Vous êtes ici >>  Accueil  >    Polluants  >  Les métaux lourds

Les métaux lourds

Les éléments traces, appelés abusivement métaux lourds, comprennent non seulement les métaux présents à l’état de trace (cadmium, cuivre, mercure, plomb, etc.), mais aussi des éléments non-métalliques, comme l’arsenic, le fluor… La plupart d’entre eux, les oligo-éléments, sont nécessaires à la vie en faible dose. Ils peuvent cependant se révéler très nocifs en quantités trop importantes. C'est le cas du fer (Fe), du cuivre (Cu), du zinc (Zn), du nickel (Ni), du cobalt (Co), du vanadium (V), du sélénium (Se), du molybdène (Mo), du manganèse (Mn), du chrome (Cr), de l'arsenic (As) et du titane (Ti). D'autres ne sont pas nécessaires à la vie et sont préjudiciables dans tous les cas, comme le plomb (Pb), le cadmium (Cd) et l'antimoine (Sb). Les métaux lourds s'accumulent dans les organismes vivants et ont des effets toxiques à court et long terme. Certains, comme le cadmium, le chrome et le plomb, sont cancérigènes.

Les métaux lourds sont émis lors de la combustion du charbon et du pétrole, Ils sont également issus de l’incinération des ordures ménagères et de certains procédés industriels.

Quatre de ces métaux lourds sont concernés par la réglementation en raison de leur toxicité : le plomb, l’arsenic, le cadmium et le nickel. Ces composés se retrouvent principalement sous forme particulaire dans l’atmosphère. La directive 2004/107/CE du Conseil du 15 décembre 2004 concernant l’arsenic, le mercure, le nickel et les hydrocarbures aromatiques dans l’air ambiant fixe les valeur cibles suivantes (moyennes annuelles).

Le plomb
Le plomb fait partie de la grande famille des métaux lourds. Il est présent dans la croûte terrestre et dans tous les compartiments de la biosphère.
Le plomb est un des métaux les plus mesurés dans l’environnement. Du fait de son interdiction dans les carburants depuis 2000, les concentrations de l’air en plomb ont fortement baissé lors des dix dernières années. Depuis, le plomb est donc principalement émis par le secteur industriel (métallurgie, production de matériaux et utilisation de minéraux non métalliques).
La principale voie d’absorption du plomb par l’organisme est digestive, par le lait, l’eau et les boissons. Les écailles de peinture, les poussières présentes en milieu domestique peuvent être ingérées par les jeunes enfants (2 à 3 ans) par portage main bouche.
L’absorption pulmonaire peut jouer un rôle important pour les expositions professionnelles ou pour les personnes vivant sous les rejets atmosphériques d’entreprises polluantes, puisque 20% à 30% du plomb inhalé est absorbé par l’organisme. La toxicité causée à long terme par le plomb est communément appelée « saturnisme ». Elle peut avoir des effets sur les systèmes nerveux, hématopoïétique et cardio-vasculaire. A forte dose, le plomb provoque des troubles neurologiques, hématologiques et rénaux. Il peut entraîner chez l’enfant des troubles du développement cérébral, avec des perturbations psychologiques et des difficultés d’apprentissage scolaire.
Le CIRC a classé le plomb et ses dérivés inorganiques parmi le groupe 2B (potentiellement cancérigène pour l’homme).

L’arsenic
L’arsenic est un élément naturellement présent dans la partie superficielle de l’écorce terrestre à une concentration moyenne de l’ordre de 2 mg/kg. Différents phénomènes naturels peuvent entraîner une redistribution de l'arsenic vers l’atmosphère (érosion des roches, réactions d'oxydo-réduction, activité volcanique, feux de forêt).
Les émissions de celui-ci sont dues à l’utilisation de combustibles minéraux solides, à la combustion du fioul lourd, à la production de verre. La métallurgie est aussi une industrie émettrice d’arsenic.
Chez l'homme, l'absorption de l'arsenic est estimée à 95 % par voie orale et à 30 à 34 % par inhalation. La voie cutanée est une voie mineure d'absorption. La grande majorité des effets liés à l'arsenic sont induits par les dérivés inorganiques (oxydes d’arsenic et arséniates).
Plusieurs études réalisées chez des salariés, exposés par inhalation à l'arsenic (et/ou à ces dérivés), ont mis en évidence l’apparition de lésions cutanées et des troubles digestifs, le développement de cancer des voies respiratoires, ainsi qu’une augmentation du risque de mortalité par accident cardiovasculaire.
L’union européenne a classé certains dérivés de l’arsenic comme « substances que l’on sait être cancérogènes pour l’homme ».

Le cadmium
Le cadmium rejeté dans l'atmosphère provient de sources naturelles et anthropiques. Le cadmium présent dans la croûte terrestre peut être dispersé dans l'air par entraînement de particules provenant du sol et par les éruptions volcaniques. Les émissions anthropiques du cadmium sont dues à l’utilisation de combustibles minéraux solides, à la combustion du fioul lourd, à l’incinération des déchets ainsi qu’à la combustion de la biomasse. La production de zinc est aussi une industrie émettrice du cadmium.
Les deux principales voies d’absorption sont l’inhalation et l’ingestion. Par voie pulmonaire, une fraction du cadmium se dépose le long du tractus respiratoire en fonction de la taille des particules et selon l’hydrosolubilité des composés (les sels les plus solubles : chlorures et oxydes sont absorbés à environ 90-100 % et les sulfures à hauteur de 10 %). Cette absorption peut se poursuivre pendant plusieurs semaines, même après une inhalation unique. Par voie digestive, l’absorption est d’environ 5%. Le cadmium se concentre principalement dans le foie et les reins (entre 50 % et 70 % de la charge totale). L’exposition chronique au cadmium entraîne l’apparition d’une néphropathie irréversible pouvant évoluer vers une insuffisance rénale.
Le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé le cadmium parmi le groupe 1 : « l’agent (ou le mélange) est cancérigène pour l’homme » (1993). En effet, différentes études réalisées en milieu professionnel, et correspondant à des expositions par inhalation, ont montré une augmentation significative de la mortalité par cancer pulmonaire.

Le nickel
Le nickel représente 0,8 à 0,9 % de la croûte terrestre. A l’échelle mondiale, la source naturelle prépondérante est l’érosion éolienne des sols (77 % des émissions naturelles).  Deux secteurs prédominent dans les émissions anthropiques de nickel : la transformation de l’énergie (raffinage du pétrole et la production électrique), et l’industrie manufacturière (métallurgie, agroalimentaire, minéraux non métalliques, matériaux de construction et la chimie) avec respectivement 56% et 38% des émissions totales en 2004.
Le nickel et ses composés sont absorbés par les voies respiratoires et dans une moindre mesure par le tube digestif. Environ 20 à 35 % du nickel inhalé est absorbé dans le sang à partir des voies respiratoires, le reste étant éliminé. L’absorption du nickel existe également par voie cutanée. Cette voie est peu significative quantitativement mais importante cliniquement car le contact d’un objet contenant du nickel est susceptible d’engendrer des dermatites de contact (allergies).
Les études chez l’homme en milieu professionnel indiquent que le système respiratoire est la cible principale de la toxicité du nickel par inhalation induisant une augmentation de certaines pathologies (bronchite chronique, diminution de la capacité vitale,…).
Le CIRC a classé le nickel et ses composés dans le groupe 1 (cancérigène pour l’homme). Les différentes études épidémiologiques portant sur les effets cancérogènes du nickel ont été basées sur des études de cohorte de travailleurs de raffineries et ont mis en évidence une augmentation du risque de cancer du poumon et du nez.