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La démarche écotoxicologique

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PROCÉDURE DÉVALUATION DU RISQUE ÉCOTOXICOLOGIQUE

Centre d'expertise en analyse environnementale du Québec. Services études. Division Écotoxicologie et évaluation. 2700 rue Einstein



Écotoxicologie

L'écotoxicologie au sens strict est l'étude des polluants toxiques dans les écosystèmes et dans la biosphère tout entière. I-. Pollution de la biosphère.



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L'ecotoxicologie peut se définir de la façon la plus simple





ÉCOTOXICOLOGIE ET IMPACTS SANITAIRES DES PESTICIDES

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Histoire de lecotoxicologie

L'écotoxicologie est un domaine très large qui englobe à la fois le devenir des contaminants dans l'environnement (chimie)



ECOTOXICOLOGY - NPIC

Ecotoxicology looks at the impacts of contaminants including pesticides on individu-als populations natural communities and ecosystems Communities of living things and the environments they live in form ecosystems Ecosystems include ponds rivers deserts grasslands and forests and they too can be affected by pesticides



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AVANT- PROPOS L'évaluation du risque écotoxicologique est une pratique scientifique présentement en essor au niveau international Les tendances actuelles démontrent que son application et son intégration en gestion



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L'ecotoxicologie peut se définir de la façon la plus simple comme l'étude des conséquences écologiques de la pollution de l'environnement par les substances toxiques Elle étudie les perturbations fonctionnelles (ecophysiologiques) produites par l'exposition des êtres vivants



Introduction à l’écotoxicologie - Oekotoxzentrum

«Expertise en Toxicologie et Ecotoxicologie des Sub­ stances» Après une formation initiale en écologie des systèmes aquatiques continentaux elle a réalisé une thèse portant sur la contamination de la rivière Lot (France) par le cadmium suivie par un post­ doctorat sur les transferts de mercure dans le labo­



ÉCOTOXICOLOGIE

L’ECOTOXICOLOGIE Avec l’apparition d’une prise de conscience des notions de pollution il s’est imposé un domaine nouveau dans les sciences biologiques pour identifier et lutter contre les pollutions du milieu naturel : L’écotoxicologie science étudiant les modalités de pollution de la



TOXICOLOGIE : EVALUATION DE LA TOXICITE Chapitre 5

TOXICOLOGIE : EVALUATION DE LA TOXICITE 2 Études in vitro effectuées sur des cultures cellulaires ou tissulaires Études épidémiologiques qui comparent plusieurs groupes d’individus



EXPERTISES : Impact environnemental ECOTOXICOLOGIE

ECOTOXICOLOGIE Par la mise en œuvre de tests biologiques sur des organismes aquatiques et terrestres vivants appartenant à divers niveaux trophiques à l’aide de méthodes standardisées ou adaptées Les effets toxiques sont mesurés en laboratoire en exposant des organismes indicateurs à l’échantillon par comparaison avec un témoin



Le plomb en milieu marin Biogeochimie et ecotoxicologie

RESUME - Le présent document constitue une synthèse des connaissances sur le cycle biogéo-chimique la bioconcentration et l'écotoxicité du plomb en milieu marin



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– un animal filtreur utilisant des particules de taille variable mais aussi des substances dissoutes ; – un détritivore susceptible d’atteindre les sources de polluants qui ont abouti à la sur-

Quelle est la finalité de l’écotoxicologie?

  • Champ et finalité de l’écotoxicologie. • Etude des polluants directement ou indirectement toxiques, excluant d’importantes catégories de polluants dont les effets écologiques ne résultent pas de phénomène de toxicité (pollution par gaz à effet de serre, pollutions thermique des eaux, pollutions des eaux continentales par les Phosphates).

Quels sont les objectifs du cours d’écotoxicologie ?

  • Objectifs du cours L’écotoxicologie a pour but d’identifier et d’évaluer les effets toxiques causés par des polluants naturels ou de synthèse sur les écosystèmes afin d’en minimiser le risque. L’objectif de ce cours est de permettre aux participants d’acquérir des notions de base en écotoxicologie et d’en

Pourquoi les études d'écotoxicologie se compliquent-elles?

  • Les études d'écotoxicologie se compliquent par l'existence dans certains cas d'un seuil nécessaire pour percevoir l'effet toxique. On observe dans ces cas là un décalage de la sigmoïde (Voir figure du § suivant). Effet bénéfique à bas niveau

Qu'est-ce que l'écotoxicologie ?

  • L’écotoxicologie a pour but d’identifier et d’évaluer les effets toxiques causés par des polluants naturels ou de synthèse sur les écosystèmes afin d’en minimiser le risque. L’objectif de ce cours est de permettre aux participants d’acquérir des notions de base en écotoxicologie et d’en connaître la problématique.
1 Contenu du cours ecotoxicologie générale L3/Protection/Production Introduction générale. La pollution de la biosphère

1.1. Définition de quelques notions.

1.2. Causes essentielles de la pollution de la biosphère.

1.1.1. Les combustibles fossiles

• le charbon • le pétrole • l'énergie nucléaire.

1.2.2. L'industrie chimique moderne

• Evolution de la production chimique. • Pollutions engendrées par l'industrie chimique. • les métaux lourds ou éléments traces. • les micropolluants industriels.

1.2.3. L'agriculture moderne

• Les engrais. • Les pesticides. • les pesticides organochlorés. • les pesticides organophosphorés. • les autres pesticides

1.3. Classification des polluants.

• Critère de classification.

1.4. Mécanismes de dispersion, de circulation et de transfert des polluants.

• Circulation atmosphérique des polluants. • Transfert des polluants et contamination de la biomasse. • Circulation des polluants dans les réseaux trophiques.

1.5. Effets des polluants sur les populations

• Evaluation de la toxicité d'un polluant : les tests d'écotoxicité, les paramètres. Ecotoxicologique et leur

détermination. • Effets des polluants sur l'interaction entre les populations de deux espèces. • Adaptation des populations aux polluants : tolérance et résistance. Chap2/.Notion de toxique et ses implications écologiques

2.1. Notion de substance toxique.

2.2. La relation dose réponse.

2 Chap.3.Influence des facteurs écologiques sur la manifestation de la toxicité.

Chap.4. Monitoring des polluants

• Monitoring des polluants dans les biotopes.

• Contamination des organismes : utilisation d'espèces bioindicatricesen milieu. aquatique et terrestre.

• Bioessais. • Indicateurs physiologiques et biochimiques en écotoxicologie. 3

Introduction generale

• Fin des années 60 : prise de conscience de l'ampleur et de la gravité de pollution de l'écosphère.

• Intensification des recherches consacrées aux problèmes de pollution des milieux naturels.

• Toxicologie de l'environnement (Truhaut, 1974).

Extension de l'étude des toxiques dangereux pour la santé humaine à celle de leur devenir dans les divers

milieux et des transformations biogéochimiques susceptibles de rendre leur exposition plus dangereuse.

Etude des polluants menaçant la santé publique, présents dans l'environnement immédiat de l'Homme, et de

leur devenir dans les chaînes alimentaires. • Ecotoxicologie en tant que science écologique.

Etude des polluants dans les organismes et les écosystèmes, y compris dans ceux moins marqués par

l'action anthropique.

Objectif de l'écotoxicologie : préciser les modalités et les mécanismes de. contamination des divers

écosystèmes et de la biosphère par les principales catégories de polluants toxiques : • circulation et transformations biogéochimiques des polluants dans les écosystèmes.

• effets biocénotiques et perturbations induites dans les processus écologiques fondamentaux.

Champ et finalité de l'écotoxicologie.

• Etude des polluants directement ou indirectement toxiques, excluant d'importantes catégories de polluants

dont les effets écologiques ne résultent pas de phénomène de toxicité (pollution par gaz à effet de serre,

pollutions thermique des eaux, pollutions des eaux continentales par les Phosphates).

• Prévision des impacts potentiel de la pollution d'un écosystème donné (ou d'une fraction de l'écosystème -

individu, population et communauté - par un produit chimique nouveau ou par un effluent complexe d'origine

industrielle.

1. La pollution de la biosphère.

Définitions de quelques notions.

1.1. Notion de biosphère. La notion de biosphère, ensemble des êtres vivants sur le globe, remonte à

J.B. Lamarck. En 1875 le géologue autrichien Suess met en parallèle le terme de biosphère avec

ceux d'hydrosphère, d'atmosphère et de lithosphère. EN 1920 vladimir ivanovitch vernadsky

(géochimiste russe) dynamise le terme de biosphère en considerant, outre les êtres vivants, les

éléments du milieu au sein duquel se déroulent les échanges d'énergie et de matière qui

permettent et caractérisent leur fonctionnement. Sous cet angle la biosphère devient un gigantesque système formé par l'ensemble des écosystèmes du globe.

Au sens strict du terme de la biosphère (ensemble des êtres vivants, végétaux, animaux et micro-

organismes) ne représente qu'une infime partie de la masse globale de la planète car 300x plus

petite que celle de l'atmosphère et 70.000x plus petite que celle de l'hydrosphère. 4

1.1.1. Composition et structure de la biosphère.

Composition chimique

. Les constituants chimiques de la matière vivante sont nombreux et d'importance

quantitative variable. Le carbone représente l'élément de base de la matière organique. On retrouve

également en quantité non négligeable de l'azote, du phosphore, ainsi que du soufre et du fer en moindre

mesure.

L'abondance de l'oxygène et de l'hydrogène s'explique par la forte teneur en eau de la matière vivante.

Divers sels minéraux comme des chlorures, des bicarbonates et des phosphates de sodium, de potassium,

de calcium et de magnésium, tous solubles dans l'eau, jouent un rôle important dans la physiologie des

organismes.

En quantité très faible on retrouve également le bore, aluminium, le zinc, le cuivre, le silicium, le gallium, le

molybdene, le manganèse, le cobalt et l'iode.

Par ailleurs l'implication de ces éléments dans des molécules simples (urée, sucres, acides aminés, acides

gras), parfois très complexes (polymères glucidiques et protidiques et ADN) rend la matière vivante encore

plus originale.

On peut dire que la présence constante de ces types de molécules chez tous les êtres vivants découle de

leur commune origine. • Diversité morphologique et fonctionnelle des êtres vivants

Les êtres vivants présentent une diversité morphologique considérable. Résultat de l'évolution biologique

qui se déroule sur notre planète depuis des milliards d'années. La biosphère telle qu'elle nous apparaît

aujourd'hui est le résultat d'un nombre immense de transformations.

Le mécanisme de ces changements par l'intermédiaire des mutations, de la recombinaison génétique et de

la sélection fait ressortir le rôle des facteurs du milieu. Les modifications continuelles du climat de la

planète sont à l'origine de l'orientation de continuelles transformations de l'ensemble des flores et des

faunes. • Heterogeinité spatiale de la biosphère.

La terre, cas unique dans le système solaire, possède une dynamique qui détermine à sa surface une

heterogeinité spatiale et temporelle des facteurs ambiants. Le rythme quotidien du jour et de la nuit, les

variations saisonnières dans l'année, et les différences de latitudes affectent le rayonnement solaire reçu

par la surface de la terre, les températures, les précipitations, l'humidité de l'air, les vents, FAutrement dit

les diverses régions du globe sont soumises à des climats qui diffèrent à la fois par les moyennes et les

fluctuations des principaux facteurs du milieu.

Par ailleurs la zonation géographique des facteurs physiques et chimiques des grands milieux naturels

détermine l'existence d'unités taxinomiques au sein d'ensembles bioclimatiques appelés biomes.

Exemple biomes terrestre : La foret tropicale, la steppe, le désert chaud, savane,

Exemple biomes aquatique ducalquicole ou marin.

5

1.1.2. Fonctionnement de la biosphère.

Le fonctionnement de la biosphere est la résultante du fonctionnement de tous les êtres vivants qui la

composent. Il se manifeste par des transferts continuels de matière et d'énergie entre le milieu physico -

chimique ambiant et les organismes d'une part, et entre les organismes d'autre part. • Structure fonctionnelle de la biosphère. Grâce à l'énergie photonique du soleil, le co2, en se combinant

avec l'eau (H2O) donne des précurseurs organiques à partir desquels se forme, avec les sels minéraux

(nitrates et phosphates divers), toutes les molécules complexes de la matière organique vivante.

Les producteurs regroupent l'ensemble des végétaux chlorophylliens capables de matérialiser l'énergie du

soleil en énergie chimique de nature organique.

Les consommateurs regroupent les êtres vivants, animaux, champignons, bactéries ou tout être non

chlorophyllien, qui transforment cette matière organique pour leur propre métabolisme. Exemple les

herbivores consommateurs de végétaux, des carnivores consommateurs d'autres carnivores.

Décomposeurs On donne ce nom aux micro-organismes qui sont prédominant dans le fonctionnement du

point de vue quantitatif mais qui ne sont pas moins des consommateurs de matière organique morte. • Production primaire et flux d'énergie.

L'ensemble des formations végétales photosynthétiques de la biosphère conduit à une production totale de

180,6 x 10°9t de MO (poids sec) ou 85,6 x 10°16 Kcal dont :

138,8 x10°9t pour les formations continentales.

41,8 x 10°9t pour les formations marines.

La répartition géographique de ces différentes productions, en se fondant sur les données climatiques et

les différentes études ponctuelles en divers points du globe, montre que les terres sont en moyennes plus

productives que les océans.

Par ailleurs il apparaît que la productivité diminue plus ou moins régulièrement de l'équateur vers les pôles.

(du chaud vers le froid )

Les zones d'égale productivité correspondent sensiblement aux grandes zones de végétations.

Dans les océans le gradient de productivité est inversé. Les mers froides étant plus productives

(mouvements ascendants de l'eau qui ramène vers la surface des sels minéraux dissous)

1.1.3. Cycle biogéochimiques.

Les flux d'énergie qui traversent la biosphère ont pour support, après le rayonnement solaire, la MO des

êtres vivants et de leurs aliments.

Principaux éléments chimiques constitutifs de la MO : C, N, P, O, H.

Ces éléments peuvent être suivis et dosés dans le milieu ambiant, en dehors des organismes vivants.

Donc il est possible de définir les cycles biogeochimiques et les modalités de fonctionnement à la fois

qualitativement et quantitativement de la biosphère comme celles de tout écosystème isolé.

• Intérêt. Faire ressortir l'importance relative de la matière vivante présente dans la planète. 6

C'est par ailleurs l'équilibre entre la production, d'une part, l'ensemble de la consommation et de la

décomposition, d'autre part, qui règle le fonctionnement des écosystèmes et, par eux, de la biosphère.

• En cas de surconsommation il y a appauvrissement voire une désertification du milieu. • En cas de surproduction il se produit un phénomène de fossilisation.

1.1.4. L'homme et la biosphère.

Depuis toujours l'homme utilise et développe des techniques pour exploiter son milieu à son propre profit,

cependant ces dernières décennies et surtout depuis le vingtième siècle son efficacité est telle qu'il arrive à

perturber le milieu environnant à des échelles atteignant maintenant celle de la planète tout entière.

L'augmentation continue des émissions de CO2, en rapport avec l'oxydation des combustibles fossiles, n'a

aucune incidence à court terme, mais il est à prévoir qu'à long terme les répercussions sur l'élévation de la

température moyenne du globe par effet de serre, entraînent une fonte des glaciers et par-là une

submersion de nombreux territoires de basse altitude

Plus directes sont les menaces qui pèsent sur la biosphère par les émanations de molécules toxiques

issues des industries chimiques.

La multiplication des produits radioactifs à usage civil et militaire dont le pouvoir destructeur est sans

commune mesure en cas de conflits armes ou d'accidents de centrales nucléaires.

De ces dangers que les diverses pollutions font courir à l'existence même de la vie les images d'accidents

que l'on déplore hélas très souvent.

1.2. La notion de polluant toxique.

1.2.1.Definition. L'ecotoxicologie peut se définir, de la façon la plus simple, comme l'étude des

conséquences écologiques de la pollution de l'environnement par les substances toxiques.

Elle étudie les perturbations fonctionnelles (ecophysiologiques) produites par l'exposition des êtres vivants

dans la nature à tel ou tel polluant, ainsi que les conséquences qui en résultent pour les populations

affectées(demoecologie).

L'objet majeur de l'ecotoxicologie est l'étude des effets des polluants sur les écosystèmes et la biosphere

tout entière.

Polluer veut dire "souiller" ce verbe prend le sens de "dégrader" un milieu, qu'il soit naturel, urbain ou

agricole.

On désigne sous le terme de "polluant toute substance artificielle produite par l'homme et dispersée dans

l'environnement. Mais aussi toute modification affectant le taux ou (et) les critères de répartition dans la

biosphère d'une substance naturelle propre à tel ou tels milieux.

2. Principales sources de pollution

Croissance quantitative et qualitative de la pollution de l'écosphère • augmentation de la production et de la consommation par tete d'habitant

• diversification incessante des substances polluantes (environ 1 millier de substances organiques

nouvelles/an - PNUE, 1983) 7

3 causes principales de contamination de l'écosphère dans la civilisation industrielle

• la production d'énergie • les activités de l'industrie chimique • les activités agricoles

2.1. La production d'énergie, source essentielle de pollution. Les combustibles fossiles

a) Le charbon

• Apparition des 1ères pollutions atmosphériques à partir du XVIIIe siècle( besoins en combustibles des

citadins -smog londonien XIXe siècle :début de la grande industrie et des nouveaux modes de transport

(chemin de fer, navires à vapeur) besoin accru en combustibles fossiles

•1900 : 90% des besoins mondiaux en énergie couvert par le charbon contre 4% pour le pétrole

• 1929-1971 : accroissement de 70% de la production de charbon, contre 1000% pour le pétrole

• Hausse excessive des prix du pétrole durant les années 80 . diminution progressive de la part des

hydrocarbures au profit dunucléaire ( pays occidentaux) et du charbon (Chine, ex-RDA, Pologne) b) Le pétrole

• Augmentation considérable de la consommation énergétique durant le XXe siècle (de 1 milliard de tonnes

équivalent charbon (TEC) en 1900 à 12 milliards en 1990) • Etats-Unis : croissance de 7000% de la consommation en pétrole durant le XXe siècle

• Production pétrolière mondiale : croissance de 300% entre 1959 et 1979 (3,24 milliards de tonnes/an en

1979)

• 1990 : masse totale de combustibles fossiles brûlés = 11% de la production primaire brute annuelle due à la

photosynthèse de l'ensemble des écosystèmes terrestres • Intervention des hydrocarbures fossiles à tous les niveaux d'activités : - 49,6% sous forme de carburant - 8% sous forme de fuels industriels - 21,4% sous forme de chauffage - 13% sous forme de matière première dans l'industrie chimique - 8% pour usages divers (bitume, F) 8 Tab1.Principales causes de pollution associées à l'usage des hydrocarbures

Activité

Cause de pollution

Milieu pollué Nature des polluants

Extraction Fuite de puits Oceans Petrole brut

Raffinage Rejet d'effluents

gazeux et liquides Atmosphere,eaux continentales et marines eaux Divers composés organiques,mercaptans so2, PhenolsF utilisation Combustions incompletes atmosphere SO2, oxydes d'azote hydrocarbures

• principal polluant des eaux marines (transit annuel de plus d'un milliard de tonnes par les océans)

• pollution aiguë et chronique sur plus de 60 millions de km2 Exemple de catastrophe écologique liée au pétrole

1. Torrey-Canyon (1967) • 55.000 T près des Iles Scilly (impact sur les peuplements alguaux et

animaux de Cornouaille et Bretagne, sur les populations zooplanctoniques de la Manche et les larves pélagiques de pilchard)

2. Amoco Cadiz (1978)• 220.000 T sur les côtes nord de la Bretagne (180 km de littoral contaminés,

profondes perturbations de la structure des peuplements benthiques)

3. Exxon Valdez (1989) 35.000 T dans le détroit de Valdez, en Alaska : ~ 500 km de littoral

contaminés, perturbations des communautés marines, des peuplements salmonicoles et des loutres de rivière à l'embouchure des cours d'eau)

Conditions écologiques défavorables

• faible température printanière.evaporation ralentie des fractions volatiles • courantologie induisant la contamination d'une vaste zone indentée avec baies et estuaires

• dépôt du pétrole sur les plages de Parcs Nationaux et sur les frayères à saumons

Conséquences écologiques de la pollution océanique par le pétrole

• Effets néfastes sur les végétaux autotrophes marins, par inhibition de l'activité photosynthétique du

phytoplancton

• Phénomène de photo-oxydation produisant des dérivés beaucoup plus toxiques que les hydrocarbures

initiaux

• Induction de perturbation importante des peuplements planctoniques raccourcissement des chaînes

trophiques lors de contamination chronique à faible concentration (50 µgl-1)

• Réduction majeure (90%) des invertébrés inféodés aux substrats durs (Patelles, Haliothis)

• Destruction des herbiers à phanérogames et des récifs coralliens 9

•Effet néfaste sur l'avifaune marine (dissolution de la couche graisseuse isolante enduisant le plumage et

ingestion des substances toxiques (de 100.000 à100 Macareux moines des Iles Scilly après le naufrage du

Torrey Canyon)

2.2. L'énergie nucléaire

• Energie provenant de deux processus physiques différents : l'énergie de fission (obtenue par la

désintégration d'isotopes d'uranium ou du plutonium) et l'énergie de fusion (obtenue par réaction de fusion

d'atomes d'hydrogène)

• Utilisation croissante de l'énergie nucléaire, de 1960 à 2000, pour la production d'électricité

• Pollution résultant de 3 causes principales : - essais d'engins nucléaires (bombes A et H), actuellement interdits - accidents survenus à des installations nucléaires (ex. Tchernobyl)

- activité nucléaire civile en fonctionnement normal (électronucléaire,applicationsindustrielles, scientifiques ou

médicales) pollution atmosphérique par le radon (mines d'uranium) rejet de gaz radioactifs au niveau des

centrales (krypton 85) effluents liquides renfermant des produits d'activation et de fission

2.3. L'industrie chimique moderne.

• Evolution de la production chimique • Expansion considérable de l'industrie chimique au cours des dernières décennies .

mise en circulation dans la biosphère d'innombrable composés minéraux et organiques de toxicité souvent

élevée

• 70.000 molécules à usage quotidien dès le début des années 80, et un millier de nouvelles substances

commercialisées annuellement sans identification de leurs effets toxicologiques

• Utilisation courante en métallurgie et électronique de métaux et métalloïdes exotiques absents, ou présents à

l'état de traces, dans les constituants normaux de la matière vivante (Hg, Cd, As, Se, Niobium,Antimoine,

Europium, etc.)

• Environ 5 millions de composés organiques synthétisés jusqu'au milieudes années 80

a) Les métaux lourds .: Les métaux lourds (elements traces) sont formés de 37 éléments chimiques qui ont une densité supérieure à 5 à l'exception du Ti et du Se. Les principaux elements traces sont: As, Cd, Cu++, Zn, Ni, Cr, Al, B. Pb, Hg, Ba, Sb, , Ag, Se, a1/ Arsenic (As).

• Elément naturel existant à l'état de trace dans les lacs et rivières, pouvant atteindre localement des

concentrations élevées lors de présence de mines et de production d'énergie

• Utilisé comme herbicide sous la forme de NaAs ( 8000 tonnes/an + 16000 tonnes/an comme fongicide pour

le bois) • Peut être méthylé par les bactéries en arsenic méthyl ou diméthyl toxique

• Impureté des engrais phosphorés (risque d'accumulation à long terme dans les sols cultivés)

10 a2/ Cadmium (Cd). •Lipophile (accumulation dans les tissus graisseux) • Rare en milieu naturel et sans fonction biologique • Provient naturellement des activités volcaniques

• D'origine anthropique, provient des travaux liés à l'exploitation minière du plomb, et aux activités de fonderie

et électrodéposition • Propriétés chimiques similaires au Zn et au Ca

• Apports annuels en mer du Nord: ± 50 tonnes en provenance des rivières, 40 tonnes des décharges directes,

300 tonnes à partir des retombées atmosphériques et 20 tonnes partir des dragages

Tab.3. Concentration en cadmium dans certains Invertébrés.

Phyllum Concentration ppm/poids frais

Mollusques 0.83 a 38

Echinodermes 0.24 a 15

Crustaces 0.15 a 13

Cnidiaires 1.2

Eponges 1.9

Protozoaires 1.2

a3 / Cuivre (Cu)

• Elément essentiel dans de nombreux processus biochimiques (présence dans divers enzymes animaux)

• Faible toxicité comparée au mercure et au cadmium • Largement utilisé dans les installations électriques et les conduites d'eau • Utilisé comme algicide et fongicide. • Contamination de certains sols cultivés suite à l'usage excessif de ce métal. a4 / Plomb (Pb) • Extraction très ancienne, remontant à l'époque pré-romaine

• Transport des particules de Pb d'origine anthropogénique à grande distance suite à leur faible diamètre <1µ

• Transport à faible distance des particules d'origine naturelle, de plus grand diamètre • Teneur en Pb ( mg kg-1) des sols de Norvège - décroissance du sud au nord.

• Accumulation du Pb dans les glaces de l'inlandsis groenlandais entre le néolithique et l'époque actuelle

• Présence importante de plomb dans l'environnement aquatique (fin 80, apport de plomb en mer du Nord via

les rivières estimé à 950 tonnes par an et retombées atmosphériques entre 1530 et 6400 tonnes)

• Réduction importante des rejets suite à l'utilisation d'essence sans plomb et de peintures sans plomb

• Régression du taux de Pb sanguin des citadins américains (plombhémie) 11 corrélativement à l'élimination de l'essence au Pb aux Etats-Unis a5/ Mercure (Hg)

• Contaminant le plus volatil des métaux lourds, très répandu dans les environnements aériens (atmosphère),

aquatiques (hydrosphère) et terrestres (lithosphère) sous diverses formes minérales et organiques

• Dispersion dans l'atmosphère suite à l'incinération des déchets ou la combustion du charbon

• Présence liée aux activités de blanchiment de la pâte à papier, à la production de soude caustique, à

l'utilisation d'alkylmercure comme fongicide dans les semences, à la combustion de matériaux fossiles et à

l'émission par les incinérateurs

• Rejets progressivement contrôlés dans de nombreux pays, mais disponibles pour les organismes aquatiques

suite aux traitements de déchets municipaux, combustion de matériaux fossiles et mise en suspension de

sédiments Flux naturels de mercure dans les compartiments de la biosphère Evaporation aisée du mercure à basse température, sous forme de vapeur de mercure HgO • émissions naturelles à partir des roches mères : 0,04-0,08 mg m-2 h-1 (soit une moyenne de 0,02-0,03 mg m-2 h-1 pour les continents émergés) • émission naturelle lors d'éruptions volcaniques Emission spontanée de dérivés organiques volatils du mercure, à partir des vases benthiques des eaux continentales et marines, suite à la transformation bactérienne du mercure minéral en méthylmercure (peu volatils), puis en diméthylmercure très volatil :

HgO→Hg++ →CH3Hg+→ (CH3)2Hg

Rôle primordial de la conversion bactérienne au niveau biogéochimique et

écotoxicologique :

• contribution à la mobilité du mercure entre les compartiments biosphériques • contamination importante des réseaux trophiques aquatiques et terrestres par les dérivés alkylés du mercure (très toxique) 12 Fig.1.Variations d'état du mercure dans la biosphère en fonction de divers facteurs biogéochimiques Facteurs favorisant la biotransformation méthylique de Hgo : sédiments

eutrophes riches en matières organiques, de potentiel redox +, pH légèrement acide (zones marécageuses,

deltaïques, lacs et retenues hydroélectriques Tab 5.Concentrations en mercure dans l'atmosphère selon les régions. Zones

Concentration dans l'air

Zones marines reculées 1-3 ng m-3 Milieu rural reculé 3-10 ng m-3 Roches mercurifères 30-1600 ng m-3 Fumées volcaniques 40000 ng m-3 • Apports de mercure à l'hydrosphère

• Eaux continentales : apports naturels de mercure par l'érosion des roches superficielles, le lessivage des

sols du bassin versant, les précipitations

•Eaux marines : retombées atmosphériques lors des précipitations, apports d'eaux fluviales en zones

littorales • Dissolution du mercure minéral ou organique dans les gouttes de pluie -Augmentation de la solubilité du mercure sous conditions acides et en présence d'oxydants. -Synergisme entre pluies acides et présence de mercurea tmosphérique . -Teneurs élevées en mercure dans les poissons des grands lacs d'Amérique du Nord 13 • Estimation des apports de mercure par précipitation : 103 -104 t/an

Fig. 1. Cycle biogéochimique du mercure.

µ Emissions naturelles et anthropogéniques de mercure à l'atmosphère

Pollution de l'air par le mercure:

3 causes indirectes

1. Usage des combustibles fossiles ( charbon et pétrole)

2. Installation industrielle de production de soude (électrodes au mercure)

3. Métallurgie des métaux non ferreux.

Pollution des sols par le mercure.

Cause directe

1. Usage des fongicides organomercuriels en agriculture (acetate de phénylmercure,

méthoxyéthylmercure) et en usine à papier

2. Usage de cosmétiques, de médicaments à base de mercure (mercurochrome), de peintures

antifongiques destinées au traitement du bois de revêtement et de charpente

Cause indirecte

1. apport par précipitation

a6/ Etain (Sn) • Présence dans l'environnement sous la forme d'organoétain

•23% de la production mondiale utilisée en agrochimie (fongicide pour pommes de terre, carottes, soja, riz,

cacao, café) =source majeure de contamination de l'environnement aquatique 14

• Utilisés comme pesticides et stabilisants dans le PVC( diméthyltin, dibutyltin), comme catalyseurs pour

le polyuréthaneet les élastomères de silicone (mono et dibutyltin), pour la protection du bois, des textiles et

des cuirs et comme antifouling pour bateaux ( tributyltin)

• Tributyltin utilisé précédemment comme produit antifouling pour les bateaux et installations marines,

jusqu'à la mise en évidence de sa toxicité chez les mollusques a7/ Zinc (Zn) • Concentration faible dans l'environnement naturel • Utilisé en galvanisation, peintures, cosmétiques, pigments

• Elément essentiel pour les plantes et les animaux, mais toxique à forte concentration (inhibition de la

photosynthèse, retard de croissance, perturbation de la reproduction) Fig 2.Cycle biogéochimique du Zn, essentiellement de nature sédimentaire • Stock exprimés en 106 tonnes de Zn • Flux exprimés en 104 tonnes de Zn par an 15 Tab.5.Concentration dans l'eau et les sédiments de Ijsselmeer (Hollande) Etendue d'eau intérieure (1.250 km2) recevant 10% de la charge polluante du Rhin . piégeage des métaux toxiques dans l'eau et les sédiments du lacquotesdbs_dbs17.pdfusesText_23
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