Pr

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La contamination par les métaux lourds et leur
impact sur l environnement
Présenté par Mariam El Fellah Ouafae Hedda
Sous la direction du Pr. saidi
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Introduction
Trois parties -
Description et caractéristiques des métaux
lourds - Effets sur lenvironnement
- Solutions aux problèmes causés par la
pollution métallique
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Trois éléments métalliques sont étudiés
Le plomb, le mercure, le Cadmium .
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Qq généralités sur les métaux lourds

• Les métaux lourds
• - Éléments métalliques naturels de MV gt 5g / cm3
• - toxiques pour lenvironnement et la santé,
• - présents dans le sol, leau et lair.
• toxicité renforcée par bioaccumulation et
  biomagnification
• Éléments non essentiels
• Cd, Pb, Hg, Sn,
• Pas de fonction biologique
  connue
• Toxiques à trés faibles
  concentrations
• Éléments essentiels
• - Fe, Zn, Ni, Cu, Mg, Mn, Mo,
• - Indispensables pour le fonctionnement
  des cellules

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Qq généralités sur les métaux lourds
Caractéristiques physicochimiques 
Les métaux lourds éléments en traces
métalliques (ETM) Le plomb, le mercure et
le cadmium - Grande affinité pour le soufre
sous forme réduite - Conductivité électrique
élevée - Se transportent, changent de forme
chimique, ne se dégradent pas -
Bioaccumulation dans lenvironnement - Forte
toxicité pour les organismes vivants
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Qq généralités sur les métaux lourds
Caractéristiques chimiques du Pb, Hg et Cd
(Miquel, 2001)
Plomb Cadmium Mercure
Masse atomique 270 112 200
Masse volumique(g/cm3) 11,35 8,6 13,6
Temp. de fusion (C) 327 320,9 - 38
Temp. débullition (C) 1.740 765 357
Densité ( à 20C) 11.35 8.65 13.55
Minerai dorigine Galène Scories du zinc Cinabre
Forme Mou Lourd, mou et brillant Liquide
Couleur Gris terne Blanc argenté Argentée
Odeur Inodore Inodore Inodore
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Sources démission
- Gisements dans le sol - Combustion du
charbon et du pétrole - Incinération des
ordures ménagères - Certains procédés
industriels Sources naturelles Les gisements
- réserves dans les roches et les sédiments
océaniques
- diffusés avec érosion
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Sources démission
Ils sont fixés dans les roches sous 2 formes
Les oxydes et les silicates Les
sulfures et les carbonates Passage du minerai
au contaminant - exploitation des mines
- érosion - prélèvement deau - éruption
volcanique
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Sources démission
Sources naturelles
Hg (eaux de précipitation)
Hg (gaz volcaniques)
Cd (traces dans air)
Pb (activité volcanique)
Pb (feux de forêts)
Hg (érosion)
Pb (érosion)
Cd (sols et roches)
Cd (traces)
Cd (sédiments)
99 Hg (sédiments océaniques)
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Sources démission
Sources anthropiques Émission et utilisation
dans les activité industrielles Rejets
liquides - activité métallurgique
- rejets liés au sort des produits
Retombées atmosphériques
-concernent tous les métaux
-représentent des masses très importantes
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Sources démission
Sources anthropiques

• Mines, fonderies.
• Activités de transformation et dutilisation du
  Cadmium

• Combustion de fuel et de charbon
• Incinération des ordures

Atmosphère

• Boues de stations dépuration
• Phosphates naturels
• Fumiers et lisiers

Irrigation
Sol
Eau
Infiltrations
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Les grands toxiques Hg, Pb et Cd
Cycle biologique
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Les grands toxiques Hg, Pb et Cd
Principales sources de mercure, plomb et cadmium
dans les aliments en France (source DGAL 2000)
Mercure () Plomb () Cadmium ()
Poissons 4.6 2.5
Boissons - -
Fruits 14 22
Produits laitiers-œufs - 14 19
Céréales - 14 16
Abats 1 0.7 6
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Impact de la contamination sur lenvironnement
- Lenvironnement peut devenir une source de
danger par le biais de phénomènes naturels et
dactivités industrielle et énergétique. - Les
vecteurs entre lenvironnement et lhomme sont
lair, leau, le sol et le transfert à travers
la chaîne alimentaire. Pollution de lair -
Sources principales production
dénergie,industrie, transports,
agriculture, chauffage bâtiments. - Cette
pollution peut être  régionale des
polluants pouvant être transportés et
transformés très loin des zones démission par
vents, locale marquée par
laugmentation des émissions de trafic
routier et par les activités émettrices.
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Impact de la contamination sur lenvironnement
Pollution de leau - Origines principales
activité domestique, industrielle et agricole
- Peut concerner les eaux superficielles et les
eaux souterraines. - L'eau constitue un
élément idéale à la pollution, elle va
favoriser de nombreuses réactions chimiques.
- L'eau véhicule les métaux lourds, et les insère
dans les chaînes alimentaires - Les
métaux provoquent des effets qui peuvent être
immédiat
effet toxique brutal
mort rapide de différents organismes.
différé
accumulation au cours du temps
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Impact de la contamination sur lenvironnement
Transfert dans le sol - sources principales
sites pollués, anciens sites industriels, gaz
déchappement des véhicules, fumées
industrielles, phytosanitaires et des
matières organiques fertilisantes. - Deux cas
peuvent se présenter  la charge critique
du sol est dépassée
pénétration jusqu'à la nappe phréatique et les
fleuves Accumulation dans le sol
retard
dans le transfert Processus de transfert  Dans
le sol leau se charge en éléments traces et se
déplace soit vers les plantes soit vers les
nappes phréatiques.
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Impact de la contamination sur lenvironnement

• - Déplacement par advection.
• Déplacement par diffusion
• Analyse des transferts  
• L'analyse des transferts des métaux lourds dans
  les sols, vers le haut ou vers le bas est
  essentielle à la détermination des risques pour
  la santé et l'environnement.
• Temps dévolution de la pollution des sols
  extrêmement long doù la nécessitée de disposer
  d'archives d'échantillons de sols qui permettront
  de suivre les évolutions dans le temps.

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Impact de la contamination sur lenvironnement
Comportements des métaux dans le système
sol-plante  Le transfert des polluants du sol
vers les plantes est fonction du - Type de
sol - Niveau de contamination dans le
sol Principaux paramètres qui influencent la
mobilité et la biodispo- -nibilité des métaux
lourds dans les sols ? La spéciation 
? La mobilité chimique  ? La
biodisponibilité  ? La phytodisponibilité

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Impact de la contamination sur lenvironnement
Statut et mobilité du métal
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Impact de la contamination sur lenvironnement
Facteurs liés au sol  - Le pH - La
phase minérale et la matière organique -
La teneur en argile  - La température et
l'humidité - Le potentiel redox -
Le coefficient de partage ou Kd Facteurs liés à
la plante  ? Variété ? Âge
? Organe
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Impact de la contamination sur lenvironnement
Teneurs naturelles des végétaux cultivés en
éléments traces (en PPM)
As 0_1.5 Cd 0_1 Cr 0_3 Hg 0_0.5 Zn 10_50
Chou Épinard Fétuque Pulpe de betterave Son de blé
Luzerne Salade Poireau Épinard oignon
Oignon Céleri Pomme de terre Chou Raifort
_ Branche _ pommé Pissenlit
_ Endive _ _ _
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Impact de la contamination sur lenvironnement
Effet des métaux aux différents niveaux du
système - Dans le sol ? Changement et
perturbation des relations entre les éléments du
sol - Pour les micro-organismes ?
Rôle dans les mécanismes biogéochimiques ?
Caractérisation de la réactivité chimique des
bactéries  La capacité
dadsorption des cations métalliques en milieu
statique Le transport des métaux
en présence de bactéries  - Impacts des
métaux sur les lombriciens  Utilisés
comme bioindicateurs de pollution aux ETM -
Impacts des Lombriciens sur les métaux 
Activités sur la dynamique des ETM dans le
sol
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Impact de la contamination sur lenvironnement

• Pour les plantes
• Les transferts sol/plante via labsorption
  racinaires
• Les transferts air / plante via le dépôt
  particulaire sur les parties aériennes
• Les métaux peuvent être classés en trois
  catégories en relation
  avec les plantes
•      - les éléments indispensables à la vie
  macroéléments (N, P, K, Ca, Mg, S) et oligo-
  éléments (Cu, Fe, Mn, Zn, Br, Cl)
• - les éléments indésirables Cd, Hg
  et Pb
• - les éléments indifférents titane,
  sélénium, cobalt, iode, nickel

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Impact de la contamination sur lenvironnement
Comparaison de la répartition des racines en
présence d'un sol pollué et d'un sol non
contaminé En présence d'un sol
présentant une pollution homogène
- système racinaire peu ramifié, très
dense - faible volume de
sol
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Impact de la contamination sur lenvironnement
En présence d'un sol agricole
- système racinaire très ramifié
- grand volume de sol
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Solutions aux problèmes de la pollution
Au niveau de lair   - Interdire lutilisation du
plomb dans l'essence - Réduire les émissions
polluantes des différentes industries
Ci-dessous les graphes représentant lévolution
des émissions des trois métaux lourds en France
entre 1990 et 2006 
Émissions nationales de plomb dans l'air
(Citepa/Coralie, 2006)
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Solutions aux problèmes de la pollution
Émissions nationales du mercure dans lair
(Citepa/Coralie, 2006)
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Solutions aux problèmes de la pollution
Émissions nationales de cadmium dans lair
(Citepa/Coralie, 2006)
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Solutions aux problèmes de la pollution
Au niveau du sol En plus des solutions
évoquées pour latmosphère, plusieurs techniques
de dépollution des sols ont permis dobtenir
des résultats satisfaisants - Creuser des
puits ou des tranchées pour pomper des produits
organiques. - Injecter de lair au
niveau dune nappe phréatique pour faire
remonter à la surface les polluants dissous.
- utiliser des procédés pour piéger des polluants
ou les détruire avec des traitements
chimiques. - Utiliser la technique de
phytoremédiation qui aboutit à deux
méthodes de dépollution 
La
phytostabilisation
La phytoextraction
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Solutions aux problèmes de la pollution
Au niveau de leau Les métaux lourds en solution
dans leau peuvent être neutralisés en faisant
varier le pH de leau pour obtenir une
décantation de ces polluants. trois niveaux de
traitements sont définis  - Les traitements
primaires procédés physico-chimiques
élimination dune
forte proportion de matières
minérales ou organiques en
suspension - Les traitements secondaires
aération et brassage
élimination des matières
polluantes solubles - les traitements
tertiaires coagulation floculation
désinfection par le
chlore ou lozone
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Solutions aux problèmes de la pollution
solutions de traitement de leau (Degrémont Sixth
Edition)
Hg Ag Pb Cu Zn Ni Cr Cd Co Va
Préchloration Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds Améliore l'élimination de tous les métaux lourds
Coagulation - - -
Filtres à sable - - - -
Echangeurs dions -
Charbon Actif
- Pas d'effet, Peu d'effet, Suffisant pour
répondre aux normes en vigueur, Excellent
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Conclusion
Lhomme qui est responsable de la libération
dune importante quantité de ces éléments dans
lenvironnement, se trouve aujourd'hui confronté
à d'importants problèmes de pollution en métaux
toxiques. Par conséquent, Il doit prendre
conscience et agir pour réduire et limiter les
émissions de ces éléments toxiques, tout en
sachant parallèlement, comment évaluer et
connaître les seuils de concentration de ces
métaux dans lair le sol et leau. A linstar
des pays développés, on doit encourager les
recherches scientifiques afin daboutir à des
résultats prometteurs quant à la sauvegarde de
notre santé et à la protection de notre
environnement.
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Fin