Arsenic, Chrome et Cuivre

L’arsenic (As) est un métalloïde dont la masse atomique est de 74,92 g.mol-1. Sous forme dissoute, les formes inorganiques de l’arsenic les plus courantes sont les composés d’arsénite (As(III)) et d’arséniate (As(V)) (LCPE, 1993). Parmi les espèces d’arséniate inorganiques, nous pouvons citer H3AsO4 (acide arsénique), H2AsO4-, HAsO42- et AsO43-, tandis que; les espèces d’arsénite inorganiques incluent H3AsO3 (acide arsénieux), H2AsO3- et HAsO32-. Dans un milieu oxydant, l’As se trouve principalement sous sa forme pentavalente, alors que; sous des conditions réductrices, les espèces de l’As(III) prédominent. Les composés d’arsénite sont plus mobiles que les composés d’arséniate. Dans le bois traité à l’ACC, l’As est présent sous sa forme pentavalente et plusieurs études ont mis en évidence que l’As est lessivé du bois traité sous sa forme pentavalente (Henke, 2009). Selon de nombreuses études, l’As(V) est principalement fixé sur le sol par adsorption aux oxydes et aux hydroxydes d’aluminium, de manganèse ou de fer. Généralement, les différents composés de l’As(V) sont préférentiellement adsorbés aux particules argileuses et aux fractions résiduelles du sol, fractions composées essentiellement des minéraux silicatés primaires et secondaires (ATSDR, 2007; Henke, 2009). Récemment,

Reynier et al. (2013b) ont montré que l’As est principalement présent dans la fraction résiduelle ou fixé à la matière organique contenue dans le sol étudié.

Certains composés de l’As ont été identifiés comme étant des substances dangereuses pour la santé humaine (ATSDR, 2007). Plusieurs composés de l’As sont cancérigènes et peuvent causer des cancers de la peau, du foie, des reins ou de la vessie (Brown et al., 2002). D’autres effets ont aussi été rapportés dans la littérature, tels que des maladies cardiovasculaires, du diabète (Henke, 2009), des dommages aux systèmes nerveux ou immunitaire. En général, les espèces inorganiques de l’As(III) sont plus toxiques, mais plus mobiles dans l’environnement que celles de l’As(V) (INERIS, 2010). Selon l’OMS (2008), la concentration limite de l’As recommandée dans l’eau potable est 10 µg.L-1.

Le chrome (Cr) est un métal de transition, sa masse atomique est 51,99 g.mol-1. Le chrome présente cinq états d’oxydation dont les plus répandus dans l’environnement et dans l’industrie de préservation du bois sont le Cr(+III) et le Cr(+VI). En solution aqueuse, le chrome trivalent peut être présent sous forme d’hydroxyde de chrome (CrOH2+, Cr(OH)2+, Cr(OH)3, Cr(OH)4-) ou d’oxyde de chrome (Cr2O3), dépendamment du pH et du potentiel d’oxydoréduction de la solution. De plus, le Cr(III) peut aussi former des complexes stables avec les ions sulfates (CrSO4+), ammoniums (Cr(NH3)63+), cyanures, sulfo-cyanures, chlorures (CrOHCl2) et fluorures (Lespagnol, 2003). Pour le chrome hexavalent, les formes majoritaires trouvées dans l’environnement comprennent HCrO4-, CrO42-, H2CrO4, CrO3, CrO2Cl2, (NH4)2CrO4, Na2CrO4 et Na2Cr2O7. Le chrome est moins soluble et plus stable sous sa forme trivalente que sous sa forme hexavalente. En effet, en solution aqueuse, le Cr(III) peut facilement précipiter sous forme d’hydroxydes (Cr(OH)3) à des pH se situant entre 7 et 11. En raison de sa solubilité élevée, le chrome hexavalent est plus biodisponible et plus toxique pour les humains et les animaux que le chrome trivalent (Kotas et Stasicka, 2000). Le Cr, quant à lui, est lixivié du bois sous sa forme Cr(III), mais il peut être présent en de très faibles quantités sous sa forme la plus oxydée soit le Cr(VI) (Coudert, 2013). En pénétrant dans le sol, le Cr(VI) est réduit en Cr(III) par la matière organique, par le Fe(II) ou par les sulfures présents (Lespagnol, 2003). La mobilité de Cr(III) dans le sol est très faible, ce contaminant pouvant être rapidement fixé sur les composantes intrinsèques du sol par complexation avec la matière organique (acides humiques

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et fulviques). Reynier et al. (2013b) ont montré, en utilisant la technique d’extraction séquentielle (Tessier et al. 1979), que le Cr est principalement présent dans la fraction résiduelle ou lié à la matière organique présente dans le sol étudié.

Le chrome hexavalent est toxique pour l’homme et la faune. Il est classé parmi les composés cancérigènes pour l’homme (Environnement Canada et Santé Canada, 1994). L’US EPA indique que le Cr(VI) cause des dommages au foie et à la circulation rénale. Il peut également causer des irritations de la peau après de longues périodes d’expositions. L’inhalation du Cr(VI) peut également provoquer des dommages aux systèmes nerveux (Baral et Engelken, 2002) et immunitaire (Dang et Chen, 2003). Selon l’OMS (2008), la concentration limite du chrome dans l’eau potable est 50 µg.L-1.

Le cuivre (Cu) est également un métal de transition, de masse atomique 63,55 g.mol-1. Le cuivre peut se trouver sous deux degrés d’oxydation, qui sont (+I) et (+II), en plus de sa forme métallique (0). Le Cu(II) est plus stable en solutions aqueuses que le Cu(I). Dans l’environnement, le Cu se trouve principalement sous forme de chalcopyrite (CuFeS2). Le cuivre est lixivié du bois traité sous sa forme cuivrique Cu(II). La mobilité et le transport du Cu(II) dans le sol sont réduits par la grande affinité de ce composé avec les composants intrinsèques du sol. En effet, le cuivre est rapidement complexé par la matière organique et par les minéraux, en particulier par les hydroxydes contenus dans le sol (Lespagnol, 2003). Une extraction séquentielle de sols contaminés a permis de mettre en évidence que 70% du Cu se présente dans la fraction organique (Mulligan et al., 2001a). Récemment, Reynier et al. (2013b) ont montré que, dans le sol étudié, le cuivre peut être lié aux carbonates (17–20%), à la matière organique et aux sulfures (2–34%), aux oxydes métalliques (16–29%) ainsi que dans la fraction résiduelle (19–61%).

Le Cu est reconnu pour être un élément essentiel pour de nombreux processus métaboliques en raison de sa présence dans les protéines et les enzymes. En effet, cet élément régule le transport du fer, du cholestérol et du glucose (Goldhaber, 2003). Toutefois, en quantités excessives, le Cu peut provoquer des dommages au foie et aux reins (US EPA, 2006). Dans l’eau potable, la concentration limite en cuivre est fixée à 2 mg.L-1 (OMS, 2008).