Chapitre I : Synthèse bibliographique
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Les contaminants chimiques sont d’origine très diverse (contamination atmosphérique, effluents
urbains, rejets en mer, naufrages) résultant d’activités anthropiques présentes ou passées.
Dans de nombreux cas, bien que les apports aient cessé, les sédiments jouent toujours le rôle de
source de contamination et l’impact sur les organismes vivants reste important (Power et
Chapman, 1992 et Luoma et Ho, 1993).
Deux familles de polluants sont retrouvées : les polluants inorganiques ou métalliques et les
polluants organiques.
Les éléments traces métalliques (ETM) sont les contaminants sédimentaires étudiés dans ce
mémoire.
2- Les éléments traces métalliques « ETM »
2-1 Définition et classification des ETM :
Un métal est un élément chimique, issu le plus souvent d’un minerai 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 utilisés par l’homme
depuis l’Antiquité.
Le terme de métaux lourds est souvent employé pour désigner les métaux et métalloïdes associés
à une contamination et un potentiel toxique et écotoxique. Cependant, ce terme est une
appellation courante qui n’a ni fondement scientifique, ni application juridique. (Miquel, 2001).
Il n’a jamais été défini par un organisme tel que l’I.U.P.A.C. (Duffus, 2002).
En général, sont appelés métaux lourds les éléments ayant une densité supérieure à 5 g.cm
-3
(Alloway et al, 1995), et précipitant avec les sulfures. Or, certains métaux toxiques ne sont pas
particulièrement lourds (ex : le zinc) alors que certains éléments toxiques ne sont pas tous des
métaux (ex : l’arsenic). Ainsi, pour toutes ces raisons, la plupart des scientifiques préfèrent à
l’appellation métaux lourds, l’appellation « éléments en traces métalliques » -ETM- ou par
extension « éléments traces » (Miquel, 2001).
Conventionnellement, en pédologie, Les éléments traces sont des constituants de la croûte
terrestre, au nombre de 68, dont la concentration est pour chacun d’eux inférieure à 0,1% et ne
représentent que 0,6% du total des éléments chimiques (Alloway, 1995 et Baize, 1997). Depuis
la formation de la terre, Ils suivent un cycle géochimique qui conduit à une distribution
hétérogène de leur concentration à la surface du globe (Garret, 2000).
Comme tous les composants chimiques de la croûte terrestre, les éléments traces participent aux
grands cycles biogéochimiques (Nriagu et Pacyna, 1988 et Pacyna, 1986)
Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement, mais en
général en quantités très faibles (Nriagu, 1979, 1991; Blackmore, 1998 et De Wolf et al, 2001 in
El Namr et al, 2006) ; on dit que les métaux sont présents “ en traces ”. En dehors de ce contexte
naturel, la présence de métaux à de fortes concentrations est liée généralement à des rejets
provenant de l’activité humaine (Fox et al, 1993).
Dans la classification des éléments dite de Mendeleïev, tous les éléments du bloc s (sauf
l’hydrogène et l’hélium), d et f sont des métaux ainsi que sept des éléments du bloc p.
De nombreux métaux possèdent deux propriétés chimiques caractéristiques (Shriver et Atkins,
2001) :
- la formation d’oxydes et d’hydroxydes basiques lorsque le métal est au degré d’oxydation I et II
- la formation de cations simples (hydratés) en solution aqueuse acide.
Ces deux propriétés sont donc importantes pour connaître les formes sous lesquelles les ETM
seront présents dans les sédiments et dans les sols (ex : formation d’oxydes, de sulfures
métalliques…).
Suivant leur nécessité pour les organismes vivants, les ETM peuvent être classés en deux
groupes : les éléments essentiels ou oligo-éléments (exp. Zn, Mn, Cu, Ni), Ils sont indispensables à
faibles concentrations mais sont toxiques à fortes concentrations, et les éléments non nécessaires
(Cd, Pb, Hg), sont des éléments pour lesquels aucune fonction physiologique n’a été identifiée à ce
jour, et toxiques à de très faibles concentrations. (Bliefert et Perraud, 2001 et Sigg et al, 2001).
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Les contaminants chimiques sont d’origine très diverse (contamination atmosphérique, effluents
urbains, rejets en mer, naufrages) résultant d’activités anthropiques présentes ou passées.
Dans de nombreux cas, bien que les apports aient cessé, les sédiments jouent toujours le rôle de
source de contamination et l’impact sur les organismes vivants reste important (Power et
Chapman, 1992 et Luoma et Ho, 1993).
Deux familles de polluants sont retrouvées : les polluants inorganiques ou métalliques et les
polluants organiques.
Les éléments traces métalliques (ETM) sont les contaminants sédimentaires étudiés dans ce
mémoire.
2- Les éléments traces métalliques « ETM »
2-1 Définition et classification des ETM :
Un métal est un élément chimique, issu le plus souvent d’un minerai 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 utilisés par l’homme
depuis l’Antiquité.
Le terme de métaux lourds est souvent employé pour désigner les métaux et métalloïdes associés
à une contamination et un potentiel toxique et écotoxique. Cependant, ce terme est une
appellation courante qui n’a ni fondement scientifique, ni application juridique. (Miquel, 2001).
Il n’a jamais été défini par un organisme tel que l’I.U.P.A.C. (Duffus, 2002).
En général, sont appelés métaux lourds les éléments ayant une densité supérieure à 5 g.cm
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(Alloway et al, 1995), et précipitant avec les sulfures. Or, certains métaux toxiques ne sont pas
particulièrement lourds (ex : le zinc) alors que certains éléments toxiques ne sont pas tous des
métaux (ex : l’arsenic). Ainsi, pour toutes ces raisons, la plupart des scientifiques préfèrent à
l’appellation métaux lourds, l’appellation « éléments en traces métalliques » -ETM- ou par
extension « éléments traces » (Miquel, 2001).
Conventionnellement, en pédologie, Les éléments traces sont des constituants de la croûte
terrestre, au nombre de 68, dont la concentration est pour chacun d’eux inférieure à 0,1% et ne
représentent que 0,6% du total des éléments chimiques (Alloway, 1995 et Baize, 1997). Depuis
la formation de la terre, Ils suivent un cycle géochimique qui conduit à une distribution
hétérogène de leur concentration à la surface du globe (Garret, 2000).
Comme tous les composants chimiques de la croûte terrestre, les éléments traces participent aux
grands cycles biogéochimiques (Nriagu et Pacyna, 1988 et Pacyna, 1986)
Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement, mais en
général en quantités très faibles (Nriagu, 1979, 1991; Blackmore, 1998 et De Wolf et al, 2001 in
El Namr et al, 2006) ; on dit que les métaux sont présents “ en traces ”. En dehors de ce contexte
naturel, la présence de métaux à de fortes concentrations est liée généralement à des rejets
provenant de l’activité humaine (Fox et al, 1993).
Dans la classification des éléments dite de Mendeleïev, tous les éléments du bloc s (sauf
l’hydrogène et l’hélium), d et f sont des métaux ainsi que sept des éléments du bloc p.
De nombreux métaux possèdent deux propriétés chimiques caractéristiques (Shriver et Atkins,
2001) :
- la formation d’oxydes et d’hydroxydes basiques lorsque le métal est au degré d’oxydation I et II
- la formation de cations simples (hydratés) en solution aqueuse acide.
Ces deux propriétés sont donc importantes pour connaître les formes sous lesquelles les ETM
seront présents dans les sédiments et dans les sols (ex : formation d’oxydes, de sulfures
métalliques…).
Suivant leur nécessité pour les organismes vivants, les ETM peuvent être classés en deux
groupes : les éléments essentiels ou oligo-éléments (exp. Zn, Mn, Cu, Ni), Ils sont indispensables à
faibles concentrations mais sont toxiques à fortes concentrations, et les éléments non nécessaires
(Cd, Pb, Hg), sont des éléments pour lesquels aucune fonction physiologique n’a été identifiée à ce
jour, et toxiques à de très faibles concentrations. (Bliefert et Perraud, 2001 et Sigg et al, 2001).