Les métaux

1. Les polluants métalliques (et métalloïdiques) des eaux
2. Le mercure (symbole chimique: Hg)
3. Le cadmium: (symbole chimique: Cd)
4. Le plomb (symbole chimique: Pb)
5. L' arsenic (symbole chimique: As)
6. Le Chrome (symbole chimique: Cr)
7. Dispositions réglementaires
8. Programme de réduction de la pollution métallique
9. Conclusions et recommandations
10. Pour en savoir plus – sites consultables

 

1. Les polluants métalliques (et métalloïdiques) des eaux

 Parmi les substances métalliques ou de composés métalliques polluants l’eau, les principales sont le mercure (Hg), le cadmium (Cd), le plomb (Pb), le chrome(Cr).
Il est usuel d’y ajouter l’arsenic (As) bien que ce soit un métalloïde.

Tous ces métaux ainsi que l’arsenic ont la caractéristique de pouvoir être concentrés le long de la chaîne alimentaire.
De plus aucun n’est un oligoélément indispensable, sauf le Cr III (trivalent).

Ces substances ont une toxicité importante à faible concentration.

Nota: Les autres métaux, par exemple le cuivre (Cu), le manganèse (Mn), l’aluminium (Al) etc. sont des oligoéléments et ont des toxicités faibles lorsqu’ils sont à faible concentration dans les eaux. Ils ne sont donc pas traités dans le présent document.

 

2. Le mercure (symbole chimique: Hg)

2.1. Les formes polluantes du produit

Toutes les formes chimiques du mercure sont toxiques mais la plus grande toxicité est celle des formes organométalliques, en particulier le méthyl mercure Hg-CH3.
Le mercure II (composés mercuriques) est plus toxique que le Hg mercureux.
Les sols ont une forte capacité à absorber les composés de mercure. Ils ne peuvent être décomposés ou éliminés des sols que très lentement.

2.2. Toxicité et risques sanitaires

Le mercure et ses composés sont très toxiques pour le système nerveux central (cerveau): dommages psychologiques, troubles neurologiques, retards de développement mentaux chez les enfants ainsi que des troubles digestifs.

Les combinaisons du mercure qui franchissent la barrière du placenta peuvent perturber le développement du fœtus.
Dans l’organisme le mercure réagit avec le soufre ce qui entraîne des dégâts importants.

Toxicité aiguë:
DL50: 10 à 40 mg de Hg par voie orale
CI50: 7 mg/m3 d’air par inhalation (mercure sous forme de vapeur).

Un des plus graves accidents dus à la pollution par le méthyl mercure, est survenu dans la baie de Minamata (dans l’île de Kyûshu au Japon) provoqué par une usine de fabrication de produits chimiques. Cet accident a fait environ 900 morts et 2200 malades très handicapés.
L’usine a utilisé pendant plusieurs décennies (1932-1968) du mercure comme catalyseur pour la synthèse de l’acétaldéhyde CH3-CHO. Les rejets en mer se sont élevés à environ 400 tonnes de mercure.

2.3. Les sources de pollution

Les principales sources de pollution des eaux par le mercure sont :

  • les émissions des centrales électriques à base de charbon comme combustible, 
  • les activités minières, en particulier l’orpaillage (Brésil, Guyane …),
  • la chimie, en particulier la synthèse de la soude et du chlore,
  • l’industrie du papier,
  • le recyclage des thermomètres à mercure, les lampes à mercure et les piles,
  • les fongicides,
  • les incinérateurs et crématoriums non équipés de système de piégeage efficace,
  • bioaccumulations, en particulier dans la chaîne alimentaire aquatique (thon, requins, espadon etc.) en particulier dans le foie.

 

2.4. Réglementations et dispositifs de réduction des pollutions

La norme de potabilité de l’eau est en France de 1μg/L.
La norme de l’OMS de la teneur du mercure dans le sang est de 30 ppm.

Réduction de la pollution par le mercure :

Réduire l’utilisation à la source (centrales au charbon) et évolution des techniques (thermomètres, orpaillage) ainsi que la récupération (piles…).
L’Union Européenne a défini en 2005 une stratégie comportant une série d’actions spécifiques (limitations des usages, recherches de produits alternatifs, recyclage de piles etc.).

 

3. Le cadmium: (symbole chimique: Cd)

3.1. Les formes polluantes du produit

Le cadmium est très toxique sous toute ses formes: métal, sels, composés organiques .
En France 1000 tonnes de Cadmium sont recyclées par an soit la moitié des besoins.

3.2. Toxicité et risques sanitaires

Il entraîne de grave problèmes rénaux, l’augmentation de la tension artérielle, attaque les os (ostéoporose par décalcification), anémies, modification du matériel génétique, facteurs de stérilité et la maladie douloureuse dite itai-itai au Japon, la nécrose par destruction des tissus.
Maladie des testicules.
Il a été soupçonné de provoquer des cancers (cancérigène de classe II d’après le CIRC) et d’avoir des effets tératogènes et mutagènes.
Sa période de vie biologique est de 10 ans.

 

Toxicité aiguë:
La DL50chez le rat est évaluée de 50 à 200 mg /kg selon le type de composé.

Toxicité chronique:
La dose journalière tolérable (DJT) est de 60 μg/jour/personne.

3.3. Les sources de pollution

Les principales sources de pollution des eaux sont:

  • l’épandage d’engrais phosphatés (de 2 à 6 g de Cd/ha/an),
  • les effluents industriels,
  • les effluents de la métallurgie du cadmium,
  • l’industrie des pigments de couleur jaune,
  • les piles boutons,
  • la fumée de cigarettes (1 μg de Cd par cigarette),
  • les soudures et les semi conducteurs,
  • le tannage du cuir,
  • l’épandage des boues résultant des stations d’épuration des eaux usées,
  • l’alimentation contaminée (en particulier foie, moules, mollusques, crustacées, cacao)
  • certains champignons concentrent le cadmium,
  • les salades et les choux concentrent le cadmium.
  • les thons concentrent le cadmium,
  • les phosphates du Togo et de Jordanie ont des taux élevés de cadmium (ce qui implique leur traitement).

La banque de données Carex estime qu’environ 20000 travailleurs en France sont exposés à un risque cadmium (donnée 2000).

 

3.4. Réglementations et dispositifs de réduction des pollutions

La norme de potabilité de l’eau est en France de 5 μg/L.
Un sol est considéré comme contaminé en cadmium si la teneur est supérieure à 200 mg de Cd / kg de sol sec.
Dispositions de réduction :
- recycler les batteries,
- ne pas fumer,
- législation plus sévère (normes de teneur dans les aliments, recherche de produits alternatifs),par exemple l’Union Européenne envisage d’abaisser à 20 mg de cadmium /kg P2O5 la norme de teneur en Cd dans les engrais phosphatés ce qui poserait des problèmes de commercialisation des phosphates du Togo, de Tunisie, du Maroc, du Sénégal, d’Afrique du Sud, de Jordanie et de Syrie.

 

4. Le plomb (symbole chimique: Pb)

4.1. Les formes polluantes du produit

Les combinaisons organiques de plomb sont les plus toxiques et ont des effets neurotoxiques importants.

4.2. Toxicité et risques sanitaires

Le plomb et ses composés sont toxiques pour le système nerveux (saturnisme), dégénérescence des neurones, les dommages psychologiques, le retard du développement, l’affaiblissement de la mémoire, le système cardio vasculaire, les organes reproducteurs, les muscles lisses, la formation des globules rouges (anémies).
Les enfants sont plus particulièrement touchés, parce que leur barrière sang-cerveau, qui empêche la pénétration de substances étrangères dans le cerveau de l’adulte, n’est pas encore entièrement développée.
L’ion plomb se fixe sur une protéine, la calmoduline et une enzyme de l’acide deltaaminolévulinique (APAD) qui participe à la formation de l’hémoglobine.
Les enfants, de moins de six ans, sont plus sensibles au saturnisme du fait que leur cerveau se développe rapidement.
100 μg de Pb par L de sang correspond à une atteinte du système nerveux.
Les composés organiques du plomb sont souvent associés au dépérissement des forêts en particulier les épicéas et les sapins.

4.3. Les sources de pollution

Les principales sources de pollution des eaux sont :

  • les additifs antidétonants de l’essence (plomb tétraéthyle et tétraméthyl),
  • les conduites d’eau en plomb (700 000 kilomètres en France),
  • certaines peintures (céruse: hydroxycarbonate de Pb, minium Pb3O4),
  • le traitement de surfaces, tôles, émaux, cristal, 
  • la fabrication et la récupération de batteries et d’accumulateurs,
  • les amalgames dentaires,
  • les cartouches de chasse.

La banque de données Carex estime à environ 135000 le nombre de travailleurs en France exposés à un risque plomb et ses composés (valeur an 2000).

4.4. Réglementations et dispositifs de réduction des pollutions

La norme de potabilité de l’eau dans l’Union Européenne est de 25 μg/L actuellement et depuis fin 2003, mais il est prévu de l’abaisser à 10 μg/l en 2013 dans l’Union Européenne (loi n°2004-806 du 9 août 2004 - JO du 11 août 2004).
Cet engagement paraît irréaliste à certains car il implique la disparition complète des conduites en plomb pour l’acheminement de l’eau potable.
La dose journalière tolérable (DJT) est de 216 μg/jour/personne. 

Dispositifs de réductions des pollutions:
L’essence plombée est interdite depuis le 1er janvier 2000.
L’usage du plomb dans les cartouches de chasse (8000 tonnes de Pb par an) a été interdit en juillet 2005 dans certaines zones humides ou protégées.
Les normes de rejets de plomb dans les industries (métallurgies, incinérateurs) ont été abaissées par l’arrêté du 5 février 2000.
Les limites de la teneur du plomb dans les aliments ont été renforcées par le règlement n° 466/2001 dans l’Union Européenne.
Le contrôle du plomb dans les logements est devenu obligatoire pour lutter contre le saturnisme de l’enfant en interdisant les peintures au plomb et en remplaçant les conduites d’eau en plomb. Cependant des anciennes peintures au plomb subsistent du fait qu’elles sont parfois recouvertes par d’autres peintures.

Dispositions individuelles:
- faire couler l’eau du robinet le matin pendant 1 à 2 minutes car l’eau stagnante dissout plus de plomb,
- utiliser l’eau froide car l’eau chaude dissout plus les composés de plomb,

 

5. L' arsenic (symbole chimique: As)

5.1. Les formes polluantes du produit

L’arsenic et ses formes organiques sont toxiques.
Sa toxicité décroît avec le degré d’oxydation de Arsenic (O, II, III, V).

5.2. Toxicité et risques sanitaires

Il attaque l’adénosine tri phosphate (ATP), (composé donnant les capacités énergétiques au corps humain, en particulier au niveau des muscles), en se substituant au phosphore dans la molécule.

Toxicité aiguë:
Les empoisonnements à l'Arsenic sont connus depuis fort longtemps et ont inspiré nombre d'ouvrages( Voir notamment le célèbre film «Arsenic et vieilles dentelles»).
Il provoque par forte dose en une seule fois des insuffisances respiratoires, des troubles digestifs, des vomissements et diarrhées hémorragiques.
La dose létale à 50 % de la cohorte (DL50) est, par voie orale de 5 à 100 mg/kg chez le rat.
Comme on considère que l’homme réagit comme le rat, il faut donc des quantités importantes (entre 5 et 10 g) pour provoquer l’empoisonnement fatal d’un adulte.
L’utilisation comme «bouillon de onze heures pour Belle mère» est donc fortement déconseillée car d’une part les symptômes sont caractéristiques et d’autre part la l’identification post mortem est facile!!!

Toxicité chronique (faibles doses sur une longue durée):
L’arsenic provoque des cancers de la peau, des poumons, de la vessie et des reins, des malformations (cerveau, yeux, os, reins, gonades) et effet néfastes sur la reproduction ainsi que l’artériosclérose.
La dose journalière tolérable (DJT) est de 3000 μg/jour/personne.

Nota: quelques cas d’empoisonnements célèbres:
Empoisonnements célèbres de 11 personnes qui ont conduit aux procès de Marie Besnard (de 1949 à 1961) et à de grandes batailles d’experts. Au début de l’affaire, l’arsenic était mesuré par analyses chimiques des viscères puis, par analyse de la présence d’arsenic dans les cheveux à l’aide de l’activation de l’arsenic dans la pile ZOE de Fontenay aux Roses (l’arsenic radioactif a une émission électromagnétique spécifique).
Marie Besnard a finalement été acquittée par la cour d’assises de Bordeaux en 1961, en partie sur la base que le gardien du cimetière utilisait un produit arsénié pour détruire les mauvaises herbes et son avocat a convaincu la cour d’assisse que l’arsenic utilisé par le gardien pouvait contaminer les cadavres.
En 2005 de nouvelles analyses des cheveux de Napoléon ont été effectuées par fluorescence X à l’aide du synchrotron de LURE à Saclay ainsi que par les méthodes d’analyses HPLC (chromatographie liquide à haute pression) et ICP/MS (spectrométrie de masse induite par laser). Les résultats n’ont pas permis de conclure à l’empoisonnement de l’empereur.
Les cas empoisonnements par l’arsenic ont tendance à disparaître en France.

5.3. Les sources de pollution

Les principales sources de pollution sont:

  • les émissions par les centrales électriques au charbon,
  • certains produits phytosanitaires (pesticides),
  • le traitement du bois,
  • certaines unités de traitement des minerais d’or.
  • certains sols sont pollués naturellement (par exemple: le Bangladesh a une forte contamination géologique naturelle par l’arsenic, ce qui pose un difficile et grave problème sanitaire.)

La banque de données Carex estime à environ 26000 travailleurs en France exposés au risque arsenic et ses composés (valeur an 2000).

 

5.4. Réglementations et dispositifs de réduction des pollutions

La norme de l’arsenic dans l’eau potable est en France de: 0,01 mg/l (10 μg/L).

 

 

6. Le Chrome (symbole chimique: Cr)

 6.1. Les formes polluantes du produit

Le chrome IV (tétravalent) et surtout le chrome VI (hexavalent) sont très toxiques.

6.2. Toxicité et risques sanitaires

Le Cr(VI) provoque des irritations nasales, des saignements de nez, des éruptions cutanées, des ulcères de l’estomac, des problèmes respiratoires, il affaiblit le système immunitaire, provoque des dommages au foie et aux reins, altère le matériel génétique et peut provoquer des cancers du poumons en cas d’inhalation.
Le chrome III est un nutriment essentiel pour l’homme et sa carence peut provoquer des problèmes cardiaques et le diabète.

6.3. Les sources de pollution

Les principales sources de pollution de l’eau par le Cr(VI) sont:

  • les industries du cuir,
  • les industries textiles,
  • les aciéries,
  • les électropeintures (cataphorèse)

La banque de données Carex estime à environ 68000 travailleurs exposés en France au risque chrome VI (valeur an 2000).

6.4. Réglementations et dispositifs de réduction des pollutions

Limitation des teneurs admissibles dans l’alimentation.
Recyclage des produits contenant du chrome.

 

 

7. Dispositions réglementaires

Normes de l’eau destinée à la consommation humaine:
Les limites des polluants métalliques sont imposées aux producteurs d’eau potable sont rappelées ci-dessus pour chacun de polluants.

 

 

 

 

8. Programme de réduction de la pollution métallique

L’Union Européenne a défini et met une œuvre une stratégie globale afin de diminuer la pollution par les métaux et leurs composés.

8.1. Protection des sources d’eaux potables

Fermeture des ressources en eau contaminées par les métaux ou composés métalliques.
Choix des captages éloignés des rejets pollués par des composés métalliques.

8.2. Réduction à la source des utilisations, utilisations de produits alternatifs

La recherche de produits alternatifs moins nocifs pour l’environnement est encouragée par exemple dans les peintures, essence sans plomb, conduites d’eau etc.

8.3. Recyclage des déchets contaminés par les métaux et composés métalliques toxiques

Par exemple le tri et le recyclage des pièces d’automobiles, batteries, piles etc.

8.4. Traitement des eaux brutes trop polluées

Les traitements sur charbon actif, les traitements biologiques, l’osmose inverse, l’électrodialyse sont des traitements efficaces pour éliminer cette pollution mais restent chers.

8.5. Limitations des rejets industriels de composés métalliques (normes plus sévères)

Les normes deviennent plus sévères par exemple: norme de potabilité de l’eau, pour les produits destinés à l’alimentation, rejets industriels, rejets des incinérateurs etc.

 

 

9. Conclusions et recommandations

De façon générale en France la pollution des eaux de surfaces par les substances contenant des métaux et composés métalliques et arsenieux est en diminution sensible depuis quarante ans.
Cependant la pollution par les métaux est restée stable ces 4 dernières années.
Il faut rappeler qu’il existe des sols pollués naturellement par des teneurs élevées en polluants métalliques sans que cela soit dû à l’homme, par exemple les sols du Bangladesh à forte teneur en arsenic.

 

 

10. Pour en savoir plus – sites consultables

 

 

 Valence : nombre de liaisons qu'un atome ou un ion engage avec d'autres atomes ou ions dans une combinaison chimique . Un même élément qui peut prendre des formes chimiques différentes aura des états de valence différents selon la forme chimique considérée.