Effet de la stagnation sur les métaux lourds dans l'eau potable de rabat : développement analytique

Texte intégral

(1)SOMMAIRE INTRODUCTION.......................................................................................................... 7 Partie bibliographique….…………………………………………………………………….4 Chapitre I : POLLUTIONS DE L’EAU................................................................................. 11 I . Génér al i t és................................................................................................................ 11 1. Définitions .................................................................................................. 12 2. Les indicateurs de la pollution ............................................................... 13 I I . Cl assi f i cat i on de l a pol l ut i on ............................................................................ 14 1. En fonction de la nature de la pollution .............................................. 14 2. En fonction de l’origine de la pollution ................................................ 14 3. En fonction des effets toxiques et de la nocivité sur le milieu naturel et la santé humaine ........................................................................................... 15 4. En fonction du type de pollution........................................................... 15 I I I . Pol l ut i on chi mi que de l ’ eau .............................................................................. 16 1.. Les micropolluants chimiques organiques........................................... 16 1.1. Les agents de surface ..................................................................... 16 1.2. Les pesticides .................................................................................... 17 1.3. Les hydrocarbures ............................................................................ 17 2. Les micropolluants chimiques inorganiques : Les métaux lourds..... 18 2.1. Définitions........................................................................................... 18 2.2. Classifications des éléments traces métalliques ......................... 18 2.3. Sources des éléments traces métalliques .................................... 19 2.4. Propriétés physico-chimiques, origine et utilisations de quelques éléments traces métalliques ......................................................................... 21 Chapitre II : TOXICITE DES METAUX LOURDS ETUDIES ................................................. 24 I . Génér al i t és................................................................................................................ 24 I I . Le pl omb....................................................................................................................... 25 1. 2.. Métabolisme............................................................................................. 25 Toxicité....................................................................................................... 26 2.1. Toxicité aiguë .................................................................................... 26 2.2. Toxicité chronique ............................................................................ 26 I I I . Le cui vr e................................................................................................................. 27 1. 2.. Métabolisme............................................................................................. 27 Toxicité....................................................................................................... 28 2.1. Toxicité aiguë .................................................................................... 28 2.2. Toxicité chronique ............................................................................ 28 1.

(2) I V. 1. 2.. V.. Le zi nc ..................................................................................................................... 29 Métabolisme............................................................................................. 29 Toxicité....................................................................................................... 30 2.1. Toxicité aiguë .................................................................................... 30 2.2. Toxicité chronique ............................................................................ 31 Le f er ........................................................................................................................... 31. 1. 2.. Métabolisme............................................................................................. 31 Toxicité....................................................................................................... 32 2.1. Toxicité aiguë .................................................................................... 32 2.2. Toxicité chronique ............................................................................ 33 VI . Les nor mes ............................................................................................................... 34 Chapitre III : DETERMINATION DES METAUX LOURDS DANS L’EAU DE ROBINET........ 36 I . Mécani smes de cont ami nat i on ................................................................................. 36 1. Contamination par corrosions ............................................................... 37 2. Contamination par les matériaux de revêtements............................ 38 I I . Mét hodes de dét er mi nat i on des mét aux l our ds dans l ’ eau de r obi net ........... 40 1. 2.. Echantillonnage....................................................................................... 40 Techniques de dosage des métaux ..................................................... 41 2.1. Les méthodes spectrales................................................................. 41 2.2. Les méthodes électrochimiques.................................................... 45 Partie pratique............................................................................................................. 51 I . Obj ect i f s.................................................................................................................... 52 I I . Zones de pr él èvement s ............................................................................................. 52 III.. Mat ér i el s et mét hodes ......................................................................................... 54. 1.. Matériels .................................................................................................... 54 1.1. Appareils ................................................................................................... 54 1.2. Réactifs ...................................................................................................... 56 2. Méthodes .................................................................................................. 56 2.1 Prélèvements et conservation des échantillons ................................. 56 2.1.1 Techniques de prélèvements ......................................................... 56 2.1.2. Conservation des échantillons....................................................... 58 2.2. Détermination des paramètres physico-chimiques généraux : pH, conductivité et dureté....................................................................................... 59 2.2.1.pH et conductivité ............................................................................ 59 2.2.2. Dureté................................................................................................. 59 2.3. Analyse par spectrophotométrie d’absorption atomique en flamme ……………………………………………………………………………..59 2.

(3) 2.4.. I V.. Analyse par spectrophotométrie d’absorption à four graphite ……………………………………………………………………………..61 2.5. Polarographie à redissolution anodique (DPSAV) ....................... 62 Résul t at s................................................................................................................ 67. 1. Paramètres physico-chimiques généraux des prélèvements par station ................................................................................................................... 67 2. Dosage du plomb…………………………………………………………..63 3. Dosage du cuivre ................................................................................... 75 4. Dosage du fer.......................................................................................... 79 5. Dosage du zinc ....................................................................................... 82 6. Etude comparative après stagantion de même durée pour les trois stations .................................................................................................................. 86 7. Polarographie par redissolution anodique .................................. 87 V. Di scussi on.................................................................................................................. 91 1. Variation du pH, dureté, conductimétrie ............................................ 91 2. Dosage du Plomb.................................................................................... 92 3. Dosage du Cuivre.................................................................................... 93 4. Dosage du Fer........................................................................................ 94 5. Dosage du zinc ....................................................................................... 95 6. Etude comparative des teneurs en métaux après stagnation de même durée........................................................................................................ 96 7. Applications de la DPSAV ........................................................................... 98 Conclusion ..................................................................................................................... 99 Résumé........................................................................................................................ 102 Références bibliographiques.................................................................................... 106 Annexes ...................................................................................................................... 120. 3.

(4) LISTE DES FIGURES. Figure 1: Le réseau réacteur 56 ................................................................................................. 36 Figure 2: schéma du principe d’un SAA69 ............................................................................... 43 Figure 3: Schéma d’un ICP-MS-SEA 73 .................................................................................. 45 Figure 4: Schéma d’une cellule polarographique 78 ................................................................. 48 Figure 5 : situation des stations de prélèvements dans la région de Rabat .............................. 53 Figure 6 : photo des trois électrodes d’une technique polarographique................................... 55 Figure 7: Procédure de prélèvement......................................................................................... 58 Figure 8 : photo de l’électrode indicatrice à surface stationnaire conçue au laboratoire ....... 63 Figure 9 : Variation de la concentration en métaux, de la conductivité en fonction de la stagnation au niveau de la station 1.......................................................................................... 70 Figure 10 : courbe d’étalonnage du dosage du plomb par SAA –FG ...................................... 71 Figure 11: Distribution des teneurs en plomb en fonction de la stagnation ........................... 72 Figure 12 : Distribution des teneurs en plomb en fonction de la stagnation ............................ 73 Figure 13 : Distribution des teneurs en plomb en fonction de la stagnation ............................ 74 Figure 14 : courbe d’étalonnage dosage du cuivre par SAA –FG ........................................... 75 Figure 15: Distribution des teneurs en cuivre en fonction de la stagnation ............................. 76 Figure 16: Distribution des teneurs en cuivre en fonction de la stagnation ............................. 77 Figure 17 : Distribution des teneurs en cuivre en fonction de la stagnation ............................ 78 Figure 18 : courbe d’étalonnage du dosage du fer par SAA .................................................... 79 Figure 19 : Distribution des teneurs en fer en fonction de la durée de stagnation ................... 80 Figure 20 : Distribution des teneurs en fer en fonction de la durée de stagnation .................. 81 Figure 21: courbe d’étalonnage du dosage du zinc par SAA................................................... 82 Figure 22 : Distribution des teneurs en zinc en fonction de la durée de stagnation................. 83 Figure 23 : Distribution des teneurs en zinc en fonction de la durée de stagnation................. 84 Figure 24 : Distribution des teneurs en zinc en fonction de la durée de stagnation................. 85 Figure 25: Etude comparative après stagnation de même durée pour les trois stations........... 86 Figure 26: courbe d’étalonnage du dosage du zinc par DPSAV............................................. 87. 4.

(5) LISTE DES TABLEAUX. Tableau 1: Classification des métaux traces 15 ......................................................................... 19 Tableau 2: Caractéristiques physicochimiques des métaux 19,20,21,22,23,24,25 ............................. 21 Tableau 3: Normes des éléments étudiés dans l’eau potable ................................................... 34 Tableau 4: Limites de détection de quelques éléments 74 ........................................................ 45 Tableau 5 : Caractéristiques des sites de prélèvement ............................................................. 53 Tableau 6 : Prélèvements par station........................................................................................ 57 Tableau 7: Gamme d’étalonnage du zinc................................................................................. 60 Tableau 8 : Programme thermique du dosage du plomb 105 ..................................................... 61 Tableau 9 : Valeurs optimales retenues pour les différents paramètres en DPSAV pour le dosage du zinc .......................................................................................................................... 64 Tableau 10 : Valeurs du pH, de la conductivité et de la dureté au niveau de la station 1....... 68 Tableau 11 : Variation du pH, de la conductivité et de la dureté au niveau de la station 2 ..... 68 Tableau 12 : Variation du pH, de la conductivité et de la dureté au niveau de la station 3 ..... 69 Tableau 13 : Distribution de la concentration totale en métaux et de la conductivité en fonction de la stagnation au niveau d’une station (station 1)................................................... 70 Tableau 14 : variation de la teneur en plomb en fonction de la durée de stagnation .............. 72 Tableau 15 : variation de la teneur en plomb du premier jet en fonction de la durée de stagnation ................................................................................................................................. 73 Tableau 16 : variation de la teneur en plomb en fonction de la durée de stagnation .............. 74 Tableau 17 : variation des teneurs en cuivre en fonction de la durée de stagnation ................ 76 Tableau 18 : variation des teneurs en cuivre en fonction de la durée de stagnation ................ 77 Tableau 19 : variation des teneurs en cuivre en fonction de la durée de stagnation ................ 78 Tableau 20 : variation de la teneur en fer en fonction de la durée de stagnation ..................... 80 Tableau 21 : variation de la teneur en fer en fonction de la durée de stagnation ..................... 81 Tableau 22: variation de la teneur en fer en fonction de la durée de stagnation ...................... 82 Tableau 23 : variation de la teneur en zinc en fonction de la durée de stagnation................... 83 Tableau 24: variation de la teneur en zinc en fonction de la durée de stagnation.................... 84 Tableau 25 : variation de la teneur en zinc en fonction de la durée de stagnation................... 85 Tableau 26 : Résultats du dosage du zinc par DPSAV comparées au SAA ........................... 90. 5.

(6) LISTE DES ABREVIATIONS. ADN : Acide Désoxyribonucléique ARN : Acide Ribonucléique CEE : Commission Economique Européenne DME : Dropping Mercury Electrod : Electrode à goutte de mercure DPSAV : Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry : Voltamétrie à Redissolution Anodique à tension Différentielle Surimposée EDTA : Acide Ethylène Diamine ETM : Eléments Traces Métalliques HDME : Hanging Mercury Drop Electrod : Electrode à Goutte de Mercure Pendante ICP-AES : Inductively Coupled Plasma – Absorption Emission Spectrometry : Plasma à Haute Fréquence couplée à la spectrométrie d’absorption atomique ICP-MS : Inductively Coupled Plasma – Masse Spectrometry : Plasma à Haute Fréquence couplée à la spectrométrie de masse < LD : inférieur à la limite de détection ML : complexe Métal- Ligand SAA : Spectrométrie d’Absorption Atomique SAA-F : Spectrométrie d’Absorption Atomique à Flamme SAA-FG : Spectrométrie d’Absorption Atomique à Four Graphite SDME : Static Drop Mercury Electrod : Electrode à Goutte de Mercure Statique OMS : Organisation Mondiale de la Santé PVC : Polychlorure de Vinyle R 2 : Coefficient de régression VMA : Valeur Maximale Admise. 6.

(7) INTRODUCTION. 7.

(8) L’eau contient des minéraux essentiels à l’organisme humain. Cependant, elle peut contenir des substances nocives et dangereuses pour l’homme. Des études épidémiologiques réalisées par différents auteurs ces dernières années, indiquent une corrélation entre certaines maladies (troubles cardiovasculaires, désordres rénaux, effets neurocognitifs, cancers …) et la présence des métaux traces (Cd, Al, Cr et Ni) dans l’eau de boisson.31 Par ailleurs, un excès ou un déficit en oligoéléments comme le cuivre, le zinc et le chrome peut avoir des effets néfastes sur l’organisme humain. Une des sources principales d’exposition de l’homme aux éléments traces métalliques est l’eau de robinet. Les métaux lourds dans l’eau potable, proviennent de l’eau brute, des sels de métaux ajoutés lors du traitement et de leur relargage par les matériaux des canalisations de distribution en eau, suite aux phénomènes de corrosion. Plusieurs études ont montré que des quantités considérables de Plomb, Cuivre, Fer, Zinc et Cadmium peuvent provenir de la corrosion des canalisations et des garnitures en laiton par solubilisation .64 ,85 Les métaux lourds étant souvent à l’état de traces dans l’eau potable, leurs analyses requièrent l’utilisation des techniques analytiques performantes. Au Maroc, la production d’eau potable se fait à partir des différentes sources d’eaux superficielles et/ou souterraines. Plusieurs études marocaines ont porté sur l’évaluation de la pollution métallique des eaux superficielles et leurs impacts sur le milieu marin ; par contre, peu d’auteurs se sont consacrés à l’étude de la contamination de l’eau potable par les métaux lourds. Ce travail est présenté en deux parties : La 1ère, partie bibliographique regroupe les rappels sur la pollution de l’eau par certains métaux, leurs aspects physicochimiques et toxicologiques, ainsi que les mécanismes de contamination et les méthodes de dosage de ces différents métaux. La 2e partie est consacrée à : l’évaluation de la qualité de l’eau potable dans la région de Rabat par la 8.

(9) détermination des concentrations en Pb,Cu,Fe et Zn et à la comparaison des données indiquées aux spécifications des normes marocaines, européennes et celles de l’OMS . L’influence de la durée de stagnation et de la nature des matériaux de revêtements des canalisations sur les teneurs de ces différents métaux dans l’eau potable. En plus nous avons procédé à la validation d’une technique polarographique à redissolution anodique pour l’analyse du zinc en utilisant une électrode conçue au laboratoire.. 9.

(10) Partie Bibliographique. 10.

(11) Chapitre I : POLLUTIONS DE L’EAU. I . Génér al i t és L’eau, indispensable au maintien de la vie est l’un des corps chimiques les plus essentiels de notre planète. C’est un excellent solvant capable de dissoudre un grand nombre de composés solides ou gazeux. L’évolution spectaculaire que connaît l’environnement urbain et industriel pose de nos jours un véritable problème de pollution de l’eau. La pollution de l’environnement est devenue. l’un des problèmes fondamentaux du monde, elle s’est aggravée ces. dernières années avec : ⇒. le développement industriel (les industriels rejettent un bon nombre. de. substances qui polluent nos rivières et nos nappes) ; ⇒. la croissance démographique (les besoins en eau des populations augmentent avec l’augmentation du nombre de populations générant ainsi une production accrue des déchets domestiques) ;. ⇒. la propagation des activités agricoles (utilisant les produits phytosanitaires).. La pollution de l’eau suscite une inquiétude croissante dans le monde d’autant plus que la rareté de l’eau se fait de plus en plus sentir ; faisant de cette matière indispensable à la vie une denrée rare dont bon nombre de pays dans le monde en manquent cruellement.. 11.

(12) 1. Définitions Il est difficile de donner une définition précise du terme « pollution » tant il peut s’appliquer à différentes situations. La pollution à l'origine est une profanation, une souillure et par extension une dégradation de la Nature par l'Homme.1 C’est l’introduction ou la présence d’un altéragène dans un milieu et le résultat de son action. Cette pollution est essentiellement attribuée aux activités humaines, mais quand on analyse les différentes pollutions produites, on s’aperçoit qu’en dehors de l’homme qui est au centre de cette responsabilité, il y a des causes naturelles (volcans, orages, tremblements de terre, etc.).2 Plusieurs définitions ont été proposées pour le terme « pollution », parmi lesquelles :. ⇒. Définition de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) :. En 1961 l’OMS a donné la définition relative à la pollution des eaux douces « Un cours d’eau est considéré comme étant pollué si la composition ou l’état de ses eaux sont directement ou indirectement modifiés du fait de l’activité de l’homme dans une mesure telle que celles-ci se prêtent moins facilement à toutes les utilisations auxquelles elles pourraient servir à leur état naturel, ou certaines d’entre elles ». Cette définition inclut aussi bien les modifications des propriétés physiques, chimiques, biologiques que thermiques des eaux réceptrices et susceptibles de contribuer à leur dégradation, et par la même occasion à leur possibilité d’utilisation : alimentation des agglomérations urbaines, activités agricoles et industrielles, pêche, navigation, agrément de la population …3. ⇒. Selon la loi n° 10 – 95 sur l’eau (Maroc) :. Une eau polluée est une eau qui a subi, du fait de l’activité humaine, directement ou indirectement ou sous l’action d’un effet biologique ou géologique, une 12.

(13) modification de son état ou de sa composition qui a pour conséquence de la rendre impropre à l’utilisation à laquelle elle est destinée (Bulletin Officiel n° 4325 du 24 Rabii II 1416/20 septembre 1995). Une eau usée est définie comme étant une eau qui a subi une modification de sa composition ou de son état du fait de son utilisation. De toutes ces définitions il en ressort que la pollution de l’eau est alors toute modification chimique, physique ou biologique de la qualité de l’eau qui a un effet nocif sur les êtres vivants qui la consomment. Elle est due essentiellement aux activités humaines ainsi qu’aux phénomènes naturels.. 2. Les indicateurs de la pollution Plusieurs paramètres simples et aisément quantifiables sont classiquement pris en compte pour mesurer la pollution.4, 5. ⇒. Matières en suspension (MES) :. C’est la quantité en mg/l de particules solides de nature minérale ou organique véhiculées par les eaux usées ;. ⇒. Demande chimique en oxygène (DCO) :. C’est la quantité d’oxygène en mg qui a été consommée par voie chimique pour oxyder l’ensemble des matières oxydables présentes dans un échantillon d’eau de 1 litre. On sépare généralement la DCO particulaire de la DCO soluble pour différencier les matières en suspension des matières organiques solubilisées. La DCO est particulièrement indiquée pour mesurer la pollution d’un effluent industriel ;. ⇒. Demande biochimique en oxygène (DBO5) :. Exprime la consommation d’oxygène sur 5 jours (mg O2) résultant de la métabolisation de la pollution organique biodégradable par les micro-organismes ;. ⇒. Azote global :. C’est la quantité totale d’azote (mgN/l) correspondant à l’azote organique et 13.

(14) ammoniacal et aux formes minérales oxydées ;. ⇒. Phosphore total :. C’est la quantité correspondant à la somme du phosphore contenu dans les phosphates, les poly phosphates et le phosphate inorganique.. I I . Cl assi f i cat i on de l a pol l ut i on Plusieurs classifications ont été adoptées en fonction de différents critères :. 1. En fonction de la nature de la pollution :2,5 ⇒. Pollutions diffuses. C’est un ensemble de perturbations dues à l’homme. affectant une partie ou la. totalité de la biosphère. Ces perturbations peuvent entraîner un changement global. A l’encontre des pollutions ponctuelles qui n’ont en général qu’un effet limité, ces pollutions même peu intenses agissent sur l’ensemble de la surface d’alimentation et touchent une grande partie de la biosphère. On peut citer comme exemples de pollution diffuse l’infiltration des pesticides et des engrais dans des terres agricoles.. ⇒. Pollutions localisées ou ponctuelles. Ce sont des pollutions qui sont relativement localisées à un seul endroit.. 2. En fonction de l’origine de la pollution :2,5 ⇒. Pollutions d’origine urbaine. Due principalement aux rejets domestiques et est liée aux grandes concentrations urbaines.. ⇒. Pollutions d’origine industrielle. Liée au développement de l’industrie et aussi variée que les activités industrielles elles-mêmes.. ⇒. Pollutions d’origine agricole 14.

(15) Due aux insecticides, pesticides, fongicides, engrais chimiques ou naturels utilisés pour la production agricole.. 3. En fonction des effets toxiques et de la nocivité sur le milieu naturel et la santé humaine : ⇒. Pollutions toxiques. D’une manière générale, elle est due aux rejets industriels renfermant des produits toxiques d’origine minérale (métaux lourds, cyanures, sulfures) ou organique (composés phénolés, hydrocarbures, pesticides) qui provoquent la mort de tous les êtres vivants en particulier les poissons à des concentrations très faibles (≤1mg/l) .6. ⇒. Pollutions particulaires. Due à des matières en suspension qui provoquent des dépôts et des envasements et une augmentation de la turbidité de l’eau.. ⇒. Pollutions organiques. Principalement due aux eaux usées domestiques et industrielles. renfermant des. matières organiques non toxiques en elles-mêmes mais dont la dégradation par voie bactérienne consomme l’oxygène dissous dans les cours d’eau entraînant ainsi la mort des poissons par asphyxie.6. ⇒. Pollutions microbiologiques. Provient des eaux urbaines renfermant des germes pathogènes et des virus dangereux pour l’homme et pour les animaux .7. ⇒. Pollutions radioactives. Elle est occasionnée par une éventuelle radioactivité artificielle des rejets qui trouvent sa source dans l’utilisation de l’énergie nucléaire sous toutes ses formes.13. 4. En fonction du type de pollution : ⇒. Pollutions physiques 15.

(16) Plusieurs types de pollution à caractère physique tel que la pollution mécanique, thermique, radioactive, etc.. ⇒. Pollutions microbiologiques. ⇒. Pollutions chimiques. Dans le cadre de notre travail pratique, nous allons nous intéresser particulièrement à la pollution chimique. D’où l’intérêt de développer exhaustivement la description de la pollution chimique.. I I I . Pol l ut i on chi mi que de l ’ eau Elle a pour origine le déversement des rejets industriels et domestiques apportant de grandes quantités de substances chimiques dont certains sont non biodégradables.2 Ces polluants sont de deux catégories :. ⇒. Les micropolluants chimiques organiques :. Hydrocarbures Pesticides Détergents ⇒. Les micropolluants chimiques inorganiques :. Métaux lourds. Autres. 1. Les micropolluants chimiques organiques 1.1. Les agents de surface Ils regroupent les détergents, les tensioactifs et les surfactants qui sont utilisés pour diverses opérations de nettoyage (industriels et domestiques). Leur toxicité est liée à leur formule chimique et à leurs propriétés tensioactives. Ils facilitent par leur pouvoir 16.

(17) mouillant la dispersion et le transfert d’autres polluants comme les pesticides. Les pollutions majeures de ces produits outre leur toxicité propre, sont la production d’un résidu non biodégradable qui provoque une modification de la tension superficielle de l’eau.8,9. 1.2. Les pesticides Les produits phytosanitaires communément appelés pesticides sont des substances chimiques utilisées en agriculture pour la protection des cultures contre les insectes (insecticides), contre les mauvaises herbes (herbicides),contre les champignons nuisibles (fongicides).5. Ils sont apportés dans l'environnement par les grandes. cultures, le maraîchage agricole, le traitement des forêts, le traitement sur plans d'eau, les traitements en zone urbaine (espaces verts, jardins, trottoirs, rues), certains rejets industriels de conditionnement ou de fabrication, et le traitement des routes et des voies de chemin de fer.10 Ce sont des molécules chimiquement actives avec une très grande stabilité qui fait qu’elles peuvent s’accumuler dans le milieu et atteindre des doses très dangereuses.. Ils sont ensuite concentrés tout le long de la chaîne. alimentaire comme les métaux lourds. Leur impact se situe à 2 niveaux : les effets létaux entraînant la mort ou des troubles physiologiques graves et les effets sublétaux entraînant des perturbations du métabolisme des organismes.2. 1.3. Les hydrocarbures Les hydrocarbures sont un groupe de composés organiques volatils constitués par des dérivés hydrogénés du carbone. On distingue les hydrocarbures à chaînes aliphatiques et les hydrocarbures aromatisés polycycliques (HAP).11 L’intérêt porté aux HAP est lié à la toxicité de certaines molécules auxquelles l’homme est susceptible d’être exposé via l’air, l’eau et les aliments. Les HAP sont des molécules biologiquement actives qui une fois accumulées dans les tissus organiques, se prêtent à des réactions 17.

(18) de transformation sous l’action d’enzymes conduisant à la formation des métabolites qui peuvent avoir un effet toxique plus ou moins marqué en se liant à des molécules biologiques fondamentales telles que les protéines, l’ARN, l’ADN et en provoquant des dysfonctionnements cellulaires.12. 2. Les micropolluants chimiques inorganiques : Les métaux lourds 2.1. Définitions Un métal est un élément chimique qui peut former des liaisons organo-métalliques, perdre des électrons pour former des cations (ions positifs) ou former des liaisons ioniques dans le cas des alcalins. Un métal est une matière issue le plus souvent d’un minerai ou d’un autre métal, doté d’un éclat particulier ,bon conducteur de chaleur et d’électricité ayant des caractéristiques de dureté et de malléabilité, se combinant aisément avec d’autres éléments pour former des alliages utilisables dans l’industrie.13 Les métaux lourds sont solides à température ordinaire, exception faite au mercure qui est liquide et ils peuvent se combiner avec l’oxygène pour former des oxydes basiques ou avec de l’hydrogène pour former des hydrures. Ce sont des éléments dont la concentration dans la croûte terrestre est inférieure à 0,1% .14 Le terme « métaux lourds » utilisé pour représenter les éléments dont la masse volumique est supérieure ou égale à 5 g/cm3 a été abandonné car il n’a ni fondement scientifique ni juridique ; il est remplacé aujourd’hui par « Eléments Traces Métalliques (ETM)».13,15 Dans les études environnementales, les ETM sont souvent qualifiés de toxiques ; néanmoins à de faibles concentrations certains d’entre eux sont des oligoéléments indispensables pour l’organisme vivant. 2.2. Classifications des éléments traces métalliques Les éléments traces métalliques peuvent être soit des métaux naturels (Pb, Zn, Cd), soit des métalloïdes (éléments combinant certaines caractéristiques du métal et 18.

(19) d’autres caractéristiques non métalliques (As, B, Se)) soit des non métaux (N, F, Cl,).. Tableau 1: Classification des métaux traces. 15. 2.3. Sources des éléments traces métalliques La problématique même des métaux et des métaux lourds en particulier repose sur le fait qu’ils sont très utiles, voire indispensables à l’homme. En effet, de par leurs propriétés, ils entrent dans la composition d’une grande variété de produits, et se retrouvent à de nombreux niveaux: métallurgie, chimie, pharmacie, énergie, etc. Il semble donc assez difficile de s’en passer et de les substituer.16 Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement mais en général en de très faibles quantités. 19.

(20) 2.3.1. Les sources naturelles Les métaux lourds, constituants naturels de la croûte terrestre sont présents dans les roches, et sont diffusés avec l'érosion. Les principales sources naturelles des ETM sont l'exploitation minière (Pb ,Zn ,Ar), l'érosion des métaux vers les sols, les eaux de surface et les sédiments, les prélèvements d'eau sur des nappes contaminées par une roche très chargée en métaux lourds et les éruptions volcaniques terrestres ou sousmarines.13,17,18 2.3.2. Les sources anthropiques Le second pool d’émission des métaux selon la situation géographique est essentiellement l’activité humaine. L'activité humaine n'a apporté aucun changement dans les volumes de métaux lourds. Elle a surtout changé la répartition des métaux, les formes chimiques (ou spéciations) et les concentrations par l'introduction de nouveaux modes de dispersion (fumées, égouts, voitures...).17,18 On distingue d’une part les sources ponctuelles : mines, fonderies, industries diverses… et d’autre part les sources diffuses eaux de pluie, rejets des réseaux d’assainissement urbain, ruissellements des forêts et des zones agricoles, l’agriculture et les déchets liquides et solides, etc.15. 20.

(21) 2.4.. Propriétés physico-chimiques, origine et utilisations de quelques éléments traces métalliques 2.4.1.. Caractéristiques physico-chimiques quelques métaux. de. Tableau 2: Caractéristiques physicochimiques des métaux 19, 20, 21, 22, 23, 24,25 Métaux Paramètres. Cadmium19,20. Cuivre 21,22 Fer 23 Métal de couleur Métal blanc riche ductile et -argenté malléable. Symbole chimique. Cd. Masse atomique. 112,4g. Massse volumique Point d’ébullition Point de fusion. Cu. 765°C 100Kpa. Fe. Pb. Zn. 55,85g. 207,2g. 65,38g. 8,9 g/cm3. 7,8 g/cm3. 11,34 g/cm3. 7,14 g/cm3. 2580°C. 1536°C. 1755°C. 907°C. 1083°C. 2750°C. 325°C. 419,6°C. 63,55 g. 8,65 g/cm3 à. 320,9°C. Plomb24 Zinc25 Métal brillant très Métal blanc mou très malléable bleuâtre brillant et ductile. Solubilité. HNO3 dilué+ Attaqué par des H2SO4 acides oxydants concentré. Principaux dérivés. CdCl2, Cd (NO3)2 CdSO4. Autres. Résistance à la corrosion. Cu(COOH)2, CuCl2, Cu(NO3)2, CuSO4 --. --. FeO, FeCl2, FeSO4 --. Dans l’eau à Acides minéraux l’exception de : Pb avec formation (NO3)2 et Pb (CH3d’hydrogène COO)2 PbO, PbCrO4, Pb (C17H35COO) 2 --. ZnO, ZnCl2. ZnSO4,. --. 21.

(22) 2.4.2. Origines et utilisations de quelques métaux • Le cadmium Le cadmium est un élément naturel présent dans certains minerais en particulier le zinc sous forme d’impuretés. C’est un sous produit de l’industrie du zinc et du plomb auxquels il est étroitement associé dans la nature. En raison de ses propriétés physicochimiques, le cadmium a été utilisé de façon répandue pour la fabrication de pigments (jaune et rouge de cadmium), de stabilisants, d’alliages et surtout pour la production de batteries rechargeables nickel-cadmium .19, 26 • Le plomb Le plomb est un métal lourd se trouvant naturellement dans l’environnement (érosion des roches plombifères) et qui a de nombreux usages industriels.27 Avec des propriétés mécaniques remarquables (malléabilité, ductilité...), le plomb a été utilisé pour l'élaboration de canalisations. On le retrouve dans les produits de consommation (fournitures d’artistes, pigments, fixation et ornements des vêtements, etc.), dans les accumulateurs et les batteries, les peintures, carburants pour moteur et comme antidétonant.21 • Le cuivre C’est un métal malléable et ductile d’une riche couleur. Il est présent dans la nature à l'état pur et dans des minerais de chalcopyrite (CuFeS2), de chalcosine (Cu2S) et de cuprite (Cu2O). Il est utilisé en métallurgie dans la fabrication des alliages comme le bronze (avec l'étain) ; laiton (avec le zinc) ; etc. Il entre dans la fabrication des tissus, des peintures marines comme les laques anticorrosives, des conducteurs et fils électriques, des appareils et tuyaux de plomberie, des pièces de monnaie et des 22.

(23) ustensiles de cuisine. Il est aussi connu pour ses propriétés fongicides, insecticides et autres.28 • Le zinc Le zinc un oligoélément essentiel pour la vie. Le zinc dans la nature émane de l’érosion de gisements primaires. Les principaux minéraux contenant du zinc sont les suivants: blende, wurtzite, smithsonite, calamine, willémite, zincite.32 Il est principalement utilisé comme revêtement de protection contre la rouille (galvanoplastie, métallisation, traitement par immersion).Il entre dans la composition de divers alliages (laiton, bronze). Il constitue un intermédiaire dans la fabrication d'autres composés de zinc et sert d'agent réducteur en chimie organique et de réactif en chimie analytique.29 • Le fer Le fer classé quatrième élément de la croûte terrestre y est largement répandu. Ses principaux minerais sont l’hématite, la magnétite, la limonite, la sidérite et les pyrites.30 Il s'emploie largement dans la métallurgie et ses utilisations secondaires dans la chimie sont très variées. Le fer est utilisé dans les matériaux de construction, les alliages et les tuyauteries des systèmes de distribution d’eau. L’oxyde de fer est utilisé en tant que pigment dans les peintures et les plastiques. Le fer est aussi intégré dans les aliments pour le traitement des anémies et en tant que anticoagulant dans les usines de traitements d’eau.24 En agriculture, il est commercialisé sous forme de sulfates de fer et est utilisé pour la destruction des mousses. En solution, il peut exister sous deux états d’oxydation Fe (II) et le Fe(III).. 23.

(24) Chapitre II : TOXICITE DES METAUX LOURDS ETUDIES. I . Génér al i t és L’excès ou le déficit de quelques métaux essentiels peut causer des effets néfastes sur la santé humaine ; par contre les métaux non essentiels pour l’organisme tels que le plomb ou le cadmium peuvent être toxiques pour la santé même à de très faibles concentrations. Les ETM peuvent être absorbés par l'homme par passage à travers la peau, par ingestion ou inhalation. Les organes cibles des métaux lourds sont très variés ; ils peuvent se fixer sur les globules rouges et s’accumuler dans le foie, les reins, les dents et les os. D'autre part, les métaux solubles dans les lipides comme le tétraéthyl de plomb ou le méthylmercure peuvent pénétrer le système nerveux central et traverser le placenta. La toxicité des ions métalliques résulte surtout des interactions complexes de ceux-ci avec plusieurs processus métaboliques.16, 31. ⇒. Toxicité aigue. La capacité d'une substance à provoquer un dommage biologique grave ou mortel peu après une exposition unique ou l'absorption d'une dose. C'est également, tout effet toxique lié à une exposition unique de courte durée à une substance toxique à de concentrations fortes.. ⇒. Toxicité chronique 24.

(25) La capacité d'une substance à provoquer des effets toxiques à long terme sur la santé chez les humains, les animaux, les poissons et d'autres organismes à de faibles concentrations.. I I . Le pl omb 1.. Métabolisme. La principale voie d’absorption du plomb est la voie digestive. Des études. utilisant. des isotopes ont montré qu'environ 10% du plomb ingéré sont absorbés essentiellement dans l'intestin grêle.32 Chez l’adulte, en moyenne, 5 à 10 % de la dose ingérée est absorbée. Le passage systémique est beaucoup plus important chez le jeune enfant (40-50 %). L’absorption du plomb est augmentée par la vitamine D, les régimes carencés en fer, en calcium, en phosphates ou en zinc. A l'inverse, des régimes enrichis en ces minéraux diminuent son absorption ; la formation de phosphate de plomb insoluble pourrait expliquer ce phénomène.33 Dans l’organisme, le plomb se lie aux globules rouges pour être transporté de l’intestin vers les différents tissus.34 La distribution du plomb dans l’organisme n’est pas homogène. Elle se fait au niveau de 3 compartiments en fonction de leur cinétique. Ainsi on distingue le premier compartiment constitué par le sang avec une demi-vie de 35 jours, le plomb sanguin ne constitue que 1-2% du plomb total dans l’organisme. Le second compartiment constitué par les tissus mous a une demi-vie de 40 jours tandis que le troisième compartiment formé par l’os a une demi-vie de 25 ans.32,34,35 Un échange s’effectue avec les tissus, c’est pourquoi des concentrations importantes peuvent se trouver dans le sang même longtemps après une exposition. Le plomb passe dans le lait maternel et il est transmis au fœtus en passant par le placenta.. 27. L’excrétion du plomb est principalement urinaire (> 75 %) et fécale (15-20 %). Le reste est éliminé dans les phanères, la sueur et les sécrétions bronchiques. La demi-vie 25.

(26) d’élimination est très augmentée en cas d’insuffisance rénale. Il existe aussi une excrétion lactée.35. 2.. Toxicité 2.1.. Toxicité aiguë. L’absorption massive de plomb, accidentelle ou volontaire peut entraîner isolement, ou, souvent en association, une symptomatologie digestive pouvant être associée à des douleurs abdominales et une diarrhée parfois sanglante, une néphropathie qui peut rapidement. évoluer. vers. l'insuffisance. rénale. aigue. oligo-anurique,. une. encéphalopathie saturnine. Les convulsions et le coma dominent le tableau clinique qui peut conduire au décès à 48 ou 72heures.37 2.2. Toxicité chronique L’exposition chronique ou répétée au plomb provoque des effets toxiques sur plusieurs organes. Les principaux effets sont neurologiques, néphrologiques et hématologiques. Les effets neurologiques observés chez l’adulte pour des doses de Pb >2000 µg/l sont des délires, des hallucinations, un déficit moteur et une amaurose, suivis de coma et des convulsions. Chez l’enfant pour des doses de 1000 µg/l on assiste à un tableau clinique d’une hypertension intracrânienne : apathie, céphalées, vomissements, diplopie, confusions et somnolence.38 Le plomb peut. traverser le placenta et une imprégnation cérébrale prénatale est. possible. L’immaturité de la barrière hemato-encéphalique semble être responsable de la grande pénétration du plomb dans le cerveau du fœtus engendrant une plombémie pouvant atteindre 100-400 mg/l donnant des troubles du développement psychomoteur et intellectuel chez l’enfant.38 Le plomb inhibe l’activité de plusieurs enzymes catalysant la synthèse de l’hème. II a par ailleurs un effet toxique direct sur les hématies dont il diminue la durée de vie. 26.

(27) Cette double action peut aboutir à une diminution du taux d’hémoglobine et de l’hématocrite. L’anémie résultant est typiquement normochrome et normocytaire. Chez I’enfant, elle est souvent hypochrome et microcytaire, en raison de la carence martiale habituellement associée au saturnisme.34 Les effets toxicologiques du plomb sur le rein sont de deux types : Une néphropathie subaiguë caractérisée par une tubulopathie proximale s’observant en cas de contamination massive. Elle se traduit par le syndrome de Toni-Debre-Fanconi (fuite des protéines à faible PM, une enzymurie, une glycosurie, une aminoacidurie, une hypercalciurie et une hyperphosphaturie) Une néphropathie tardive, qui s’observe après 10 à 30 ans d’exposition au plomb ; l’atteinte cette fois, tubulo-interstitielle et glomérulaire est définitive. 35 Par ailleurs, le plomb peut avoir des effets cytotoxiques sur la fonction sexuelle et reproductrice. Des études réalisées chez le rat ont montré une atrophie des testicules, des vésicules séminales, de la prostate et des épididymes ainsi qu’une modification histologique au niveau des tubes séminaux et une réduction de la fertilité avec une diminution du volume et de la densité du sperme.38 Plusieurs études épidémiologiques ont montré un risque élevé d’avortement, d’accouchement prématuré d’enfants de petits poids à la naissance chez des femmes dont la Pbs dépasse 250 µg/l, mais d’autres études ne confirment pas ce degré de risque. 35 Les effets du. plomb sur le système cardiovasculaire sont classiquement une. hypertension artérielle, une vasoconstriction et une hypo perfusion coronaire.. 32. Les. manifestations osseuses sont un défaut de remodelage métaphysaire, une hypoplasie de l’email. 39. I I I . Le cui vr e 1.. Métabolisme 27.

(28) Le cuivre est un oligoélément indispensable aux organismes vivants car, impliqué dans de nombreuses voies métaboliques. Le besoin quotidien est de 2 mg pour un adulte. Il fait partie intégrante de beaucoup de métallo-enzymes comme la cytochrome oxydase, la superoxydase dismutase, l’uricase, etc.25 L'absorption du cuivre est possible par toutes les voies mais elle s'effectue de manière prépondérante par voie gastro-intestinale.28 En fonction de la composition de la nourriture 55-75% du cuivre ingéré est absorbé dans le tube digestif et l’estomac.22 Après absorption, le cuivre passe dans le sang par fixation à l'albumine puis au niveau du foie, il se lie à la métallothionéïne qui le transfère à la céruloplasmine. Par l’intermédiaire de la céruloplasmine qui peut en fixer jusqu’à 75%, le cuivre se distribue dans les tissus par voie plasmatique. Les plus fortes concentrations tissulaires en cuivre sont mesurées au niveau du foie, des muscles et de la moelle osseuse.. 40. Les valeurs standards des. teneurs en cuivre chez les Européens sont : 0,13 µg/ml dans le plasma, 2 mg/kg dans les reins, 3 mg/kg au niveau du cœur, 5 mg/Kg dans le foie et 6 mg/Kg dans le cerveau. Ces teneurs sont plus élevées chez les enfants à bas âge et chez la femme. 25 41 La principale voie d’élimination du cuivre est la bile. Seulement 1% de Cu au maximum sont éliminés par voie rénale ; 10% avec les selles. 25,28. 2.. Toxicité. 2.1. Toxicité aiguë L’intoxication aiguë après inhalation de fumées ou de poussières de cuivre ou par ingestion par voie orale (contamination par des boissons ou ingestion accidentelles ou volontaires) se manifeste par des vomissements avec douleurs abdominales et des diarrhées. Une léthargie et une anémie peuvent être observées. Surviennent secondairement une cytolyse hépatique par accumulation du métal dans les cellules hépatiques et des troubles rénaux. 25,28 2.2. Toxicité chronique L’exposition à de faibles doses à long cours provient essentiellement de l’ingestion 28.

(29) d’eau contaminée. Elle se manifeste tout d’abord par une irritation des voies respiratoires et du tube digestif suivie d’une atteinte hépatique. La dégénérescence hépatique observée est due à une surcharge du cuivre au niveau du foie. Cette surcharge en cuivre peut avoir pour origine un dérèglement génétique de la synthèse de la céruloplasmine (dans la maladie de Wilson) entraînant une nécrose hepatocentolobulaire avec une augmentation de l’activité des transaminases et de la phosphatase alcaline. 25,28,41 Le cuivre exerce aussi une influence sur le métabolisme du fer entraînant par ce fait une anémie hémolytique hypochrome avec un allongement du temps de prothrombine. 41. Des études réalisées sur la cancérogénicité du cuivre montrent que ce dernier en raison de son activité redox favorise la formation des radicaux libres qui sont incriminés dans la carcinogenèse.42 Ces radicaux libres formés sont responsables de la peroxydation des acides gras situés dans les membranes provoquant ainsi des cassures au niveau des brins d’ADN et d’ARN ou des modifications dans la synthèse des bases. 22. V.. Le zi nc IV 1.. Métabolisme. Le zinc est un oligoélément essentiel pour la vie. Il intervient en tant que cofacteur enzymatique au niveau de la plupart des métabolismes en particulier au niveau de la synthèse protéique, ainsi que du métabolisme des acides gras insaturés et des prostaglandines, tout en étant stabilisateur de l’insuline, de la gustine et de la thymuline. Il agit sur la multiplication cellulaire, la migration et la réparation 29.

(30) tissulaire.43 Un déficit en Zn peut être responsable des troubles au niveau de l’organisme, de même un excès de zinc peut causer beaucoup de dommages.44 La pénétration du zinc dans l'organisme se fait principalement par voie orale (via la nourriture). Après ingestion, la plus grande partie de l’absorption du zinc se fait au niveau de l’intestin (10-90%). Elle est influencée par plusieurs facteurs à savoir les facteurs alimentaires et physiologiques. En effet, les protéines, les acides aminés et la grossesse augmente l’absorption du zinc au niveau de l’intestin ; par contre les phytates, l’alcool et l’âge peuvent la réduire.45 Le zinc absorbé est transporté de façon active au niveau du plasma par liaison à des ligands organiques puis est distribué principalement dans les muscles (60%), les os (30%), le foie (5%) et le pancréas (3%). Les quantités journalières recommandées en zinc sont de 10 mg chez les enfants (1-10 ans), 12 mg chez la femme et 15 mg chez l’homme. L'apport journalier moyen par l'eau de boisson est estimé à moins de 0,2 mg .46,47 L’excrétion du zinc se fait par plusieurs voies ; la voie principale d’excrétion est la voie fécale (75%).45. 2. Toxicité Le zinc étant un oligoélément essentiel à l’organisme et participant à de nombreuses fonctions biologiques, il est très peu toxique, bien moins que d’autres métaux (fer, cadmium, plomb). Un déficit en zinc est responsable des troubles de croissance chez les jeunes enfants, une perte d’appétit, ainsi qu’une diminution de la sensation de goût. Une carence en zinc peut être aussi responsable des perturbations au niveau de la spermatogenèse et d’anomalies congénitales ou de grossesses prématurées chez la femme enceinte.29,38. 2.1. Toxicité aiguë L’intoxication aigue ou chronique à ce métal est rare. L’intoxication par inhalation des fumées ou par ingestions de fortes doses de Zn et de composés de Zn se traduit par des 30.

(31) nausées, vomissements et des crampes d’estomac avec ou sans diarrhées.29 L’exposition à des fumées contenant des particules ultrafines d’oxyde de Zn peut causer « la fièvre des fondeurs »caractérisée par les symptômes suivants : gorge sèche et douloureuse, toux, dyspnée, fièvre, douleurs musculaires, céphalée et goût métallique dans la bouche. Des effets cardiaques et gastro-intestinaux peuvent être observés.47 2.2. Toxicité chronique Peu de choses sur la toxicité à long terme du zinc sont connues. Les manifestations de déficit en cuivre sont les symptômes majeurs observés. L’intoxication chronique par voie orale est responsable de crampes d’estomac, nausées et vomissements. Chez des personnes recevant une supplémentation en Zn, une anémie sidéroblastique avec neutropénie, réduction de l’hématocrite, de la ferritine et de l’activité de la superoxydase dismutase, et une diminution du taux des HDL peuvent survenir.29,47 Des troubles dermatologiques ont été observés chez des personnes utilisant des shampoings contenant des dérivés de zinc mais, le mécanisme du rôle étiologique joué par le zinc n’est pas élucidé. Le Zn joue un rôle dans le développement et le maintien de l’intégrité du système immunitaire. Cependant, des doses élevées de Zn peuvent altérer les réponses immunes et inflammatoires Les effets cancérigènes du Zn n’ont pas encore été démontrés chez l’homme. Aucune donnée n'est disponible concernant la toxicité du zinc inhalé sur la reproduction et le développement humain.47. V. Le f er 1.. Métabolisme. Le fer est un élément essentiel, nécessaire pour toutes les cellules humaines et il joue un rôle actif dans de nombreuses voies métaboliques.48 Environ 10 % du fer alimentaire est absorbé dans le duodénum et le jéjunum. Ce taux d’absorption peut 31.

(32) s’adapter, du moins en partie, aux besoins de l’organisme et augmenter lors de la croissance, la grossesse et l’allaitement. Une fois à l’intérieur de la circulation sanguine, le fer est transporté sous forme ferrique (Fe3+) lié à la transferrine, qui est la principale protéine de transport plasmatique du fer et est synthétisée par le foie. Le fer transporté par la transferrine provient bien sûr de l’absorption digestive, mais surtout des sites d’utilisation et de stockage, notamment des macrophages spléniques et du foie.30,49 L’organisme d’un être humain adulte contient environ 4g de fer, qui se répartissent essentiellement entre l’hémoglobine (2,5g), la ferritine (1g) et les protéines à fer héminique (cytochrome, myoglobine) ou non héminique (ribonucléotide réductase). Le fer est continuellement recyclé entre ces différents compartiments de l’organisme.48. Le fer existe dans l'organisme sous plusieurs formes : les formes. métaboliquement actives essentielles au fonctionnement de la cellule « (65% du pool total du fer pour l’hémoglobine, 10% pour la myoglobine, les cytochromes et les flavoprotéines) », la forme de transport « le fer circule lié à une protéine, la transferrine », les formes de réserve « le fer est stocké sous deux formes (une fraction soluble, la ferritine facilement mobilisable ; une fraction insoluble l'hémosidérine) ». Les formes de stockage ont un rôle essentiel de protection des structures cellulaires contre l'effet oxydant du fer.50 Il n’existe aucun mécanisme actif d’excrétion du fer. Les pertes en fer proviennent principalement de la desquamation des cellules intestinales et des cellules de la peau ainsi que des menstruations chez la femme.30. 2. Toxicité 2.1. Toxicité aiguë La majorité des intoxications aiguës par le fer résulte d’une ingestion de sels ferreux, soit accidentellement chez les enfants, soit, plus rarement, dans un but suicidaire chez l’adulte. La dose minimale à partir de laquelle ont été observés des symptômes est de 20 mg/kg de fer élément. Une toxicité systémique est notée à partir de 60 mg/kg. 32.

(33) Classiquement, l’intoxication par le fer est décrite comme évoluant en cinq phases (qui ne sont pas observées dans tous les cas). Phase 1 (1-3 heures) : phase d’atteinte digestive avec douleurs abdominales, vomissements, diarrhées, hématémèse. Les lésions digestives peuvent aller d’une gastrite, des ulcérations de l’estomac à des perforations de l’intestin. Une hyperleucocytose ainsi qu’une hyperglycémie peuvent être notées. Dans les cas très sévères peut apparaître, à ce stade déjà, un choc avec acidose métabolique. Phase 2 (6 - 12 h) : phase de stabilisation clinique, faussement rassurante. Phase 3 (12 - 48 h) : phase de toxicité systémique avec choc, acidose métabolique, coma, insuffisance rénale. Phase 4 (2 - 4 j) : phase de toxicité hépatique due aux effets des radicaux libres dans la zone periportale. Phase 5 (2 - 6 semaines) : phase de séquelles digestives à type de sténoses, principalement localisées à l’estomac. Outre ces effets on peut observer une toxicité cardiovasculaire.. 30. 2.2. Toxicité chronique L’exposition chronique au fer se rencontre principalement en milieu professionnel. Le stock en fer normal est de l'ordre de 13 mg/kg chez l'homme et de 5 mg/kg chez la femme. Son augmentation définit le syndrome de surcharge en fer ou hémochromatoses. À part les hémochromatoses d’origine héréditaire résultant d’un désordre génétique qui conduit à une augmentation de l’absorption du fer, les surcharges en fer d’origine professionnelle sont responsables de : Sidérose pure caractérisée par la visualisation d’un syndrome interstitiel réticulomicro-nodulaire diffus par radiographie. Sidérose mixte caractérisée par une toux surtout matinale, une expectoration muqueuse ou mucopurulente, une dyspnée d’effort et parfois des douleurs thoraciques. Sidérose oculaire provoquée par la pénétration et la persistance dans l’oeil, ou plus rarement dans la cavité orbitaire, d’un corps étranger ferrique. La sidérose oculaire 33.

(34) associe une dégénérescence cornéenne avec une hétérochromie de l’iris et une semimydriase, une cataracte avec opacification du cristallin de couleur brun rouille, une coloration du corps vitré liée à la présence de particules brunes, une dégénérescence rétinienne objectivable à l’électrorétinogramme et, en phase terminale, un glaucome éventuellement associé à un décollement de rétine.30. VI . Les nor mes Plusieurs textes ont été élaborés pour les différentes normes concernant la qualité des eaux destinées à la consommation humaine, ainsi on distingue : Les normes Européennes éditées par les communautés européennes régies par La Directive 98/83/CE (3 novembre 1998).51 Les normes françaises régies par le Décret n° 91-257 (7 mars 1991) et le Décret n° 2001-1220 du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine, à l'exclusion des eaux minérales naturelles.52 Les directives de qualité pour l’eau de boisson de l’OMS (1999).53 Les normes marocaines NM 03.7.001(2006) relative à la qualité des eaux d’alimentation.54 Les teneurs en eau des différents éléments sont résumés dans le tableau ci dessous Tableau 3: Normes des éléments étudiés dans l’eau potable Eléments. Normes Marocaines Normes OMS Normes Européennes Normes Françaises. Cadmium 3 µg/l. 3 µg/l. 5 µg/l. 5 µg/l. Plomb. 50 µg/l*. 10 µg/l. 10 µg/l. 10 µg/l. Cuivre. 2 mg/l. 2 mg/l. 1 mg/l. 2 mg/l. Zinc. 3 mg/l. 3 mg/l. 3 mg/l. 3 mg/l. Fer. 300 µg/l. 300 µg/l. 200 µg/l. 200 µg/l. *La valeur maximale admise (VMA) de 50 µg/l sera appliquée jusqu'à 2010, à partir de cette date, la VMA de 25 µg/l est imposable jusqu’à 2015. Au-delà de 2015 c’est la valeur 34.

(35) maximale admise de 10µg/l qui sera respectée.. 35.

(36) Chapitre III : DETERMINATION DES METAUX LOURDS DANS L’EAU DE ROBINET I . Mécani smes de cont ami nat i on L’eau du robinet peut avoir une qualité très éloignée de celle issue de l’usine de production. La dégradation de la qualité de l’eau dans les réseaux est influencée par plusieurs facteurs. (Figure 1). Figure 1: Le réseau réacteur 56. Il est assez difficile de prévoir l’évolution des métaux dans l’environnement, car ils peuvent subir un grand nombre de transformations (oxydation, réduction, complexation, etc.), et cette évolution dépend fortement du milieu. Dans un réseau, le pH, la minéralisation et la température sont importants pour le contrôle de la corrosion. En effet, dans un milieu acide, les métaux risquent de se solubiliser, alors que dans un 36.

(37) milieu alcalin, ils peuvent former des hydroxydes métalliques.16 Une des sources principales d’exposition de l’homme aux éléments traces métalliques est l’eau de robinet. Elle constitue 15-20% de l’exposition totale au plomb aux Etats-Unis et concerne surtout le premier jet d’eau prélevée après 6 heures de stagnation dans le système d’approvisionnement.56 L’augmentation de la teneur des métaux surtout dans les premiers jets est due à plusieurs paramètres qui sont : la nature des matériaux de revêtement des canalisations, solubilité du métal dans les systèmes de tuyauteries, l’âge des systèmes de tuyauteries, la durée de stagnation de l’eau et la température.40,57. 1. Contamination par corrosions La corrosion est due à des réactions d’oxydoréductions se produisant entre les tuyaux des systèmes de distribution d’eau et les oxydants contenus dans l’eau (oxygène dissous et autres oxydants).58 Elle résulte de l’apparition sur la surface métallique de zones anodiques et de zones cathodiques dues aux interfaces métal/eau et métal/autres métaux,. formant. ainsi. des. couples. électrochimiques.. C’est. une. réaction. électrochimique qui peut se définir comme la destruction d’un métal par le biais de réactions de transfert d’électrons. Ce type de corrosion se produit uniquement dans les conditions typiques d’une cellule électrochimique : présence 1) d’une anode et 2) d’une cathode; 3) connexion entre l’anode et la cathode permettant le transfert des électrons; et 4) présence d’une solution électrolytique qui conduira les ions entre l’anode et la cathode.66 La réaction principale de la corrosion est l’oxydation ou dissolution anodique du métal pour produire des ions métalliques et des électrons. Pour que cette réaction anodique se poursuive, il faut une seconde réaction utilisant les électrons produits. Les accepteurs d’électrons les plus communs dans l’eau potable sont l’oxygène dissous et les espèces chlorées en solution aqueuse. La corrosion est influencée par les caractéristiques de l’eau (l’équilibre calco-calcique et la dureté), la vitesse de la corrosion ainsi que la nature sous laquelle le métal est en 37.

(38) solution.59 Les corrosions sont souvent responsables de la présence des métaux dans les eaux. Elles fournissent un abri contre l'arrachage hydraulique pour les microorganismes, ralentissent l’écoulement ou le modifient localement, peuvent changer la coloration ou le goût de l’eau (coloration rougeâtre de la rouille et goût métallique du fer), augmenter le biofilm et faciliter l’adsorption et l’accumulation de substances indésirables tels que l’Arsenic et le Radium.59 ,60 Des études réalisées aux Etats-Unis et au Canada ont montré que la teneur en cuivre dans l’eau potable peut s’étendre de 0.005 à 30mg/l et que la source principale de contamination est la corrosion des tuyaux en cuivre.40. 2. Contamination par les matériaux de revêtements La dégradation de l’eau dans les réseaux met en cause également les revêtements des matériaux des systèmes de distribution. Pour tout matériau métallique, la migration de micropolluants dans l'eau liée à la corrosion, existe aussi bien pour les canalisations en plomb, les canalisations en acier galvanisé (qui relarguent le zinc et le cadmium) et les canalisations en cuivre.57,61. 2.1.. Plomb. L’eau potable peut être contaminée par le relargage du plomb présent dans les vieilles conduites maîtresses, les conduites de branchement, les soudures, les raccords en laiton et en bronze, ainsi que dans les cols-de-cygne. Gulson et al (1999) ont établi que l’eau du premier jet contient des concentrations élevées en métaux surtout en plomb et concerne la plupart des maisons où le système de tuyauteries a une ancienneté de moins de 3 ans.56 Ils ont pu prouver en utilisant du plomb radioactif que la majorité du plomb trouvé 38.