Plomb

La concentration de Pb dans la croûte terrestre est d’environ 15 mg.kg^-1. C’est l’ETM le plus répandu à la surface de la terre. Le Pb se trouve à l’état naturel dans divers minéraux sous forme de carbonate PbCO3 (cérusite), de sulfure PbS (galène), de sulfate PbSO4 (anglésite), etc…

Le Pb est utilisé dans des alliages, pour la soudure, ainsi que dans les écrans protecteurs contre les rayons X pour son coefficient d’absorption élevé. Certains oxydes mixtes de Pb (II), ferroélectriques, sont utilisés dans des condensateurs. Son utilisation comme pigment dans les peintures et sous forme

de tetraalkyls (tétraméthyle et tétraéthyle) de Pb comme agents antidétonants dans l’essence est progressivement abandonnée en Europe à partir de 1990 et totalement en 2000.

Sa concentration moyenne dans les sols dépend de la roche mère et est comprise entre 20 et 50 mg.kg^-1. Les retombées atmosphériques (processus de combustion, fonderies ; Badawy et al., 2002) et les gaz d’échappement contribuent à 68 % de l’enrichissement moyen annuel des sols (Berthelin et Bourrelier, 1998). Manosa et al. (2001) estiment que l’accumulation dans le sol de cartouches de Pb (utilisées pour la chasse) est responsable de la mort de quelques 16 300 oiseaux d’eau dans le delta de l’Ebre chaque année. La toxicité de Pb concerne son atteinte au système nerveux (saturnisme en particulier). Dans la plupart des sols urbains industriels, le Pb se situe à des teneurs comprises entre 100 et 200 mg.kg^-1.

Influence des paramètres physico-chimiques et des principaux constituants du sol sur la mobilité de Pb

Le Pb possède trois états de valence (0, +II et +IV) mais il n’est présent dans les eaux naturelles que sous sa forme divalente (Figure 13). A pH < 5-6, la forme dominante en solution est Pb²⁺ alors qu’à pH > 5-6, on observe majoritairement la formation de PbCO3

0. L’adsorption du Pb sur des surfaces minérales concernerait donc plutôt les pH faiblement acides à neutres.

Figure 13 : Diagramme Eh-pH du système Pb-O-H (10^-10 mol.kg^-1 de Pb et conditions standards de température et pression, Takeno, 2005).

Le Pb est généralement considéré comme étant fortement retenu dans les sols et donc peu mobile, en particulier en conditions réductrices (Blanc et al., 2004). Les proportions de Pb piégées dans les sols dépendent fortement de la CEC et du pH du sol ce qui indique une fixation forte par le biais des

phénomènes d’échange d’ions et de complexation de surface respectivement (Morin et al., 2001). Les oxydes de Fe et de Mn seraient des substrats particulièrement favorables à la complexation du Pb dans le sol (Morin et al., 2001). Le Pb est également présent dans de nombreuses phases minérales :

- carbonates et phosphates en conditions oxydantes, - sulfures en conditions réductrices.

La forte rétention de Pb vient également de sa propension à se fixer à la MO et notamment par complexation avec les substances humiques (Johnson et Petras, 1998). Pb est généralement retenu dans les premiers centimètres d’un sol si celui-ci contient au moins 5 % de MO ou présente un pH supérieur à 5. Mais sa solubilité peut augmenter en raison de la formation de complexes organiques dissous. Ces complexes sont particulièrement présents de pH neutre à acide. Sauvé et al. (1997) estiment que 30 à 50 % du Pb dissous est sous forme de complexe organique à bas pH (3 à 6,5) et 80 à 99 % lorsque le pH est proche de la neutralité.

Influence des bactéries sur la mobilité de Pb dans les sols

La microflore des sols intervient sur la mobilité de Pb de façon indirecte, par des phénomènes de solubilisation (excrétion d’acides organiques complexants et de protons, minéralisation de la MO) et de séquestration (biosorption, bioaccumulation). L’excrétion d’acides organiques par des bactéries du genre Clostridium a permis de solubiliser jusqu’à 40 % du Pb contenu dans des oxydes de Pb en conditions anaérobie (Francis et Dodge, 1988). L’étude a montré que le Pb libéré par les bactéries restait peu en solution et était immobilisé par adsorption sur les parois bactériennes. La biosorption de Pb²⁺ a été étudiée chez les bactéries libres ou immobilisées (biofilms) ainsi que chez les champignons (Deneux-Mustin et al., 2003). Accumulés ou sorbés à la surface de la paroi cellulaire, le Pb peut être transformé par l’activité métabolique de la cellule (Richards et al., 2002). Pb peut également être fixé sur des biofilms constitués d’exopolysaccharides (EPS) sécrétés par les bactéries (Guibaud et al., 2005).

Transfert de Pb aux plantes

Bien que naturellement présent dans les plantes, il n’a pas été démontré que Pb puisse jouer un rôle essentiel dans leur métabolisme. Mais, d’une manière générale, les plantes accumulent peu le Pb. En moyenne, tous végétaux confondus, le facteur de transfert est compris entre 0,01 et 0,1 (Alloway, 1995). Cependant des concentrations élevées de Pb ont été mesurées dans les racines de pins (Hartley et al., 1999). Peu soluble dans l’eau, Pb est absorbé principalement par les poils absorbants et stocké sur les parois cellulaires de la plante (Kabata-Pendias, 2001). Diehl et al. (1983) montrent que le tétraalkyl de Pb (issu de l’essence au Pb) dans le sol est rapidement converti en composés solubles facilement disponibles pour les plantes et donc particulièrement accumulé. Le Pb absorbé par les

plantes est donc accumulé principalement dans les racines et sa translocation vers les parties aériennes est très limitée (Dahmani-Muller et al., 2000 ; Kohler et al., 2000-a ; Dahmani-Muller et al., 2001 ; Hozhina et al., 2001).

La quantité de Pb dans la plante ayant poussé sur une surface contaminée, est, en général, bien corrélée à la quantité de Pb dans le sol, bien que cette relation diffère selon les organes de la plante (Kabata-Pendias, 2001). En effet, le Pb transporté par les particules atmosphériques, source majeure de pollution en Pb, est aussi facilement prélevé à travers les feuilles (Kabata-Pendias, 2001). Il a été estimé que jusqu’à 95 % du Pb total dans la plante pourrait provenir de dépôts atmosphériques sur les plantes à feuilles (Dalenberg et van Driel, 1990).

1.2.5. Mercure