Qu'est-ce qu'un métal lourd ?

Un métal lourd est un élément chimique avec une densité élevée. Exemples : plomb, mercure, cadmium.

Quels sont les effets des métaux lourds sur l'environnement ?

Les métaux lourds peuvent contaminer le sol et l'eau, nuisant à la faune et à la flore.

Comment les métaux lourds affectent-ils la santé humaine ?

L'exposition aux métaux lourds peut causer des problèmes neurologiques, rénaux et cardiovasculaires.

Comment peut-on réduire la pollution par les métaux lourds ?

Réduire les émissions industrielles, recycler correctement et utiliser des technologies de nettoyage écologique.

Métaux Lourds: Plomb, Mercure

Métaux Lourds

Que signifie pour toi le terme "métaux lourds" ? Tu penses peut-être à des concerts de headbanging et à des chansons rock emblématiques. Mais d'un point de vue scientifique, le terme "métaux lourds" fait référence à des éléments métalliques ayant une densité élevée.

C'est parti

Leur densité élevée leur confère des propriétés utiles dans la construction et la fabrication, mais a été associée à la toxicité.

Tu veux en savoir plus sur les métaux lourds, mais tu n'as pas le temps de chercher des informations inutiles ? Jette un coup d'œil à cet article pour en connaître les caractéristiques, la formation, et plus encore !

Définition des métaux lourds

Commençons par une définition.

Le terme de métal lourd désigne un élément chimique métallique de forte densité qui est toxique ou vénéneux à faible concentration.

Certains éléments classés comme métaux lourds sont en fait des métalloïdes, c'est-à-dire des éléments qui ont des propriétés à la fois de métaux et de non-métaux.

À forte concentration, les métaux lourds polluent l'environnement.

Le mercure, le plomb et le cadmium sont des exemples de métaux lourds.

Formation de la pollution par les métaux lourds

Les métaux lourds sont des éléments naturellement présents dans la croûte terrestre. Certains métaux lourds sont essentiels au maintien de la santé et du métabolisme de l'organisme. Les métaux lourds pénètrent dans notre corps par la nourriture, l'eau ou l'air.

L'ingestion de concentrations très élevées de métaux lourds peut entraîner une toxicité et des problèmes de santé associés.

On estime que l'empoisonnement au plomb est à l'origine de 30 % des déficiences intellectuelles dans le monde.

Les phénomènes naturels, tels que l'altération et les éruptions volcaniques, peuvent contribuer à la formation de la pollution par les métaux lourds. Par ailleurs, la pollution par les métaux lourds peut résulter de sources anthropiques, telles que :

les déchets industriels
Les processus d'exploitation minière et de fusion
L'utilisation agricole des métaux
Les usines de transformation
Combustion de combustibles fossiles
Centrales nucléaires

Caractéristiques des métaux lourds

Comme leur nom l'indique, les métaux lourds sont des éléments denses. On suggère que la lourdeur est associée à la toxicité.

Voici d'autres caractéristiques :

Lustre : la surface des métaux lourds présente un doux éclat.
Ductilité : les métaux lourds peuvent subir des changements dans leur forme physique sans se briser.
Malléabilité : la forme des métaux lourds peut être facilement déformée sous l'effet de la compression.
Conductivité : les métaux lourds peuvent conduire efficacement la chaleur et l'électricité.

Importance des métaux lourds

À l'état de traces, les métaux lourds ont d'importantes fonctions biochimiques et physiologiques dans les organismes vivants. Le cuivre et le zinc en particulier sont très utiles à l'organisme.

Le cuivre et le zinc

Le cuivre est utilisé avec le fer pour former les globules rouges. Il contribue à la santé des os, des nerfs et des fonctions immunitaires. Les carences nutritionnelles en cuivre sont associées à l'hypercholestérolémie et à l'hypertension artérielle.

Le zinc contribue au système immunitaire, au fonctionnement du métabolisme, à la cicatrisation des plaies et à la synthèse de l'ADN. Les carences en zinc sont associées à la léthargie, à une mauvaise cicatrisation des plaies et à des problèmes immunitaires.

Les aliments riches en protéines sont d'excellentes sources de cuivre et de zinc. Veille à ce que ton alimentation contienne des quantités suffisantes de viande, de crustacés, de noix, de graines et de légumineuses.

Les métaux lourds sont également importants en raison de leur tendance à la bioaccumulation.

Labioaccumulation est l'augmentation de la concentration d'un produit chimique dans un organisme biologique au fil du temps.

Les produits chimiques s'accumulent dans les organismes vivants lorsqu'ils sont absorbés et stockés plus rapidement qu'ils ne peuvent être métabolisés ou excrétés.

La bioaccumulation est associée à la bioamplification.

Labioamplification est le processus par lequel les produits chimiques passent d'un niveau trophique à un autre, augmentant ainsi leur concentration.

Les tendances à la bioaccumulation et à la bioamplification des métaux lourds toxiques peuvent entraîner des problèmes de santé chez les organismes vivants, y compris les êtres humains.

Exemples de métaux lourds

Nous allons maintenant examiner quelques métaux lourds courants, leurs sources anthropiques et les problèmes de santé qu'ils peuvent causer chez l'homme.

Métaux lourds	Sources anthropiques	Problèmes de santé	Complications
Le mercure	Combustibles fossiles Déchets médicaux et municipaux	Les symptômes de l'empoisonnement au mercure sont principalement neurologiques et ont souvent un impact sur le développement.	Les complications comprennent les lésions cérébrales, les lésions rénales et l'insuffisance circulatoire.
Cadmium	Exploitation minière et fonderie Engrais phosphatés Fumée	L'exposition au cadmium provoque des symptômes semblables à ceux de la grippe.	Les complications comprennent la toux, l'anémie, des lésions rénales irréversibles et un risque accru de cancer.
Arsenic	Fonte Brûler du charbon	Les symptômes de l'empoisonnement à l'arsenic comprennent des vomissements, des douleurs abdominales et des diarrhées.	Les complications comprennent la pigmentation, les lésions cutanées et un risque accru de cancer.
Chrome	Combustion Traitement des métaux	L'empoisonnement au chrome peut affecter les systèmes cardiovasculaire, respiratoire, rénal, digestif et neurologique.	Les complications entraînent des problèmes mortels dans une variété de systèmes organiques différents.
Thallium	Exploitation minière Traitement des métaux	L'exposition au thallium provoque de la fièvre, du délire et du coma.	Des complications ont été associées à un comportement psychotique et à des problèmes de peau, d'os et d'organes.
Plomb	Produits contenant du plomb	L'exposition au plomb provoque des symptômes tels que des douleurs, de l'anémie et des lésions organiques.	Les complications sont neurologiques ; un empoisonnement à un jeune âge peut perturber le développement cognitif et entraîner des déficiences intellectuelles.
Cuivre	Exploitation minière Fongicides et pesticides	Les symptômes de la toxicité du cuivre comprennent des douleurs à l'estomac, de la fatigue et des nausées.	Les complications peuvent entraîner une défaillance des organes, des lésions cérébrales et la mort.
Nickel	Eaux usées domestiques Mines et fonderies	L'ingestion de nickel provoque des nausées, des vomissements et des diarrhées.	Les complications comprennent la mort et un risque accru de cancer.
Zinc	Exploitation minière et fonte Production d'acier	Les symptômes de la toxicité du zinc comprennent des nausées, des vomissements et de la fatigue.	Les complications comprennent la dyspnée (respiration difficile) et les problèmes gastro-intestinaux.

Dispersion et dégradation des métaux lourds

La pollution par les métaux lourds est généralement dispersée (répandue sur une large zone) par le vent, l'eau et le sol.

Les métaux lourds sont non biodégradables et persistent donc dans l'environnement. La pollution par les métaux lourds nécessite donc des mesures correctives.

Surveillance de la pollution par les métaux lourds

Au Royaume-Uni, la pollution par les métaux lourds est étudiée à l'aide d'un réseau de surveillance composé de 15 sites ruraux répartis dans tout le pays. Il mesure le dépôt et les concentrations de fond des métaux lourds en analysant l'eau de pluie et les particules atmosphériques. Les concentrations de métaux sont combinées aux données météorologiques pour calculer les dépôts et établir des cartes des dépôts au Royaume-Uni.

Ce réseau de surveillance est utilisé pour prévoir la mobilité des métaux lourds et informer les programmes de surveillance. Les membres vulnérables du public sont identifiés et informés du risque de pollution par les métaux lourds.

Contrôler les métaux lourds

Nous avons appris que la pollution par les métaux lourds n'est pas biodégradable et qu'elle peut entraîner de graves problèmes de santé si elle est ingérée en grandes quantités. Il est donc important de limiter la pollution par les métaux lourds.

La phytoremédiation

Il s'agit d'une forme de biorestauration, adaptée à une variété de contaminants, notamment :

Les métaux
les pesticides
les explosifs
le pétrole

Laphytoremédiation est une technique qui utilise les plantes pour nettoyer les environnements contaminés.

Lesplantes à fibres sont cultivées dans des sols contaminés par des ions de métaux lourds.

Les plantes comestibles ne sont pas utilisées pour ce processus, de peur que les ions toxiques n'entrent dans la chaîne alimentaire.

Au cours de leur croissance, les plantes à fibres extraient les ions de métaux lourds des sols en les stockant dans leurs racines, leurs tiges ou leurs feuilles. Elles peuvent convertir les ions en produits chimiques moins nocifs à l'intérieur de la plante ou de la zone racinaire, où ils sont libérés dans l'air sous forme de gaz, ou transférés aux microbes du sol qui les décomposent.

La phytoremédiation est un processus lent mais efficace. Cependant, les techniques de phytoremédiation fonctionnent mieux lorsque les niveaux de contaminants sont faibles. Dans le cas contraire, les concentrations élevées peuvent limiter la croissance des plantes.

Adsorption à l'aide de polymères

Lespolymères sont largement utilisés pour éliminer les ions de métaux lourds des eaux usées. Les ions métalliques adhèrent au polymère, qui présente une surface élevée.

L'adsorption est le processus par lequel un solide retient les molécules d'un gaz, d'un liquide ou d'un soluté sous la forme d'une fine pellicule.

A ne pas confondre avec l'absorption !

Le processus d'adsorption est bon marché, très disponible et respectueux de l'environnement. Les polymères ont une grande capacité d'élimination et ne peuvent pas être endommagés par des concentrations élevées d'ions de métaux lourds.

Stabilisation des métaux lourds à l'aide de la technologie des polymères

EcoBond® est un additif chimique qui transforme les métaux lourds présents dans les sols et les sédiments en minéraux insolubles. Ainsi, il stabilise durablement les ions nocifs, limitant le lessivage et les problèmes écologiques qui y sont associés. Les produits EcoBond® sont fabriqués à partir de polymères à liaison élastiérique hybride (HEB). Il agit en attirant l'humidité, ce qui élimine les dégagements gazeux.

L'additif EcoBond® peut être utilisé de -37ºC à 60ºC, et même sous l'eau !

Techniques de contrôle agricole

Les produits agrochimiques et les engrais inorganiques sont souvent à l'origine de la présence de métaux lourds dans les sols agricoles. On peut limiter ce phénomène en :

Cultiver des plantes dont les facteurs de transfert sont plus faibles (ce qui empêche les métaux de se répandre dans les parties comestibles de la culture).
Appliquer des amendements organiques au sol pour diminuer l'accumulation des métaux
Rotation des cultures
Planter des cultures pour la phytoremédiation

J'espère que cet article t'a expliqué les métaux lourds. N'oublie pas qu'il s'agit de métaux denses et toxiques qui peuvent causer divers problèmes de santé. Les stratégies de contrôle de la pollution par les métaux lourds comprennent la phytoremédiation et l'adsorption à l'aide de polymères.

Métaux lourds - Principaux enseignements

Les métaux lourds sont des éléments chimiques métalliques à forte densité qui sont toxiques ou vénéneux à faible concentration. À forte concentration, les métaux lourds sont source de pollution.
Les sources anthropiques de pollution par les métaux lourds comprennent l'exploitation minière, le traitement, l'agriculture, l'industrie et les centrales électriques.
Les métaux lourds sont denses, lustrés, ductiles, malléables et conducteurs. Ils ont une importance biologique, mais en forte densité, ils sont sujets à la bioaccumulation et à la bioamplification. Le mercure, le cadmium, l'arsenic, le chrome, le thallium, le plomb, le cuivre, le nickel et le zinc sont des exemples de métaux lourds.
La pollution par les métaux lourds est dispersée par le vent et l'eau. Elle n'est pas biodégradable et doit donc être traitée par des mesures correctives.
La lutte contre la pollution par les métaux lourds fait appel à des stratégies de phytoremédiation ou d'adsorption à l'aide de polymères.

^{1. Nixalite of America Inc, Eco Bond, 2013}

^{2. Centre britannique pour l'écologie et l'hydrologie, Introduction à la surveillance des métaux lourds, 2022.}

^{3. Organisation mondiale de la santé, Le saturnisme, 2022}