La définition d’éléments avec des traces métalliques, ou ETM anciennement métaux lourds, demeure actuellement un concept non défini.
Ce concept factuel, industriel a du mal à se traduire scientifiquement.

Il demeure une notion relativement floue, sans définition scientifique, technique ou juridique qui soit unanimement reconnue.
À titre d’exemple, un rapport d’information au Sénat français ” Les effets des métaux lourds sur l’environnement et la santé “, indiquait : ” L’appellation métaux lourds est cependant une appellation courante qui n’a ni fondement scientifique, ni application juridique “.

Extrait du Rapport d’information n° 261 (2000-2001) du Sénat en France :

Les métaux lourds et l’environnement

Un métal est une matière, issue le plus souvent d’un minerai ou d’un autre métal, dotée d’un éclat particulier, bon conducteur de chaleur et d’électricité, ayant des caractéristiques de dureté et de malléabilité, se combinant ainsi aisément avec d’autres éléments pour former des alliages utilisables dans l’industrie, l’orfèvrerie…. On appelle en général métaux lourds les éléments métalliques naturels, métaux ou dans certains cas métalloïdes (23(*)) caractérisés par une masse volumique élevée, supérieure à 5 grammes par cm3. On retrouve dans certaines publications anciennes l’appellation de « métal pesant ». Quarante et un métaux correspondent à cette définition générale auxquels il faut ajouter cinq métalloïdes Ces métaux sont présentés dans le tableau ci-après :

L’appellation métaux lourds est cependant une appellation courante qui n’a ni fondement scientifique, ni application juridique.

- Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement, mais en général en quantités très faibles. On dit que les métaux sont présents « en traces ». Ils sont aussi « la trace » du passé géologique et de l’activité de l’homme.

La classification en métaux lourds est d’ailleurs souvent discutée car certains métaux toxiques ne sont pas particulièrement « lourds » (le zinc), tandis que certains éléments toxiques ne sont pas tous des métaux (l’arsenic par exemple). Pour ces différentes raisons, la plupart des scientifiques préfèrent à l’appellation métaux lourds, l’appellation « éléments en traces métalliques » -ETM- ou par extension « éléments traces ».

- La toxicité des métaux lourds a conduit les pouvoirs publics à réglementer les émissions en fixant des teneurs limites. Cette réglementation n’est cependant d’aucun secours pour déterminer sans ambiguïté une liste de métaux à surveiller car la liste varie selon les milieux considérés : émissions atmosphériques, rejets dans l’eau, règles sur l’épandage des boues ou la mise en décharge…

L’arrêté du 2 février 1998, relatif aux installations classées pour la protection de l’environnement, fixe notamment les émissions de toute nature que doivent respecter ces installations. L’arrêté ne définit pas les « métaux lourds » mais sélectionne un certain nombre de métaux sujets à des contraintes environnementales, en l’espèce le respect de limites d’émission dans l’eau. Douze métaux sont concernés : Aluminium, Arsenic, Cadmium, Chrome, Nickel, Cuivre, Etain, Fer, Manganèse, Mercure, Plomb, Zinc. D’autres réglementations sont plus restrictives. L’arrêté du 8 janvier 1998 fixant les descriptions techniques applicables à l’épandage des boues sur les sols agricoles détermine des « teneurs limites en éléments traces », pour sept métaux seulement. D’autres choix sont possibles. La réglementation sur les émissions atmosphériques fixe des valeurs admissibles sur quinze métaux.

La réglementation n’est donc d’aucun secours et contribue même à entretenir l’ambiguïté (7, 12 ou 15 métaux soumis à des contraintes environnementales). Difficulté supplémentaire, dans son rapport sur les éléments en France, l’Académie des Sciences ne prend en considération que neuf éléments, classés en « éléments en traces » : Arsenic, Cadmium, Chrome, Cuivre, Mercure, Nickel, Plomb, Sélénium et Zinc…

Il existe néanmoins une constante. Parmi les métaux lourds, on distingue principalement trois d’entre eux : le mercure, le plomb et le cadmium.
Pourquoi distinguer ces trois métaux ?
Il y a, d’une part, une raison historique. Les premiers biochimistes ont distingué ces trois métaux en raison de leur affinité avec le soufre qui permettait d’identifier les protéines « qui précipitent lourdement » ou donnent facilement des sels (sels de mercure, sels de plomb…). Dans son tableau de classification des éléments chimiques, réalisé à partir de la masse atomique et du nombre d’électrons des éléments, le chimiste russe Mendeleïev, en 1869, reprend la distinction.

D’autre part, les trois métaux ont aussi quelques caractéristiques physico-chimiques communes :

- ils ne se détruisent pas. Ils se transportent, changent de forme chimique, mais ne se détruisent pas.

- ils ont une conductivité électrique élevée, qui explique leur utilisation dans de nombreuses industries.

- mais surtout, ils présentent une certaine toxicité pour l’homme, entraînant notamment des lésions neurologiques plus ou moins graves. Tandis que tous les autres ont une utilité dans le processus biologique -certains métaux (les oligo-éléments) sont même indispensables à la vie (le fer, le cuivre, le nickel, le chrome…)-, les trois métaux cités sont des éléments uniquement toxiques.

Le présent rapport sera pour l’essentiel limité à ces trois principaux métaux lourds. La liste n’est cependant pas bloquée puisque quelques autres métaux -et non métaux- seront aussi évoqués lorsqu’ils présentent un intérêt similaire (cas de l’arsenic dans l’eau par exemple).

Les métaux lourds et l’eau

L’industrie a souvent privilégié les sites à proximité des fleuves pour trois raisons : pour le transport de matières premières, pour l’alimentation en eau, qui permet de refroidir les installations, et pour les possibilités de rejets des effluents industriels. Pendant des dizaines d’années, les fleuves ont hérité des rejets industriels et des eaux résiduaires industrielles, déchets liquides résultant de l’extraction ou de la transformation de matières premières, et de toutes les formes d’activité de production. Même si les principaux établissements industriels se sont dotés de stations d’épuration spécifiques, l’essentiel des rejets sont des rejets directs parfois appelés « rejets naturels » (sic). En effet, l’eau -des fleuves, des rivières, des canaux, de la mer- a longtemps été « l’exutoire » qui permettait d’évacuer ces déchets.

Les métaux lourds sont des micro polluants de nature à entraîner les nuisances même quand ils sont rejetés en quantités très faibles (leur toxicité se développe par bioaccumulation). D’ailleurs, de petites quantités en proportion (mesurées en microgrammes par litre) sont souvent compensées par un effet volume compte tenu de l’importance des débits d’eau.

L’industrie est responsable de la quasi totalité des rejets de métaux lourds dans l’eau. La nécessité de réduire ces rejets n’est plus discutée.

Les métaux lourds et les conséquences sur la santé

Une toxicité parfaitement établie : la toxicité du mercure est établie depuis l’Antiquité.

D’où vient la toxicité du mercure ? Le mercure est un métal très réactif au milieu dans lequel il se trouve (température, composition chimique…). Il peut se lier dans l’organisme aux molécules constituant la cellule vivante (acides nucléiques, protéines…) modifiant leur structure ou inhibant leurs activités biologiques.

Le mercure est à l’origine de maladies professionnelles. Le mercure a longtemps été utilisé dans l’industrie du feutre (53(*)) et a constitué un élément entrant dans la fabrication des piles, des thermomètres, des amorces de cartouches foraines… Ces activités ont généré des maladies professionnelles aisément identifiables. L’intoxication par le mercure s’appelle l’hydrargie ou hydrargyrisme, caractérisée par des lésions des centres nerveux se traduisant par des tremblements, des difficultés d’élocution, des troubles psychiques…

Une intoxication mortelle d’origine professionnelle a encore été rapportée en 1997. Elle concerne une chimiste américaine qui étudiait les interactions entre métaux lourds et processus biologiques. Au cours d’une manipulation, elle a laissé tomber quelques gouttes de diméthylmercure sur ses gants en latex. Le diméthylmercure a traversé le gant, atteint le flux sanguin à travers la peau. Trois mois plus tard, les premiers symptômes sont apparus (nausée, vomissements…) conduisant quelques semaines plus tard à la mort.

En dehors du milieu professionnel, le mercure est repéré comme un élément toxique, et plus particulièrement néphrotoxique, c’est-à-dire agissant sur les reins, et neurologique, c’est-à-dire agissant sur le système nerveux. Les symptômes sont des troubles mentaux plus ou moins graves, une salivation excessive (ptyalisme), des douleurs abdominales, des vomissements, de l’urémie (accumulation d’urée liée à une insuffisance de la fonction rénale).

Les troubles peuvent hélas être décuplés en cas d’intoxication grave comme ce fut le cas au Japon, il y a un demi-siècle.

Le mercure et la santé

Les deux voies principales de pénétration du mercure dans l’organisme sont l’inhalation et l’ingestion. L’absorption cutanée est beaucoup moins fréquente et ne survient qu’à la suite d’intoxications accidentelles (contact de la peau avec du mercure liquide) ou cosmétiques (savon à base de iodure de mercure utilisé en Afrique pour blanchir la peau)

L’inhalation - Le mercure liquide se transforme en vapeur à température ambiante. La vapeur est inhalée et est très facilement absorbée. Certains dérivés organiques (le diméthylmercure) volatiles, pénètrent également dans l’organisme par inhalation.

L’ingestion - Hors absorption accidentelle ou expérimentale du mercure liquide, et hors absorption de composés ioniques, l’ingestion concerne essentiellement les formes organiques de mercure, absorbés par l’intermédiaire de la nourriture.

En fonction de ses propriétés physico-chimiques, chaque forme chimique de mercure atteint des « cibles » biologiques préférentielles. Selon la forme chimique, le mercure va être dirigé vers certaines cellules ou parties de l’organisme. La spéciation influence directement la toxicité du mercure. Pour cette même raison, la sensibilité au mercure est également très différente selon les espèces biologiques.

Les composés inorganiques du mercure ont pour cibles principales le système nerveux central (quand le mercure est sous forme métallique Hg°), les reins (quand le mercure est sous forme ionisé Hg2+) et, éventuellement, la peau. Pour les composés organiques, la neurotoxicité est prédominante.

Pour simplifier, on peut dire qu’on peut avaler sans risque une bille de mercure, mais il ne faut ni respirer une vapeur de mercure, ni ingérer un mercure déjà transformé sous une forme organique.

Les principaux effets toxiques du plomb pour l’homme

Le saturnisme désigne l’ensemble des manifestations de l’intoxication par le plomb. Les coliques de plomb sont les effets toxiques les plus connus du métal mais ses principaux organes cibles sont : le système nerveux, les reins et le sang.

Effets sur le système nerveux : Le plomb est responsable d’atteintes neurologiques. En cas d’intoxications massives, l’effet neurotoxique du plomb peut se traduire par une encéphalopathie convulsivante pouvant aller jusqu’au décès. En cas d’intoxication moins sévère, on a observé des troubles neuro-comportementaux et une détérioration intellectuelle.

Effets sur la moelle osseuse et le sang : Le plomb bloque plusieurs enzymes nécessaires à la synthèse de l’hémoglobine. Ces effets sanguins aboutissent à une diminution du nombre des globules rouges et à une anémie.

Cancer : L’administration de fortes doses de plomb a induit des cancers du rein chez de petits rongeurs. En revanche, il n’a pas été mis en évidence de surmortalité par cancer dans les populations exposées au plomb.

L’intoxication aiguë est rare. L’intoxication habituelle est liée à une exposition chronique. (Source : Extrait d’un rapport d’information du Sénat (France) - Senat.fr)