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Le mercure, cycle et toxicité

Cycle du mercure

Sensible au milieu, polluant global, le mercure voit sa toxicité varier significativement au long de son cycle biogéochimique. Portrait d’un élément polymorphe.

Cycle du mercure

Trois principales étapes gouvernent le cycle du mercure : son émission à partir de sources naturelles et/ou anthropiques ; son transport et son dépôt vers les environnements terrestres et aquatiques ; sa conversion biologique et son absorption par les organismes vivants.

Les sources d’émission

Le mercure élémentaire gazeux (Hg0) est émis dans l’atmosphère par des sources naturelles (émissions atmosphériques des volcans, sols, conduits volcaniques sous-marins, zones géologiques riches en mercure, dégazage des eaux de surface, plantes, feux de forêt…) et par des sources anthropiques.

Les principales émissions de mercure en France en 2007 provenant des activités humaines sont la production d’électricité (40 %), la chimie (15 %), les minéraux non métalliques et matériaux de construction (11 %), les autres secteurs de la transformation d’énergie (7,7 %), le traitement des déchets (7,5 %), la métallurgie des métaux ferreux (5,4 %), l’agroalimentaire (2,8 %), le chauffage urbain (2,8 %), les émissions résidentielles (2,2 %) et le raffinage du pétrole (1,9 %). En 2007, les émissions atmosphériques de mercure en France métropolitaine représentent 6,7 tonnes/an (CITEPA, 2009).

Cycle du mercure

Le parcours du mercure

Le temps de résidence du mercure dans l’atmosphère est suffisant pour qu’il soit largement distribué à l’échelle continentale et même globale avant de se déposer sur les continents, mers, lacs et glaces (Morel et al., 1998). L’oxydation du mercure élémentaire Hg0 en Hg2+, la forme ionique, se produit dans les précipitations, puis Hg2+, sous forme aqueuse ou adsorbée sur des particules, se dépose dans l’environnement terrestre et aquatique. Le mercure est un polluant « global » : il se retrouve à toutes latitudes aussi bien au sein des écosystèmes terrestres que marins, dans la végétation, les sols, les zones humides, les neiges ou encore les océans.

Le cycle du mercure dans le milieu naturel est complexe. Il fait intervenir d’une part, de nombreuses espèces chimiques aussi bien inorganiques qu’organiques, et d’autre part, des équilibres gouvernés par de nombreuses variables, acidité, état redox, température, luminosité, concentration relative des espèces dissoutes, activité bactérienne. Plusieurs espèces chimiques du mercure coexistent dans l’environnement (spéciation) : l’espèce élémentaire gazeuse (Hg0), une variété d’espèces divalentes inorganiques (Hg2+) des espèces organo-mercurielles, dont le méthylmercure (CH3Hg+), extrêmement toxique.

Transformation et absorption par les organismes vivants

Dans les environnements terrestres et aquatiques, le mercure inorganique (Hg2+) peut être transformé, dans certaines conditions physico-chimiques, en méthylmercure (CH3Hg+, mercure organique) par un processus de méthylation, principalement initié par des bactéries sulfato-réductrices.

Mercure - Bioaccumulation et bio-amplification

Le méthylmercure est la forme chimique du mercure la plus toxique. Il possède la capacité de s’accumuler dans les tissus des organismes vivants (bioaccumulation) et de se concentrer le long des différents maillons de la chaîne alimentaire (bioamplification). Les concentrations en méthylmercure sont les plus importantes chez les espèces de plus grande taille et les prédateurs, dont se nourrissent l’homme et d’autres animaux. La consommation de poissons est la principale source d’exposition au mercure dans la population générale (Lauwerys et al., 2007).

Toxicité du mercure : voies d’exposition et effets

Le mercure métallique Hg0 est volatil à température ambiante en une certaine proportion. La toxicité du mercure métallique dépend de sa forme physique ; il est toxique par inhalation de ses vapeurs et présente peu de danger par contact avec sa forme liquide sauf en cas de présence de lésions cutanées, il est très peu toxique par ingestion.

En cas d’inhalation de vapeurs de mercure, des troubles respiratoires digestifs et des érythèmes cutanés peuvent se manifester. L’exposition de plusieurs heures à des concentrations élevées (1 à 3 mg/m3) de vapeurs de mercure produit une pneumonie chimique conduisant à l’œdème aigu du poumon.

L’intoxication aiguë étant exceptionnelle dans l’industrie, l’intoxication subaiguë peut survenir plus souvent (cas de nettoyage de cheminées et de fours d’usines de traitement du minerai de mercure où les mesures de protection ne sont pas observées) et se manifeste par une irritation des voies respiratoires, des troubles gastro-intestinaux et des douleurs gingivales. En cas d’expositions répétées, l’intoxication chronique se manifeste par des douleurs gingivales (jusqu’à la perte de dents) mais surtout par des troubles neurologiques et rénaux pour des expositions allant de 0,1 à 0,2 mg/m3. Le système nerveux central est la cible principale de l’action toxique des vapeurs de mercure ; le signe neurologique principal est le tremblement associé à une vaste variété d’effets neuropsychologiques (symptômes psychosomatiques, modifications comportementales et troubles de l’humeur, perte des capacités mentales et cognitives, effets moteurs…).

Le mercure élémentaire est également foetotoxique chez l’animal et est donc classé réglementairement comme toxique pour la reproduction considéré comme avéré chez l’homme.

L’OMS a estimé que le mercure et ses dérivés ne sont pas considérés comme potentiellement génotoxiques, mutagènes ou cancérogènes.

Le méthylmercure issu du cycle global du mercure est un agent neurotoxique très puissant, qui peut nuire gravement au développement et au fonctionnement du système nerveux central de l’être humain. Le risque est particulièrement élevé quand l’exposition se produit avant la naissance, par le biais du régime alimentaire de la mère, et chez les enfants, via l’allaitement ou par apport alimentaire direct.

Lorsque l’exposition est importante, des convulsions et des infirmités motrices cérébrales peuvent se produire. Le méthylmercure peut aussi provoquer cécité, surdité et retard mental. Pour les expositions élevées, une relation dose-effet a été établie entre les taux de mercure des cheveux des mères au cours de la grossesse et la prévalence de retards psychomoteurs graves chez les enfants [1].


Lire la suite Voir aussi : Le mercure et les lampes à basse consommation

Les chasseurs de mercure du lac Titicaca (réalisateur : Nicolas Baker – producteur : CNRS Images – 2015)


Bibliographie

- Revue Ecomine, BRGM, mai 2005.

- Extraits du dossier « Le mercure », Géochronique no 93, mars 2005.

- « Mercure et composés minéraux », Fiche toxicologique no 55, INRS, 1997.

- Robert Lauwerys, Vincent Haufroid, Perrine Hoet, Dominique Lison, Toxicologie industrielle et intoxications professionnelles, 5e édition, Masson, 2007.

- F. M. M. Morel, A. M. L. Kraepiel et M. Amyot, « The chemical cycle and bioaccumulation of mercury », Annual Review of Ecology and Systematics, vol. 29, p. 543-566, 1998.

- Environnement Canada, Le mercure dans l’environnement.

- Étude CITEPA sur émission dans l’air en France métropole des substances relatives à la contamination par les métaux lourds, www.citepa.org, mai 2009.

- Directive 2002/96/CE du 27.1.2003 (Décret no 2005-829 du 20 juillet 2005).


[1] Source : « Substances chimiques dangereuses : les principaux risques pour les enfants », Aide-mémoire EURO/02/04, OMS, 2004.