Pour les articles homonymes, voir ETM.

La notion d’éléments-traces métalliques, ou ETM tend à remplacer celle de métaux lourds qui a été et qui reste un concept mal défini car associant des métaux toxiques réellement lourds à d'autres l'étant moins. Une partie des ETM est toxique, ou toxique au delà d'un certain seuil ou radioactive (radionucléides).

Selon les éléments et le contexte (acidité du milieu, synergies entre ETM ou entre ETM et d'autres polluants, spéciation...), ils sont plus ou moins bioassimilables et pouvant être bioconcentrés par la chaine alimentaire. C'est pourquoi certains font l'objet d'un suivi (réglementaire ou volontaire) dans l'eau, l'air (associés aux aérosols ou poussières), les sols, l'alimentation, les boues d'épuration, etc. De nouveaux problèmes sont posés par les nanoparticules en raison de leurs propriétés nouvelles.

Dans les cycles biogéologiques

L' abondance moyenne globale normalisée de l'élément dans la roche de la croûte est dite « valeur de Clarke » (Clarke value pour les anglophones), qui représente pour un métal donné dans le sol ou dans le sédiment ou dans un matériau géologique désigne sa teneur moyenne dans le monde dans ce substrat^[1].

On se réfère parfois à cette valeur moyenne, via le facteur d'enrichissement (EF) pour un élément chimique donné dans un compartiment de l'environnement pour estimer qu'un taux de tel ou tel élément est anormalement élevé dans ce compartiment, ce qui peut être un indice de pollution.

Problèmes de définition

La notion de métaux lourds est un concept factuel, industriel, avant tout empirique, sans définition scientifique précise, ni technique unanimement reconnue.

À titre d’exemple, un rapport d’information au Sénat français « Les effets des métaux lourds sur l’environnement et la santé »^[2], indiquait : « L’appellation métaux lourds est cependant une appellation courante qui n'a ni fondement scientifique ni application juridique ».

• Certains auteurs définissent les métaux lourds comme les éléments métalliques ayant une masse volumique supérieure à une certaine valeur (cette valeur minimale variant entre 4000 kg/m³ et 5000 kg/m³ selon les auteurs).
• D’autres définissent comme métaux lourds les éléments métalliques compris entre le cuivre et le plomb dans le tableau périodique des éléments (excluant donc le fer, le chrome).
• Pour d’autres il s’agit de tous les éléments métalliques à partir de la quatrième période du tableau périodique des éléments.
• Par confusion, compte tenu du caractère potentiellement toxique de composés de certains des métaux lourds (mercure, plomb, cadmium en particulier), on inclut même parfois dans la catégorie des métaux lourds certains éléments toxiques comme l’arsenic (métalloïde), voire certains composés organiques. Il vaut mieux dans ce cas parler d’« éléments traces ».

Dans le droit européen, dans le cadre des directives sur les déchets, on entend par « substance dangereuse » « une substance qui a été ou sera classée comme dangereuse par la directive 67/548/CEE ou par ses modifications ultérieures; par « métal lourd », on entend tout composé d'antimoine, d'arsenic, de cadmium, de chrome (VI), de cuivre, de plomb, de mercure, de nickel, de sélénium, de tellure, de thallium et d'étain ainsi que ces matériaux sous forme métallique, pour autant qu'ils soient classés comme substances dangereuses »^[3]

Utilisations

Beaucoup d'ETM ont une utilité dans le processus biologique : par exemple le fer est un composant essentiel de l’hémoglobine, le zinc, le cuivre sont des oligo-éléments indispensables.

Tous les éléments-traces métalliques sont présents naturellement à l’état de traces dans le sol. L’activité humaine peut avoir renforcé cette présence ; en effet, nombre d'ETM jouent un rôle important dans la vie quotidienne :

• le fer (Fe) et ses alliages, aciers, aciers inoxydables ;
• le plomb (Pb) pour les batteries d'accumulateurs (en particulier pour les automobiles), les tuyauteries, les soudures, les peintures anti-corrosion (minium) et les munitions. Les grenailles de plomb des munitions de chasse et de ball-trap, perdues dans l'environnement, représentaient environ 8 000 t de plomb/an rien que pour la France vers l'an 2000 ; ces munitions toxiques sont source de saturnisme aviaire chez l'homme...;
• le mercure (Hg) pour de très nombreux usages dont les amalgames dentaires et les piles électriques ;
• l'uranium (U) pour les quilles de certains bateaux, les munitions anti-blindage (uranium appauvri) ;
• le chrome (Cr), comme pigment rouge et pour le chromage de pièces;
• le cuivre (Cu), dans le domaine de l'électronique ainsi que comme fongicide (sulfate de cuivre, notamment utilisé lors du traitement des vignes) ;
• le cadmium (Cd) utilisé entre autres pour les accumulateurs électriques (« piles » rechargeables) Ni-Cd ainsi qu'en tant que cadmiage anti corrosion dans aéronautique
• l'argent (Ag) pour la bijouterie et l'argenterie, la photographie argentique, les miroirs, de nombreux usages industriels (en particulier électriques et électroniques), les monnaies et médailles ;
• l'or (Au) pour la bijouterie, les objets précieux, les contacts électriques, en dentisterie ;
• le zinc (Zn) pour la galvanisation de l'acier, et pour des pièces moulées utilisées dans l'automobile ;
• le titane (Ti) en raison de son inertie chimique pour la construction de réacteurs chimiques, ou pour la confection de prothèses (prothèse de hanche par exemple) ;
• le nickel (Ni) pour les aciers inoxydables.

La combustion de combustibles fossiles solides ou liquides (charbon, produits d'origine pétrolière) est également susceptible de rejeter des métaux dans les cendres (hydrobinate), vapeurs et fumées. De tous les combustibles, le bois-énergie est, en France métropolitaine, le principal émetteur de métaux lourds dans l'atmosphère (excepté le mercure et le nickel).

Cinétique environnementale

ETM, généralement associés aux aérosols de petite taille, sont principalement évacués du compartiment atmosphérique par dépôt humide

Impact toxicologique

L’impact toxicologique des ETM dépend de leur forme chimique (nommé « espèce chimique »), de leur concentration, du contexte environnemental (ce pourquoi on cherche à cartographier les pollutions, et notamment dans les anciennes régions industrielles^[4]), de leur biodisponibilité et de la possibilité de passage dans la chaîne du vivant (le réseau trophique).

On distingue en particulier les trois métaux mercure, plomb, cadmium, pour lesquels d’une part on n’a pas pu mettre en évidence de rôle positif pour l’activité biologique, et qui d’autre part peuvent être à l’origine d'intoxications ou de maladies graves ; par exemple l’absorption de plomb provoque le saturnisme, particulièrement grave chez l’enfant, le cadmium détruit les reins et dégrade le foie, et le mercure est un puissant neurotoxique. L'aluminium est considéré depuis 1921 comme neuro-toxique^[5] ; il est cependant largement utilisé comme composant alimentaire, cosmétique, et comme adjuvant dans certains vaccins.

À l'inverse, les métaux considérés comme bio-compatibles et utilisés en chirurgie ou dentisterie, comme le titane et l’or, ou des métaux communs comme le fer, ne peuvent être mis sur le même plan que le mercure, le plomb et le cadmium. D’autres métaux peuvent être très toxiques sous certaines formes (chrome VI, cuivre oxydé (vert de gris)…).

L’utilisation de certains ETM est donc strictement réglementée, voire interdite dans certaines applications. Le rejet dans l’environnement en fin d’utilisation doit être évité, et ces métaux recyclés.

Les amalgames dentaires (dits « plombages ») et qui sont fortement utilisés dans les pays francophones et anglo-saxons font aujourd'hui l'objet d'une polémique car ils contiennent certains métaux lourds toxiques précités : mercure, mais aussi argent et étain. Certains pays comme la Suède, l'Allemagne, le Danemark, le Japon, la Russie et la Norvège en limitent l'utilisation et l'ont tout simplement interdit en ce qui concerne les trois derniers. En France et en Belgique, il a été considéré que les preuves de leur toxicité étaient trop peu nombreuses pour en déduire une nocivité non compensée par les avantages du mercure.

Les thermomètres au mercure ont été interdits à la vente dans l'Union européenne.

Les piles au mercure sont interdites en Europe (directive 98/101/CE) depuis décembre 1998 pour des problèmes environnementaux.

Inégalités génétiques et selon l'âge

Les jeunes enfants absorbent comparativement beaucoup plus les métaux lourds et les ETM ingérés que les adultes

• De manière générale, le fœtus et l'embryon, puis les nourrissons, puis les enfants sont beaucoup plus sensibles et plus exposés aux ETM que les adultes. Ils les absorbent beaucoup plus que les adultes, tant par ingestion, que par inhalation ou passage percutané^[6]
• Une hypothèse de l'inégalité des personnes face aux intoxications par éléments-traces métalliques ou métaux lourds, à confirmer, serait que les individus y seraient naturellement plus ou moins vulnérables. Mais s'il semble que le mercure soit en cause dans de nombreux cas de maladie d'Alzheimer, ce n'est pas nécessairement parce que les prédispositions génétiques induisent directement la maladie, mais plutôt parce qu'elles la favorisent indirectement, par exemple chez ceux qui ne disposent pas des gènes permettant à l'organisme de détoxiquer au mieux le cerveau du mercure et du plomb qui ont pu le contaminer de manière chronique au cours de la vie, ou à l'occasion d'une exposition accidentelle à ces toxiques^[7].

Étiologies

Hormis des maladies telles que le saturnisme, la myofasciite à macrophages, l'l'hydrargyrie ou maladie Itai-itai directement induites par un seul métal, les pathologies induites par les métaux sont probablement le plus souvent multifactorielles, plusieurs métaux pouvant agir en synergie (positive ou négative) et pouvant aussi interagir avec d'autres toxiques ou substances naturellement chélatrices ou protectrices.

Des facteurs environnementaux semblent en cause dans un certain nombre de cas de maladies neurodégénératives. Certains métaux lourds toxiques et neurotoxiques, comptent parmi les premiers suspects.

Le mercure et le plomb, en particulier, pourraient agir en synergie pour inhiber ou tuer des cellules nerveuses. Certains pesticides sont également suspectés de pouvoir aussi agir en synergie avec des métaux.

Monnet-Tschudi et son équipe ont en 2006 publié une longue liste de preuves de responsabilité des métaux lourds, en tant qu'initiateurs de maladies neurodégénératives ou en tant que les aggravant^[8].

Voir aussi

• Métal de transition
• Maladie de Minamata
• Aspects environnementaux du mercure
• Émissions (environnement)
• Drainage minier acide
• Cendre
• Norme
• Toxicologie
• Écotoxicologie

Notes et références

• Règlement(CE) N° 1881/2006 de la Commission européenne (19 décembre 2006) fixant les teneurs maximales pour certains contaminants dans les denrées alimentaires.

• Portail de la chimie
• Portail de la biochimie