Les éléments chimiques
- La table des éléments selon Mendeleïev :
Tous les éléments chimiques connus à ce jour, sont désignés par des symboles, et sont classés dans la table périodique de Mendeleïev (fig.152 ci-dessous). Ces éléments se combinent et forment des molécules qui sont la base de toute matière. Cette table est constituée de 7 lignes horizontales composées de ’périodes ou de séries’, et 18 colonnes représentant des ‘groupes ou des familles’. Un numéro atomique est attribué à chaque élément.
La présentation de ce tableau est légèrement différente selon les auteurs, mais le principe dominant est que les éléments de chaque groupe (par colonne) se ressemblent du point de vue comportement chimique.
Les matières colonne 1 sont des métaux alcalins, hormis l’hydrogène (H qui est un non-métal).
Les éléments en colonne 2 des métaux alkino-ferreux.
En passant du groupe 3 à 18 les caractéristiques changent progressivement : de très électropositifs (éléments métalliques) ils deviennent très électronégatifs (éléments non-métalliques).
Sont des métalloïdes le : B, Al, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At, c'est-à-dire qu’ils peuvent exister sous des0 formes métalliques ou non métalliques.
La présentation de ce tableau est légèrement différente selon les auteurs, mais le principe dominant est que les éléments de chaque groupe (par colonne) se ressemblent du point de vue comportement chimique.
Sont considérés comme des non-métaux le C (col.14), les N et P (col.15) ; les O, S, et Se (col.16) ; les F, Cl, Br, et I (col.17), ainsi que les six gaz rares He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (col.18), et le H (col.1).
Ces éléments, à la différence des molécules de synthèses tels certains médicaments, les produits phytosanitaires, les plastiques issus de la pétrochimie, ou les alliages utilisés dans l’aéronautique, sont naturellement présents dans la croûte terrestre.
Ils peuvent s’allier pour former des composés minéraux ou organo-minéraux.
Origines naturelles :
- Les volcans
- L’érosion de la croûte terrestre
La plupart des métaux en l’état de trace sont présents dans le fond géochimique (sols, eaux).
Pollutions d’origines anthropiques
- L’extraction de minerais
- La combustion d’énergies fossiles pour l’industrie, le transport et l’agriculture
Gisement de métaux lourds dans les ordures ménagères et assimilées
Ce sont principalement des incombustibles (produits réfractaires, et métaux) qui se retrouvent dans les fumées et résidus solides. Les sources sont d’origines diverses : les déchets de voirie, les DIB (dont le plâtre est porteur de sulfate), le verre, le calcaire biologique (coquilles et mollusques), les composants de piles électriques, les contacteurs, les cartes électronique, les matériels électriques divers et batteries avec de l’argent (Ag), du cadmium (Cd), du lithium (Li), du manganèse (Mn), du plomb (Pb) et zinc (Zn).
L’application d’un tri sélectif sévère devrait réduire ces pollutions.
Mais ces éléments sont aussi présents dans des produits plus usuels tels le papier et les plastiques. Malgré les efforts faits sur les encres et les pigments, les magazines et emballages, ils constituent toujours une source non négligeable en métaux et alkino-ferreux :
. Fe, Pb et Zn pour les magazines, et
. Cu, Cr, Ba, Mg, Mo pour divers type de papiers comme les emballages et les cartons.
En ce qui concerne les matières plastiques, outre que le PVC qui est une source de chlore (normalement interdit d’incinération, mais…), le polyéthylène, polypropylène, polystyrène, et les plastiques mélangés, sont aussi des sources non négligeables de métaux, alkino-ferreux, métaux lourds et métalloïdes :
En ce qui concerne le mercure, au cours des vingt dernières années sa distribution dans les O.M a fortement baissé par les décisions européennes de bannir ce métal de toute utilisation industrielle. Il faut également signaler des sources difficilement quantifiables : les fongicides et les peintures.
Pour compléter cette revue synthétique, si vous le souhaitez, consulter une compilation concernant des éléments réfractaires et les métaux lourds présents dans les produits usuels par Vassilev et Braekmann- Dannheux (Réf.4)
Présence de polluants métalliques dans les sols
Les teneurs en éléments traces dans les sols en zones rurales de France (exprimées en mg/kg, Source Baize, 2000) sont :
- Les sources de contaminations diffuses sont multiples :
. Retombées d’origine naturelle, éruptions volcaniques, feux de forêts... ;
. D’origine anthropique : activités industrielles, circulation automobile, incinération d’O.M…
. Les activités agricoles constituent également des sources de contamination importante :
..L’utilisation de fertilisants minéraux (Cd contenu dans les engrais phosphatés), ou les produits phytosanitaires (Cu dans la bouillie bordelaise, un anti fongicide).
.. L’épandage de lisiers de porcs (Zn et Cu dans l’alimentation animale) ou les déchets organiques issus des boues des stations d’épuration.
A la demande de l’Ademe, la société SOGREAH (2007, réf : 25) a réalisé un bilan des quantités d’ETM entrant dans les sols agricoles français.
Cette étude a mis en évidence que les déjections animales contribuent de manière significative aux entrées d’ETM dans les sols agricoles.
En revanche, la contribution à partir des amendements calciques et magnésiens dans les sols français est faible ; de même que celle des boues et des composts, sauf pour le Hg (17%) et le Pb (20%).
Les sources de contaminations concentrées
En général, il s’agit de surfaces bien délimitées avec des sources de contaminations bien identifiées. Elles sont généralement associées aux exploitations minières, industrielles, ainsi qu’aux décharges. Ce sont des installations opérationnelles ou fermées, et sont la conséquence de fuites ou d’épandages de produits chimiques accidentels ou pas, ou à des retombées atmosphériques parfois accumulées pendant des années aux abords de sites industriels, voire des routes à grande circulation.
Les polluants contaminent les couches du sol à trois profondeurs :
♦La couche superficielle par voie aérienne sur des sols non labourés (de 0 à 20cm de profondeur)
♦La couche résultant d’un épandage d’engrais, de lisiers, ou de boues (de 0 à 30 cm).
♦ Les couches inférieures où les teneurs dépendent de la nature de la roche mère, l’acidité du sol, de la dynamique de l’eau, de l’abondance de matières organiques ainsi que de l’activité humaine.
Les éléments traces (ETM) dans le sol
Ce sont des éléments dans la concentration massique est pour la plupart des auteurs inférieur à 0,1 pour mille dans les êtres vivants et la croûte terrestre.
Dans les plantes certains auteurs fixent la limite à 1%.
D’une façon générale, les concentrations de métaux sont plus élevées dans les parties végétatives (feuilles et racines) que dans les parties reproductrices (graines et fruits). En général, le rapport [concentration dans la plante/ concentration dans le sol] est
inférieur à 1. L’acidité influence le prélèvement par les racines. A l’exception du Mo et du Se, plus le sol est acide, plus le transfert de As, Cd, Co, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, Tl, Zn vers la plante est élevé. L’alcalinité (le chaulage) a l’effet inverse.
Certains métaux sont des ‘éléments majeurs’ tels le Na, Ca, Mg, K, P, Cl ;
D’autres sont des ‘éléments traces’ tels le Cr, Cd, Co, Cu, Hg, Ni, Mo, et Pb.
Certains métalloïdes ou non métaux sont des éléments majeurs tels les C et O ;
D’autres sont des éléments traces comme le Se ou l’As.
Bien entendu, la répartition de chaque élément peut varier énormément, dans les métabolismes vivants ou leur environnement (terre, air, eau). Les principales raisons de ces déséquilibres sont d’origines anthropiques.
Les fonctions des minéraux et oligo-éléments dans l’organisme humain sont présentés dans le tableau page suivante.
L’OMS a diffusé un livre avec des informations sur 19 oligo-éléments (Réf.19)
Tableau récapitulatif d’Apports Nutritionnels Conseillés (ANC), limites d’apports maximaux tolérables, et limites de sécurité d’oligo-éléments (CNERNA-CNRS 2001)
Les minéraux sont une famille d’éléments inorganiques que l’on trouve dans notre alimentation et qui pour certains interviennent à faibles concentrations dans un grand nombre de processus vitaux pour la santé. Ils se différencient par les quantités quotidiennes nécessaires à l’organisme humain. Des fonctions des minéraux et oligo-éléments sont résumées en annexe 6.
Les macroéléments ou éléments majeurs sont le : Ca, Cl, Mg, K, P, Na
A distinguer des oligo-éléments (présent en faible quantité mais indispensable au métabolisme : Cu, Fe, I, Se, Zn, …Certains autres éléments peuvent devenir toxiques à des doses relativement faibles : As, Ni, F, Cr,…
Comme pour les vitamines, les minéraux font l’objet d’apports nutritionnels conseillés.
En 1995, le Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France (CSHPF) a fixé des limites de sécurité pour trois minéraux (Sélénium, Zinc, Fluor). Dans l’ouvrage sur les ANC, des limites sont également indiquées. Plus récemment, au niveau européen, le Comité Scientifique pour l’Alimentation Humaine (CSAH) a établi des « limites d’apport tolérables ».
Il ne faut pas confondre limites avec seuils de toxicité. L’Ingestion quotidienne d’une quantité aux limites de sécurité indiquée, pendant toute une vie, n’entraîne pas d’effet néfaste sur la santé.
a - Limites proposées par différents auteurs (cf. apports nutritionnels conseillés pour la population française, 3è édition, CNERNA-CNRS, 2001)
b - Avis sur les limites de sécurité dans les consommations alimentaires des vitamines et de certains minéraux, Conseil Supérieur d’Hygiène Publique en France (CSHPF) ,1995
Pas de limite signifie qu’il n’a pas été possible de fixer de limite maximale en l’état actuel des données toxicologiques.
N/d : au niveau européen, l’étude est en cours de réalisation (non déterminé)
La bio-surveillance des retombées atmosphériques des métaux traces (Réf.7) :
En industrie, les ETM échappent aux systèmes de filtrage des fumées.
L’utilisation comme bio-accumulateurs de mousses permet de retenir des traces infimes de polluants métalliques et de les concentrer. Ces organismes sont capables d’intégrer des dépôts sur des durées de plusieurs mois. Les teneurs ainsi concentrées se situent généralement au-delà des seuils analytiques de détection ce qui permet d’évaluer les retombées atmosphériques des ETM.
Dans les mousses, l’eau et les nutriments sont principalement apportés par les dépôts atmosphériques puisqu’elles n’ont pas d’appareils conducteurs développés, ni de racines comme chez les plantes supérieures.
Les mousses présentent un rapport surface/volume important (nombreuses feuilles autour de la tige). Leurs feuilles n’ont pas de cuticules développées et sont souvent formées d’une seule couche de cellules dont les parois chargées se comportent comme des résines échangeuses d’ions. Ces caractéristiques facilitent le piégeage des éléments qui selon leur forme vont s’accumuler.
Une fois captés, les éléments sont retenus plus ou moins efficacement. Les particules piégées sur les feuilles et parties mobiles seront facilement éliminés par lessivage et frottement mécaniques.
Les facteurs pouvant influencés les concentrations dans les mousses sont :
. Le type d’éléments
. L’espèce
Les espèces recommandées pour ce type d’analyses sont :
. Scleropodium purum
. Pleurozium schreberi
. Hypnum cupressiforme
. Hylocomium splendens
. Thuidium tamariscinum
Elles sont facilement identifiables sur le terrain, forment des tapis, sont peu sensibles à la compétition inter-espèces, sont pérennes, et à croissance végétative prépondérante.
. La croissance et la biomasse correspondante
. L’envol des apports de proximité
. Les facteurs environnementaux : climat, altitude
L’Estimation des dépôts de métaux lourds
Les concentrations dans les mousses sont généralement exprimées en micro GM/GM de MS. Comme indiqué au-dessus les concentrations dans les mousses reflètent un équilibre dynamique entre l’accumulation due au dépôt et les pertes physiques diverses.
La méthode « mousse » est utilisée pour l’estimation relative des dépôts en métaux et permet d’en mesurer les évolutions spatio-temporelles.
Les effets sur la santé animale et humaine des éléments traces métalliques (ETM)
Nous avons jugé utile de rappeler par quelques exemples l’étendue des utilisations industrielles des ETM qui sont en quantités ‘traces’ dans la nature. Les effets des ETM sur la santé sont bien connus. Même à des expositions de faibles concentrations, si elles sont chroniques, elles peuvent avoir de graves conséquences.
L'exposition en milieu industriel à des métaux lourds ** (en l’état pur ou composés) en absence de précautions est responsable d’une multitude d’effets néfastes sur différents organes de l’être humain. Les principaux éléments rejetés dans l’environnement sont : l’arsenic, le cadmium, le cobalt, le chrome, le manganèse, le mercure, le nickel, le cuivre, le manganèse et le plomb.
** Historiquement, par commodité, certains de ces éléments ont été classés comme métaux lourds par les toxicologues, mais leurs caractéristiques physiques telles qu’indiquées dans la table de Mendeleïev ne correspond pas a cette définition. Exemples : As et Al sont des métalloïdes ; le Se est un non-métal.
En industrie c’est surtout par voie respiratoire et cutanée que les problèmes sanitaires se posent. Dans la liste non exhaustive qui suit, nous indiquons quelques effets sanitaires de certains métaux toxiques.
- Pour des informations médicales et sanitaires complètes, il faut se référer aux Fiches de L’INRS :
♦ Arsenic (As) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 192 (édition 2006)
Utilisations industrielles
L’As est utilisé dans :
- La fabrication d’insecticides, de raticides, d’herbicides et de fongicides
- L’Industrie des colorants
- La métallurgie (pour durcir le cuivre, le plomb, et les alliages de l’or)
- Le traitement des peaux en tannerie mégisserie
Toxicité chez l’homme :
Aiguë
L’Intensité des troubles varient en fonction du composé incriminé et de sa nature.
L’Ingestion d’une dose massive se traduit par de graves troubles digestifs : vomissements, douleurs abdominales, diarrhée souvent avec hémorragie.
Dans les formes suraiguës la mort survient rapidement.
Dans les formes les moins intenses, on peut observer une atteinte hépatique, rénale, une polynévrite et des troubles cutanés (hyperpigmentation).
Après inhalation, les sujets présentent une irritation du nez, trachée et bronches qui se traduisent par une toux, une dyspnée et des douleurs thoraciques.
L’ingestion ou l'inhalation sur des périodes longues d'arsenic est responsable de cancers de la peau et de la vessie.
Après exposition cutanée, des intoxications subaiguës peuvent survenir et qui se manifestent par des signes neurologiques.
Certains sels de l’Arsenic peuvent provoquer de graves brûlures oculaires.
Chronique
En milieu industriel l’As agit sur de multiples organes :
- Atteinte cutanée dans des zones non découvertes
- Chute de cheveux
- Apparition de bandes blanches et grises et transversales des ongles (Stries de Mees)
- Polynévrite sensitivomotrice débutant aux hanches inférieures
- Atteinte sanguine
- Atteinte des muqueuses
- Atteinte sanguine
Mutagenèse
Une augmentation du nombre d’aberrations chromosomiques a été retrouvée dans des lymphocytes d’ouvriers exposés à l’arsenic
Cancérogenèse
Des études épidémiologiques ont révélé une élévation du nombre de cancers du poumon et de la peau chez les personnes exposées à l’As. Le rôle de facteurs adjuvants tels que le tabac et le dioxyde de soufre serait important dans la fréquence de ces cancers. D’autres localisations sont suspectées mais pas prouvées
Effet sur la reproduction :
Une étude effectuée chez des employés exposés à l’As, mais également à d’autres toxiques a mis en évidence des effets tératogènes et embryotoxiques : augmentation des avortements spontanés, des petits poids à la naissance et des malformations.
♦ Le cadmium (Cd) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 60 (édition 1997)
Utilisations industrielles
Cd métal
- Constituant de nombreux alliages : fusibles électriques
- Extincteurs automatiques
- Roulements à billes spéciaux
- Barres pour réacteurs nucléaires
- Revêtements anticorrosion
- Revêtement anticorrosion des métaux
- Electrode négative dans des accumulateurs rechargeables
Composés minéraux de Cd :
- Stabilisants pour les plastiques
- Pigments pour peintures, plastiques, encres,
- Constituants de nombreux matériels électriques : batteries alcalines, cellules photo électriques, semi-conducteurs...
- Substances luminescentes pour télévision.
Toxicité sur l’homme
Aiguë
L’ingestion accidentelle de sels minéraux de Cd est rapidement suivie de troubles digestifs intenses : nausées, vomissements, douleurs abdominales, diarrhées qui peuvent intervenir dès l’absorption d’une dose unique de 10 mg. L’absorption de doses élevées conduit à une insuffisance rénale. Aux doses massives la mort peut survenir dans les 24 h.
Par voie respiratoire une intoxication aiguë peut être provoquée par une brève exposition à une forte concentration de vapeurs passée inaperçue des travailleurs (il n’y a pas d’odeur marquée ou d’effet irritant immédiat), par exemple lors de la soudure ou le découpage d’un métal cadmié. Un œdème aigu peut se déclarer et qui est susceptible d’entraîner la mort.
Chronique
L’intoxication chronique professionnelle a été décrite surtout chez des sujets exposés à des fumées d’oxyde ou à des poussières de Cd ou ses composés. Le Cd est un toxique cumulatif. Son élimination est très lente.
Les principaux organes atteints sont les reins, les poumons, et les tissus osseux.
Mutagenèse
Les études sur des travailleurs exposés aux Cd n’ont pas permis d’évaluer correctement le pouvoir génotoxique chez l’homme.
Cancérogenèse
En 1976, des enquêtes épidémiologiques signalaient, sans être concluantes, une tendance à l’augmentation de la mortalité par cancer bronchique et prostatique chez des travailleurs exposés au Cd.
Des récentes études ne confirment pas les premiers résultats concernant les cancers prostatiques.
Etude sur la reproduction
Les études dans ce domaine sont fragmentaires et ne permettent pas une évaluation correcte du sujet.
Des modifications des spermatocytes ont été signalées chez des travailleurs exposés à de fortes concentrations de fumées d’oxyde de Cd.
Une étude sur 106 femmes exposées professionnellement au Cd au cours de leur grossesse a mis en évidence une réduction du poids des enfants à la naissance, des signes de rachitisme, et un retard du développement dentaire.
Autres manifestations :
Chez les fumeurs peut apparaître des signes d’imprégnation par coloration jaunâtre du collet et de l’émail des dents, c’est la « dent jaune cadmique »
La demi-vie biologique du produit dans l’organisme est estimée entre 10 et 30 ans.
♦ Le cobalt (Co) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 128 (édition 2000)
Utilisations industrielles
Le Co et ses composés minéraux ont les applications suivantes :
- Fabrication de nombreux alliages (aéronautique, électronique, aimants, prothèses
- Pigments dans l’industrie du verre et des céramiques
- Emaillage du fer et de l’acier
- Galvanoplastie
- Siccatifs et pigments pour les peintures et vernis
- Catalyseurs
- Fertilisants et additifs alimentaires pour animaux.
Toxicité sur l’homme :
Aiguë
Les intoxications aiguës sont rares. Ne concernent que l’inhalation.
De nombreux praticiens considèrent qu’il s’agit d’un asthme, d’une broncho-alvéolite ou d’une fibrose pulmonaire débutante.
Chronique
Les intoxications publiées chez l’homme concernent principalement des expositions par inhalation en particulier dans l’industrie des métaux frittés.
Un nombre variable de sujets développent des asthmes (5 à 10%) ou des rhinites rythmés par le travail.
Quelques cas anciens par ingestion sont décrits d’intoxications par ingestion dans des contextes non professionnelles.
L’exposition cutanée entraîne des atteintes allergiques locales.
Effets cardiaques
Des cardiomyopathies sévères ont été observées chez l’homme à l’époque ou cet élément était utilisé comme moussant dans la bière. Ce même phénomène a été rapporté chez des travailleurs ayant été exposé entre autre au cobalt, mais aucune étude épidémiologique n’a confirmé ces cas cliniques.
Certaines études ont montré chez des travailleurs exposés aux poussières de cobalt métal, lors de la production de carbures métalliques frittés, une tendance à l’anémie.
Effet sur la thyroïde :
Des enfants traités pendant plusieurs mois pour anémie par le Co ont présentés des hypo- thyroïdes et des goitres.
Effets cutanées
Le Co peut produire une dermite allergique avec test épicutané positif. Le métal, ses sels, et ses oxydes ont des effets cutanés.
Cancérogenèse
Les études épidémiologiques consacrées au risque cancérogène lié à l’exposition aux dérivés du Co sont rares.
Une étude épidémiologique de mortalité a été conduite sur une cohorte de salariés d’une usine électrochimique produisant du Co et Na. Aucune augmentation de mortalité par cancers broncho-pulmonaires n’a été observée dans l’atelier de fabrication du Co.
Par contre, plusieurs études ont été menées dans des entreprises de production de carbures métalliques frittés. Toutes concordent en montrant une augmentation de la mortalité par cancer broncho-pulmonaire.
Cependant, ces groupes n’étaient pas exposés exclusivement au Co, mais à un mélange de Co, de carbures métalliques frittés et d’autres composés.
Le sulfate de Co peut causer un cancer par inhalation. Il est également nocif par ingestion.
♦ Le chrome (Cr) et trioxyde de chrome (CrO3) :
Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT1 (édition 2007)
Utilisations de CrO3 :
- Traitements de surface et protection de métaux contre la corrosion
- Fabrications de produits de traitement du bois
- Fabrication de catalyseurs, de pigments
- Intermédiaire pour la fabrication d’autres composés du chrome
Toxicité sur l’homme
Aiguë
L’inhalation d’aérosols contenant du CrO3 provoque une irritation des muqueuses respiratoires et pulmonaires entraînant des douleurs thoraciques, toux, dyspnée et cyanose.
L’ingestion accidentelle est responsable de lésions caustiques du tube digestif pouvant se traduire par des brûlures bucco-œsophagiennes avec parfois un œdème de la glotte, des vomissements sanglants, de violentes douleurs épigastriques.
Ce dernier entraîne d’importants désordres hydroélectriques et est la cause principale d’un collapsus cardiovasculaire. Dans les jours qui suivent, on peut observer une insuffisance rénale par atteinte tubulaire ainsi que, dans certains cas, une hépatite cytolytique et une hémolyse.
Chronique
Un contact répété avec la peau et les muqueuses et l’inhalation chronique d’atmosphères chargées d’aérosols de trioxyde de chrome entraînent des pathologies connues.
Au niveau cutané, on observe des ulcérations caractéristiques peu étendues, mais profondes. Elles peuvent survenir à n’importe quel endroit du corps où il y a contact cutané avec le chrome. On note également des dermites eczématiformes.
Au niveau des voies respiratoires, des atrophies de la muqueuse nasale sont fréquentes, surtout en cas d’hygiène insuffisante.
Il est possible de rencontrer des effets digestifs et des néphrites tubulaires. Les atteintes rénales semblent survenir aux mêmes niveaux d’exposition que les atteintes pulmonaires.
Mutagenèse
Plusieurs études ont été conduites sur des travailleurs exposés au chrome VI chez lesquels des lymphocytes circulants ont été isolés. En général, dans les études bien menées les résultats se sont avérés négatifs y compris dans les entreprises d’électrolyse.
Cancérogenèse
Des études épidémiologiques dans l’industrie des pigments, et de l’électrolyse ont démontré un risque accru de cancers pulmonaires, sans que les composants responsables soient identifiés.
Le CrO3 est classé cancérogène catégorie 1 et mutagène catégorie 2 par le CIRC.
♦ Le mercure (Hg) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 55 (édition 1997)
Utilisations :
Il a trois grands domaines d’applications industrielles :
- Dans l’industrie électrique comme constituant de piles, de lampes, de tubes fluorescents, des redresseurs de courants, des contacteurs.
- Dans l’industrie chimique comme cathode liquide dans les cellules d’électrolyse du chlorure de sodium (production de chlore et de soude)
- Dans la fabrication d’instruments de mesure de laboratoire
Il sert également à la préparation d’amalgame (de joailleries avec le cadmium)
Toxicité sur l’homme :
Aiguë
Avec le mercure élémentaire, deux types d’intoxication peuvent survenir avec différentes conséquences :
Par inhalation, on observe une irritation des voies respiratoires et des troubles digestifs.
En cas d’ingestion, le mercure du fait de sa très faible absorption digestive, n’entraîne pas d’intoxication systémique.
Cependant, les sels de mercure provoquent immédiatement des douleurs, des vomissements, et de la diarrhée souvent sanglante.
L’intoxication est d’autant plus sévère que le dérivé en cause est plus soluble.
Chronique
Des études épidémiologiques réalisées aux Etats-Unis et au Canada ont mis en évidence une corrélation entre la concentration du mercure dans l’atmosphère et sa concentration dans le sang des travailleurs, ainsi qu’entre ces concentrations et l’importance des symptômes observés.
Mutagenèse
Un nombre anormalement élevé d’aberration chromosomiques a été observé chez des travailleurs professionnellement exposés au mercure.
Des cas de stérilité ont été observés chez des travailleurs exposés à l’oxyde mercurique dans une fabrique de batteries. Une augmentation des avortements a été signalée chez des femmes exposées à des vapeurs de mercure.
♦ Le nickel (Ni) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 68 (édition 1992)
Ils peuvent aussi s’allier pour former des composés minéraux ou organo-minéraux.
Utilisations :
- Production d’aciers inoxydables et spéciaux
- Préparation d’alliages (avec du Cu, de l’Al, du Mo) pour la fabrication de monnaie, d’ustensile de cuisine.
- Nickelage des métaux
- Catalyseur en chimie organique
- Fabrication :
.. Aimants
.. Batteries alcalines (nickel-cadmium)
Toxicité sur l’homme
Aiguë
L’intoxication accidentelle par voie orale provoque des troubles digestifs
Chronique
Le nickel est connu comme l’allergène le plus courant pour la peau. Un contact journalier avec des objets usuels (bijoux, pièces de monnaie) par des personnes sensibles au Ni et ses composés les atteint de dermatoses eczématiques récidivantes.
De nombreux cas d’asthme sont liés à une exposition à des composés solubles du Ni.
Il est signalé chez des travailleurs de raffinage du Ni, des rhinites et des sinusites chroniques.
Mutagenèse, Cancérogenèse
Les améliorations technologiques intervenues depuis le années 1920-30 dans les industries utilisant le Ni ont permis de minimiser les risques au stade de la fabrication.
En dehors de l’effet cancérogène probable du sous-soufre de Ni, il n’est pas possible de prononcer sur l’éventuelle responsabilité de la cancérogénicité d’autres composés du Ni.
♦Le plomb (Pb) et ses composés minéraux : Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 59 (édition2006)
Utilisations
A l’état pur ou sous forme d’alliages il est présent dans :
- L’imprimerie
- La fonderie
- La fabrication et l’application des émaux et frittes au plomb (poterie, faïencerie)
- Le soudage à l’étain
- Des verres au plomb
- La pigmentation pour certaines peintures (chromate de plomb..)
- La fabrication d’accumulateurs (anciens modèles)
Toxicité sur l’homme
L’intoxication, en milieu professionnel peut survenir après inhalation (poussières ou fumées) par des victimes qui ignorent la teneur en plomb de l’objet qu’ils usinent ; ou par ingestion de plomb ou de ses composés.
L’enfant est plus sensible aux effets de ces produits.
Aiguë
Elle se manifeste par :
Des troubles digestifs (vomissements, diarrhées, selles noires, troubles rénaux, et des problèmes neurologiques qui conduisent parfois à un coma convulsif
Chronique
Le problème se pose de la détermination du seuil d’apparition de certaines des manifestations pathologiques.
L’effet principal est une anémie.
Des signes classiques comportent des dépôts de plomb au niveau des gencives. Ces crises sont parfois provoquées par une infection ou une prise d’alcool.
En milieu professionnel, une altération des fonctions cognitives peut apparaître
Le plomb provoque des atteintes rénales, osseuses et une hypertension artérielle.
Il est admis que des intoxications aiguës ou subaiguës liées à de fortes peuvent entraîner un dysfonctionnement ovulatoire (avec stérilité), ou des avortements, ainsi qu’une prématurité et une augmentation de la mortalité post natale.
Cancérogenèse
Les études épidémiologiques ne montrent pas d’augmentation significative du risque cancérogène lié à l’exposition du plomb et de ses dérivés.
Toutefois, une méta-analyse récente révèle une faible augmentation de l’incidence de certains cancers chez des sujets fortement exposés (fonderie, fabrication de batteries). Cet effet est noté pour les poumons, et de façon moins certaines pour la vessie.
♦ Le Sélénium (Se) Réf : Inrs, Fiche toxicologique FT 150 (édition 2002)
Utilisations :
- L’industrie électrique et électronique
- L’industrie métallurgique
- L’industrie des lubrifiants
- L’industrie chimique : catalyse
- L’industrie du verre et de la céramique
- L’industrie des peintures et vernis : certains composés sont utilisés comme pigments.
- L’industrie du caoutchouc : vulcanisation en présence de soufre
- Le raffinage du cuivre (récupération du Se par électrolyse)
Toxicité sur l’homme
Aiguë
Lors d’expositions professionnelles au sélénium et ses composés, les intoxications peuvent faire suite à une inhalation massive de gaz voire de vapeurs ou de poussières ou à une projection sur la peau. Les principaux symptômes sont des signes d’irritation cutanée, oculaire ou respiratoire, variables en fonction des produits, la pigmentation rose des phanères et l’odeur alliacée de l’haleine étant caractéristique de ce type d’intoxication.
Chronique
Ces cas concernent principalement des expositions par inhalations. Ils associent des symptômes non spécifiques : asthénie, irritabilité, perte de poids, tremblements, très fréquemment des troubles gastro-intestinaux avec nausées. D’autres symptômes seront plus évocateurs d’intoxications par le sélénium similaires au cas aiguës.
Cancérogenèse :
Les données concernant un éventuel effet cancérogène font l’objet de discussions.
Inquiétudes concernant la qualité des composts issus des boues d’épuration
La qualité et la quantité des boues suscitent parfois des inquiétudes quant leurs utilisations.
La composition en éléments fertilisants est variable selon le traitement et la source de la matière première.
Elles ne remplacent que partiellement la fertilisation minérale des cultures qui dépendent des natures des sols et des besoins spécifiques de chaque culture, et cela crée des difficultés à intégrer les boues dans les itinéraires techniques culturaux.
L’incertitude sanitaire pose également questionnement. Cela concerne :
♦ Les Composés Organiques Traces (COT) dont les sources sont multiples : Médicaments, solvants, détergents, pesticides, effluents industriels plus au moins biodégradables.
Les organismes pathogènes (bactéries, virus) et parasitaires. La concentration en est accrue lorsque la STEP dysfonctionne.
Des microorganismes pathogènes ou susceptibles de l’être et des parasites sont toujours présents dans les boues. La variabilité des germes pathogènes et des parasites susceptibles d’être retrouvés sont le reflet des maladies qui affectent l’homme et les animaux.
Cependant, la présence d’un agent infectieux dans une boue ne détermine pas ipso facto un risque sanitaire. Les relations épidémiologiques entre ces agents et les risques ne sont pas connus avec précision. Trop de facteurs complexes interviennent.
La dose d’agents infectieux capables de déclencher une maladie chez l’homme ou les animaux supérieurs est variable. L’âge, l’état de santé, les immunités acquises… sont autant de paramètres qui modifient les seuils.
Par exemple, l’ingestion de 10 à 100 Shigella est susceptible d’entraîner une infection chez l’homme alors qu’il faudra 10 000 à 1 000 000 de salmonelles pour provoquer une salmonellose.
La situation des risques parasitaires est relativement plus simple, où les organismes sont plus souvent macroscopiques, plus facilement déterminables et dénombrables (exemple comptage des œufs d’Ascaris).
Le traitement des boues avant recyclage doit limiter le retour de polluants dans l’environnement.
Les problèmes cités nécessitent qu’il y ait une surveillance accrue sur la qualité des boues, et un respect des pratiques d’épandage sur les prairies afin de réduire le risque de contamination des animaux d’élevage par ingestion.
♦ Des organismes pathogènes susceptibles d’être présents dans des boues d’épuration, fumiers, lisiers, et sous-produits d’animaux :
(Voir aussi Réf 5,6)
a) Virus et rickettsie
. Poliomyélite (paralysie et atrophie musculaire).
. Hépatite virale (type A-B).
. Infections à virus : pneumonies atypiques.
. Variole, fièvre jaune, grippes, maladies infantiles (Rougeole, oreillons, rubéole).
b) Bactéries:
. Diarrhées, gastro-entérites.
. Choléra.
. Salmonelloses (nombreux types d’affection chez l’homme et l’animal) dont fièvre typhoïde. . . Maladie du charbon (Maladie rare chez l’homme, non détruite par le compostage ou l’ébullition lente.
Spores très résistantes dans l’eau et le sol et la température (130°c) ; non détruites par le compostage.
. Brucelloses ou fièvre de Malte.
. Tuberculose
. Jaunisses à leptospiroses.
- Contamination des employés sanitaires et des stations d’épuration.
c) Actinomycètes (Infections cutanées et muqueuses) :
. Actinomycose humaine
d) Parasites pluricellulaires :
Nématodes (vers ronds) :
.. Ascaris lombricoïdes (ver blanc intestinal pouvant atteindre 30 à 40 cm).
..Trichuris trichuira (Infections par les œufs dans la viande de porc mal cuite). Parasite commun de l’homme (monde entier) :
..Necator americanus (parasites communs de l’hémisphère Nord).
.. Strongyloïdes (Strongles, ver long provoquant la strongylose), et parasites des chiens et des chats :
. Toxocara cati et T.canis
Cestodes (vers longs) :
.. Tænia saginata (Ténia du bœuf, parasite de l’intestin))
.. Tænia solium (Ténia du porc)
Les vers solitaires en question ont des œufs très résistants qu’on retrouve dans les fèces, les boues d’épuration, et les prairies.
.Dipylidium caninum (parasite des chats et chiens).
Trématodes (vers plats) :
.. Fasciola hepatica
.. Schistosomiases ou bilharziose
.. Fasciolopsis buski (Parasite des porcs et de l’homme en Asie du Sud-est)
e) Protozoaires parasitaires, parmi les plus connus :
.. L’amibe (Entamoeba histolytica) parasite de l’intestin responsable de la dysenterie amibienne.
.. Les coccidies (maladies communes chez les animaux domestiques, dont certains sont transmissibles à l’homme).
La Réglementation (Réf. 6)
L’arrêté du 8 janvier 1998 impose des seuils d’ETM et de teneurs en micro-organismes pathogènes pour permettre l’épandage agricole des boues.
Seuil de référence de teneurs en micro-organismes pathogènes
Leur sensibilité à la température est similaire à celles des Salmonelles : < 8 NPP (nombre le plus probable)/10 g de MS
Entérovirus : < de 3 NNPUC (nombre le plus probable d’unité cytopathique)/10 g de MS
Œufs d’helminthes pathogènes viables : < de 3/10 g de MS
De plus, un suivi des coliformes thermo-tolérants doit être réalisé.
Les analyses de parasitologie et de virologie étant très longues (plusieurs semaines), des indicateurs bactériens, en remplacement, servent pour les contrôles de routines. Les coliformes sont des marqueurs intéressants, car ils sont 1000 fois plus nombreux que les salmonelles dans les boues. Une réduction en coliformes est un bon indicateur de l’abattement en salmonelles.
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