Fiches toxicologiques des métaux étudiés et de leurs principaux composés minérau

ARSENIC (As) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (NaAsO2 ; AsCl3 ; CuHAsO3 ;

As2O5 ; Ca3(AsO4) 2 )

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

L’arsenic est assez répandu dans la nature, et ses principaux minerais sont : le mispickel (FeAsS), le réalgar (As2S2), l’orpiment (As2S3), la loellingite

(As2Fe). L’arsenic et ses composés minéraux ont de

nombreuses applications industrielles : insecticides, raticides, herbicides, fongicides, colorants, métallurgie, empaillage des animaux ; épilage des peaux en tannerie, etc.

Propriétés physiques :

Présent sous forme de cristaux. As et CuHAsO3 sont insolubles dans l’eau, Ca3(AsO4) 2 et peu soluble dans l’eau et soluble dans les acides diluées alors que NaAsO2 et As2O5 sont très solubles, et que AsCl3 est décomposé par l’eau.

Propriétés chimiques :

As s’oxyde à l’air humide et brûle dans l’O2 en dégageant des fumées toxiques (As2O3). Il se combine avec le soufre et peut réagir violemment en présence d’agents oxydants. AsCl3 attaque les huiles et les graisses et réagit violemment avec les bases, NH4 et les oxydants ; As2O5 est un agent oxydant peu stable.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail :

VME (PbHAsO4) : 0,15 mg Pb m3

Valeurs d’exposition fixées par l’ACGIH (USA) :

VME (As et composés solubles) : 0,2 mg As m3

Toxique par inhalation, ingestion et contact. L’intensité des troubles est très variable en fonction du composé incriminé.

Toxicité aiguë : l’ingestion d’une dose massive se traduit par de graves troubles digestifs, accompagnés parfois d’une chute de tension et d’un état de choc avec anurie. Dans les intoxications suraiguës, on note une encéphalopathie, des troubles cardio-vasculaires, une hépatonéphrite et des troubles de coagulation pouvant conduire à une mort rapide. Après inhalation, présence d’irritation du tractus respiratoire et des conjonctives. Des intoxications subaiguës peuvent survenir après des expositions cutanées, avec apparition de troubles neurologiques. Certains sels d’As peuvent provoquer de graves brûlures oculaires et des dermites.

Toxicité chronique : As agit sur de multiples organes : atteinte cutanée (dermites, tumeurs bénignes ou malignes), une atteinte des muqueuses, une chute des cheveux, des stries de Mees sur les ongles, une polynévrite sensitivomotrive (membres inf. d’abord), une atteinte sanguine (anémie, etc.), et plus rarement, des troubles digestifs, hépatiques, rénaux ou cardiovasculaires.

Mutagénèse : une augmentation du nombre d’aberrations chromosomiques a été observée dans les lymphocytes d’ouvriers exposés à As.

Cancérogénèse : élévation du nombre de cancers du poumon et de la peau (foie et sang ?) chez les personnes exposées à As.

Tératogénèse : augmentation des avortements spontanés, petits poids à la naissance et malformations

Toxicocinétique – Métabolisme : As est facilement absorbé par voie digestive (80%), respiratoire et cutanée. Il est transporté dans le sang et distribué rapidement aux divers organes . Les composés traversent la barrière hématoméningée et placentaire. L’élimination de fait par les reins, les poils et les cheveux. As intervient sur l’organisme en modifiant de nombreux systèmes enzymatiques et en perturbant la synthèse de protéines ou de nucléotides.

CADMIUM (Cd) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (CdO; CdCl2; Cd(NO3)2,H2O;

3CdSO4,8H2O; CdS)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Cadmium métal : revêtement anti-corrosion des métaux

(cadmiage), électrode négative dans les accumulateurs, constituant de nombreux alliages, anti-friction, soudage et brasage ;

Composés minéraux : cadmiage électrolytique (oxyde,

chlorure, cyanure), sels d’acides organiques comme stabilisants pour plastique (oxyde, chlorure, nitrate), pigments, constituants de matériels électriques, substance luminiscente pour télévision.

Propriétés physiques :

Métal mou, très malléable et très ductile, insoluble dans l’eau et les solvants organiques usuels. L’oxyde de cadmium est soluble dans les acides, l’ammoniaque, l’éthanol et l’acétone. Le chlorure, le sulfate et le nitrate sont très solubles dans l’eau et les acides. Le sulfure est insoluble dans l’eau et décomposé par les acides concentrés.

Propriétés chimiques :

A T° ordinaire et à sec, pas d’oxydation ; s’oxyde lentement en présence d’humidité. Chauffé à T° élevées, brûle en émettant des vapeurs de CdO. Il est facilement attaqué par les acides et peut réagir violemment avec diverses substances.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail :

VME (Cd et composés) : 0,05 mg m3 VLE (CdO) : 0,05 mg m3

Toxique par inhalation et ingestion

Toxicité aiguë : l’ingestion est rapidement suivie de troubles digestifs intenses (nausées, vomissements, douleurs, diarrhées). Effet émétisant avec une dose unique de 10 mg de Cd, et à doses élevées, pertes digestives conduisant à une insuffisance rénale. Aux doses massives, mort en 24 h (collapsus cardiovasculaire, etc.). Par voie respiratoire, intoxication aiguë par brève exposition à une forte concentration de vapeurs (irritation des voies respiratoire, troubles digestifs, fièvre et céphalées). Une exposition élevée (10 mn à 150-300 mg Cd m3 ou 1h 40-50 mg ou 8h à 5 mg) conduit à une pneumonie, des troubles hépatiques et rénaux, une artériosclérose et des infarctus en 3-10 jours, ou à un œdème pulmonaire mortel en 3 jours.

Toxicité chronique : le Cd est un toxique cumulatif car il est éliminé très lentement dans le corps humain. Les principaux organes atteints sont les reins (dysfonctionnement des tubules), les poumons (emphysème) et le tissu osseux (déminéralisation du squelette) ; des troubles digestifs (nausées, perte d’appétit) et des signes d’irritation des voies supérieures (laryngite, rhinite) sont aussi constatés.

Génotoxicité : ?

Cancérogénèse : excès de mortalité par cancer bronchique et pulmonaire chez les travailleurs exposés au Cd.

Effets sur la reproduction : modification des spermatocytes chez les travailleurs exposés à des fumées d’oxyde, réduction du poids, rachitisme et retard dentaire chez les enfants dont les mères ont été exposées au Cd pendant leur grossesse.

Toxicocinétique – Métabolisme : l’absorption digestive des composés du Cd est faible, même pour les composés solubles (3 à 7%). Par inhalation on estime à 60 % l’absorption du CdO par les poumons. L’absorption percutanée est considérée comme négligeable. Le Cd absorbé est transporté dans le sang (70% dans les globules rouges) puis s’accumule essentiellement dans le foie et les reins (50 à 75 %). La ½ vie du produit dans l’organisme est très longue (10 à 30 ans), et l’excrétion, très lente, est essentiellement urinaire.

CHROME (Cr) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (CrO3 ; Na2CrO4 ; K2CrO4 ;

Na2Cr2O7 ; K2Cr2O7)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Trioxyde de chrome : décapage des métaux, purification des huiles, industrie de la photographie, tanneries, teinturerie, médecine.

Chromates et dichromates de Na et K : fabrication des

bois, de pigments, tannage, photogravure, impression des textiles, industrie pétrolière.

Propriétés physiques :

Le trioxyde de chrome est très hygroscopique et très soluble dans l’eau. Les chromates et dichromates sont également solubles dans l’eau. Le chromate de Na est soluble dans l’éthanol.

Propriétés chimiques :

Le trioxyde de chrome, les chromates et les dichromates de Cr sont des composés extrêmement réactifs en raison de leur pouvoir oxydant puissant, et les solutions aqueuses de CrO3 attaquent de nombreux métaux.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail :

VME (CrO3 ; chrome hexavalent) : 0,05 mg Cr m3 VLE (CrO3) : 0,1 mg Cr m3

CrO3 toxique par inhalation et ingestion, très

toxique pour les organismes aquatiques

Toxicité aiguë : Par contact avec la peau, le CrO3 et les chromates provoquent de sévères brûlures. Les atteintes à l’œil par des conjonctivites (aérosols) ou des lésions graves de la cornée (projections). L’inhalation d’aérosols entraîne une irritation des muqueuses, des ulcérations, de l’asthme. L’ingestion accidentelle cause des lésions caustiques du tube digestif (vomissement, œdème, syndrome dysentérique, collapsus cardio- vasculaire), une insuffisance rénale, une hépatite cytolytique et une hémolyse.

Toxicité chronique : Le contact répété et l’inhalation chronique de CrO3 ou de chromates crée des ulcérations lentes à cicatriser avec des cicatrices rétractiles, des dermites eczématiformes, des laryngites, pharyngites et bronchites chroniques.

Mutagénèse - Cancérogénèse : Aberrations chromosomiques accrues chez les travailleurs exposés à du Cr hexavalent et aux chromates. L’exposition aux chromates présente en plus un risque accru de cancers broncho-pulmonaires.

Effets sur la reproduction : Effets embryotoxiques et tératogènes nets chez des animaux exposés au CrO3, avec également des malformations (fentes palatines) et des retards de développement.

Toxicocinétique – Métabolisme : Très soluble, le CrO3 et les chromates peuvent être absorbés par voie cutanée ou pulmonaire. Ils sont transportés par le sang puis s’accumulent dans le foie, l’utérus, les reins et les os. Ils sont éliminés très rapidement par voie urinaire (80 % en 1-2 jours).

MERCURE (Hg) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (HgO ; HgCl2 ; HgSO4 ; HgS)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Mercure : constituant électrique, cathode liquide

(industrie chimique) et fabrication d’instruments de mesure et de laboratoire (thermomètre, etc.), préparation d’amalgames (dentaires)

Composés minéraux : nombreux usages dans les composants électriques, les catalyseurs, la préparation de dérivés organo-mercuriels, les pigments (pour plastiques, papier, cires).

Propriétés physiques :

Seul métal liquide à T° ordinaire, très dense et très mobile, pratiquement insoluble dans l’eau et les solvants organiques usuels. A T° ordinaire, il émet des vapeurs en quantité appréciable. HgO, très peu soluble, se décompose en Mg et O2 sous l’effet de la lumière ou de fortes T°. HgS est insoluble dans l’eau, à l’inverse de HgCl2, très soluble dans l’eau, les alcools et les cétones. HgSO4 s’hydrolyse au contact de l’eau.

Propriétés chimiques :

A T° ordinaire et à sec, Hg n’est pas oxydé par l’air ni par O2, mais en présence de traces de vapeur d’eau, il peut s’oxyder lentement. Le souffre et les Halogènes se combinent facilement au Hg. Les solutions d’ammoniaque, les acides sulfuriques et nitriques attaquent facilement Hg en présence d’air ou de O2. La plupart des métaux se dissolvent dans le Hg pour donner des amalgames, mais leur solubilité est faible (exceptés Zn, Pb, Cd, Na, K, Ga, Ti). HgO se comporte comme un oxydant et est réduit par l’hydrogène. Cu et Zn peuvent libérer Hg de HgS à T° ordinaire en présence d’eau.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail :

VME (vapeurs de Hg) : 0,05 mg Hg m3

VME (composés minéraux du Hg) : 0,1 mg Hg m3

Hg est toxique par inhalation et HgCl2 très toxique

par ingestion et contact avec la peau

Toxicité aiguë : L’inhalation de vapeurs de Hg (1 à 3 mg m3 pendant quelques h) entraîne une irritation des voies respiratoires, une encéphalopathie parfois grave, des troubles digestifs et rénaux modérés. Des inflammations locales importantes (et récidivantes si le métal n’est pas enlevé) s’observent par effraction cutanée de Hg liquide. En cas de passage intraveineux, risque de lésions nécrotiques (embolie artérielle). Pas d’intoxication systémique en cas d’ingestion car faible absorption digestive de Hg. Par contre, inflammation de l’ensemble du tractus gastro-intestinal, insuffisance rénale aiguë et stomatite en cas d’ingestion de sels mercuriques, d’autant plus que ceci sont solubles. Toxicité chronique : une intoxication chronique (exposition prolongée à des vapeurs ou poussières) peut provoquer une encéphalopathie, des tremblements, des pertes de poids, de l’inappétence et des insomnies, puis une stomatite (chute des dents) et des troubles du comportement (excitabilité, dépression). L’exposition prolongée à des vapeurs induit aussi une décoloration caractéristique du cristallin. Le contact prolongé ou répété avec du Hg ou ses dérivés peut entraîner un eczéma.

Effets sur la reproduction, mutagénèse :

Un nombre anormalement élevé d’abbérations chromosomiques a été observé chez des travailleurs exposé au Hg, ainsi que des avortements spontanés et des mastopathies chez les femmes exposées à des vapeurs de Hg. Des cas d’oligospermie et de stérilité ont également été noté en cas d’exposition au HgO.

Toxicocinétique – Métabolisme

L’absorption de Hg par voie orale est très faible (<0,01%) ; par voie cutanée, elle peut être appréciable ; l’absorption de vapeurs par voie pulmonaire est très efficace (80% de Hg retenu dans les membranes alvéolaires). Passage dans le sang et distribution dans les organes très rapides. L’accumulation se fait dans le foie et les reins, et 1% dans le cerveau. La ½ vie biologique du Hg est de 58 jours (2 j. dans les poumons, 3 dans le sang, 64 dans les reins, plusieurs années dans le cerveau). L’absorption des composés minéraux peut atteindre 10-15%. La ½ vie biologique est plus courte chez la femme que chez l’homme. Le mécanisme de l’action toxique repose sur l’inhibition des enzymes thiol-dépendantes et sur la perturbation du transport dans les tubules rénaux.

NICKEL (Ni) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (NiO ; Ni(OH)2 ; NiCO3 ; NiCl2,6H2O ;

Ni(NO3)2,6H2O ; NiSO4,6H2O)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Production d’aciers inoxydables et d’autres aciers spéciaux, préparation d’alliages non ferreux (pièces de monnaie, outils, ustensiles de cuisine), revêtement électrolytique des métaux, catalyse (chimie organique), fabrication de noyaux magnétiques (aimants), batteries, pigments. Les composés minéraux les plus couramment utilisés dans l’industrie sont NiO, Ni(OH)2, NiCO3 Ni(NO3) 2et NiSO4

Propriétés physiques :

Le nickel se présente sous une forme massive, malléable et ductile ou sous la forme d’une poudre grise. C’est un bon conducteur électrique et thermique, doué de propriétés magnétiques. Il peut fixer les gaz, notamment l’hydrogène. Le Ni métal, les oxydes, hydroxydes et carbonates sont très peu solubles voir insolubles dans l’eau et solubles dans les acides forts et/ou l’ammoniaque, alors que les chlorures, les nitrates et les sulfates sont très solubles dans l’eau et l’éthanol.

Propriétés chimiques :

Nickel métal : Ni n’est pratiquement pas oxydable. A

froid et en absence d’humidité, le métal résiste bien aux halogènes. Dans un courant d’oxyde de carbone à chaud, Ni se volatilise. Difficilement attaqué par les acides chloridriques et sulfuriques, Ni se dissout lentement dans l’acide nitrique, avec formation d’oxydes d’azote toxiques. Il est également dissout par certaines solutions salines. Ni catalyse un grand nombre de réactions (hydrogénation, déshydrogénation, oxydation, isomérisation, condensation, etc.)

Composés minéraux : NiO et Ni(OH)2 ont un caractère basique et sont dissous par les acides. NiO peut avoir des propriétés catalytiques et peut être réduit par H2, CO, NH4 et différents métaux. NiCl2,6H2O et Ni(NO3)2,6H2O sont déliquescents à l’air humide.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail :

VME (Ni) : 1 mg m3

Valeurs d’exposition fixées par l’ACGIH aux USA :

VME (Ni et composés insolubles) : 1 mg Ni m3

VME (composés solubles : NiCl2, NiSO4, Ni(NO3) 2 : 0,1 mg m3

L’ACGIH propose d’abaisser ces 2 valeurs à 0,05 mg Ni m3

Sensibilisation par contact avec la peau et toxicité de NiO par inhalation

Toxicité aiguë: L’intoxication aiguë accidentelle par voie orale provoque surtout des troubles digestifs, des céphalées et une asthénie qui persistent au maximum quelques jours. Un cas mortel d’enfant ayant ingéré 200 mg Ni / kg sous forme de sulfate a été signalé.

Toxicité chronique : Le Ni est connu depuis longtemps comme l’allergène le plus courant pour la peau. La prévalence de la sensibilisation au Ni dans la population est élevée (10% chez la femme, 1à 3% chez l’homme). 40 à 50% de ces personnes sensibilisées développent, par contacts répétés (bijoux, pièces, ustensiles) des dermatoses eczématiformes. De nombreux cas d’asthme sont liés à une exposition à des composés solubles du Ni. Chez des travailleurs de raffinerie de Ni, on observe des rhinites et sinusites chroniques, de l’anosmie et parfois des perforations de la cloison nasale, ainsi que des taux élevés d’immunoglobulines et autres protéines.

Mutagénèse, cancérogénèse : Dans les lymphocytes de travailleurs exposés à des poussières ou fumée, mise en évidence d’un taux élevé d’abbérations chromosomiques et de modification histologique de l'épithélium nasal, à caractère pré- cancéreux. Certaines opérations de raffinage du Ni entraînent un risque accru de cancers de la cavité nasale, des poumons et du larynx, avec des temps de latence très long (de 10 à plus de 35 ans).

Effets sur la reproduction, tératogénèse : Pas d’effet observés sur l’homme, mais Ni ionisé traverse la barrière placentaire, et sur des rats exposés au Ni, on observe une réduction du poids des fœtus, une augmentation de la mortinatalité et des malformations (cerveau, yeux, squelette). Les composés du Ni diminuent la fertilité des mâles (dégénérescence de l’épithélium germinal et atrophie des tubes séminifères).

Toxicocinétique – Métabolisme

La ½ vie de particules solubles dans les poumons est très faible, alors que pour les particules insolubles, elle peut être de plusieurs années. La concentration dans le sang reste faible même pour un dépôt important de composés solubles dans les poumons, et l’absorption gastro-intestinale est très faible (3%). Les composés hydrosolubles (la sueur peut libérer des composés solubles) peuvent subir un transport percutané dont la vitesse est fonction de la nature du sel (max pour le chlorure) et accélérée par les solvants ; les détergents et les huiles. Le Ni ne se retrouve en quantité appréciable que dans les reins et les poumons. Il est excrété rapidement dans l’urine, ou en cas d’ingestion, dans les féces.

PLOMB (Pb) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (PbO ; PbO2 ; Pb3O4 ; PbCl2 ;

PbCO3 ; Pb(NO3)2 ; PbS ; PbSO4 ; PbCrO4)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Traditionnellement employé dans l’imprimerie (où il tend à disparaître) et la fonderie, Pb est aussi présent dans la fabrication des accumulateurs au Pb, des batteries, le découpage au chalumeau, la fabrication des émaux (poterie, faïencerie), le soudage et le polissage, la fabrication de pigments et la verrerie.

Propriétés physiques :

Le plomb métal, le chromate, le carbonate, les oxydes, le sulfure et le sulfate de plomb sont insolubles dans l’eau et solubles dans les acides (chloridrique, nitrique et acétique). Le chlorure et le nitrate sont solubles dans l’eau.

Propriétés chimiques :

Pb n’est pas inerte chimiquement mais présente une remarquable résistance à la corrosion. De nombreux métaux forment des alliages avec Pb fondu. PbO s’altère à la lumière et peut être réduit par certains métaux (Ca, Al, Mg). PbO2 est un oxydant puissant qui se transforme en PbO à 290°C. Le Chromate est explosif en présence d’oxydants forts et le sulfate de Pb réagit violemment avec K.

Valeurs d’exposition fixées par le Ministère du Travail (décret du 1er février 1988) :

VME (vapeurs, fumées et poussières, sur 40 h) : 0,15 mg m3

Valeurs limites biologiques : 0,4 µg ml-1 _{de sang pour} une exposition moyenne de 0,075 mg m3 , 0,6 µg ml-1 de sang pour une exposition de 0,1 mg m3 _{, et 0,7 µg} ml-1 de sang pour une exposition de 0,15 mg m3

Le PbO est toxique par inhalation et ingestion, altère la fertilité et a des effets néfastes sur l’embryon

Toxicité aiguë : Rare en milieu de travail, elle peut survenir par inhalation massive de poussières ou de fumée de Pb. Elle se manifeste par des troubles digestifs et rénaux (oesophagite, gastrite, insuffisante rénale). Possibilité d’anémie et d’atteinte hépatique. La gravité de cette intoxication est liée aux effets neurologiques (encéphalopathie, hypertension crânienne et coma convulsif), qui se manifestent pour une plombémie supérieure à 0,8 µg ml-1 _{de sang,} peuvent laisser d’importantes séquelles et sont plus fréquentes chez l’enfant.

Toxicité chronique : le premier symptôme est une anémie (à partir de 0,5 µg Pb ml-1 _{de sang) qui traduit} l’effet du Pb sur les enzymes de synthèse de l’hémoglobine. Au niveau de l’appareil digestif, on observe des dépôts de Pb au niveau des gencives, des taches sur les joues et des troubles digestifs. Des pancréatites sont possibles. Les effets sur le système nerveux sont d’autant plus sérieux que le sujet est jeune. Des encéphalopathies accompagnées de coma convulsif et une altération des fonctions supérieures surviennent régulièrement (cognitives, etc.). Des neuropathies sensitivo-motrices sont également observées. Au niveau rénal, le Pb provoque une néphropathie et une hyperuricémie (crises de goutte). Chez les sujets de plus de 40 ans, on observe aussi une hypertension artérielle. Enfin, l’os étant le principal lieu de stockage du Pb, des fractures peuvent engendrer des symptômes beaucoup plus graves. Pb diminue également l’immunité humorale.

Effets sur la reproduction et cancérogénèse :

Des intoxications liées à de fortes expositions peuvent entraîner un disfonctionnement ovulatoire avec stérilité, des avortements, une prématurité et une mortalité plus importantes. Les embryons atteints présentent ensuite un retard psychomoteur et mental. La qualité du sperme semble être perturbée pour une plombémie supérieure à 0,3 µg Pb ml-1 _{de sang. Les} études épidémiologiques ne montrent pas d’augmentation du risque de cancer chez les sujets exposés au Pb.

Toxicocinétique – Métabolisme : Pb inorganique est absorbé par les poumons et le tractus gastro- intestinal. L’absorption cutanée est faible. L’absorption duodénale diminue avec l’âge. Pb passe dans le sang où plus de 90% est fixé aux érythrocytes. Les organes cibles sont ensuite le squelette (90%), le système nerveux central et périphérique, le foie, les reins et les muscles. Pb traverse la barrière placentaire pour s’accumuler dans les tissus fœtaux et est excrété dans le lait en raison de sa similarité avec Ca. Pb est éliminé par les féces, l’urine, la bile, la sueur et les phanères.

ZINC (Zn) ET PRINCIPAUX COMPOSES MINERAUX (ZnO ; ZnCl2 ; ZnS; ZnSO4)

Caractéristiques Toxicité

Utilisation :

Nombreuses applications industrielles : revêtement anti-corrosion des métaux, revêtement protecteur (bâtiments), alliages, piles et ampoules électriques, tubes cathodiques, pigments (peinture / plastique / caoutchouc), industrie textile et papetière, soudage, électrolytes pour batteries, conservation du bois, engrais, fongicides, insecticides, produits pharmaceutiques et vétérinaires

Propriétés physiques :

De dureté faible-moyenne à T° ambiante, le zinc