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Le risque alimentaire est entré dans la catégorie des risques majeurs pour l’homme. En effet, l’aliment est à la fois source de vie en tant que pourvoyeur des nutriments indispensables au développement et source de déséquilibres graves lorsqu’il n’est pas utilisé avec discernement. Le présent sujet concerne les minéraux et métaux dans les aliments d’origine animale. Situés au terme d’une chaîne alimentaire complexe, les aliments d’origine animale véhiculent aussi bien des substances nutritives que des substances toxiques provenant essentiellement de l’environnement. Cette contamination est due aux rejets atmosphériques et liquides. Ceux-ci sont capturés par les plantes. Les polluants pénètrent ainsi dans les végétaux destinés à la consommation humaine et des animaux dont les productions (viande, foie, rognon, lait, œuf, …) sont consommées. Les minéraux et métaux apportés par les aliments dans les organismes sont classés selon ses besoins. Un certain nombre de ces substances sont indispensables au bon fonctionnement de l’organisme humain, entrant dans les équilibres et mécanismes biologiques. Ce sont par exemple le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le potassium (K), le sodium (Na), le fer (Fe), le zinc (Zn), le cobalt (Co), le cuivre (Cu), le sélénium (Se), le chrome (Cr), le manganèse (Mn). La quantité de ces éléments nécessaires à la vie est proportionnellement très petite, elle est exprimée en mg/j. On les appelle minéraux et métaux indispensables.
GENERALITES SUR LES METAUX LOURDS ET MINERAUX
Définition
On considère comme métal lourd tout métal de densité supérieur à 5, de numéro atomique élevé et présentant un danger pour l’environnement et/ou pour l’homme. Dans les sciences environnementales, les métaux lourds associés aux notions de pollution et de toxicité sont généralement : l’arsenic(As), le cadmium(Cd), le chrome(Cr), le cuivre(Cu), le mercure(Hg), le manganèse(Mn), le nickel(Ni), le plomb(Pb), l’étain(Sn), le zinc(Zn). Les métaux lourds se retrouvent dans notre environnement quotidien sous des formeschimiques très diverses. En effet, à côté des formes minérales les plus simples, ils peuvent exister sous forme organique c’est-à-dire combinés à des atomes de carbone (exemple : plomb-tétraéthyle des essences), sous formes complexe (exemple : salicilate de plomb) ou encore sous forme de chélates (exemple : complexe plomb-EDTA).
Les nutritionnistes et les médecins insistent de plus en plus sur les réels bénéfices à consommer des aliments riches en minéraux et oligoéléments, pour assurer les multiples fonctions physiologiques qui leur incombent. Ils se trouvent en quantité importante dans certaines structures de l’organisme tels que les os, les dents, les ongles, mais aussi les muscles et le sang. Les minéraux oligo-éléments essentiels pour l’organisme sont : le calcium, le magnésium, le fer, le potassium .
Utilité des métaux lourds chez l’homme
Les métaux lourds sont très utiles, voire indispensables à l’homme. En effet, de par leur 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. D’ailleurs, leur production est en augmentation chaque année. Le tableau suivant montre la croissance de la production mondiale de certains métaux lourds de l’année 80 par rapport à l’année 90.
L’arsenic
L’arsenic a été largement utilisé en agriculture et dans l’industrie pour éliminer une multitude d’organismes ou en réduire le nombre. Aujourd’hui, l’arsenic et ses dérivées sont employés dans les applications suivantes : traitement du bois sous pression, fabrication d’émail et de céramique en verrerie, durcissement des alliages de cuivre et de plomb en métallurgie. Parmi les applications secondaires de l’arsenic, on peut citer les feux d’artifices, les micros puce et les éléments photoélectriques dans l’industrie de l’électronique où l’arséniure de gallium représente un nouveau semi-conducteur très prometteur.
Le cadmium
Le cadmium est récupéré lors de l’élaboration du zinc, du plomb et du cuivre. Appliqué en couche mince, il protège l’acier contre la corrosion. Il constitue les plaques négatives des accumulateurs au nickel cadmium ; le cadmium entre dans la composition d’alliages dont il abaisse le point de fusion et d’alliages d’antifriction. Absorbant fortement les neutrons lents, le cadmium est utilisé pour la commande des réacteurs nucléaires et le blindage d’appareils de mesure. Les sels de cadmium sont employés dans la photographie, la fabrication des feux d’artifice, les caoutchoucs, la porcelaine.
Le chrome
Le chrome est utilisé sous forme chromite (FeOCrO2) dans l’industrie métallurgique et dans l’industrie chimique. On le trouve également sous forme ferrochrome, utilisé dans les productions d’aciers inoxydables et les alliages divers. Le chrome est également employé comme pigment pour la peinture, le papier, l’encre d’imprimerie, le caoutchouc ou encore pour le tannage des peaux. Réalisé industriellement depuis 1920, le chromage est utilisé pour donner un aspect décoratif et assurer une bonne résistance à la corrosion atmosphérique.
Le mercure
On obtient le mercure par grillage du cinabre (sulfure de mercure). Il se combine avec d’autres métaux pour former des alliages, appelés amalgames. Il permet d’extraire l’or et l’argent avec lesquels il se combine. On l’emploie dans la fabrication des thermomètres, baromètres, pompes à vide, lampes et redresseurs des vapeurs à mercure. Il sert à l’étamage des glaces, à la fabrication des colorants, il entre dans la composition des cosmétiques (mascara), des adhésifs, des filtres des systèmes à air conditionné, etc.
Le plomb
La fabrication des accumulateurs constitue la principale utilisation du plomb. Les plaques de plomb sont utilisées dans la lutte contre la corrosion (industrie chimique) et protection contre les rayonnements (installations utilisant les rayons X ou γ, énergie nucléaire).Le plomb entre dans la composition de nombreux alliages à bas point de fusion et d’alliages antifrictions (avec de l’étain ou du cuivre).
Le plomb est le métal non ferreux le plus récupéré et recyclé.
Origines naturelles et humaines des métaux lourds dans l’environnement
Une quantité importante des métaux lourds est introduite dans l’environnement par l’intermédiaire des sources naturelles et humaines. Cette contamination a plusieurs origines, telles que la combustion des fossiles, les gaz d’échappement des véhicules, l’incinération, l’activité minière, l’agriculture, les déchets liquides et solides. Mais elle peut être d’origine naturelle via les volcans, l’activité des sources thermales, l’érosion, l’infiltration etc.
Contamination des sols
L’augmentation de la concentration des métaux lourds devient une menace directe pour l’environnement, du fait de l’augmentation de leur disponibilité pour les plantes, si les conditions changent de telles manières que les métaux deviennent solubles. Les pluies acides augmentent la mobilité des métaux dans le sol et augmentent donc leur concentration dans les produits agricoles.
Contamination de l’air
Les principales sources des métaux dans l’air sont des sources fixes. De nombreux éléments se trouvent à l’état de traces dans les particules atmosphériques provenant des combustions à hautes températures, fusions métallurgiques, incinérateurs municipaux, véhicules, etc. Dans l’air ambiant, on trouve de nombreux éléments comme le plomb, le cadmium, le zinc, le cuivre, dont la concentration est d’autant plus élevée que les particules sont fines.
Contamination de l’eau
La migration des métaux lourds vers la nappe phréatique dépend de plusieurs paramètres :
– la forme chimique initiale du métal
– la perméabilité du sol et du sous sol
– la porosité du sol
– le pH dans un milieu acide les métaux risquent de se solubiliser
– l’activité biologique : certains micro-organismes ont la capacité d’ingérer les métaux lourds alors que d’autres les solubilisent par acidogénèse
– le potentiel redox du sol
– la composition minéralogique du sol
– la teneur en matière organique du sol (complexation des métaux par les substances humiques).
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