur la bioaccumulation

Introduction

L'ensemble des informations et des données toxicologiques provient de diverses monographies publiées par des organismes reconnus pour la qualité scientifique de leurs documents (ATSDR, 1998 IARC, 1992 ; INRS, 2006 ; OMS, 2000a, 2000b, 2005 ; OMS IPCS, 1979 ; Santé Canada, 2016 ; US EPA 2008). Les références bibliographiques aux auteurs sont citées pour permettre un accès direct à l’information scientifique mais n’ont généralement pas fait l’objet d’un nouvel examen critique par les rédacteurs de la rubrique.

Toxicocinétique

Chez l'homme

Absorption

Inhalation

La principale voie d’absorption est l’inhalation.

Le dioxyde de soufre est rapidement absorbé par la muqueuse nasale et les voies aériennes supérieures (Kleinman, 1984 ; Speizer et Frank, 1966). Le SO2 est un gaz très soluble dans l’eau et est rapidement et efficacement absorbé par les muqueuses des voies respiratoires supérieures. Deux facteurs affectent l’efficacité de l’absorption : le mode de respiration (orale versus oro-nasale) et la ventilation minute.

Le nez filtre la majorité du SO2 inhalé, prévenant ainsi l’exposition du larynx (Speizer et Frank, 1966 ; Frank et al., 1969).

L'absorption du SO2 passe des régions extrathoraciques aux régions trachéobronchiques (US EPA, 2008). La respiration bouche ouverte, rapide (dans le cas d’un effort) augmente significativement la quantité de SO2 atteignant le poumon (Frank et al., 1969). C’est pourquoi les expériences dont l’intensité nécessite une respiration oro-nasale diminuent la limite de la concentration des effets du SO2 (Kleinman, 1984 ; US EPA, 1986). Douze à quinze pour cent du SO2 absorbé par la muqueuse nasale sont désorbés et exhalés (Speizer et Frank, 1966). Le SO2 peut également être inhalé lorsqu’il est adsorbé sur des particules inhalables (PM10).

Le SO2 se dissocie rapidement dans l’eau et forme des ions hydrogène, bisulfure et sulfure. A la surface des voies respiratoires, le rapport bisulfites (HSO3-)/ sulfites (SO32-) est 5/1 ; le bisulfite est considéré comme un puissant agent bronchospastique chez les asthmatiques (Von Burg, 1995). Il est peu probable qu’aux concentrations retrouvées habituellement, l’ion hydrogène joue un rôle particulier (Fine, 1987).

Voie orale

Aucune donnée n’a été identifiée.

Voie cutanée

Aucune donnée n’a été identifiée.

Distribution

Le SO2 absorbé passe dans le sang et est rapidement distribué dans tout l’organisme.

Métabolisme

Les sulfites vont réagir avec les protéines plasmatiques pour former des S-sulfonates (Gunnison et al., 1987).

Chez l’homme, les taux plasmatiques en sulfonates sont corrélés avec les taux atmosphériques de SO2 (pour une exposition à des concentrations de 0,8 à 15,7 mg.m-3 (0,3 à 6,0 ppm) pendant 120 h)(Gunnison et Palmes, 1974). La voie majeure de détoxication des sulfites est une oxydation en sulfates par la sulfite oxydase essentiellement au niveau hépatique (Ellenhorn et Barceloux, 1988 ; Gunnison et al., 1987). La sulfite oxydase est présente dans les mitochondries et dans la plupart des tissus (Cabre et al., 1990). Les organes présentant les activités sulfite oxydase les plus élevées sont le foie, les reins, le cœur, et les plus faibles le cerveau, la rate, les poumons et les testicules. La métabolisation des sulfites en sulfates et la formation d’un intermédiaire, le radical de trioxyde de soufre, présenteraient des variations en fonction de l’âge de l’individu (Constantin et al., 1996).

Élimination

Le SO2 est éliminé essentiellement par voie urinaire sous forme de sulfates (Yokoyama et al., 1971 ; Savic et al., 1987).

Chez l'animal

Absorption

Inhalation

Le SO2 est rapidement absorbé par les muqueuses lors d’une exposition par inhalation. Chez le lapin exposé à 100, 200 ou 300 ppm (266, 532 ou 798 mg.m-3) de SO2, l’absorption est de 90 à 95 % au niveau des tissus des voies aériennes supérieures (Dalhmamn et Strandberg, 1961). Dans une étude complémentaire, il a été montré que l’absorption dépend de la concentration en SO2 (Strandberg, 1964). Pour une exposition à une concentration supérieure ou égale à 100 ppm (266 mg.m-3) le taux d’absorption est supérieur ou égal à 90 %. A une concentration inférieure ou égale à 0,1 ppm (0,27 mg.m-3), l’absorption est d’environ 40 %. Les études réalisées chez le chien confirment ces observations (Balchum et al., 1959, 1960 ; Frank et al., 1969).

Voie orale

Aucune donnée n’a été identifiée.

Voie cutanée

Aucune donnée n’a été identifiée.

Distribution

Plusieurs études menées chez le chien ont montré que les métabolites du SO2 sont distribués dans les différents organes (Balchum et al., 1960 ; Frank et al., 1967 ; Yokoyama et al., 1971). Ainsi, chez le chien exposé à 22 ± 2 ppm (58,52 ± 5,32 mg.m-3) de SO2 radiomarqué (35SO2) pendant 30 à 60 minutes, les niveaux de radioactivité mesurés à la fin de l’exposition correspondent à 5 à 18 % de la dose administrée (Frank et al., 1969). Dans une autre étude également réalisée chez le chien, il a été montré que les niveaux de radioactivité dans le sang étaient progressivement augmentés lors d’une exposition au 35SO2 pendant 30 à 60 minutes (Yokoyama et al., 1971). Les niveaux de radioactivité diminuent ensuite progressivement. La radioactivité est plus concentrée dans le plasma que dans les érythrocytes. Environ 1/3 de la radioactivité plasmatique est liée aux protéines en particulier les gamma-globulines et les 2 autres tiers sont retrouvés au niveau intra-cellulaire dans les érythrocytes. Enfin, chez des chiens ayant inhalé du SO2 radiomarqué à des concentrations de 1 à 141 ppm (2,66 à 375 mg.m-3), une déposition tout le long du tractus respiratoire des voies aériennes supérieures est observée (Balchum et al., 1959, 1960).

Métabolisme

Tejnorova (1978) a montré qu’il existait une différence d’activité de la sulfite oxydase en fonction des espèces : le rat possède l’activité la plus élevée et le lapin la plus faible.

Une étude réalisée chez le rat suggère que le glutathion serait impliqué dans le processus de détoxification (Langley-Evans et al., 1996).

Élimination

L’élimination est majoritairement urinaire sous forme de sulfate (ATSDR, 1998).

Synthèse

Chez l’homme, la principale voie d’exposition au SO2 est l’inhalation. Le SO2 est un gaz très soluble dans l’eau, rapidement absorbé par les muqueuses des voies respiratoires supérieures. Le SO2 se dissocie rapidement dans l’eau pour former des ions hydrogène, sulfite et bisulfite. Le SO2 absorbé passe dans le sang et est distribué dans tout l’organisme. La détoxication a lieu essentiellement au niveau hépatique par oxydation en sulfates (via l’enzyme sulfite oxydase), éliminés dans les urines.

Chez l’animal, les mécanismes sont les mêmes que ceux décrits chez l’homme.

Equivalents biosurveillance

Toxicité aiguë

Généralités

Le seuil de détection olfactive est estimé à 0,5 ppm (1,33 mg.m-3) (El-Dars et al., 2004 ; van Trielet al., 2010).

Chez l'homme

Expositions chez le volontaire

De nombreuses études ont été réalisées chez des volontaires exposés de manière contrôlée. Elles ont permis de mesurer l’impact de l’exposition à des concentrations connues de SO2 sur la fonction pulmonaire chez les volontaires en bonne santé et chez les sujets asthmatiques parfois en assocation avec la pratique d’une activité physique.

- Chez le volontaire sain :

De nombreuses études ont été réalisées chez le volontaire sain (Amdur et al., 1953 ; Frank et al., 1962 ; Andersen et al., 1974 ; Weir et Bromberg, 1974 ; Lawther et al., 1975 ; Stacy et al., 1981 ; Kulle et al., 1984 ; Schachter et al., 1984 ; Douglas et Coe, 1987 ; Carson et al., 1987 ; Rondinelli et al., 1987 ; Sandstrom et al., 1989a,b,c ; van Thriel et al., 2010). Des effets pulmonaires sont rapportés pour des expositions à des concentrations voisines de 1 ppm (2,66 mg.m-3) (INERIS, 2005). Il n’existe pas de preuve suffisante montrant qu’une ventilation plus élevée pourrait induire des effets pulmonaires chez des sujets sains à des concentrations inférieures à 1 ppm (Johns et Linn, 2011).

Chez 10 volontaires non asthmatiques, une exposition contrôlée à 1,0 ppm (2,66 mg.m-3) de SO2 pendant 40 minutes est associée à une légère augmentation des symptômes respiratoires tel qu’une irritation ou une altération des sens gustatif ou olfactif (Schachter et al., 1984). Aucune altération des paramètres fonctionnels pulmonaires n’est observée. En revanche, une diminution du volume et du débit lors d’une expiration forcée et une augmentation de la résistance des voies aériennes est rapportée chez 15 volontaires sains exposés à une concentration supérieure ou égale à 1 ppm (2,66 mg.m-3) de SO2 pendant 1 – 6 h (Andersen et al., 1974). Une diminution du volume courant et une augmentation de la fréquence respiratoire sont observées chez 14 sujets exposés à 1 – 8 ppm (2,66 – 21,28 mg.m-3) de SO2 pendant 10 minutes (Amdur et al., 1953). La résistance pulmonaire est augmentée chez 26 sujets exposés à 0,6 – 0,8 ppm (1,57 – 2,13 mg.m-3) de SO2 pendant 5 minutes (Islam et al., 1992). Une diminution significative de la clairance nasale est observée chez 15 sujets exposés à 5 et 25 ppm (13,3 et 66,5 mg.m-3) de SO2 (Andersen et al., 1974). Une diminution de la clairance bronchique est observée à 5 ppm (13,3 mg.m-3) alors que la pratique d’exercice physique augmente la clairance bronchique (Wolff, 1986). Dans une autre étude, une augmentation de la résistance bronchique est observée pendant le repos chez 7 sujets exposés à 4 – 6 ppm (10,64 – 15,96 mg.m-3) pendant 10 minutes (Nadel et al., 1965).

Chez 11 sujets exposés à des concentrations de 1, 5 et 13 ppm (2,66, 13,3 et 34,58 mg.m-3) pendant 10 à 30 minutes, une augmentation de la résistance bronchique est rapportée pour les deux concentrations les plus élevées (Frank et al., 1962).

A la concentration de 5 ppm (13,3 mg.m-3), une toux, une irritation de la gorge et une hypersalivation sont également observées. En revanche, aucun effet n’est observé lors d’une exposition à 1 ppm (2,66 mg.m-3). Un érythème de la trachée et des bronches souches est observé chez 22 sujets exposés à 8 ppm (21,28 mg.m-3) de SO2 pendant 20 minutes (Sandström et al., 1989a, 1989b). Cet effet est associé à une augmentation des cellules inflammatoires dans le lavage broncho-alvéolaire. Une augmentation du nombre de cellules inflammatoires est également rapportée chez un groupe de 4 – 10 sujets exposés à 4 ppm (10,64 mgm-3) de SO2 pendant 20 minutes (Sandström et al., 1989a, 1989b).

Une série d’expériences a été menée chez le volontaire sain utilisant différentes concentrations de SO2 (Lawther et al., 1975). La fonction pulmonaire n’est pas altérée chez 13 sujets exposés à 1 ppm (2,66 mg.m-3) de SO2 pendant 1 heure. Cependant, une augmentation de la résistance des voies aériennes est rapportée chez 12 sujets ayant effectué 25 respirations forcées consécutives de 1 ppm (2,66 mg.m-3) de SO2. Le même effet est également noté chez des sujets ayant effectué 25 respirations forcées consécutives d’air filtré mais l’effet est plus marqué avec le SO2. Une relation dose-effet est observée chez des sujets ayant pris 8, 16 et 32 grandes aspirations de SO2. Une augmentation de la résistance pulmonaire est rapportée chez 14 sujets exposés à 5 ppm (13,3 mg.m-3) pendant 10 minutes. La résistance est plus élevée en fin d’exposition et dépend de la sensibilité de l’individu. Une relation dose-effet (résistance des voies aériennes) pour des expositions à 10 et 30 ppm (26,6 et 79,8 mg.m-3) de SO2 a été mise en évidence.

Une absence d’effet pulmonaire a été signalée pour des expositions jusqu’à 2 ppm chez des sujets sains pratiquant une exercice physique léger (van Thriel et al., 2010).

         - Chez le sujet asthmatique :

Les sujets asthmatiques constitueraient une population sensible aux expositions au SO2. La pratique d’un exercice physique exacerberait ces effets. Deux modes d’exposition différents ont été utilisés dans les études soit en chambre d’exposition soit une exposition via un embout buccal.

Chez 21 sujets asthmatiques exposés pendant 10 minutes à 1, 3 et 5 ppm (2,66, 7,98 et 13,3 mg.m-3) de SO2 une augmentation de la résistance des voies aériennes est observée (Sheppard et al., 1980).

Une augmentation significative de la résistance des voies aériennes a été clairement montrée chez des sujets asthmatiques pratiquant un léger exercice physique et exposés pendant 3 – 10 minutes à des concentrations de 0,40 – 1,0 ppm (1,06 – 2,66 mg.m-3) de SO2 (Bethel et al., 1985 ; Linn et al., 1983, 1984 ; Roger et al., 1985 ; Schachter et al., 1984). Dans l’étude de Bethel, les sujets ont été exposés au SO2 par l’intermédiaire d’un embout buccal.

Des hommes volontaires, asthmatiques modérés, ont été exposés à des concentrations de 0,0 - 0,25 - 0,5 ou 1,0 ppm (0,0 - 0,7 - 1,33 ou 2,66 mg.m-3) de SO2 pendant 75 minutes dans une chambre d’exposition (Roger et al., 1985). Chacune des expositions comporte 3 séries d’exercices modérés de 10 minutes. La résistance des voies aériennes n’est pas augmentée significativement lors de l’exposition à 0,25 ppm (0,7 mg.m-3) par rapport à une exposition à l’air ambiant. En revanche, une augmentation statistiquement significative est mesurée lors d’expositions à 0,5 et 1,0 ppm (2,66 mg.m-3).

Dans une série d’expériences, 6 hommes et 1 femme, asthmatiques modérés, pratiquant un exercice physique modéré (10 minutes), sont exposés à des concentrations de 0 - 0,10 - 0,25 et 0,50 ppm (0 – 0,27 – 0,7 et 1,33 mg.m-3) de SO2 par l’intermédiaire d’un embout (Sheppard et al., 1981). Chez ces 7 sujets l’exposition au SO2 au cours de l’exercice physique augmente significativement la résistance des voies aériennes (soit la résistance spécifique des voies ariennes [sRaw]) dès la concentration de 0,25 ppm (0,7 mg.m-3). Ces effets sont observés dès l’exposition à 0,1 ppm (0,27 mg.m-3) chez 2 des 7 sujets les plus sensibles. Chez ces sujets, une relation dose-effet est observée.

L’équipe de Balmes a également décrit une augmentation de la résistance des voies aériennes chez des sujets asthmatiques exposés à 0,5 (1,33 mg.m-3) ou 1 ppm (2,66 mg.m-3), dès la première minute d’exposition (augmentation respective de 34 et 93 % à 0,5 et 1 ppm) (Balmes et al., 1987). Les effets sont exacerbés pour des expositions de 3 et 5 minutes avec des augmentations respectives de 173 et 395 % (3 minutes) et 234 et 580 % (5 minutes) aux deux doses respectives de 0,5 et 1 ppm.

Vingt-trois jeunes asthmatiques ont été exposés à 0,75 ppm (2 mg.m-3) de SO2 pendant la pratique d’un exercice physique intense (10 minutes) soit par l’intermédiaire d’un embout buccal avec l’utilisation d’un pince-nez, soit librement dans la chambre d’exposition (Linn et al., 1983). Des expositions à l’air dans les mêmes conditions expérimentales ont servi de témoin. Une augmentation de la résistance des voies aériennes et des symptômes respiratoires été exacerbée par l’utilisation de l’embout buccal aussi bien lors de l’exposition à l’air seul qu’avec le SO2. Ainsi, lors de l’exposition en chambre la résistance pulmonaire est augmentée en fin de l’exercice physique d’un facteur 2,72 avec l’air et 11,93 avec le SO2, alors qu’avec l’utilisation de l’embout buccal elle est passée de 2,50 à 18,33.

Dans une autre étude Linn et al. (1987) ont exposé différentes populations de volontaires, sains, atopiques, asthmatiques modérés et asthmatiques sévères, à 0,0, 0,2, 0,4 et 0,6 ppm (0,0, 0,53, 1,06, 1,60 mg.m-3) de SO2 dans une chambre d’exposition pendant 1 heure (comprenant 10 minutes d’exercice physique). Les sujets sains et la plupart des sujets atopiques ont développé une faible réponse pulmonaire à ces niveaux d’exposition au SO2, y compris à la plus forte concentration testée de 0,6 ppm (1,60 mg.m-3) En revanche certains sujets atopiques et la plupart des sujets asthmatiques ont développé une bronchoconstriction et des symptômes respiratoires, dès une exposition à 0,0 ppm (sujet pratiquant un exercice physique mais non exposé au SO2), les variations étant assez incohérentes aux concentrations intermédiaires, et nettement augmentées (variation de plus de 100 % de la sRaw) à 0,6 ppm. Les auteurs ont par ailleurs observé que la réponse au SO2 était peu dépendante de la sévérité clinique de l’asthme. La réanalyse de ces données par l’OEHHA (2008) a permis d’identifier une augmentation significative des symptômes respiratoires et de la résistance des voies aériennes à partir de 0,6 ppm chez les sujets atopiques et 0,4 ppm chez les sujets asthmatiques (modéré à sévère). De tels effets ont été observés de manière statistiquement significative à la concentration de 0,2 ppm uniquement dans le groupe de sujets asthmatiques modérés. Par ailleurs, parmi les 30 % de sujets ayant eu une réponse positive [sRaw] uniquement (sans prise en compte des symptômes), l’OEHHA a identifié des sujets normaux, atopiques et asthmatiques.

Certaines études ont confirmé l’induction d’altération de la fonction pulmonaire chez les asthmatiques exposés à 0,25 ppm (0,7 mg.m-3) de SO2 (Myers et al., 1986a, 1986b). En revanche, d’autres études n’ont pas retrouvé de modification significative de la fonction pulmonaire chez des asthmatiques exposés à des concentrations de 0,1 – 0,5 ppm (0,27 – 1,33 mg.m-3) de SO2 (Jorres et Magnussen, 1990 ; Koenig et al., 1990). Enfin, il a été montré que la qualité de l’air (froid ou sec) peut également influencer la réponse (Sheppard et al., 1984).

Chez les sujets asthmatiques, des expositions répétées au SO2 limitent la sensibilité de la réponse. La bronchoconstriction est moins sévère chez 14 sujets asthmatiques exposés à 0,6 ppm (1,57 mg.m-3) de SO2 au cours du second jour d’exposition (Linn et al., 1984). Dans une autre étude, 8 sujets asthmatiques ont été exposés à 0,5 ppm (1,33 mg.m-3) de SO2 pendant 3 minutes (Sheppard et al., 1983). Des périodes de repos de 30 minutes séparent chaque exposition. La résistance des voies aériennes est augmentée de manière plus importante lors de la première exposition que lors de la deuxième ou troisième exposition. Ce phénomène n’est pas retrouvé lorsque le temps de repos est de 24 heures ou 7 jours.

Une série d’études a mesuré l’importance de l’âge du sujet lors de l’exposition à du SO2 (Koenig et al., 1982a, 1982b, 1983 ; Rondinelli et al., 1987). Les populations prises en compte sont des adolescents (n = 8-9, 12-17 ans) et des séniors (n = 10, 55-75 ans). Les durées d’exposition sont pour les adolescents de 30 et 10 minutes (respectivement au repos et lors de la pratique d’un exercice physique) et de 20 et 10 minutes pour les seniors (respectivement au repos et lors de la pratique d’un exercice physique). Ces études ont montré que c’était le facteur correspondant à l’état de santé du volontaire (asthmatique ou sain) qui influençait la réponse.

Une étude d'exposition contrôlée chez des sujets asthmatiques exposés à des concentrations croissantes de SO2 (0 - 0,5 - 1 ppm soit 0 – 1,33 – 2,66 mg.m-3) pendant dix minutes effectuant une activité physique de niveaux variés a révélé que les symptômes respiratoires (essoufflement, respiration sifflante et serrement de la poitrine) augmentaient selon la concentration (Gong Jr. et al., 1995). Une augmentation de la concentration d’exposition au SO2 avait un effet plus important sur les variations de la sRawet du VEMS que celle du niveau d'activité physique.

Trenga et al. (1999) ont signalé des corrélations entre des expositions de 10 minutes au SO2 (0,5 ppm) par l'intermédiaire d'un embout et la diminution du VEMS et l'augmentation des symptômes respiratoires.

En 2008, l’US EPA a réalisé une évaluation scientifique intégrée de la morbidité respiratoire chez les adultes exposés au SO2 (US EPA, 2008). Un lien de causalité a été établi entre l'exposition à de fortes concentrations de SO2 pour une durée de 5 à 10 minutes et des symptômes respiratoires et une diminution de la fonction pulmonaire chez les asthmatiques lors d’études d'exposition contrôlée , Une diminution significative de la fonction pulmonaire ainsi que des symptômes respiratoires (p. ex., respiration sifflante et serrement de la poitrine) ont été clairement démontrés après une exposition à une concentration de SO2 comprise entre 0,4 et 0,6 ppm (1,1 à 1,6 mg.m-3)(Balmes et al., 1987 ; Gong et al., 1995; Linn et al., 1987, 1988, 1990).

Une autre analyse approfondie de plusieurs études d'exposition contrôlée, à l'aide d'un modèle MLG multi-niveaux, a fourni les preuves d'une bronchoconstriction importante parmi les sujets asthmatiques après des expositions à 0,3 ppm (0,8 mg.m-3) de SO2 (Johns et Linn, 2011).

Expositions professionnelles

Plusieurs études rapportent la survenue d’expositions aiguës au SO2 dans le cadre de l’exercice professionnel (Galea, 1964 ; Charan et al., 1979 ; Harkonen et al., 1983 ; Rabinovitch et al., 1989 ; Hamilton et Hardy, 1974). Une analyse détaillée de ces données est proposée dans le rapport « Seuils de toxicité aiguë : SO2 » (INERIS, 2005).

Trois mineurs ont été exposés à des concentrations élevées de SO2 à la suite d’une explosion de poussières de sulfures (CuFeS2) (Rabinovitch et al., 1989). Un mineur est mort dans les minutes suivant l’accident. Les concentrations mesurées étaient supérieures à 40 ppm (106,4 mg.m-3), aucun autre gaz toxique n’était présent. Les effets observés sont des brûlures au niveau des yeux, du nez et de la gorge, une dyspnée, des douleurs diffuses au niveau de la poitrine, des nausées, des vomissements et une incontinence urinaire. L’obstruction sévère des voies aériennes n’est que partiellement réversible 2 ans après l’exposition.

Un autre cas d’accident, dans l’industrie du papier, rapporte l’exposition à des concentrations élevées de SO2 mais qui n’ont pu être mesurées (Charan et al., 1979). Cinq personnes ont été atteintes dont 2 sont décédées rapidement par arrêt respiratoire. L’analyse anatomo-pathologique des deux victimes révèle une large desquamation de la muqueuse de l’ensemble du tractus respiratoire associée à un œdème alvéolaire hémorragique. Chez les survivants, les principaux symptômes correspondent à une irritation du nez et de la gorge, une oppression thoracique et une dyspnée intense. Une obstruction plus sévère des voies aériennes est rapportée dans les 24 h suivant l’exposition et pouvant persister jusqu’à 116 jours après l’accident.

Plusieurs études ont montré le développement d’une hypersensibilité bronchique chez les individus suite à une seule exposition à des concentrations élevées de SO2 (Brooks et al., 1985 ; Brooks, 1992 ; Goldstein et al., 1979 ; Harkonen et al., 1983). Il s’agit du syndrome de dysfonction réactif des voies aériennes (RADS : reactive airways dysfunction syndrome) qui correspond à un asthme développé chez des sujets exposés à un irritant et développant des symptômes asthmatiformes dans les minutes ou les heures suivant l’exposition.

Expositions environnementales

Un excès de mortalité a été mesuré lors d’exposition à des concentrations élevées de dioxyde soufre et de particules lors d’épisode de smog à Londres en décembre 1952 (Amdur et al., 1991 ; Mazumdar et al., 1982 ; OMS IPCS, 1979 ; Bell et al., 2001). Les concentrations quotidiennes moyennes lors des pics de pollution étaient supérieures à 4 000 µg.m-3 (1,5 ppm) de SO2 et 6 000 µg.m-3 de fumée. Il a été mis en évidence un excès de mortalité pour des expositions au SO2 de 500 µg.m-3 (0,2 ppm) (concentration moyenne sur 24 heures) associée à des niveaux élevés de particules. Les excès de mortalité sont dus à une augmentation des bronchites et autres atteintes respiratoires. Des excès de mortalité dus à des pathologies cardiaques sont également rapportés (OMS IPCS, 1979). Une ré-analyse des données a mis en évidence le rôle majeur de la fumée (Mazumdar et al., 1982). Une nouvelle analyse montre l’importance des deux paramètres : fumée et SO2 (Thurston et al., 1989).

D’autres épisodes de pollution atmosphérique dans lesquels le rôle du SO2 serait un des facteurs à l’origine de l’excès de mortalité sont rapportés dans la littérature à Philadelphie, (1973-1988) et Steubenville, dans l’Ohio (1974-1984) (Moolgavkar et al., 1995a,b).

En Europe, le lien entre une augmentation des niveaux des polluants atmosphériques et les niveaux de mortalité quotidienne a été évalué par un projet international (Air Pollution and Health : a European Approch, APHEA) (Katsouyanni et al., 1997). Dans certaines villes un lien entre une augmentation de la mortalité et une augmentation des niveaux d’exposition au SO2 ne sont pas observés (Bacharova et al., 1996 ; Ballester et al., 1996 ; Verhoeff et al., 1996). Dans d’autres un lien n’est mis en évidence que pour le SO2 (pas en association avec les autres polluants) (Anderson et al., 1996). Enfin, dans d’autres encore, un lien est établi (Spix et Wichmann, 1996 ; Sunyer et al., 1996 ; Touloumi et al., 1996). Les résultats regroupés et la méta-analyse réalisée sur 12 villes suggèrent une association faible mais statistiquement significative entre une augmentation des niveaux d’exposition au SO2 et la mortalité journalière dans les villes d’Europe de l’Ouest mais pas dans celles d’Europe de l’Est (Katsouyanni et al., 1997).

Deux études plus récentes ont relevé une diminution de la capacité vitale forcée (CVF) avec des expositions accrues au SO2 (Steinvil et al. 2009 ; Son et al., 2010). En revanche, des résultats variables ont été constatés en ce qui concerne les effets sur le VEMS.

En général, les études épidémiologiques sur les adultes n'ont pas fourni de solides preuves d'un lien entre l'exposition à court terme au SO2 dans l'air ambiant et la fonction pulmonaire, principalement en raison d'une forte corrélation entre le SO2 et divers co-polluants, l'absence de preuve évaluant la confusion potentielle par les co-polluants ; ce qui limite l'interprétation de ces données (Santé Canada, 2016).

Aucune donnée n’a été identifiée.

Aucune donnée n’a été identifiée.

Chez les volontaires sains, une exposition contrôlée à 2,66 mg.m-3 (1 ppm) de SO2 pendant 40 minutes provoque de légers symptômes respiratoires avec une irritation, une altération du sens olfactif et une augmentation de la résistance pulmonaire. L’exercice physique exacerbe ces effets. Les sujets asthmatiques constituent une population sensible aux expositions au SO2.

Dans le cadre des expositions professionnelles, l’exposition aiguë à des niveaux élevés au SO2 provoque des effets sévères (brûlure des yeux, de la gorge et du nez, obstruction des voies aériennes) et souvent mortels (arrêt respiratoire). Les individus peuvent également développer une hyperréactivité bronchique. 

Un excès de mortalité, lié à une augmentation des pathologies respiratoires, est décrit au cours d’épisodes d’exposition environnementale avec des pics de 0,5 mg.m-3 soit 0,2 ppm (concentration moyenne sur 24 h) associés à une forte concentration en particules

Chez l'animal

Chez la souris Swiss albino la CL50 est de 3 000 ppm (7 980 mg.m-3) pour une exposition de 30 minutes (Hilado et Machado, 1977).

Les études chez l’animal confirment les effets observés chez l’homme. Les principaux effets sont observés au niveau pulmonaire.

Des expositions aiguës à des niveaux élevés de SO2 peuvent induire des altérations biochimiques, cliniques et histologiques sur le système respiratoire de la souris ou du lapin. Une diminution transitoire de la toux réflexe et une augmentation du réflexe de distension pulmonaire (réflexe de Hering-Breuer) sont observées chez 18 lapins exposés à des concentrations de SO2 de 200-300 ppm (532-798 mg.m-3) pendant 10-20 minutes (Hanacek et al., 1991).

Une augmentation du nombre de lymphocytes dans la trachée est notée chez 3-5 rats exposés à 230 ppm (611,8 mg.m-3) de SO2 pendant 5 heures (Farone et al., 1995). Une perte des cils et une nécrose cellulaire de la trachée et des bronches principales sont observées chez les rats exposés à 800 ppm (2128 mg.m-3) de SO2 pendant 8 heures (Stratmann et al., 1991).

Quatre souris exposées à 20 ppm (53,2 mg.m-3) de SO2 pendant 120 minutes présentent une dégénérescence de l’épithélium olfactif (Min et al., 1994).

Ces effets sont moindres pour des expositions à des concentrations peu élevées.

Seize cobayes exposés à 2,6 ppm (6,92 mg.m-3) de SO2 pendant 1 heure présentent une augmentation de 20 % de la résistance bronchique accompagnée d’une diminution de 10 % de la compliance (Amdur, 1959). Cette réponse est amplifiée à la fin d’une exposition de 3 heures, un retour à des valeurs proches de celles mesurées chez les témoins est observé 3 heures après la fin de l’exposition. Dans une autre étude, pratiquée en « nose-only » chez le cobaye exposé à des concentrations de 0,16-835 ppm (0,43-2221 mg.m-3) de SO2 ces effets ne sont pas retrouvés pour une heure d’exposition (Chen et al. cité dans ATSDR, 1998b).

Enfin, dans une autre étude, également réalisée chez le cobaye, mais sensibilisé à l’ovalbumine, une exposition à 5 ppm (13,3 mg.m-3) de SO2 6 heures par jour pendant 5 jours associée à une exposition intermittente à l’ovalbumine induit des effets pulmonaires sévères (Riedel et al., 1992). Il s’agit d’une destruction de l’épithélium ciliaire des bronchioles, d’un collapsus partiel des alvéoles et d’une infiltration de polymorphonucléaires.

Des effets hématologiques sont également rapportés.

Une altération des érythrocytes est observée chez des rats exposés à 1 ppm (2,66 mg.m-3) de SO2 pendant 24 heures (Baskurt et al., 1990). Une hémolyse et une augmentation des niveaux de sulfhémoglobine érythrocytaire sont observées chez 50 rats exposés à 0,9 ppm (2,39 mg.m-3) de SO2 pendant 24 heures (Baskurt, 1988). Dans cette étude on note également une augmentation de l’hématocrite.

La recherche de donnée n’a pas été actualisée.

Le SO2 est corrosif pour les yeux et la peau. En raison de sa solubilité dans les graisses, il pénètre par la cornée dans l’humeur aqueuse où il s’hydrolyse provoquant une kératite profonde et une inflammation de l’iris. Le contact avec la peau entraîne des irritations et des brûlures caustiques. Ces effets semblent dus à la formation d’acide sulfureux au contact des surfaces humides (INRS, 2006).

Les études chez l’animal, confirment les effets observés chez l’homme au niveau pulmonaire, et des effets hématologiques sont également observés (altération des érythrocytes). Le SO2 est corrosif pour les yeux et la peau.

Toxicité à dose répétées

Effets généraux

Chez l'homme

Plusieurs études ont été menées chez des enfants (Department of Health, 1992). Les niveaux annuels d’exposition au SO2 sont dans les zones les plus polluées de 68 - 275 µg.m-3 (0,026 – 0,10 ppm) et dans les zones les moins polluées de 10 - 123 µg.m-3 (0,0038 – 0,047 ppm). Dans la majorité des études, les niveaux de pollution élevés sont associés avec une augmentation des symptômes respiratoires et une diminution faible ou nulle de la fonction respiratoire. Cependant, dans toutes ces études la présence de particules inhalables rend difficile l’interprétation des résultats.

Peu d’études ont été menées chez des adultes. Les résultats suggèrent l’influence de SO2 lors de l’augmentation des pathologies respiratoires (Schenker et al., 1983) et de certains symptômes (toux et mucus)(Chapman et al., 1985 ; Dales et al., 1989).

Chez l’homme, en cas d’exposition environnementale, des symptômes respiratoires sont observés de façon plus fréquente chez les individus les plus sensibles pour des niveaux d’exposition de 68-275 µg.m-3 souvent en présence de particules inhalables.

Synthèse des taux d’absorption et organes cibles en fonction des voies d’exposition

Substance Chimique (CAS)

Voies d’exposition

Taux d’absorption

Organe cible

SO2

Inhalation

ND

Poumons, sang, yeux

Ingestion

ND

Cutanée

ND

Peau

ND : non déterminé

Chez l'animal

Les effets observés chez l’animal confortent ceux observés chez l’homme : il s’agit essentiellement d’atteintes du tractus respiratoire.

Effets pulmonaires

L’exposition prolongée de chiens à des concentrations élevées (200 ppm de SO2) entraîne une symptomatologie identique à la bronchite chronique de l’homme (toux, hypersécrétion de la muqueuse). Au contraire de l’homme, ces animaux montrent une diminution de la réactivité bronchique à l’inhalation de bronchoconstricteurs (Shore et al., 1987). L’exposition à 15 ppm (40 mg.m-3) est sans effet (Scanlan et al., 1987). A de rares exceptions près, l’exposition chronique des animaux en-dessous de 20 ppm (53 mg.m-3) n’entraine pas de symptôme (Sheppard, 1988).

Des lésions bronchiques modérées sont rapportées chez 72 hamsters exposés à 650 ppm (1729 mg.m-3) 4 h/j, 5 j/sem pendant 19-74 jours (Goldring et al., 1970).

Chez 6 lapins exposés de 70 à 300 ppm (186,2 à 798 .m-3) de SO2 pendant 6 semaines les principaux symptômes observés sont une diminution de la croissance pondérale et du débit respiratoire, la survenue de rhinites, de trachéites et de bronchopneumonies (Miyata et al., 1990).

Une nasopharyngite et une lipoperoxydation des tissus pulmonaire et cardiaque sont observés chez des cobayes exposés à 10 ppm (26,6 mg.m-3) de SO2 1 h/j pendant 30 jours (Haider, 1985).

Une augmentation statistiquement significative des activités phosphatase acide et alcaline, une diminution du nombre de cellules épithéliales et une augmentation du nombre de leucocytes sont observées dans le liquide de lavage bronchoalvéolaire chez les rats exposés à 30-40 ppm (79,8-106,4 mg.m-3) de SO2 1 h/j, 5 j/sem pendant 12 semaines (Krasnowska et al., 1998). Une analyse histopathologique de la muqueuse bronchique révèle une atteinte de l’épithélium accompagnée d’une infiltration leucocytaire, d’une destruction des cellules ciliées et d’une métaplasie des cellules épidermoïdes. Cette dernière est plus marquée chez les animaux examinés 3 semaines après l’arrêt de l’exposition que juste à la fin des expositions.

Douze rats exposés à 400 ppm (1 064 mg.m-3) de SO2 3 h/j , 5 j/sem pendant 42 jours présentent des effets similaires à ceux observés chez l’homme atteint de bronchite chronique (Lamb et Reid, 1968). Une perte des cils, une nécrose épithéliale et une diminution du nombre des cellules à mucus sont rapportés du 2e au 4e jour suivant le début de l’exposition. Après 3 à 6 semaines d’exposition des signes de cicatrisation sont observés comme un épaississement de l’épithélium et la restauration des cils. Pendant ce temps les cellules à mucus augmentent en taille et en nombre et leur présence est également notée dans les régions distales. Des effets similaires sont rapportés dans une autre étude au cours de laquelle les rats sont exposés à 400 ppm (1 064 mg.m-3) de SO2 3 h/j, 5 j/sem pendant 3 semaines (Basbaum et al., 1990).

Effets hématologiques

Plusieurs études ont montré les effets oxydatifs sur les érythrocytes d’une exposition au SO2.

Une augmentation de la péroxydation lipidique des érythrocytes est rapportée chez 12 cobayes exposés à 10 ppm (26,6 mg.m-3) de SO2 pendant 30 jours (Dikmenoglu et al., 1991). Une augmentation significative des ratios de méthémoglobine et de sulfhémoglobine, de la peroxydation lipidique et une augmentation de la fragilité des érythrocytes ainsi qu’une augmentation statistiquement significative du nombre d’érythrocytes et de leucocytes, de l’hématocrite et de l’hémoglobine sont observées chez des 7 rats exposés à 10 ppm (26,6 mg.m-3) de SO2 1 h/j pendant 45 jours (Etlik et al., 1997). Un changement statistiquement significatif des activités des enzymes anti-oxydantes et une augmentation de la peroxydation lipidique sont observés chez 15 rats exposés à 10 ppm (26,6 mg.m-3) de SO2 1 h/j, 7 j/sem, pendant 8 semaines (Gumuslu et al., 1998). Dans cette étude, il n’y a pas de modification du poids corporel des animaux traités.

Effets hépatiques

Lors de l’exposition de 50 cobayes à 5,72 ppm (15,21 mg.m-3) de SO2 22 h/j, 7 j/sem pendant 52 semaines (Alarie et al., 1972) et de 9 singes exposés à 5,12 ppm (13,62 mg.m-3) de SO2 23,3 h/j, 7 j/sem pendant 78 semaines aucun effet hématologique, sur le poids corporel, le cœur, les reins, le système respiratoire n’est observé (Alarie et al., 1975). Les seules atteintes rapportées sont observées au niveau hépatique et uniquement chez les cobayes. Ces derniers présentent une augmentation de la taille des hépatocytes accompagnée d’une vacuolisation cytoplasmique.

Les études menées chez l’animal confirment les résultats observés chez l’homme : les principaux effets du SO2 correspondent à des atteintes du tractus respiratoire. Les effets oxydatifs du SO2 au niveau des érythrocytes sont également décrits ainsi que des effets hépatiques.

Synthèse des taux d’absorption et organes cibles en fonction des voies d’exposition

Substance Chimique (CAS)

Voies d’exposition

Taux d’absorption

Organe cible

SO2

Inhalation

40 – 90 %

Poumons, sang, yeux

Ingestion

ND

Cutanée

ND

Peau

ND : non déterminé

Effets cancérigènes

Classifications
Classifications
Organisme Classification Année
UE non classé 2008
IARC Groupe 3 : ne peut être classé pour sa cancérogènicité pour l’homme 1992
Chez l'homme

L’IARC a coordonné l’étude d’une cohorte internationale de salariés de l’industrie du papier et de la pâte à papier (Lee et al., 2002), regroupant de nombreuses cohortes dites « nationales ». Les résultats de cette cohorte de 40 704 salariés exposés au SO2, suggèrent une association entre mortalité par cancer du poumon et exposition cumulée au SO2. Cependant, il n’a pas été possible d’exclure formellement la participation de facteurs de confusion. Deux grandes études en population générale, « American cancer society study » (Pope et al., 1995) et « Adventist health study » (Abbey et al., 1999), suggèrent une association entre exposition au SO2 comme polluant et augmentation de la mortalité par cancer du poumon. Cette association n’est pas retrouvée dans l’étude de cohorte norvégienne (Nafstad et al., 2005).

La classification proposée par l’IARC est basée sur des études anciennes pour lesquelles il est souvent difficile de conclure. L’étude de 4 cohortes américaines et d’une cohorte suédoise, de salariés employés en fonderie, montre qu’une augmentation du risque de développement des cancers pulmonaires est associée à l’exposition à l’arsenic (Enterline et Marsh, 1982 ; Enterline et al., 1987 ; Järup et al., 1989 ; Lee-Feldstein, 1983 ; Lubin et al., 1981 ; Pershagen et al., 1977 ; Pershagen et al., 1981 ; Rencher et al., 1977 ; Welch et al., 1982). Aucun effet spécifique lié à l’exposition au SO2 n’est observé.

Une étude réalisée aux Etats-Unis et au Canada (Milham et Demers, 1984) ainsi que les études de deux cohortes américaines (Robinson et al., 1986, Henneberger et al., 1989) et d’une cohorte finlandaise (Jäppinen et al., 1987) ont analysé le risque de cancer chez des employés de l’industrie des pâtes et papiers. Trois de ces études suggèrent une augmentation du risque de cancer de l’estomac, mais les facteurs confondants n’ont pas été pris en compte. Le risque de cancer pulmonaire n’est augmenté dans aucune de ces études.

Une étude cas-témoin, réalisée dans l’industrie chimique (Texas) dans le cadre d’expositions multiples, montre une augmentation du risque de cancer pulmonaire et de tumeurs du cerveau chez les employés exposés à des concentrations élevées de SO2 (Bond et al., 1983, 1985, 1986). La qualité de cette étude est discutable en ce qui concerne le choix des groupes témoins.

Une étude cas-témoin basée sur la population canadienne suggère une augmentation du risque pour les cancers de l’estomac chez l’homme exposé au SO2 (odds ratio de 1,5, à 90 % [CI, 1,0-2,1] pour la sous population des canadiens français et odds ratio de 1,3, à 90 % [CI, 0,9-1,7] pour l’ensemble de la population). Cet effet est plus marqué pour des expositions à des concentrations plus élevées (odds ratio de 3,5, à 90 % [CI, 1,3-9,2] pour la sous population des canadiens français et odds ratio de 2,2, à 90 % [CI, 0,9-5,6] pour l’ensemble de la population). Il n’y a pas d’excès de cancer pulmonaire (Siemiatycki, 1991).

Une étude a été menée afin d’évaluer le lien entre la survenue de cancer pulmonaire et la pollution de l’air ambiant (dont le SO2) (Ponka et al., 1993). Les cas de cancers pulmonaires (2 439 hommes et 765 femmes) ont été identifiés à Helsinki (Finlande) et les odds ratio standardisés ont été calculés pour 33 zones d'Helsinki pour les périodes de 1975-1978, 1979-1982 et 1983-1996. Les concentrations moyennes sont de 0,005-0,008 ppm (0,013-0,021 mg.m-3) pour le SO2. Un ajustement prenant en compte l’âge, le sexe et le niveau d’éducation a été réalisé. Une augmentation du risque de cancer pulmonaire (1,3) a été mesurée pour les zones exposées aux concentrations de SO2 les plus élevées (supérieures à 0,008 ppm (0,021 mg.m-3)) mais elle n’est pas statistiquement significative.

D’autres études ont relevé des résultats variables concernant les liens entre les concentrations de SO2 et le cancer du poumon, tandis qu'un rapport a signalé une tendance concentration-réponse relative à un cancer de la vessie (Beelen et al., 2008 ; Cao et al., 2011 ; Katanoda et al., 2011 ; Liu et al.2009).

Chez l’homme, si l’exposition à des concentrations élevées de SO2 semble pouvoir induire des cancers pulmonaires et de la vessie, il n’est pas possible de conclure quant à un potentiel cancérigène compte tenu des limites des résultats.

Chez l'animal

Une étude de cancérogenèse par inhalation a été réalisée chez la souris exposée au SO2 (Peacock et Spence, 1967). Les souris LX âgées de 3 mois ont été utilisées à raison d’un lot exposé (30 mâles et 30 femelles) et d’un lot témoin (41 mâles et 39 femelles). L’exposition à 0 ou 500 ppm (0 ou 1 310 mg.m-3) de SO2 (pureté non précisée) a été pratiquée 5 min./j, 5 j/sem., pendant la vie entière. Seules les souris ayant survécu plus de 300 jours ont été utilisées pour l’analyse des résultats (13/30 adénomes et carcinomes, 5/30 chez les lots témoins). Une augmentation statistiquement significative de l’incidence des tumeurs pulmonaires a été mise en évidence chez les femelles. Chez les mâles exposés, l’incidence est plus élevée (15/28) mais elle est également élevée chez le lot témoin (11/35) ce qui rend la différence non statistiquement significative.

Des variations de l'expression de l'ARNm et des protéines des proto-oncogènes et des gènes suppresseurs de tumeur ont été observées chez le rat (Santé Canada, 2016).

Les études de cancérogénèse chez l’animal sont peu claires. Certaines suggèrent l’augmentation du risque de cancer de l’estomac et de cancer pulmonaire. La seule étude chez la souris rapporte des adénomes et carcinomes pulmonaires chez la femelle. Une activité proto-oncogène est suspectée chez le rat.

Effets génotoxiques

Chez l'homme

Les études disponibles ne permettent pas de conclure en raison de co-exposition à différents polluants (ATSDR, 1998).

Chez l'animal

Le SO2 ne produit pas d'érythrocytes polychromatiques micronucléés chez la souris (Ziemann et al., 2010 ; Qin et Meng, 2010).

Seuls certains résultats obtenus lors de test in vitro semble montrer des effets génotoxiques, ils ne sont pas confirmés in vivo chez  l’animal.

In vitro

D’après les conclusions de Santé Canada le SO2 et son métabolite, le SO32- ne se sont pas révélés mutagènes, ni être la cause de lésions de l'acide désoxyribonucléique (ADN) (Santé Canada, 2016). L’ATSDR conclut néanmoins à un potentiel effet génotoxique du SO2 à partir des tests in vitro (ATSDR, 1998). Un des mécanismes proposés impliquerait une inhibition de la synthèse d’ADN à partir d’un de ses métabolites, le sulfite, et la formation d’aberrations chromosomiques sur des lymphocytes humains.

Seuls certains résultats obtenus lors de test in vitro semble montrer des effets génotoxiques, ils ne sont pas confirmés in vivo chez l’hommel.

Effets sur la reproduction

Chez l'homme

Il existe de nombreuses études concernant les expositions environnementales au SO2 et leur impact sur la reproduction (Nordström et al., 1978a,b, 1979a,b ; Hemminki et Niemai, 1982 ; Sakai, 1984 ; Monteleone-Neto et al., 1985 ; Selevan et al., 1995) mais aucune n’a mis en évidence une relation de causalité (IARC, 1992). L’analyse de Santé Canada (2016) semble confirmer l’absence d’effets chez l’homme.

Chez l’homme, aucun lien de causalité n’a été mis en évidence entre les expositions environnementales au SO2 et leur impact sur la reproduction.

Chez l'animal

Chez la souris, aucun effet sur la fonction de reproduction n’est observé chez les 10 mâles et les 10 femelles exposées en continu à des concentrations de 5 et 30 ppm (13,3 et 79,8 mg.m-3) de SO2 de 9 jours avant l’accouplement jusqu’au 12-14e jour de la gestation (Petruzzi et al., 1996).

Chez l’animal, aucun effet sur la reproduction n’est observé chez les souris.

Effets sur le développement

Chez l'homme

Une étude de cohorte réalisée sur la population taïwanaise a mis en évidence un lien statistique entre l’exposition au SO2 et la naissance d’enfants de faible poids (Lin et al., 2004). Une augmentation de 26 % des naissances d’enfants de faible poids a été constatée lors d’exposition maternelle à des concentrations de SO2 estimées supérieures à 11,4 ppb pendant la grossesse (odds ratio = 1,26, 95 % [CI, 1,04-1,53]).

Une méta-analyse a relevé des liens positifs entre l’exposition au SO2 et des anomalies cardiaques congénitales, une étude a relevé un lien entre le SO2 et les variations des mesures de la croissance et une autre étude a signalé un lien avec les fentes labiales, ou encore un risque de mortalité infantile (Santé Canda, 2016).

Chez l’homme, les récentes études ne permettent pas de conclure à une absence d’effet de l’exposition au SO2 sur le développement pré et ou post-natal.

Chez l'animal

Des lots de 13-17 souris (CD-1) ont été exposés à des concentrations de 0, 32, 65, 125 ou 250 ppm (0, 84, 170, 328 ou 655 mg.m-3) du 7 ème au 17ème jour de la gestation (Singh, 1982). Les effets ont été observés au 18 ème jour. Aucune relation dose-effet n’est observée chez les mères, sur la viabilité fœtale ou la morphologie des fœtus. Les fœtus des lots exposés aux concentrations de 65 ou 125 ppm (170 ou 328 mg.m-3) sont de taille plus petite que ceux du lot témoin, cependant les fœtus du lot exposé à 250 ppm (655 mg.m-3) ont un poids plus élevé que ceux du lot témoin.

Dans une autre étude, des femelles (nombre non précisé) ont été exposées aux concentrations de 0, 32 ou 65 ppm (170 mg.m-3) du 7 ème au 18 ème jour de la gestation (certainement pendant 24 h) (Singh, 1989). Le poids corporel, la viabilité et les effets neurologiques sont mesurés chez les nouveaux nés après la naissance. Le poids de naissance est statistiquement diminué pour le lot exposé à la concentration de 65 ppm (170 mg.m-3). Le délai de réponse au réflexe de redressement au premier jour après la naissance et le comportement « negative geotoxic » au dixième jour après la naissance sont statistiquement augmentés pour les deux niveaux d’exposition.

Dans une autre étude, des souris (CF-1) ont été exposés 7 h/j à de l’air filtré ou à 25 ppm (66 mg.m-3) de SO2 (pureté, 99,98 %) du 6 ème au 15 ème jour de la gestation et un lot de 20 lapins blancs (New Zealand) a été exposé à de l’air filtré ou à 70 ppm (183 mg.m-3) de SO2 du 6e au 18e jour de la gestation (Murray et al., 1979). Dans les deux espèces, une diminution de la consommation de la nourriture est observée au cours des premiers jours d’exposition au SO2 ; aucun autre effet n’est rapporté concernant les femelles exposées. Chez les souris, une diminution de 5 % du poids corporel des fœtus est mesurée dans le lot exposé au SO2. L’ossification des côtes et de l’occipital est retardée mais l’incidence de ces malformations n’est pas statistiquement augmentée. Chez les lapins, l’incidence de modifications mineures du squelette est statistiquement augmentée chez le lot exposé au SO2.

Aucun effet neurologique mesuré par l’évaluation des réflexes ou la capacité d’apprentissage n’est observé chez les jeunes de 10 souris exposées en continu à des concentrations de 5 et 30 ppm (13,3 et 79,8 mg.m-3) de SO2 de 9 jours avant l’accouplement jusqu’au 12-14e jour de la gestation (Petruzzi et al., 1996).

Chez l’animal, aucun effet sur le développement n’est observé.

Autres Effets

Valeurs accidentelles

Valeurs seuils de toxicité aigüe françaises

Autres seuils accidentels

Valeurs réglementaires

Valeurs guides

Valeurs de référence

Introduction

Une Valeur Toxicologique de Référence (VTR) est un indice qui est établi à partir de la relation entre une dose externe d'exposition à une substance dangereuse et la survenue d'un effet néfaste. Les valeurs toxicologiques de référence proviennent de différents organismes. Pour accéder à une information actualisée, nous conseillons au lecteur de se reporter directement sur les sites internet des organismes qui les élaborent.

Aucune VTR n’est disponible pour les effets sans seuil du SO2.

Valeurs de l'ANSES et/ou de l'INERIS

Description

Effets à seuil - Exposition aiguë par inhalation

L’ATSDR propose un MRL de 0,01 ppm (0,03 mg.m-3) pour une exposition aiguë par inhalation au SO2 (ATSDR, 1998).

Cette valeur est basée sur une série d’expériences réalisées chez le sujet asthmatique (asthme modéré) exposé au SO2 de manière contrôlée par l’intermédiaire d’un embout buccal (Sheppard et al., 1981). L’exposition à 0,1 ppm soit 0,27 mg.m-3 de SO2 induit une bronchoconstriction lors de l’exposition de sujets asthmatiques pratiquant un exercice physique modéré pendant 10 minutes. De cette étude, une LOAEC de 0,1 ppm (0,27 mg.m-3) est proposée pour l’induction de bronchoconstriction chez le sujet asthmatique pratiquant un exercice physique.

Facteurs d’incertitude : un facteur 9 est appliqué pour tenir compte de l’utilisation d’une LOAEC (facteur 3) et de la variabilité intra-espèce (facteur 3) malgré l’utilisation d’une étude sur une population réputée plus sensible (asthmatiques).

Calcul : 0,1 ppm x 1/9 = 0,01 ppm (0,03 mg.m-3)

L’OEHHA propose un REL de 0,25 ppm (660 μg.m-3) pour une exposition aiguë (1 h) au SO2 (OEHHA, 2008)

Cette valeur est établie à partir d’études pratiquées chez le volontaire sain, asthmatique ou atopique exposé de manière contrôlée au SO2 (chambre d’exposition) et pratiquant ou non un exercice physique. Les effets critiques retenus sont les effets respiratoires et plus particulièrement la bronchoconstriction chez les sujets asthmatiques. Différentes LOAEC ont été définies : 0,4 ppm (1,06 mg.m-3) pour une exposition de 5 minutes (Linn et al., 1983), 0,4 ppm (1,06 mg.m-3) pour une exposition de 60 minutes (Linn et al., 1987) et 0,5 ppm (1,33 mg.m-3) pour une exposition de 75 minutes (Roger et al., 1985). Une NOAEC de 0,25 ppm (0,7 mg.m-3) est déterminée pour une exposition de 75 minutes (Roger et al., 1985) et de 0,2 ppm (0,5 mg.m-3) pour une exposition de 60 minutes (Linn et al., 1987). A partir de ces différentes études, une concentration équivalente de 0,25 ppm (0,66 mg.m-3) pour 1 heure d’exposition est retenue.

Facteur d’incertitude : un facteur d’incertitude 1 est retenu.

Calcul : 0,66 mg.m-3 x 1 = 0,66 mg.m-3 (0,25 ppm)

Santé Canada propose une concentration de référence (CRf) de 0,067 ppm (177 μg.m-3) pour une exposition aiguë (10 minutes) au SO2 (Santé Canada, 2016)

Cette valeur est fondée sur la concentration minimale induisant un effet nocif observé (LOAEC) statistiquement significative de 0,4 ppm (1,06 mg.m-3) entraînant une diminution de la fonction pulmonaire d'après une séries études d'exposition contrôlée menées chez des sujets asthmatiques exposés au SO2 pendant cinq à dix minutes, avec une ventilation accrue (US EPA, 2008 ; Johns et Linn, 2011 ; OMS, 2005). Les études ayant conduit à cette analyse ne sont pas clairement identifiées.

Facteur d’incertitude : un facteur d’incertitude 6 est retenu pour tenir compte de la variabilité au sein de la population et des sous populations sensibles telles que les asthmatiques.

Calcul : 0,4 ppmx 1/6 = 0,067 ppm (0,177 mg.m-3)

Synthèse

Effets à seuil - Exposition aiguë par inhalation

L’INERIS propose de retenir pour une exposition aiguë au SO2 par inhalation la VTR aiguë (10 minutes) de 0,067 ppm (177 μg.m-3) (Santé Canada, 2016).

Trois organismes proposent des valeurs Santé Canda (2016), l’OEHHA (2008) et l’ATSDR (1998).

Les trois valeurs reposent sur des études d’expositions contrôlées réalisées sur des sujets volontaires asthmatiques où l’effet a été évalué essentiellement à partir de l’augmentation de la résistance spécifique des voies aériennes (sRaw).

L’ATSDR et Santé Canada ont retenu les études d’expositions contrôlées chez le volontaire réalisées sur un temps court de 10 minutes. Dans l’étude de référence utilisée par l’ATSDR (Sheppard et al., 1981), les sujets asthmatiques ont été exposés au SO2 au moyen d’un embout buccal ce qui induit une augmentation de l’effet. Les deux autres organismes ont considéré des études en chambre d’exposition, ce qui est plus pertinent. Santé Canada s’appuie sur un pool d’études non clairement identifié. L’OEHHA a retenu des études pour des temps d’exposition variants de 5 à 75 minutes (Linn et al. 1983, 1987 ; Roger et al., 1985), la plupart des études humaines contrôlées ayant observés des relations doses-effets sur des temps plus courts de 10 minutes.

L’effet critique retenu par les trois organismes est pertinent au regard du profil toxicologique de la substance. La valeur associée à l’effet critique est une LOAEC de 0,1 ppm pour l’ATSDR et de 0,4 ppm pour Santé Canada et une NOAEC de 0,25 ppm pour l’OEHHA. Ces valeurs sont cohérentes, la valeur de l’ATSDR étant plus basse en raison des conditions d’exposition.

L’ATSDR a appliqué un facteur d’incertitude 9 pour prendre en compte la variabilité au sein de l’espèce humaine (3) et l’utilisation d’une LOAEC (3). Santé Canda a pris un facteur 6 pour tenir compte de la variabilité au sein de l’espèce humaine. Ces facteurs sont justifiés. L’OEHHA n’a pas retenu de facteur d’incertitude.

La valeur de Santé Canada est recommandée par l’INERIS.

Indice de confiance : moyen en raison du manque de transparence des études retenues.

Autres valeurs des organismes reconnus

Dangers

Description

Ecotoxicité aquatique aiguë

Peu d’études d’écotoxicité aiguë du SO2 sont disponibles. Pour les algues, une CE50 de 0,5 g.L-1 est rapportée pour Rhizoclonium hieroglyphicum. Chez les poissons, la CE50 la plus faible observée est de 0,15 g.L-1, elle est rapportée pour l’espèce marine Morone saxatili

Synthèse

Eau douce

Ecotoxicité aiguë

Peu d’études d’écotoxicité aiguë du SO2 sont disponibles. Pour les algues, une CE50 de 0,5 g.L-1 est rapportée pour Rhizoclonium hieroglyphicum. Chez les poissons, la CE50 la plus faible observée est de 0,15 g.L-1, elle est rapportée pour l’espèce marine Morone saxatilis.

Ecotoxicité chronique

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité chronique pour les organismes aquatiques n’est disponible.

Eau marine

Ecotoxicité aiguë

Peu d’études d’écotoxicité aiguë du SO2 sont disponibles. Pour les algues, une CE50 de 0,5 g.L-1 est rapportée pour Rhizoclonium hieroglyphicum. Chez les poissons, la CE50 la plus faible observée est de 0,15 g.L-1, elle est rapportée pour l’espèce marine Morone saxatilis.

Ecotoxicité chronique

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité chronique pour les organismes aquatiques n’est disponible.

Sédiments d'eau douce

Ecotoxicité aiguë

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Ecotoxicité chronique

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Sédiments marins

Ecotoxicité aiguë

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Ecotoxicité chronique

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Sol

Ecotoxicité aiguë

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Ecotoxicité chronique

A notre connaissance, aucune publication scientifique concernant des tests d’écotoxicité pour les organismes benthiques n’est disponible.

Valeurs écotoxicologiques

Valeurs guides

Synthèse

PNEC

Compte tenu du nombre très réduit de données de toxicité sur les organismes aquatiques et terrestres, le calcul de concentrations sans effets prévisibles pour l’environnement apparaît non pertinent en regard de l’incertitude qui leur serait associée. L’INERIS ne propose donc aucune valeur de PNEC pour le dioxyde de soufre.

Documents

PDF
7446-09-5 -- Dioxyde de soufre -- FDTE
Publié le 25/07/2005
PDF
7446-09-5 -- Dioxyde de soufre -- VSTAF
Publié le 24/10/2008
PDF
7446-09-5 -- Dioxyde de soufre -- VSTAF-Rapp
Publié le 12/01/2006
PDF
7446-09-5-- Dioxyde de soufre -- VSTAF
Publié le 24/10/2008