La toxicité des métaux lourds et ses effets biologiques

Les cendres provenant d’incinération des déchets ménagers sont dangereuses et toxiques par leurs composés. Les composés organiques sont normalement détruits lors de l'incinération des déchets pendant que les composés inorganiques restent dans les cendres et ce sont des éléments qui présentent des traces métalliques et halogénures composés (chlorures).

Malgré le large éventail de la toxicité des métaux, il y a un certain nombre de caractéristiques toxicologiques qui sont communes à de nombreux métaux par exemple d’interaction avec d’autres substances (Hodgson, 2004).

L’exposition directe interne peut survenir à la suite de l'ingestion de la matière alimentaire et de particules comme la poussière, ou par inhalation de l'air contaminé dans les poumons. Une fois dans la circulation sanguine, le polluant traverse la membrane et pénètre facilement dans la membrane lorsqu'il est lié à des protéines telles que le cadmium-métallothionéine, le métal est pris dans la cellule par endocytose; d’autres métaux (comme le plomb) peuvent être absorbés par la diffusion passive. Les effets toxiques des métaux impliquent généralement une interaction entre le métal libre et la cible cellulaire. L'exposition biologique aux métaux lourds peut se faire par contact externe avec la peau à travers laquelle certains composés peuvent ensuite être absorbés dans le sang, soit par diffusion directe à travers la peau ou par la présence de coupures ou de blessures (Hodgson, 2004).

L’effet de la toxicité d'une substance dépend d'un certain nombre de facteurs, y compris son absorption, distribution, métabolisme et l'excrétion par l'organisme ainsi que l'âge, le sexe, la nutrition et la santé génétique et la susceptibilité, la nature et la durée de l'exposition, doivent être prises en compte (Squibbles, 1999). Aujourd’hui L'Union Européenne s'est engagée à éviter au maximum le danger lié aux émissions contenant les métaux lourds.

3.1. Cadmium

Le cadmium se trouve dans la nature surtout en association avec des minerais de plomb et de zinc. Il est libéré à proximité des mines et des fonderies de transformation de ces minerais. Il est exploité comme pigments, dans la production de plastique, des alliages et des batteries (par exemple, les batteries nickel-cadmium). Le cadmium peut ensuite apparaître dans les résidus d’incinération d’ordures ménagères. Les sels de cadmium et des composés y compris le chlorure de cadmium, le nitrate de cadmium, le sulfure de cadmium et de séléniure de cadmium.

Le cadmium est reconnu comme une substance cancérogène dont l'exposition conduit au cancer du poumon et de la prostate. L'exposition peut aussi conduire à des altérations génétiques héréditaires, y compris les dommages aux chromosomes et à l'ADN, une maladie des os, des

lésions cérébrales, des lésions du système nerveux central, les reins et le système immunitaire, elle peut aussi favoriser la pneumonie et l'emphysème. Le cadmium peut également interférer avec la fonction des enzymes et d'induire la formation de radicaux libres. Les symptômes chroniques de l'empoisonnement au cadmium incluent la faiblesse, fièvre, maux de tête, douleurs musculaires et de l'estomac, hémorragie gastrique et intestinale, la diarrhée et des vomissements.

L'exposition maximale admissible dans l'air est de 0.1 mg/m3. Il est considéré comme un danger immédiat à la vie et à la santé pour des concentrations de 9 mg/m3 (Hodgson, 2004).

3.2. Plomb

Les composés de plomb présentent des valences Pb2+ à Pb4+. Les plus stables sont composés du plomb divalent, le plomb quadrivalent est la plupart du temps agent oxydant.

En raison de l'utilisation de plomb depuis longtemps et en divers domaines, il est l'un des métaux toxiques le plus omniprésent au monde. L'exposition quotidienne au plomb remonte à l'époque romaine par diverses voies, y compris le jus de raisin bouillant dans des pots de plomb et des denrées alimentaires stockées dans des vases en plomb, les récipients de céramique émaillée, l'utilisation du plomb pour les conduites d'eau et, plus récemment, l'utilisation de plomb dans l'essence. Dans les temps anciens, des sels de plomb ont même été utilisés pour sucrer le vin. Heureusement, la plupart de ces voies d'exposition sont aujourd’hui minimes. La source principale du plomb qui peut actuellement pénétrer dans les ordures ménagères comprend la peinture au plomb, des équipements électriques et électroniques avec des connexions soudées, des papiers, des cartons, des pesticides ou des piles.

En raison de sa similarité chimique avec le calcium, l'exposition du corps au plomb résulte par son incorporation dans la moelle osseuse, les reins, les tissus nerveux et le cerveau. L'exposition au plomb chronique peut causer sa déposition dans les dents et les os. L’absorbance peut se produire par ingestion ou inhalation du plomb. L’intoxication par le plomb peut provoquer une maladie le saturnisme. Dans cette maladie, le plomb substitue dans différents organes le calcium, le fer ou le zinc. Le plomb et ses composés peuvent également être cancérigènes, associés à un risque du cancer du poumon, de l'estomac et de la vessie, il est également impliqué dans les tumeurs du foie et des reins. Le système nerveux central est particulièrement vulnérable à l'exposition au plomb, où il est déposé dans la région de l'hippocampe du cerveau. Les enfants sont particulièrement sensibles et le plomb est effectivement plus absorbé dans la circulation sanguine. Les concentrations dans le sang au taux aussi faible que 10 μg/dL peuvent nuire au développement physique et mental chez les enfants, ce qui conduit à des difficultés dans la lecture et l'apprentissage et un QI plus faible. La forte

exposition au plomb est désormais connue pour induire la formation de radicaux libres qui donnent lieu à des dommages oxydatifs à des biomolécules critiques, des lipides, des protéines, des chromosomes et l'ADN (Ahamed et al., 2007). Les ions de métaux lourds comme le plomb sont considérés comme agissant tels des enzymes par mimétisme et inhibant ainsi les éléments essentiels tels que Mg, Ca, Fe, Cu et Zn.

L’exposition basse pourrait être associée à plusieurs maladies humaines, y compris l'hypertension des artères et les maladies rénales. Des niveaux dans le sang aussi bas que 3,5 μg/dL sont susceptibles de conduire à un risque accru de maladie cardiaque. L'exposition au plomb a également montré l’affaiblissement du système immunitaire entraînant une sensibilité accrue aux infections bactériennes et virales. Les symptômes chroniques de l'empoisonnement au plomb incluent une soif intense, maux de tête, hypertension artérielle, l'anémie, perte de poids, la perte de mémoire et de l'irritabilité, délire, tremblements, faiblesse musculaire ou une paralysie, des douleurs abdominales et des vomissements, et la stérilité. À des concentrations élevées dans le sang, ≈ 80 μg/dL, le plomb peut causer des convulsions, le coma et finalement la mort.

Dans les années 1960 un taux sanguin de 60 μg/dL a été considéré comme acceptable (Lidsky et al., 2003), mais avec une conscience croissante de la toxicité du plomb au niveau acceptable réduit à 25 μg/dL en 1985 et à 10 μg/dL, en 1991 par les « Centers for Disease Control and Prévention » aux Etats-Unis, qui restent néanmoins au-dessus du niveau auquel les effets cliniques peuvent être remarqués.