pollutin par des métaux lourd

download pollutin par des métaux lourd

of 47

Transcript of pollutin par des métaux lourd

Ralis par :

Melle Boukssessa Hanen YousraMelle Boudia Aicha

La

notion dlments-traces mtalliques, ou ETM tend remplacer celle de mtaux lourds qui a t et qui reste un concept mal dfini car associant des mtaux toxiques rellement lourds d'autres l'tant moins. Une partie des ETM est toxique, ou toxique au del d'un certain seuil ou radioactive (radionuclides).

Selon les lments et le contexte (acidit du milieu, synergies entre ETM ou entre ETM et d'autres polluants, etc), ils sont plus ou moins bioassimilables et pouvant tre bioconcentrs par la chaine alimentaire. C'est pourquoi certains font l'objet d'un suivi (rglementaire ou volontaire) dans l'eau, l'air, les sols, l'alimentation, les boues d'puration, etc. Quoi quil en soit, le dveloppement de nos socits industrielles est trs li la dcouverte et lutilisation de mtaux. Ainsi, la consommation de mtaux a augment de 300 % dans les cinquante dernires annes.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Gnralits. Les principaux mtaux lourds. Les sources dmission. Distribution et impact sur lenvironnement . Impact sur lhomme. Donns complmentaires sur le mercure.

Caractristique de mercure . Les formes de mercure . La toxicit du mercure . Le mercure dans lindustrie de chlore .

7. 8. 9.

Normes et rglementation. Mthodes danalyse. Conclusion .

dans lindustrie en gnral, les mtaux lourds peuvent tre dfinis comme :

tout mtal ayant une densit suprieure 5, tout mtal ayant un numro atomique lev, en gnral suprieur celui du Sodium (Z=11), tout mtal pouvant tre toxique pour les systmes biologiques.

Dans les sciences environnementales, les mtaux lourds associs aux notions de pollution et de toxicit sont gnralement : larsenic (As), le cadmium (Cd), le chrome(Cr), le cuivre (Cu), le mercure (Hg), le manganse (Mn), le nickel (Ni), le plomb (Pb),ltain (Sn), le zinc (Zn).

Larsenic (As):

Larsenic et ses drivs sont employs dans nombreuses applications : traitement du bois sous pression, durcissement des alliages de cuivre et de plomb en mtallurgie, batteries lectriques semi-conducteurs; divers quipements lectriques et lectroniques ; agent dcolorant dans lindustrie du verre; pigments de peinture; .ect. Les composs minraux de larsenic les plus couramment utiliss dans lindustrie sont le pentoxyde de diarsenic, larsniate de calcium, larsnite de cuivre, larsnite de sodium, le trichlorure darsenic En raison de la grande toxicit de larsenic et de ses composs minraux, des mesures svres de prvention et de protection simposent lors du stockage et de la manipulation de ces substances ou des prparations les contenant.

Le cadmium (Cd):il est utilise ainsi pour la commande des racteurs nuclaires et le blindage dappareils de mesure. Les sels de cadmium sont employ dans la photographie, la fabrication des feux dartifice, les caoutchoucs, la porcelaine, etc Lusage du cadmium est en dcroissance continue. Il a t interdit ou son emploi a t restreint par la rglementation europenne dans plusieurs applications importantes (quipements lectriques et lectroniques, coloration et stabilisation de certains produits, traitement de surface de produits mtalliques).

Le chrome(Cr):Le chrome, est utilis sous forme de chromite (FeOCrO2) dans lindustrie mtallurgique et dans lindustrie chimique. On le trouve galement sous la forme de ferrochrome, utilis pour la production daciers inoxydables et dalliages divers. Le chrome est galement employ comme pigment pour la peinture, le caoutchouc, le papier, lencre dimprimerie, ou encore pour le tannage des peaux. Ralis industriellement depuis 1920, le chromage est utilis pour donner un aspect dcoratif et assurer une bonne rsistance la corrosion atmosphrique.

Le plomb(Pb):

Les plaques de plomb sont utilises dans la lutte contre la corrosion (industrie chimique) et dans la protection contre les rayonnements (installations utilisant les rayons X ou , nergie nuclaire). Le plomb entre dans la composition de nombreux alliages bas point de fusion (avec de ltain ou du cuivre) et aussi dans . les composs chimiques du plomb sont importants pour leurs applications industrielles: matire active des accumulateurs, cristallerie. la diversit des sources dmission et la non substituabilit du plomb pour une de ses principales applications (batteries automobiles au plomb) rendent trs difficile la suppression totale des rejets court terme.

Les

missions de plomb ont t trs significativement rduites pendant les dernires annes, suite la suppression du plomb dans les carburants automobiles. Des mesures existent notamment en ce qui concerne lefficacit du recyclage de divers produits (amlioration de la slectivit des processus de recyclage du verre, augmentation du taux de recyclage des batteries au plomb) et la captation et le traitement des rejets de certains secteurs industriels (industrie des mtaux).

Laluminium (Al):Lusage de laluminium est largement rpandu dans notre quotidien. On le trouve dans nos cuisines sous forme de papier aluminium, dans les ustensiles, dans les canettes de boisson. On le trouve aussi dans des produits o sa prsence peut surprendre, comme par exemple : dans les vaccins : utilis en adjuvant, pour renforcer leur action immunitaire, dans le lait : la plupart des laits sont contamins laluminium (bidons et cuves), Laluminium peut caus a lhomme:

maladies sur les muscles , troubles de la mmoire, fatigue chronique etc..

1.Les sources naturelles: Les gisements des mtaux lourds:Les mtaux lourds, comme tout minerai, sont prsents dans les roches, et sont diffuss avec lrosion. Les mtaux lourds en surface ne viennent cependant pas tous de la roche, puisquil peut y avoir cumul entre ce qui vient du sous-sol et ce qui est apport par lair, qui peut provenir de trs loin (plomb dans les glaces des ples). Les mtaux sont fixs dans les roches sous deux formes. les oxydes et silicates: peu altrables en climat tempr. Les oxydes sont librs de la roche par rosion et transports tels quels dans les sols et sdiments. les sulfures et carbonates: trs altrables, qui seront attaqus chimiquement. Les mtaux changeront de support. Une partie soluble sera vacue avec leau, vers les sols, les sdiments ou la nappe phratique. Une partie sera pige dans les argiles et sdiments de ruisseau.

2.a.

Les sources anthropiques: Emission et utilisation:Il faut distinguer entre les utilisations des mtaux lourds et leurs missions. Dans certains cas, lutilisation et lmission sont gales et concomitantes (le plomb dans lessence, utilis comme antidtonant et rejet dans les gaz dchappement). Dans dautres cas, lmission est infrieure lutilisation (le mercure est utilis dans le processes industriel pour fabriquer du chlore, mais la plus grande partie est recycle en interne). Enfin, dans dautres cas, lmission est retarde par rapport lutilisation. Cest le cas du plomb et du cadmium utiliss dans les piles, batteries et accumulateurs. Il ny a aucun dgagement de mtal pendant lutilisation.

b.

Les rejets physiques:concernent essentiellement le plomb, et dans une moindre mesure, le cadmium. Ils sont dus deux phnomnes : dune part, lactivit mtallurgique et minire. Dautre part, les rejets sont lis au sort des produits en fin de vie, chargs en plomb. Cest le cas des batteries dautomobiles. Les rejets de mercure liquide sont beaucoup moins importants. Le mercure se retrouve toutefois dans les canalisations en sortie de sites dutilisation (hpitaux, cabinets dentaires, ...).

c.

Les rejets atmosphriques: concernent tous les mtaux et reprsentent des masses importantes qui se chiffrent par dizaines (mercure, arsenic, cadmium), par centaines (chrome) ou par milliers de tonnes (plomb). Les missions atmosphriques de mtaux lourds ont diminu de 50 % entre 1990 et 1998 passant de 7.356 tonnes 3.336 tonnes en 1998, dont prs de la moiti pour le zinc, et un peu plus du tiers pour les trois mtaux considrs.

Alimentaire: a.1) Les viandes:a)

Buf, veau, mouton, porc : assez chargs en cadmium, 32 microgrammes de mercure/kg en moyenne Rognons : peuvent contenir jusqu' 500 microgrammes de plomb/kg

a.2)Les poissons, crustacs et coquillages:L'activit bactrienne en milieu aquatique convertit une partie du mercure dissous, essentiellement en monomthylmercure HgCH3, La consommation de certaines espces de poissons prdateurs (thon, marlin, espadon, requin..) reprsente une source importante d'exposition et de risque pour l'homme, en particulier pour les enfants et les femmes enceintes.

a.3) Les fruits et lgumes:La peau des oranges est traite au mercure (attention aux jus d'orange industriels et tous les produits base d'corce d'orange) Les lgumes de 6 400 microgrammes/kg de mercure, et sont souvent trs chargs en plomb. b)MEDICAMENTS, VACCINS ET PRODUITS COSMETIQUES:

b.1) AMALGAMES METALLIQUES DENTAIRES:Les amalgames mtalliques dentaires, appels couramment "plombages" contiennent du mercure.

b.2) Mdicaments:

Les produits d'entretien des lentilles de contact (collyres ophtalmiques) Les mdicaments anti-acides pour l'estomac contiennent de l'aluminium, Les bains de bouche ou gel pour mail sensible contiennent du fluorure d'tain.

Contamination des sols:Les mtaux peuvent tre soit fixs dans les roches et les sdiments, soit mobiles. Dans le premier cas, les quantits disponibles sont infimes et il nont aucune signification sur lenvironnement. Mais lorsque les conditions changent de telle manire que les mtaux redeviennent solubles, laugmentation de la concentration devient alors une menace directe pour lenvironnement du fait de laugmentation de leur disponibilit pour les plantes. En outre, depuis quelques annes, les pluies acides augmentent la mobilit des mtaux dans le sol et causent donc une augmentation de leur concentration dans les produits agricoles.

Contamination de l'air:Les principales sources de mtaux dans lair sont des sources fixes. De nombreux lments se trouvent ltat de traces dans des particules atmosphriques provenant de combustions haute temprature, de fusions mtallurgiques, des incinrateurs municipaux, des vhicules, etc. Les effets biologiques, physiques et chimiques de ces particules sont fonction de la taille des particules, de leur concentration et de leur composition, le paramtre le plus effectif sur lenvironnement tant la taille de ces particules. Dans lair ambiant, on trouve de nombreux lments, comme le plomb, le cadmium, le zinc, le cuivre, etc., dont la concentration est dautant plus leve que les particules sont fines.

Contamination de l'eau:La migration des mtaux lourds vers la nappe phratique est fonction de nombreux paramtres: - la forme chimique initiale du mtal, - la permabilit du sol et du sous-sol, - la porosit du sol, - le pH: dans un milieu acide, les mtaux risquent de se solubiliser, alors que dans un milieu alcalin, ils peuvent former des hydroxydes mtalliques, - lactivit biologique: certains micro-organismes ont la capacit dingrer des mtaux, alors que dautres les solubilisent par acidognes, - le potentiel redox du sol, -la composition minralogique du sol: il peut y avoir formation de composs, - la teneur en matires organiques du sol:(complexation des mtaux par les substances humiques). Les principales sources de contamination de l'eau sont les suivantes: les eaux uses domestiques et industrielles, la production agricole, les polluants atmosphriques, les anciennes dcharges, l'utilisation de substances dangereuses pour l'eau, la navigation, etc.

Pour l'homme, la problmatique des mtaux lourds est majeure car elle affecte toute ses caractristiques de la vie. Les tres humains sont organiss. En effet, la cellule est l'unit biologique fondamentale la plus petite or les mtaux lourds peuvent entraner sa dgnrescence. Certains d'entre eux sont cancrignes, il peut donc y avoir atteinte de l'entit lmentaire de la vie. Les tre humains ragissent. Les mtaux lourds peuvent entraner chez l'homme des pathologies touchant son intgrit physique et mentale. Il n'est alors plus capable de ragir et de s'adapter aux diverses situations. les mtaux lourds peuvent s'accumuler au sein de l'organisme et donc perturber son organisation interne. Certains mtaux ont des effets tratognes et d'autres peuvent entraner des troubles de la fcondit.

1.

Gnralit :

Les caractristiques du mercure peuvent tre rsumes comme suit : cest le seul mtal liquide la temprature ambiante. Il se divise par lagitation en fines gouttelettes. Cest aussi le seul mtal dont la temprature dbullition soit infrieure 650 (357) . cest un mtal qui se caractrise par une extrme volatilit ; cest un mtal qui se combine trs facilement avec dautres molcules, que ce soient des mtaux (amalgames), des molcules inorganiques (sels) ou organiques (carbone) ; cest un mtal toxique. Une toxicit du mercure qui vient de son extrme volatilit (puisquil peut tre facilement respir), de sa relative solubilit dans leau et les graisses (il peut tre facilement transport dans le corps), et de sa capacit se lier avec dautres molcules quil va modifier ou dont il va transformer les fonctions.

2. La toxicit du mercure :Cette toxicit est cependant variable selon les formes chimiques du mercure: le mercure sous forme liquide (Hg): Cette forme est peu toxique car trs peu absorb par voie orale. Lingestion de mercure quitte le corps en quasi-totalit (plus de 99 %) par les voies naturelles ,Il est ingr (dans lestomac). le mercure mtallique sous forme de vapeur (Hg): Le mercure, en chauffant, se transforme en vapeur. Il nest plus ingr (dans lestomac) mais inhal, et va, par consquent, dans les poumons et dans le sang. Le mercure est alors transport dans les diffrentes parties du corps, notamment dans le cerveau, organe cible des intoxications par vapeurs mercurielles. Lorsque les vapeurs ont pour origine lamalgame, une partie est avale et solubilise dans la salive, et absorbe par lestomac.

le mercure sous forme ionis : peut pntrer dans le corps par voie orale (inhalation) ou cutane. Ce qui explique que les racines des dents peuvent tre charges en mercure, aprs la pose dun amalgame. Ces voies se concentrent notamment dans le foie et les reins. Le mercure organique: a dj t absorb et assimil par un organisme vivant et se retrouve dans les tissus carbons de celui-ci. Il peut tre nouveau ingr par un autre (exemple : mercure absorb par les poissons et crustacs, concentr dans les parties digestives, elles-mmes consommes par les humains). Cette forme est trs toxique. Le drame de Minamata vient du fait que le mercure assimil par la population autochtone tait du mthylmercure, issu des poissons et coquillages.

1).LE MERCURE DANS L'AMALGAME DENTAIRE:

Lamalgame dentaire est un mlange de mtaux en poudre et de mercure liquide utilis dans le traitement des lsions carieuses. Un amalgame dentaire contient environ 50 % de mercure mtallique. La poudre dalliage est constitue dans des proportions variables, dargent (environ 40 %), de slnium, de cuivre et, dans des proportions plus faibles, dautres mtaux (zinc...). Lamalgame dentaire est le seul alliage mtallique base de mercure utilis dans le corps humain.

Pourquoi utiliser le mercure ?

Le mercure possde deux caractristiques qui en font un matriau de base en odontologie. Dune part, le mercure est le seul mtal liquide la temprature ordinaire, ce qui permet de le travailler avec une trs grande facilit. Dautre part, lassociation de mercure et dautres matriaux entrane des ractions damalgamation conduisant un matriau final trs performant.

Llectrolyse repose sur un courant lectrique gnr par un couple mtallique -une lectrode positive (lanode) et une lectrode ngative (le cathode), qui traverse une solution saline. La raction est un dgagement de chlore au niveau de lanode, et un dgagement de sodium au niveau de la cathode. Jusqu ces dernires annes, le mercure tait utilis comme lectrode ngative. La raction entranant la formation dun amalgame mercure sodium spars par la suite dans un racteur par apport deau. Lamalgame ragit au contact de leau, du mercure produit de lhydrogne, de la soude, et rgnre du mercure. La quasi totalit du mercure repart vers llectrolyte, et le systme fonctionne en boucle . Mais une partie est dgage dans lair (90 % des missions)

Vers le zro mercure ?La tendance la diminution des rejets mercuriels devrait se poursuivre, et doit, naturellement, tre encourage. Doit-elle cependant tre acclre ? En prnant par exemple le zro mercure dans les procds de fabrication, voire en imposant la fermeture des usines utilisant encore le procd mercure ? Une telle proposition, qui a ses partisans dans une logique purement environnementale, prsente cependant quelques inconvnients.

La premire critique -rebattue mais non infonde- est de crer une

charge et un handicap supplmentaire aux fabricants europens sur un march solide et en croissance (la consommation de chlore augmente rgulirement, notamment pour tous les produits plastifis utiliss dans le Btiment et les Travaux Publics). La seconde critique porte sur la dmarche elle-mme. Un durcissement des rgles risque de pnaliser une profession qui sest volontairement engage dans la voie de lamlioration. Certes, les volutions ont t impulses au niveau international, mais elles ont t dcides par les professionnels.

Larrt du premier mars 1993, relatif aux prlvements et la consommation deau ainsi quaux rejets de toute nature des installations classes pour la protection de lenvironnement soumises autorisation, fixe un certain nombre de seuils ne pas dpasser quant lmission de mtaux lourds dans lenvironnement. Cet arrt sapplique toutes les installations classes pour la protection de lenvironnement, dont font partie la plupart des activits trs polluantes (usines de traitement de surface, incinrateurs...). Notons que cet arrt a rcemment t cass par une dcision de justice, notamment en raison de ses normes trop restrictives en matire de mtaux lourds. Ceci nous conforte dans lide que la problmatique des mtaux lourds nest pas suffisamment prise en compte.

Pollution de lair :Larticle 27 fixe les valeurs des mission atmosphriques ne pas dpasser :

Pollution des eaux superficielles : les valeurs limites sontfixes pour : - un dbit relatif au cours deau concern, - une temprature qui doit tre infrieure 30C, - un pH qui doit tre compris entre 5,5 et 8,5 ou 9,5 sil y a neutralisation chimique. Larticle 32 fixe les valeurs limites :

Comme

nous venons de le voir, les rglementations franaise et europenne imposent le respect dun certain nombre de normes en matire de rejets de mtaux lourds. Pour vrifier que ces normes sont appliques, on dispose dun certain nombre de moyens de dtection et danalyse des mtaux lourds dans un gaz, dans un liquide ou dans un solide.

Le tableau recense quelques mthodes en fonction du mtal considr.

1)Colorimtrie:On utilise des bandelettes dont le principe est proche de celui du papier pH. Diffrentes substances sont places sur le bout de la bandelette que l'on trempe dans l'chantillon (ncessairement liquide) que l'on souhaite tudier. On compare ensuite la couleur de la partie trempe dans le liquide avec une rfrence donne par le fabriquant de la bandelette, et on en dduit une concentration indicative en Cu2+, par exemple.

2)ICP (InductivelyCoupled Plasma): spectromtrie par torche plasma

La mthode consiste ioniser l'chantillon en l'injectant dans un plasma dargon, ou parfois dhlium, c'est--dire que les atomes de la matire analyser sont transforms en ions par une sorte de flamme extrmement chaude : jusqu' 8 000K. L'chantillon pntre gnralement dans le plasma sous une forme condense (liquide ou solide). et doit donc subir les changements dtats , L'introduction a lieu au centre du plasma, paralllement au flux de gaz plasmagne.

La connaissance des lments traces mtalliques se heurte de nombreuses difficults : des donnes existent sur les sources dETM mais elles sont le plus souvent parses, de fiabilit variable et dexhaustivit non garantie. Il convient donc dadopter une dmarche de vrification et dagrgation des donnes disponibles. De plus, une fois les sources dETM connues et afin denvisager la diminution des rejets dans toutes ses dimensions, il est galement ncessaire de compiler des informations partir de sources varies (donnes techniques, conomiques, procds industriels). procds industriels). Par ailleurs, dans une optique de gestion de lenvironnement (impact de nouvelles rglementations par exemple) et afin de prendre en compte de faon efficace la problmatique des rejets dETM dans lenvironnement il convient daccrotre la prcision des inventaires dmission. Pour ce faire, une hybridation des sources de donnes (listing des rejets directs industriels, mesures des rejets urbains, estimation des rejets naturels et des retombes atmosphriques) et des mthodes (tablissement de listes, outils daide la dcision, modlisation) semble encourager.

http://www.bioelec.ch/met-vac/sources_metaux_lourds.html 12/01/12 a 14H26http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C3%A9trie_par_torche_%C3%A0_plasma 16/01/12 a 20H02