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METAUX et problématiques émergentes, Absorption, Exposition population ?,…
METAUX
et problématiques émergentes
SOURCES & DANGERS
METAUX TRACE TOXIQUE
Aluminium
Utilisation: trichlorure d'aluminium dans les déodorants
Soluble dans les graisses, le sang
=> Effets: cancer, PE
Utilisation: Sulfate d'aluminium agent
floculant pour traitement des eaux du robinet
Réglementaire
Norme européenne (OMS) : 200 µg/L
Analyse: difficile à doser
Dépassements fréquents
AFSSA: pas nécessaire de modifier la norme
Toxicité souris, étude épidémiologique: une exposition à 100µg/L => X 2 maladie Alzheimer
mercure
Différentes formes du mercure
Mercure inorganique (minéraux)
Hg(I): mercure mercureux (Hg2)2+: électrode au calomel
Hg(II) mercure mercurique (Hg2+): batterie (sous forme de nitrates, oxydes)
Absorption
par voie respiratoire >> voie digestive, faible par voie cutanée
Hg2+ se fixe aux protéines (tissulaires et plasmatiques)
Mercure métallique: Hg (0)
Propriétés physico-chimiques: liquide à temp. amb., volatile, dense, forte affinité pour le soufre
Applications: conducteur, thermomètres, manomètres, amalgames (art dentaire), orpailleur
Absorption
importante par voie respiratoire>>> très faible par voie digestive, voie cutanée
Concentration au niveau des hématies, diffusion vers le plasma
Hg(0)
-
Hg(I) ---- (ox) --- > Hg (II)
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Cerveau
(Hg(0) passe la BHE (pas les autres formes), sang, myocarde
Mercure organique (alkyl, aryl)
Monoalkylmercure (CH3-Hg+X-), diméthylmercure (CH3-Hg-CH3)
volatile, dense
Application:
antiseptique, conservateur en agriculture
synthèse de la soude
pollution environnementale, combustion charbon, rejets eaux usées
Accident Minamata (Années 60-70), Niigata (1966-1970)
Rejets industriels
contenant du mercure dans rivière => accumulation dans la chaine alimentaire et contamination chronique des habitants via les poissons consommés
Absorption
importante par voie digestive, pas voie respiratoire et par voie cutanée
alcooxylés> alkylés = arylés
fixation méthylmercure aux hématies, diméthylmercure dans les graisses
Minéralisation du mercure organique en Hg2+
monoalkylmercure (demi-vie: 70 jours) : cerveau, foie, placenta, traverse la barrière foeto-placentaire => accumulation cerveau foetus
diméthylmercure: tissus adipeux, foie, reins
Toxicité
Toxicité aiguë:
corrosif, insuffisance rénale aiguë, gastro entérite hémorragique, décès
Toxicité chronique:
atteintes nerveuses
amaigrissement, anorexie
ORL: gencives douloureuses, salive
SNC
: encephalopathie, micromercurialisme, tremblement mercuriel
Oeil: diminution champ visuel
Reins
: protéinurie
Effets mutagènes et tératogènes
Cancérogénicité: groupe 3 CIRC
Toxicité aiguë
(+ rare): troubles visuels
Toxicité chronique
: : atteintes nerveuses
Extrêmement toxique pour le SNC
car liposoluble
Troubles cutanés: dermites, eczéma
Atteintes rénales
Effets tératogènes: retard mental, handicap moteur
Cancérogénicité
: méthylmercure groupe 2B CIRC: possiblement cancérigène pour l'homme
Tératogénicité
: prouvée chez animal, contradictoire chez homme
Fertilité
: cas d'oligospermie
Toxicité Aiguë:
toux, température, fatigue, nausées
Réglementation
Prévention en milieu professionnel
VME sur 8 heures
Hg(0): 0,05 mg/m3
Hg minéraux et arylés: 0,1 mg/m3
Dérivés alkylés: 0,01 mg/m3
=
Au tableau de maladies professionnelles + surveillance médicale
Environnement: surveillance et diminution des rejets industriels (DREAL)
et surveillance de l’imprégnation de la population
Traitement
Arrêt exposition et traitement symptomatique
Élimination urinaire
: augmentation avec agents chélateurs (Dimercaprol, acide dimercaptosuccinique): peu utilisé car efficacité modérée
Elimination digestive
: à l'aide de résines échangeuses avec fonction thiol
Mécanisme d'action: action thioloprive = fixation sur la fonction thiol
Action anti-enzyme: diminution de l'énergie cellulaire
blocage enzyme tube proximal, au niveau du rein => insuffisance rénale
blocage synthèse de protéines, acides nucléiques (cerveau)
Action sur membranes:
plasmique: diminution métabolisme, lipoprotéines
lysosomes: libération enzymes => nécrose cellulaire
Action sur ADN
: fixation sur bases entraînant cassures (clastogène)
Action sur réactions immunitaires
: diminution sécrétion immunoglobulines et glomérulonéphrite membranaire
Analyse du mercure:
Hg total par minéralisation puis quantification avec torche à plasma / MS (ICP-MS)
Mercure organique: par chromatographie en phase gazeuse (car composés volatiles)
Cadmium
Propriétés physico-chimiques
Possède une affinité pour le soufre, explique la façon dont il agit.
Cette propriété permet aussi de les retirer du corps humain (chélatant). Or les chélatants ne traversent pas la BHE (solubles dans l’eau) donc ne peuvent pas retirer les métaux dans le cerveau
Origine / Utilisation
Exposition professionnelle
Alliage pour soudure, alliages à l'acier (roulements à billes, alliage au cuivre, accumulateur Cd/Ni, cellules photoélectriques, microcomposants, stabilisants matières plastiques, pigments, captage des neutrons
Exposition environnementale
engrais phosphaté, véhicules, incinérateurs, alimentation (fruits de mer, abats, légumes à feuille)
Toxicité chez l'Homme
Absorption par voie respiratoire (la plus importante en milieu professionnel) ou par voie digestive (la plus importante pour l'exposition environnementale)
Toxicité aiguë
Symptômes digestifs lors d'ingestion (douleurs abdominales, nausées, vomissements, diarrhées)
Syndrome pseudo grippal (fièvre, maux de tête, hyperleucocytose) lors d'inhalation
Atteinte tubulaire rénale
Cytolyse hépatique
Toxicité chronique
Toxique cumulatif ,
Dents jaunes cadmique
irritations des voies aériennes supérieures avec complications possibles (rhinites, BPCO, emphysème)
Atteintes rénales +++
Lésions osseuses
Cancers des voies respiratoires, du poumon
Cancers du rein et de la prostate (suspectés)
Réglementation
Cancérogène 1B selon l'UE
VLEP 8H = 0,004 mg/m3
Plomb
Exposition / Origine / Utilisation
Anciennes peintures : ingestion de poussières ou fragments de poussières (main bouche), à cause de la dégradation ou lors de travaux, apport de poussières de plomb au domicile (lié à activité professionnelle à risque)
pigments
Sites industriels en activité ou non: boues de station d'épuration, pollution atmosphérique, sol (potager)
carburants
canalisations: contamination eau de ville
alimentation via potager contaminé (sol), contact boisson avec céramique artisanale
remèdes et cosmétiques traditionnels (Asir, Pays Arables)
Toxicité
Public particulièrement à risque:
Jeunes enfants
Femmes enceintes
Nourrissons
Ecotoxicté
:
retombées atmosphériques sur les plantes (tailles nanométriques)
Pollution du sol:
Accumulation dans la couche superficielle du sol (quelques centimètres)
et translocation vers les parties aériennes des plantes est faible
et stockage du plomb dans le sol va dépendre de la quantité de matière organique et du pH; vont influencer le transfert du Pb vers l'eau et les plantes
organismes aquatiques et terrestres impactés
Effets néfastes
Toxicité aiguë
(rares)
Troubles digestifs (douleurs épigastriques et abdominales, vomissements)
Atteinte rénale et parfois hépatique
Si grosse dose : encéphalopathie convulsive et coma puis mort
Plombémie de 1 ug/ml et 0,1 ug/ml dans les urines
Coliques saturniques, signes neurologiques, insomnie, apathie…
traitement
: agents chélateurs (lavement gastrique acide dimercaptosuccinique ou EDTA calcicodisodique)
si pas administré suffisamment rapidement, évolution vers les symptômes d'une intoxication chronique
Toxicité chronique:
Pré saturnisme ou phase d’imprégnation : plombémie < 60-70 µg/100ml, fixation osseuse
Intoxication franche : plombémie > 60-70 µg/100ml
Coliques saturnismes : plombémie > 100-150 µg/100ml
Atteinte neurologique centrale et périphérique, rénale, troubles hématologiques
Atteintes rénales: tubulopathie proximale
Anémie, ictère, gastralgies, inhibition de la synthèse de l’hème, liséré au niveau des gencives
Le plomb et ses composés inorganiques sont classés par le CIRC respectivement dans le groupe 2B (possiblement cancérogène) et 2A (probablement cancérogène)
Reproduction : plomb perturbe la spermatogenèse (réversible)
effets sur la grossesse (avortement, accouchement prématuré…)
Propriétés physico-chimiques en lien avec les effets néfastes
Possède une affinité pour le soufre, explique la façon dont il agit.
Cette propriété permet aussi de les retirer du corps humain (chélatant). Or les chélatants ne traversent pas la BHE (solubles dans l’eau) donc ne peuvent pas retirer les métaux dans le cerveau
Réglementation
Interdiction dans les peintures depuis 1949, dans l'essence depuis 2000
Contrôle de l'exposition professionnelle:
VLEP-8h contraignante =0,1 mg/m3
VLB contraignantes = 400 µg de plomb par litre de sang (homme), 300 µg/l de sang (femmes)
Hygiène: vestiaires
Surveillance:
dépistage des populations à risques
et leur prise en charge, à prévenir l’apparition du saturnisme et en particulier à stopper le processus d’intoxication des enfants (Code de la santé public)
Forme physique:
insoluble dans l'eau
Pb inorganique: solide à température ambiante => poussières
Dérivés organiques du Pb: volatiles
Toxicocinétique:
Chez homme adulte:
absorption
par les poumons (va dépendre de la taille des particules, si < 1µm passage systémique) > absorption tractus gastro-intestinal
voie cutanée: faible
chez jeunes enfants:
absorption
digestive + importante
absorption
digestive augmentée par la carence martiale (en fer), la vitamine D et les régimes pauvres en calcium.
Distribution
du plomb dans l'organisme: se fait selon un modèle tri-compartimental (sang, tissus mous et os)
Traversée de la
barrière placentaire
et
accumulation
dans tissus foetaux (sang, foie, cerveau, os)
Accumulation
: 95% du Pb présent dans l'organisme se trouve dans les os.
Pb peu mobile mais peut être redistribué, en cas de déplétion des autres compartiments (sang, tissus mous) et par phénomènes entraînant une déminéralisation : grossesse, allaitement, ostéoporose, immobilisation prolongée, tumeur osseuse...
Pb inhalé non absorbé est
éliminé
par action mucociliaire trachéo-bronchique vers le tractus gastro-intestinal et les fèces
Elimination du Pb ingéré non accumulé majoritairement par voie urinaire, les fèces, plus faiblement dans le lait maternel
Techniques d'analyse: SAA, ICP-MS
Chrome
Réglementation
Classés groupe 1A ou 1B ou 2 selon la solubilité du composé
VLEP-8H (Chrome VI) = 0,001 mg/m3
Toxicité chez l'Homme
Absorption dépendant de la valence : le chrome VI est beaucoup plus absorbé que le chrome III.
Absorption dépendant également de la solubilité (composés hydrosolubles plus facilement absorbés) et de la granulométrie
La voie principale est la voie respiratoire mais il peut pénétrer par voie digestive (alimentation, déglutition, défaut d'hygiène) et par voie cutanée (chrome VI)
Toxicité aiguë
Irritations respiratoires
Ulcérations nasales
Bronchopathie, pneumoconiose
Toxicité chronique
Chrome VI
Lésions caustiques
Eczéma de contact
irritations des muqueuses respiratoires
Gastrite
Cancers bronchopulmonaires
Mutagène
Reprotoxique (fertilité)
Origine/utilisation
6ème constituant de l'écorce terrestre
Composés trivalents sont les plus stables et les plus répandus dans la nature
Principal minerai = chromite
Retrouvé dans l'eau de boisson et dans certains aliments (bière, pain, fruits de mer, fromages)
Utilisation dans les alliage résistants à la corrosion (acier inox)
Pesticide pour le traitement du bois
Tannage du cuir
Production de pigments
Mordançage des tissus
Propriétés physico-chimiques
Dureté élevée, résistant, métal ubiquitaire (plusieurs valences possibles)
Métaux sous forme de particules ultrafines
Nanoparticules d'argent
Sources / Utilisations
Textile (vêtements et literie)
Voie d'exposition cutanée majoritaire
produits cosmétiques et d’hygiène (brosses à dents, fers à lisser les cheveux, sprays désinfectants, etc.)
Voie d'exposition cutanée majoritaire, mais ingestion possible (rouge à lèvre, dentifrice) et inhalation aussi (poudres libres, aérosols)
Alimentation :
(additifs, emballages alimentaires, revêtements internes de réfrigérateurs)
Voie d'exposition majoritairement digestive, respiratoire pour les professionnels de l'agroalimentaire qui sont exposés aux additifs sous forme de poudre
Toxicité :
In vitro : lésion de l'ADN dépendantes de la dose + stress oxydant
Manque de données (caractérisations physico-chimiques,
toxicologiques, etc.)
In vivo : augmentation des taux de mortalité et un retard d’éclosion (poisson zèbre) ; une diminution du pouvoir reproducteur chez un nématode
Manque de données (caractérisations physico-chimiques,
toxicologiques, etc.)
Recommandations
Éviter les textiles contenant des nanomatériaux
Éviter les produits susceptibles de libérer des nanomatériaux
Nanoparticules de dioxyde de titane
Toxicité
La cinétique des nanoparticules est encore mal connue, la crainte principale des scientifiques étant
qu’elles pourraient traverser des barrières biologiques et s’accumuler dans certains organes.
Le principal mécanisme d’action des nanoparticules identifié est l’induction ou l’amplification
du stress oxydant. Ce phénomène se traduit par une production massive de radicaux libres
les nanoparticules de TiO2 peuvent agir sur les cellules nerveuses en affectant la morphologie, le fonctionnement et l’intégrité des cellules. Augmente le stress oxydatif et peut provoquer des inflammations; peut aller jusqu’à de l’apoptose de cellules neuronales.
Cancer par inhalation chez le rat
Inflammation pulmonaire, surcharge pulmonaire et conduire à une réaction inflammatoire, à l’origine de lésions prolifératives.
Sources utilisations
Cosmétiques
Alimentation
Plastique
Médicament
BTP
Réglementation
Agence recommande une VTR chronique par inhalation pour la forme P25 du TiO2-NP de 0,12 µg.m-3
Les articles L. 523-1 à L. 523-3 du Code de l’environnement prévoient un dispositif de déclaration annuelle des « substances à l’état nanoparticulaire ». Cette déclaration, qui est entrée en vigueur au 1er janvier 2013, concerne les fabricants, les importateurs et les distributeurs de telles substances mises sur le marché en France.
La déclaration doit comporter l’identité du déclarant, la quantité, les propriétés physico-chimiques et les usages de ces substances ainsi que les noms des utilisateurs professionnels. De même, toutes les informations disponibles relatives aux dangers de ces substances et aux expositions auxquelles elles sont susceptibles de conduire, ou utiles à l’évaluation des risques pour la santé et l’environnement, doivent être transmises.
seuil minimal à partir duquel la déclaration annuelle est obligatoire (100 grammes par an et par substance)
Les terres rares constituent, un ensemble de 15 à 17 éléments métalliques du tableau périodique des éléments, aux propriétés chimiques très voisines, qui se trouvent pratiquement toujours associés dans leurs gisements dans la nature, et qui regroupent :
le groupe des lanthanides , yttrium et le scandium
Utilisations
Tablette, ordinateur, téléphone portable
Photovoltaïque
Voitures électriques
Aimants de voitures électriques contenant le neodyme et le dysprodium
Eolienne
1 éolienne de 5 MW utilise 1 tonne de terre rare
Effets sur l'environnement
Nouvelles perspectives
Exploitation de ressources sous-marines dans l’océan pacifique, sous forme de nodules polymétalliques
Urban Mining: Recyclage des déchets électroniques
Pollution de l'environnement
L'extraction et séparation des métaux s'appuient sur des traitements pyro/hydro métallurgique qui conduisent à rejeter des résidus de traitements polluants tels que le Fluor dans l'air, et des effluents chimiques dans les eaux souterraines
.
Pour les gisements dits " d'argiles ioniques", exclusivement présents en Chine, les mines sont de taille plus faible et ne rejettent pas de poussière ni d'élément radioactif
des lagunes affectant les eaux souterraines (avec des effluents chimiques). Ces gisements ont la particularité de contenir du thorium et de l'uranium induisant une pollution radioactive des différents rejets
En 1998 Au Mountain Pass aux Etats Unis, Catastrophe: 1 milliard de litres d'efflux radioactif et toxique fuient d’un réservoir non étanche et contamine une réserve naturelle
Exploitation des ressources naturelles
Sachs en Allemagne
Baotou en Chine: Le plus gros exportateur de terre rares
Mountain Pass aux Etats Unis
VECTEURS & MILIEUX
Voies de transmission
Ingestion
Eau de boisson
Alimentation
Inhalation
Exemple : poussières de plomb
Cutanée
Pour certains cas spéciaux (voir formes nanométriques)
Sites pollués
METALEUROPE
Pollution
Dépollution
Avant 2017
Requête au préfet du Pas-de-Calais : les élus demandent à l’État d’assumer financièrement la dépollution du site Métaleurop.
L’agglomération de Hénin - Carvin réclame réparation à l’état, au total 574 millions d’euros somme nécessaire pour réparer les préjudices et décontaminer le site le plus pollué de France. Les élus s’appuient sur une loi de 2016 qui dit que toute personne responsable d’un préjudice écologique est tenue de le réparer. Le préfet a 2 mois pour répondre favorablement à la requête des élus sinon l’état sera poursuivi en justice pour préjudice écologique.
2017 : Dépollution
Nature
Contamination au
plomb
cadmium : taux 1 et 28,5 mg/kg alors que la moyenne dans le NPDC est de 0,4 mg/kg
zinc
Causes
L’état était chargé de contrôler l’activité de Métaleurop, il a constaté la pollution mais n’a pas contrôlé ni pris les mesures à l’époque, pour arrêter la pollution
Informations générales :
Activité : fonderie
Fermeture du site en 2003
DECHARGE A CIEL OUVERT
Pays émergents d'Afrique et d'Asie récupèrent les déchets, notamment DEEE. Les différentes méthodes de démantèlement archaïques (combustion, etc.) relarguent des fumées toxiques, polluent le sol et les eaux. Les dégâts sur la santé des populations sont très importants (cancers +++).
Absorption
Distribution
Métabolisme
Accumulation
Excrétion
Voie majeur = voie digestive:
sels biliaires: fixation Hg organique aux cystéines, gluthation
=> cycle enthérohépatique: réabsorbé par intestin et une partie excrétée dans les fèces
salive: puis repart en voie digestive
Voie pulmonaire
dans l'air exhalé
Hg(0) et Hg organique car volatiles
Voir urinaire:
Hg(0) sécrétion tubulaire variable
Autres
: cheveux, ongles, lait maternel (dérivés organiques car lipophiles)
Exposition population ?
Alternative: chlorure ferrique (ex à Paris)
Oxydation par les catalases
Hg(0)
Dérivés minéraux
Dérivés organiques
alimentation, eau