Rejets de benzène provenant des stations-service – répercussions sur la santé humaine : Risques pour la santé humaine
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Exposition à long terme au benzène
Émissions par évaporation provenant des stations-service
Cette section présente la modélisation des émissions de benzène provenant des stations-service en fonction des estimations des pertes totales par évaporation. Une modélisation de dispersion atmosphérique a été utilisée pour estimer l'évolution des concentrations de benzène par rapport à la distance du pourtour des stations-service. Les estimations de l'excès de risque unitaire sont ensuite utilisées pour estimer le risque que pose cette exposition au benzène pour les personnes vivant à proximité des stations-service.
Des scénarios d'émissions par évaporation ont été établis pour estimer l'exposition au benzène à proximité des stations-service. Une valeur de 1,0 million de litres par année a été choisie pour le débit de base; pour le débit médian et le débit élevé, les valeurs de 4,0 et 10,6 millions de litres par année, respectivement, ont été retenues comme indiquées précédemment dans la section Statistiques sur les stations-service et les camions-citernes de livraison d'essence au Canada.
Dans le présent rapport, on suppose un taux de perte totale par évaporation de l'essence de 0,15 % du débit de la station-service (Statistique Canada, 2012). Les scénarios tiennent compte d'une concentration de benzène de 0,6 % v/v dans l'essence liquide au Canada (ECCC, 2021) et d'une densité de 0,755 g/cm3 pour l'essence liquide. Les taux d'émission de benzène qui en résultent pour les stations-service à débit de base, à débit médian et à débit élevé sont estimés à 0,25, 1,0 et 2,65 mg/s, respectivement. Les intrants utilisés pour les calculs de modélisation de dispersion atmosphérique sont indiqués dans le tableau B-1 de l'annexe B.
Les taux d'émission de benzène pour les stations-service à débit de base, à débit médian et à débit élevé ont été utilisés dans SCREEN3 (1996) pour estimer la dispersion du benzène dans l'air à différentes distances des stations-service. SCREEN3, un modèle d'évaluation préalable de dispersion atmosphérique gaussien, utilise le vent comme facteur déterminant de la dispersion atmosphérique des vapeurs. Une concentration d'exposition maximale a été estimée en fonction d'une combinaison de conditions météorologiques, notamment la vitesse du vent, la turbulence de l'air et l'humidité. Dans le présent rapport, le modèle a été utilisé pour estimer les concentrations de benzène rejetées dans l'air à partir d'une source diffuse à la station-service. Le modèle a fourni les concentrations maximales de vapeur rejetée à une hauteur de récepteur choisie et à différentes distances de la source, en aval du vent dominant une heure après le rejet. En ce qui concerne l'exposition à des sources diffuses sur une période d'un an, on peut s'attendre à ce que l'endroit qui reçoit les concentrations maximales de vapeurs de la source change selon la variation de la direction du vent. La concentration annuelle reçue à un endroit fixe calculée à partir d'une source diffuse a été déterminée en multipliant la concentration maximale sur une heure par un facteur de 0,2 (SCREEN3, 1999; ECCC et Santé Canada, 2016 et 2017). Le modèle SCREEN3 a été utilisé par Santé Canada pour la modélisation de la dispersion atmosphérique dans un certain nombre d'évaluations préalables de substances du groupe pétrolier, notamment celles des gaz de pétrole et de raffinerie (ECCC et Santé Canada, 2017) et des condensats de gaz naturel (ECCC et Santé Canada, 2016), qui ont révélé que les concentrations de vapeurs dispersées à différentes distances de la source de rejet prédites par le modèle SCREEN3 sont comparables aux valeurs mesurées et à d'autres modèles d'évaluation préalable de dispersion atmosphérique.
Un scénario d'exposition a été élaboré pour la population générale canadienne vivant à proximité de la limite de propriété d'une station-service de 20 m × 20 m (figure 2). La combinaison de la zone de ravitaillement et des tuyaux d'évents de la station-service a été considérée comme une source d'émission diffuse. La station-service et les tuyaux d'évents ne sont pas des sources ponctuelles d'émissions de vapeurs. De plus, la station-service ne peut pas être considérée comme une source volumique uniforme pour le rejet de vapeurs, étant donné que les sources d'émissions de benzène sont localisées à plusieurs endroits près du sol ou au sommet des tuyaux d'évent. Une hauteur de récepteur correspondant à la taille moyenne des Canadiens (1,74 mètre) a été utilisée dans les calculs de dispersion atmosphérique.
Les paramètres utilisés dans la modélisation de la dispersion atmosphérique des rejets de benzène provenant des stations-service sont indiqués dans le tableau B-1 de l'annexe B. La concentration supplémentaire de benzène attribuable aux émissions de la station-service pour les scénarios à débit de base, à débit médian et à débit élevé est présentée pour différentes distances de la limite de propriété (hauteur de récepteur de 1,74 mètre) dans la figure 4 (voir également le tableau B-2 de l'annexe B).
Figure 4 - Équivalent textuel
La figure 4 est un graphique composé de trois courbes qui montrent la concentration moyenne annualisée de benzène (axe des y en μg/m3) attribuable aux pertes par évaporation provenant :
- de stations-service avec un débit de 1 million de litres par année
- de stations-service avec un débit médian
- de stations-service avec un débit au 95e percentile à différentes distances de la limite de la propriété (l'axe des x en mètres)
La concentration moyenne de fond en milieu urbain pour le benzène de 2,0 µg/m3 est aussi montrée pour toutes les distances à partir de la limite de la propriété. L'axe des y montre la moyenne annualisée des concentrations de benzène de 0 à 10,0 µg/m3. L'axe des x montre les distances de 0 à 500 mètres à partir de la limite de la propriété. La station-service avec un débit de 1 million de litres par année commence à une concentration de ~0,5 µg/m3 de benzène à 10 mètres de la limite de la propriété, atteint un sommet de 0,88 µg/m3 à 20 mètres de la limite de la propriété et puis chute à ~0 µg/m3 à 200 mètres de la limite de la propriété. La station-service avec un débit médian commence à une concentration de ~3 µg/m3 de benzène à 10 m de la limite de la propriété, atteint un sommet de 3,5 µg/m3 à 20 mètres et puis chute à ~0 µg/m3 à 300 mètres de la limite de la propriété. La station-service avec un débit au 95e percentile commence à une concentration de ~8 µg/m3 de benzène à 10 mètres de la limite de la propriété, atteint un sommet de 9,2 µg/m3 à 20 mètres et puis chute à ~0 µg/m3 à 450 mètres de la limite de la propriété. Les flèches indiquent la distance à laquelle la concentration de benzène de chaque type de station-service est équivalente à la concentration moyenne de fond en milieu urbain.
Les hausses moyennes annualisées les plus élevées dans les concentrations de benzène sont modélisées à une distance de 20 mètres de la limite de propriété de la station-service. Ces concentrations ont été estimées à 0,88, 3,5 et 9,2 µg/m3 pour les scénarios à débit de base, à débit médian et à débit élevé, respectivement. Puisqu'il a été déterminé que des zones résidentielles se trouvent aussi près qu'à 10 mètres de la limite de propriété des stations-service ayant de tels débits au Canada, il est possible que des zones résidentielles se situent dans les zones où les niveaux estimés de benzène sont les plus élevés.
Pour caractériser les risques supplémentaires potentiels maximaux pour la santé que présentent ces trois scénarios, les concentrations annuelles prévues de benzène les plus élevées ont été comparées à la CT05 du benzène (Canada, 1993). Le calcul de la marge d'exposition (ME) est une méthode qui permet de cerner les risques pour la santé associés aux concentrations ambiantes. Dans la présente évaluation, la ME est le rapport entre la concentration de benzène avec effet (CT05) (indiquée dans la section Effets du benzène sur la santé) et les concentrations de benzène observées. À titre de référence pour le risque associé à la concentration ambiante de base de benzène en milieu urbain (0,44 µg/m3), la comparaison avec la CT05 donne une ME de 33 400 (14 700/0,44), ce qui correspond à un niveau de risque d'environ 1,5 par 1 000 000 de personnes [1 000 000/(33 400/0,05)] exposées à cette concentration de benzène.
Le tableau 1 indique la ME et le risque relatif par million d'habitants pour chaque scénario d'exposition.
| Scénario | Concentration annuelle maximale supplémentaire de benzène (µg/m3) | CT05 du benzène (µg/m3) | ME | Risque par million d'habitants |
|---|---|---|---|---|
| Station-service à débit de base (1 000 000 de litres par année)Note de bas de page a | 0,88 | 14 700 | 16 700 | 3 |
| Station-service à débit médian (4 000 000 de litres par année)Note de bas de page a | 3,5 | 14 700 | 4 200 | 12 |
| Station-service à débit élevé (10 600 000 de litres par année)Note de bas de page a | 9,2 | 14 700 | 1 600 | 32 |
| Concentration moyenne de fond en milieu urbain (RNSPA, 2019) | 0,44 | 14 700 | 33 400 | 1,5 |
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Les ME de 1 600, 4 200 et 16 700 correspondent à des augmentations du risque supplémentaire de cancer de 32, 12 et 3 par million d'habitants pour les stations-service à débit élevé, à débit médian et à débit de base, respectivement. Ces résultats indiquent que l'exposition estimée au benzène à proximité de stations-service dont le débit annuel est supérieur à un million de litres peut présenter un risque élevé pour la santé humaine des personnes qui résident près de ces stations par rapport à l'exposition de la population générale en milieu urbain. L'exposition des personnes vivant à proximité de stations-service à débit médian ou élevé est particulièrement préoccupante, car l'augmentation maximale supplémentaire du risque dépasse dix par million d'habitants. La distance par rapport à la limite de propriété d'une station-service à laquelle les concentrations supplémentaires de benzène provenant de la station-service correspondent au niveau de risque de 1 sur 1 000 000 (0,29 µg/m3) est estimée à 70 mètres pour le scénario à débit de base, à 160 mètres pour le scénario à débit médian et à 290 mètres pour le scénario à débit élevé (tableau B-2 et figure 3-1).
Exposition à court terme au benzène
Rejets de vapeurs provenant des réservoirs de stockage souterrains lors du déchargement des camions-citernes
Dans la présente section, les rejets à court terme (une heure) de benzène provenant d'une station-service pendant le déchargement du carburant par un camion-citerne sont déterminés. Par une modélisation de dispersion atmosphérique, l'évolution des concentrations de benzène en fonction de la distance par rapport à la station-service est calculée. Ces concentrations dans l'air sur une heure ont été comparées à différents effets à court terme sur la santé. La contribution relative de ces rejets à court terme a été comparée qualitativement aux pertes totales par évaporation de la station-service.
On a supposé que le déchargement de l'essence par les camions-citernes de 35 000 à 43 900 litres dans le réservoir de stockage de la station-service prend une heure; la moyenne des rejets de vapeurs pendant le déchargement a été calculée sur cette même durée. Une heure était également la durée moyenne la plus courte des émissions dans le modèle de dispersion. Lorsque l'essence liquide entre dans le réservoir de stockage à partir du camion-citerne, une quantité équivalente du mélange air-vapeur d'essence dans l'espace de tête du réservoir est rejetée dans l'atmosphère par la tuyauterie d'évent du réservoir pour maintenir la pression du réservoir de stockage. On a supposé une hauteur de rejet d'évent de 3,66 mètres (12 pieds) (CAPCOA, 1997) pour le réservoir de stockage de la station-service [figure 1a]. Par ailleurs, on a supposé une zone de 0,3 m × 3 m pour la zone de rejet approximative de la tuyauterie d'évent, comme le montre la figure 2.
En raison des propriétés physicochimiques des composants de l'essence, la composition de l'essence liquide est très différente de celle de la vapeur de l'espace de tête qui s'équilibre au-dessus de la phase liquide dans une enceinte fermée. Selon la California Air Pollution Control Officers Association (CAPCOA), l'espace vapeur au-dessus de l'essence liquide dans les réservoirs de stockage souterrains des stations-service serait un mélange air-essence dont le ratio est de 70:30 (% en volume) (CAPCOA, 1997) et dont la masse volumique est de 1,682 kg/m3. Pour une essence contenant 0,6 % v/v de benzène en phase liquide, le mélange air-vapeur d'essence rejeté dans l'atmosphère contiendra 0,18 % p/p de benzène (CAPCOA, 1997; Hilpert et coll., 2019).
Compte tenu de ces valeurs, on a estimé un taux de rejet de benzène de 32,7 mg/(m2·s) à partir de la zone des tuyaux d'évent pour la durée moyenne d'une heure de rejet de vapeur lors du déchargement d'un camion-citerne d'une capacité de 35 000 litres.
Selon le taux de rejet de benzène et les facteurs d'exposition indiqués dans le tableau B-3 de l'annexe B, les concentrations maximales supplémentaires de benzène pour une heure d'exposition à différentes distances de la tuyauterie d'évent sans système de récupération des vapeurs pendant le déchargement d'un camion-citerne de 35 000 litres, telles qu'elles ont été calculées au moyen du modèle SCREEN3, sont présentées à la figure 3-2 et dans le tableau B-4 de l'annexe B.
L'augmentation maximale sur une heure des concentrations de benzène modélisées se produit à une distance de 10 mètres de la limite de propriété de la station-service; ces concentrations ont été estimées à 805 µg/m3 et à 1 010 µg/m3 pour le déchargement de camions-citernes de 35 000 litres et de 43 900 litres, respectivement (voir la figure 5). Comme il a été déterminé que des zones résidentielles se trouvent à cette distance des stations-service, il est possible que des résidences soient situées dans les zones où les niveaux de benzène sont les plus élevés.
Figure 5 - Équivalent textuel
La figure 5 montre la concentration maximale supplémentaire prévue de benzène sur une heure en fonction de la distance par rapport aux tuyaux d'évents lors de la livraison d'essence par des camions-citernes de 35 000 et 43 900 litres. Les deux courbes présentées montrent la concentration supplémentaire de benzène sur une heure (l'axe des y en μg/m3) attribuable aux pertes par évaporation à partir du déchargement d'une heure de 35 000 litres par le camion-citerne et du déchargement d'une heure de 43 900 litres par le camion-citerne, à différentes distances à partir de la limite de la propriété (l'axe des x en mètres). L'axe des y montre les concentrations supplémentaires de benzène sur une heure de 0 à 1000 µg/m3. L'axe des x montre les distances à partir de la limite de la propriété de 0 à 500 mètres. La valeur AREL de la Californie de 27,0 µg/m3 est aussi présentée pour toutes les distances à partir de la limite de la propriété.
Le camion-citerne de 35 000 litres montre une concentration de benzène de 800 µg/m3 à 10 mètres de la limite de la propriété et chute à ~0 µg/m3 à 300 mètres de la limite de la propriété. Le camion-citerne de 43 900 litres montre une concentration de benzène de 1000 µg/m3 à 10 mètres de la limite de la propriété et chute à ~0 µg/m3 à 400 m de la limite de la propriété. Les concentrations de benzène des camions-citernes atteignent la valeur AREL de Californie à ~250 mètres de la limite de la propriété. Les flèches indiquent les distances de la station-service où la concentration de benzène provenant du déchargement des camions-citernes est équivalente à la valeur AREL de la Californie.
La comparaison de cette estimation de 805 µg/m3 avec le niveau avec effet de 16 mg/m3 fondé sur l'hématotoxicité pour le développement chez la souris (Keller et Snyder, 1986) donne une ME de 20 (voir le tableau 2), ce qui témoigne d'un risque possible à court terme pour la santé humaine. Pour un gros camion-citerne de livraison, la ME est encore plus faible, se chiffrant à 16. En général, une ME acceptable par rapport à un niveau avec effet déterminé à partir d'animaux de laboratoire est comprise entre 300 et 1 000.
L'EPA de la Californie a utilisé un facteur de sécurité de 600 avec le niveau avec effet susmentionné afin de déterminer la valeur AREL de 27 μg/m3 pour l'exposition au benzène sur une heure (OEHHA, 2014). Les concentrations supplémentaires de benzène modélisées provenant des rejets par les tuyaux d'évents sont inférieures à cette valeur AREL à des distances comprises entre 210 et 240 mètres (pour les camions-citernes de 35 000 litres et de 43 900 litres, respectivement) de la limite de propriété de la station-service.
| Scénario | Concentration horaire maximale de benzène provenant des rejets des camionsNote de bas de page a (µg/m3) | Niveau de benzène avec effet hématotoxique sur le développement (mg/m3) | ME |
|---|---|---|---|
| Déchargement à partir d'un camion-citerne de 35 000 litres | 805 | 16 | 20 |
| Déchargement à partir d'un camion-citerne de 43 900 litres | 1 010 | 16 | 16 |
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Ces résultats indiquent que l'exposition estimée au benzène pendant le déchargement d'un camion-citerne pourrait présenter un risque élevé pour les personnes enceintes et pour le fœtus des personnes enceintes qui vivent à proximité d'une station-service ou qui se trouvent à proximité lors du déchargement d'un camion-citerne. La fréquence de ces expositions à des concentrations élevées à court terme dépend du débit de la station-service et du volume de carburant par livraison. Par exemple, en supposant que toutes les livraisons sont de 35 000 litres, on estime qu'il y aurait 29, 114 et 303 expositions de ce type par année pour les stations-service à débit de base, à débit médian et à débit élevé, respectivement.
Les concentrations transitoires de benzène libérées pendant l'heure de déchargement d'essence par un camion-citerne sont beaucoup plus élevées que les concentrations moyennes de benzène sur 24 heures provenant des rejets continus de la station-service. À une distance de 20 mètres de la limite de propriété (tableau B-4, annexe B), en calculant la moyenne de la concentration de benzène rejetée sur 24 heures lors du déchargement d'un camion-citerne de 35 000 litres, à raison de deux livraisons par semaine, et en tenant compte des changements de direction du vent lors du déchargement du camion-citerne à des jours différents [650 µg/m3 × (1/24) × (2/7) × 0,2], on estime que les concentrations de benzène dues au déchargement de camions-citernes représentent jusqu'à environ 40 % de la concentration totale de benzène résultant de toutes les pertes par évaporation des stations-service.
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