évaluation environnementale des risques liés à la contamination par le plomb des eaux

Evaluation environnementale des risques liés à la
contamination par le plomb des eaux

LES PROPRIETES ENVIRONNEMENTALES DU PLOMB

. Propriétés physico-chimiques Le plomb appartient au groupe IVB du tableau de la classification périodique des éléments. Sa formule brute est Pb. Sa masse atomique est de 207 g. Sa configuration électronique qui comporte de ux électrons non a ppariés sur la dernière couche autorise les degrés d’oxydation (+II) et (+IV), en plus de la forme métal (0). L e plomb existe ainsi donc sous trois formes d’oxydation. Cependant, dans l’environnement, le plomb existe principalement sous la forme Pb (+II) .La forme Pb (+IV) se forme seulement dans des conditions extrêmes d’oxydation et les composés inorganiques sont inexistantes dans les conditions environnementales ordinaires. Autant les composés organiques du Pb (+II) sont connus, autant l a chimie du plomb organique est dominée par l’état d’oxydation (+IV).Enfin, la forme métallique du plomb, Pb(0) existe dans la nature, mais elle est rare. La solubilité des composés du plomb dans l’eau est tributaire du pH de l’eau, de sa salinité et de la présence d’un matériau humique. Ainsi, à l’exception de Pb(NO3)2 et Pb (CH3-COO) 2, les composés inorganiques du plomb sont quasiment insolubles. – Minéralogie, spéciation et stabilité Le plomb qui est présent dans de nombreux minéraux se rencontre rarement à l’état natif. Les principaux minéraux porteurs de plomb, sont des sulfates (anglésite PbSO4), des carbonates (cérusite PbCO3), des oxydes (oxyde, dioxyde, tétra oxyde), des hydroxydes (Pb(OH) 2), des sulfures (galène) ou encore des phosphates. L’ensemble de ces m inéraux p résente une solubilité à l’eau très faible (BRGM, 2004). La galène, la cérusite et l’anglésite constituent les trois principaux minerais du plomb présents dans l’environnement, la galène étant de loin le plus abondant. Il convient de noter que dans certaines conditions de pH et de concentrations en carbonates, sulfates et chlorures on trouve aussi des minéraux plus complexes du t ype Pb3(OH)2(CO3)2, Pb5(PO4)Cl et Pb4SO4(CO3)2(OH)2 susceptibles de contrôler les concentrations de plomb en solution (BRGM, 2004). 19 – Stabilité et corrosion du plomb La corrosion chimique du pl omb est très lente. Lorsqu’une particule de plomb est mise en contact avec l’atmosphère, cette corrosion est limitée par la formation d’une couche d’oxyde de plomb (PbO) qui se forme à la surface (BRGM ,2004). Du point de vue thermodynamique, le plomb métallique est stable par rapport à des solutions neutres ou alcalines exemptes d’oxydants. Il peut par contre être dissous par des solutions acides oxydantes avec libération d’ions plombeux (Pb2+) qui dans certaines conditions chimiques, et notamment de pH (pH élevés), vont être transformés en carbonates, sulfates oxydes ou hydroxydes (BRGM, 2004). – Spéciation en phase aqueuse Dans la phase aqueuse, le plomb peut être présent soit sous forme d’ions libres (Pb2+), soit sous forme de complexes. Sa concentration dans les eaux naturelles reste généralement basse. Comme pour l’ensemble des éléments chimiques, sa s péciation en phase aqueuse est fortement contrôlée par les deux paramètres que sont le pH et le potentiel rédox ainsi que le type et la concentration d’agents complexants présents dans la solution (BRGM, 2004). 

Les propriétés toxicologiques

Le plomb est toxique sous deux formes : organique (tétraalkylplomb) et inorganique (Pb2+). C’est un toxique cumulatif. – Homme/mammifères Le plomb peut s’introduire dans l’organisme par inhalation de poussières de plomb ou pa r ingestion d’aliments contenant du plomb. Alors que l’inhalation constitue la principale voie d’absorption pour les personnes exposées en milieu professionnel, l’ingestion et la résorption dans l’appareil digestif prédominent parmi la population en général (INERIS, 2003). Le plomb inhibe les différentes enzymes du métabolisme de l’hémoglobine, ce qui a pour effet de réduire le bilan d’oxygène et le volume respiratoire. Le plomb réduit l’activité de la déshydrogénase de l’acide amino-lévulique et dans les érythrocytes. Des lésions se produisent en cas d’absorption prolongée de moins d’1mg/jour. Les symptômes de l’intoxication chronique sont dépôts de plomb sur la gencive au niveau de la racine des dents (‘‘liséré de Burton »), des coliques et convulsions. Des signes d’apathie, d’irritabilité, d’insomnie et, dans certains cas, des troubles du c omportement chez l’enfant indique une lésion du système nerveux. Le plomb traverse la barrière placentaire et s’accumule dans le fœtus (INERIS, 2003). Les dérivés inorganiques du plomb sont résorbés dans le tube gastro-intestinal, alors que les dérivés organiques le sont par la peau. Les enfants absorbent mieux le plomb que les adultes. 90% du plomb résorbé se fixent sur les érythrocytes et se répartissent ainsi dans l’ensemble de l’organisme. Le plomb se dépose surtout dans les os. Enfin, environ 90% du plomb absorbé par voie orale sont ensuite éliminés dont 75 à 80% par le système rénal. Une petite partie se dépose dans les cheveux et les ongles, est éliminée par 20 transpiration ou accumulée dans le lait maternel. – Végétaux Les plantes absorbent principalement le plomb contenu dans le sol, et, dans de moindres proportions, du pl omb provenant de l’atmosphère. Le plomb est toxique au niveau de la croissance. Le plomb a pour effet de perturber la photosynthèse et la respiration. Enfin, le plomb fait entrave à l’absorption des éléments nutritifs essentiels en provenance du sol.

Comportement dans l’environnement

– Milieu aquatique Les eaux de surface constituent des bassins d’accumulation pour les dérivés du plomb. Les dérivés du plomb s’accumulent au fond de l’eau, se fixent sur les sédiments ou s ur les matières en suspension (surtout la fraction argileuse).Les plantes aquatiques accumulent également le plomb. La faune aquatique s’appauvrit à partir des concentrations de plomb 0.1mg/L (Rodier R, 1996). – Atmosphère De g randes quantités de plomb parviennent dans l’atmosphère à la suite de processus de combustion. On observe à ce niveau un clivage sensible entre zones urbaines et zones rurales. En fonction de la vitesse et de la direction des vents, de l’importance des précipitations et de l’humidité de l’air, les dérivés du plomb peuvent être transportés sur de longues distances. Cependant, la plus grande partie du plomb présent dans l’atmosphère se dépose directement ou est lessivé par les précipitations. Le plomb se f ixe sur les particules de poussière en suspension dans l’air, lesquelles se déposent sur la végétation et sur le sol (ATSDR, 1998). – Sols Le taux d’absorption est fonction des propriétés du sol. Ainsi, le plomb présente une grande affinité pour les substances humiques. Le pH, en particulier, joue un rôle important dans la disponibilité du plomb. Plus le pH est faible, plus le degré d’absorption dans la solution est fort. Cependant le plomb étant très immobile, il demeure dans les horizons supérieurs et n’est pas absorbé dans les mêmes proportions par les plantes. Ainsi, les sols constituent un milieu d’accumulation important des dérivés du plomb. Enfin, l’épandage de boues d’épuration plombifères sur les terres agricoles produit une contamination du sol (Alloway, 1995). – Chaine alimentaire En raison de sa propagation ubiquitaire, le plomb est présent dans les produits alimentaires et fourragers. En général, les aliments d’origine végétale contiennent plus de plomb que ceux d’origine animale. Ceci s’explique par le fait qu’ils sont particulièrement exposés. Les sédiments de poussière contaminés par du plomb se f ixent à l a surface des plantes et sont consommés en même temps que les aliments (INSERM, 1998).