DEUXIÈME PARTIE : LES CONSÉQUENCES DES MÉTAUX LOURDS SUR L'ENVIRONNEMENT
I. SOURCES ET CARACTÉRISTIQUES DES MÉTAUX LOURDS
A. LES « MÉTAUX LOURDS »
1. Caractéristiques
a) Les métaux lourds
Un métal est une matière, issue le plus souvent d'un minerai ou d'un autre métal, dotée d'un éclat particulier, bon conducteur de chaleur et d'électricité, ayant des caractéristiques de dureté et de malléabilité, se combinant ainsi aisément avec d'autres éléments pour former des alliages utilisables dans l'industrie, l'orfèvrerie.... On appelle en général métaux lourds les éléments métalliques naturels, métaux ou dans certains cas métalloïdes (23 ( * )) caractérisés par une masse volumique élevée, supérieure à 5 grammes par cm 3 . On retrouve dans certaines publications anciennes l'appellation de « métal pesant ». Quarante et un métaux correspondent à cette définition générale auxquels il faut ajouter cinq métalloïdes Ces métaux sont présentés dans le tableau ci-après :
Table périodique des éléments
(le fond grisé indique les éléments de masse volumique supérieure à 5g/cm 3 ;
le cercle indique les éléments cités comme toxiques
pour l'homme et l'environnement dans divers documents)
Source ADEME - retombées atmosphériques des métaux en France
L'appellation métaux lourds est cependant une appellation courante qui n'a ni fondement scientifique, ni application juridique.
- Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l'environnement, mais en général en quantités très faibles. On dit que les métaux sont présents « en traces ». Ils sont aussi « la trace » du passé géologique et de l'activité de l'homme.
La classification en métaux lourds est d'ailleurs souvent discutée car certains métaux toxiques ne sont pas particulièrement « lourds » (le zinc), tandis que certains éléments toxiques ne sont pas tous des métaux (l'arsenic par exemple). Pour ces différentes raisons, la plupart des scientifiques préfèrent à l'appellation métaux lourds, l'appellation « éléments en traces métalliques » -ETM- ou par extension « éléments traces ».
- La toxicité des métaux lourds a conduit les pouvoirs publics à réglementer les émissions en fixant des teneurs limites. Cette réglementation n'est cependant d'aucun secours pour déterminer sans ambiguïté une liste de métaux à surveiller car la liste varie selon les milieux considérés : émissions atmosphériques, rejets dans l'eau, règles sur l'épandage des boues ou la mise en décharge...
L'arrêté du 2 février 1998, relatif aux installations classées pour la protection de l'environnement, fixe notamment les émissions de toute nature que doivent respecter ces installations. L'arrêté ne définit pas les « métaux lourds » mais sélectionne un certain nombre de métaux sujets à des contraintes environnementales, en l'espèce le respect de limites d'émission dans l'eau. Douze métaux sont concernés : Aluminium, Arsenic, Cadmium, Chrome, Nickel, Cuivre, Etain, Fer, Manganèse, Mercure, Plomb, Zinc. D'autres réglementations sont plus restrictives. L'arrêté du 8 janvier 1998 fixant les descriptions techniques applicables à l'épandage des boues sur les sols agricoles détermine des « teneurs limites en éléments traces », pour sept métaux seulement. D'autres choix sont possibles. La réglementation sur les émissions atmosphériques fixe des valeurs admissibles sur quinze métaux.
La réglementation n'est donc d'aucun secours et contribue même à entretenir l'ambiguïté (7, 12 ou 15 métaux soumis à des contraintes environnementales). Difficulté supplémentaire, dans son rapport sur les éléments en France, l'Académie des Sciences ne prend en considération que neuf éléments, classés en « éléments en traces » : Arsenic, Cadmium, Chrome, Cuivre, Mercure, Nickel, Plomb, Sélénium et Zinc...
Le tableau ci-dessous est un indicateur des difficultés de classement :
Valeurs admissibles réglementées en France pour certains milieux
|
Mercure |
Plomb |
Cadmium/Cuivre |
Arsenic |
Nickel/ Zinc |
Cobalt |
Manganèse |
|
|
air |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
|
eau |
oui |
oui |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
|
épandage des boues |
oui |
oui |
oui |
non |
non |
non |
non |
|
décharge |
oui |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
non |
Il existe néanmoins une constante. Parmi les métaux lourds, on distingue principalement trois d'entre eux : le mercure, le plomb et le cadmium. Pourquoi distinguer ces trois métaux ? Il y a, d'une part, une raison historique. Les premiers biochimistes ont distingué ces trois métaux en raison de leur affinité avec le soufre qui permettait d'identifier les protéines « qui précipitent lourdement » ou donnent facilement des sels (sels de mercure, sels de plomb...). Dans son tableau de classification des éléments chimiques, réalisé à partir de la masse atomique et du nombre d'électrons des éléments, le chimiste russe Mendeleïev, en 1869, reprend la distinction.
D'autre part, les trois métaux ont aussi quelques caractéristiques physico-chimiques communes :
- ils ne se détruisent pas. Ils se transportent, changent de forme chimique, mais ne se détruisent pas.
- ils ont une conductivité électrique élevée, qui explique leur utilisation dans de nombreuses industries.
- mais surtout, ils présentent une certaine toxicité pour l'homme, entraînant notamment des lésions neurologiques plus ou moins graves. Tandis que tous les autres ont une utilité dans le processus biologique -certains métaux (les oligo-éléments) sont même indispensables à la vie (le fer, le cuivre, le nickel, le chrome...)-, les trois métaux cités sont des éléments uniquement toxiques.
Le présent rapport sera pour l'essentiel limité à ces trois principaux métaux lourds. La liste n'est cependant pas bloquée puisque quelques autres métaux -et non métaux- seront aussi évoqués lorsqu'ils présentent un intérêt similaire (cas de l'arsenic dans l'eau par exemple).
* (23) Un métalloïde est un élément qui combine certaines caractéristiques du métal et d'autres caractéristiques opposées, l'absence de conductivité électrique par exemple. L'arsenic est un métalloïde.