Sources des métaux :

Les métaux lourds peuvent provenir de plusieurs sources d’origine naturelles ou anthropiques. Naturellement présents dans la biosphère, ils proviennent, d’une part, de l’érosion des roches et du lessivage des sols (Lacoue-Labarthe, 2007). D’autre part, la contribution d’origine anthropique issue des rejets industriels et domestiques, l’activité minière et les eaux d’écoulement contaminées par les engrais et les pesticides utilisés en agriculture sont autant de sources ayant contribué à l’augmentation des concentrations de métaux lourds dans le milieu marin et surtout en zone côtière

(Belanger, 2009).

II.3. 1. Les sources naturelles :

La présence de métaux dans le milieu est d'origine naturelle, du fait de la nature géochimique des terrains drainés par les cours d’eau. (Maanan et al, 2004 ; Glasby et

al, 2004). Ils sont donc présents naturellement dans le compartiment continental (sols

et eaux), dans le compartiment marin (eaux et sédiments), dans l’atmosphère et dans la biosphère. D’autres phénomènes, tels que le volcanisme, les feux de biomasse et les

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sources thermales, contribuent au rejet de métaux dans l’environnement (Rocher,

2003).

Le cycle biogéochimique simplifié des métaux lourds est représenté par la figure III.1 (voir Fig III.1).

Figure III.1: Cycle géochimique simplifié des métaux lourds (Miquel, 2001)

Les gisements des métaux lourds au sein de la biosphère se chiffrent par

millions de tonnes. Selon les métaux, les réserves les plus importantes se trouvent dans les roches et/ou les sédiments océaniques. Les métaux lourds, comme tout minerai, sont présents dans les roches, et sont diffusés avec l’érosion. Ces éléments en surface ne viennent cependant pas tous de la roche, puisqu’il peut y avoir cumul entre ce qui vient du sous-sol et ce qui est apporté par l’air, qui peut provenir de très loin (plomb dans les glaces des pôles). (Miquel, 2001)

Ces gisements naturels, enfouis dans les roches, deviennent accessibles et contaminants potentiels dans:

 l’exploitation des mines,

 l’érosion qui transporte les métaux vers les sols, les eaux de surface et les sédiments. En puisant dans des nappes phréatiques de plus en plus profondes, on peut tomber sur une nappe contaminée par une roche très chargée en métaux lourds. Cette

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source de mobilisation des métaux lourds est la moins connue, mais aujourd’hui l’une des plus fréquentes (Miquel, 2001).

- les éruptions volcaniques terrestres ou sous-marines. Une éruption volcanique libère surtout de grosses quantités de gaz carbonique et de soufre, mais aussi des métaux lourds. On estime que les volcans libèrent en moyenne annuelle dans le monde, de 800 à 1.400 tonnes de cadmium, 18.800 à 27.000 tonnes de cuivre, 3.200 à 4.200 tonnes de plomb, et 1.000 tonnes de mercure dans l’atmosphère. Une fois en circulation, les métaux se distribuent dans tous les compartiments de la biosphère : terre, air, océan.

(Miquel, 2001). Cependant, il faut souligner des teneurs moyennes très faibles dans la

croûte terrestre, qui sont souvent inférieures à celles du fond géochimique observé dans certaines formations.

II.3.2. Les sources anthropiques :

Bien que la présence de métaux dans l'environnement provient d’une origine naturelle, la plupart des métaux lourds dans les masses d'eau proviennent d'activités anthropiques (Boscher et al., 2010; Ricart et al., 2010).

L’activité humaine a modifié la répartition des métaux, les formes chimiques (ou spéciations) et les concentrations par l’introduction de nouveaux modes de dispersion (fumées, égoûts, voitures...). Si une partie des métaux lourds part directement dans le sol et les eaux, l’essentiel est d’abord émis dans l’atmosphère avant de rejoindre les deux autres éléments (Miquel, 2001). A titre d’exemple, la contribution anthropique des apports de métaux a été estimée à 99,1, 79,9, 91,6 et 92 %, pour Cd, Cu, Pb et Zn respectivement (Migon, 2005).

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 L'agriculture :

L’agriculture et de l'utilisation massive des engrais (avec leur impuretés), des pesticides, de l'épandage de boues d'épuration, des lisiers (Franklin et al., 2005). En effet, le zinc semble être un élément très facilement assimilable par de nombreuses

espèces végétales. Un apport de 410 g.ha^-1.an^-1 de zinc pour une culture entraîne un

rendement de 18T MS/ha (Juste et al., 1995). Le cuivre sous forme de sulfate (bouillie bordelaise), est utilisé en agriculture pour le traitement des fongiques des vignes et vergers (Coppenet, 1974 ; Coppenet et al., 1993). Le plomb est également utilisé dans certains pesticides tels que les arséniates pour le traitement des vergers, vignes et horticulture (Baize, 1997).

 L'industrie :

Les métaux lourds sont largement utilisés dans une vaste gamme d'activités

industrielles et leur libération, à travers les eaux usées, dans l'environnement a

donné lieu à de nombreux problèmes qui affectent la santé humaine et les écosystèmes aquatiques (Bhatnagar et Minocha, 2010).

Les principaux éléments émis sont : le cadmium lors de la fabrication d’engrais, le mercure par l’industrie des alcalis chlorés et le zinc produit par l’industrie des pneus d’automobiles (Degrez, 2003). Alors que, les cimenteries sont considérées comme des émetteurs importants de poussières. La mise en œuvre de grandes quantités de matières premières et de combustibles qui sont extraits, transportés, broyés, moulus, séchés, constitue des sources potentielles d’émission de poussières. Les poussières émises contiennent des métaux comme le plomb, le cadmium, le chrome, le cobalt, etc…, dont la concentration dépend de leur teneur dans les matières premières et dans

les combustibles (Sprung et Rechenberg, 1994). Ainsi les incinérateurs peuvent

engendrer la production de gaz, de chaleur et surtout de résidus solides (Viala et

Botta, 2005). En Hongrie, les travaux de Molnar et al (1995) ont permis de montrer

que les incinérateurs font partie des plus grands émetteurs de Zn et de Cd dans le système industriel. Une estimation issue des travaux de Brunner et al (2003), indique que les cendres volantes et les résidus d’épuration des fumées des incinérateurs

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contiendraient (en % des intrants) 40% de Zn, 85 à 88% de Cd, 95% de mercure et 30% de plomb.

 L'urbanisation :

Les source importantes de métaux dans l’environnement sont : Le ruissellement urbain (Gobel et al., 2007 ; Jartun et al., 2010), les apports athmosphériques (Carignan et al., 2005 ; Cloquet et al., 2006 ), ou encore les apports liés à l’assainissement (El Samrani et al., 2004 ; Weyrauch et al., 2010).

A titre d’exemple (Le Pape, 2012) :

- La corrosion des surfaces urbaines comme les façades des immeubles (toits,

balcons, linteaux des fenêtres, grilles de protections…) selon les peintures et/ou les différents revêtements utilisés (Davis et al., 2001 ; Turner et al., 2011 ;

Charleswoth et al., 2011 ; Le Pape, 2012 ). Ces structures ( toitures inclus)

sont responsables d’une grande partie des niveaux élevés en zinc, plomb, cuivre et cadmium observés dans les poussières urbaines (Taylor et al., 2009 ;

MacLean et al., 2011 ; Barett et al., 2011 ; Le Pape, 2012).

- Les activités liées au trafic automobile ont une grande importance (Wong et al.,

2006). En effet, la combustion de l’essence provoque le dégagement de métaux tels que le plomb, le zinc, le cuivre et le baryum (Charleworth et al., 2011), et des traces de vanadium (Hernandez et al., 2011). Les véhicules émettent des contaminants métalliques par l’intermédiaire des différentes pièces qui les constituent : les freins contiennent de l’antimoine (Lijima et al., 2008), du

cuivre (Gray et al., 2002) , et du baryum sous forme de BaSO₄ (Osterle et al.,

2001) et les plaquettes de frein des traces de cadmium (Gray et al., 2002). Les

lubrifiants et autres huiles utilisés pour les moteurs rejettent des métaux tels que le cadmium (Gray et al., 2002), le zinc et le baryum qui servent d’anticorrosifs. D’après Charlesworth (2011), cela expliquerait les fortes concentrations en baryum observées sur route.

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À propos de contenu domestique, les principales sources de cuivre, de zinc et de plomb semblent être les conduites domestiques (Gray et al., 2002 ; Rule et al., 2006 ;

Houhou et al., 2009)