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Environmental fate & pathways

Hydrolysis

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Compte-tenu de sa solubilité dans l’eau d’environ 2.0 g/L, la substance à enregistrer: acétylacétonate de fer (substance cible) se dissocie presque entièrement en espèces chargées en milieu aqueux (les deux substances sources): les anions organiques d’acétylacétone (aussi appelé 2,4-pentanedione) et les cations métalliques de fer trivalents (Fe3+). La méthode d’évaluation de l'hydrolyse de la substance à enregistrer peut donc être basée sur une approche par références croisées (« Read across »), en considérant l'hydrolyse de la partie organique et de la partie inorganique séparément dans un premier temps, et en conjonction par la suite pour l’évaluation finale. 

  • En ce qui concerne la partie métallique de la substance à enregistrer (le Fer), les observations suivantes peuvent être faites:

- Puisque l'hydrolyse change la forme chimique mais ne se décompose pas, le concept de dégradation des métaux par hydrolyse n'est pas pertinent dans la prise en compte de leur devenir dans l'environnement. Une dérogation à l’obligation d’essai de l’hydrolyse de la partie inorganique de la substance à enregistrer (le Fer) peut être invoquée en accord avec l'article 1 et 2 de l'annexe XI REACH. Néanmoins, plusieurs réactions d'hydrolyse du cation métallique sont connues et importantes car les hydroxydes jouent un rôle important en ce qui concerne la précipitation et la biodisponibilité.

- Johnson et al. (2007) résume l'hydrolyse du fer (III) en se référant à Schnitzer (1969) comme suit: "En solution, on s'attend à ce que les ions de fer (III) s'hydrolysent ou forment des complexes. A pH <1, l'ion hexa-aqua ([Fe (H2O) 6] 3+) est l'espèce prédominante. Lorsque le pH augmente au-dessus de 1, il se produit une hydrolyse par étapes. Entre pH 1-2, diverses espèces de composés hydroxo et oxo-fer peuvent être formées. Au-delà de pH 2.0, des gels colloïdaux se forment, donnant un précipité d'oxydes de fer hydratés gélatineux rouge-brun. En présence d'anions complexants, la recherche en tant que chlorure, l'hydrolyse du fer (III) peut entraîner des espèces chloro, aqua et hydroxo. "

- Lorsque l'ion ferrique est ajouté à l'eau, l'hexa-aquo cation est formé. Ceci est fortement acide avec un pKa de 3,05 (Cotton & Wilkinson 1972). ainsi:

[Fe(H2O)6]3+ → [Fe(H2O)6](OH)2+ + H+(aq)

The complete hydrolysis of Fe(III) follows the reaction:

Fe3+ + 3 H2O <=> Fe(OH)3 (s) + 3 H+

- En conclusion au pH environnemental (5-9, ECHA R.7a 2014, p59), des gels colloïdaux se forment, donnant un précipité d'oxydes de fer hydratés gélatineux rouge-brun. Ces espèces insolubles sont donc prédominantes à un pH pertinent pour l'environnement.

- Une valeur d'hydrolyse de 70% et 90% d'élimination de la solution est calculée en 19 et 36 heures pour le Fer, respectivement.

  • En ce qui concerne la partie organique de la substance à enregistrer (acétylacétone), les observations suivantes peuvent être faites: le degré relativement élevé de distribution dans l'eau de la 2,4-pentanedione est basé à la fois sur son hydrosolubilité et sa faible pression de vapeur. Selon les critères de Thomas (1982), La constante de la loi de Henry de 0,555 Pa m3 / mol indique une volatilité modérée à partir de l'eau (OECD, 2001). Dans un test MITI I qui correspond à une étude OCDE 301 C, il a pu être démontré que 2,4-pentanedione est facilement biodégradable (79 - 88% dans les 28 jours). En raison de sa structure chimique, la substance ne subira ni hydrolyse dans l'eau ni photodégradation par la lumière directe du soleil. Basé sur ces observations, une dérogation à l’obligation d’essai de l’hydrolyse de la partie organique de la substance à enregistrer (la 2,4 -pentanedione) peut être invoquée.

Références:

Cotton FA, Wilkinson G eds (1972). Advanced Inorganic Chemistry. A comprehensive Text. 3rd edn. ISBN 0-471-17560-9. Interscience publishers, a division of John Wiley and Sons, New York, U.S.A. 1145 p.

OECD Organisation for Economic Co-operation and Development (2001). 2,4-Pentanedione. CAS N°: 123-54-6. SIDS Initial Assessment Report for SIAM 13 (Paris, France, in June) United Nations Environment Programme (UNEP) Publications, Nairobi, Kenya.82 p.

Johnson I, Sorokin N, Atkinson C, Rule K, Hope S-J (2007). Proposed EQS for Water Framework Directive Annex VIII substances: iron (total dissolved). ISBN: 978-1-84432-660-0. Science Report: SC040038/SR9. SNIFFER Report: WFD52(ix). Product Code SCHO0407BLWB-E-E. Self-published by Environment Agency, Bristol, U.K. 65 p.

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