Zinc (HU) : Différence entre versions

Version du 31 août 2022 à 09:15

Traduction anglaise : Zinc

Dernière mise à jour : 30/08/2022

Métal de transition de numéro atomique 30 et de symbole Zn, le zinc est souvent classé parmi les métaux lourd même si sa toxicité est faible.

Nature et différentes formes physico-chimiques

Le zinc est relativement abondant dans le milieu naturel (600 fois plus que le cadmium et 1 500 fois plus que le mercure), principalement sous la forme de sulfates ou de sulfures. Il est insoluble dans l'eau pure, mais assez facilement soluble même dans les acides faibles surtout en présence d'impuretés. En présence d'air humide il se couvre d'une couche de patine qui le protège de la corrosion, ce qui explique son emploi pour la protection anti-corrosion du fer (fer galvanisé). En milieu aquatique d'eau douce le zinc s'adsorbe assez facilement sur les matières en suspension et de ce fait les sédiments constituent un stock potentiel susceptible d'être relargué en cas de modification du pH ou de la salinité.

Sources et concentrations moyennes

Sources urbaines

Le zinc est utilisé dans différents secteurs industriels, principalement galvanisation, alliages et usages chimiques (peintures, protection du bois, pesticides, insecticides, etc.). En France, le zinc présent dans l’environnement est principalement d’origine anthropique. En 2012, les émissions françaises vers l’environnement étaient, tous milieux confondus, d’environ 756 tonnes (Brignon et Gouzy, 2015).

En milieu rural l'agriculture constitue la source principale et en milieu urbain les émissions diffuses proviennent principalement du secteur routier avec les taux moyens de dépôt de l'ordre de 3 mg / véhicule-kilomètre. L'origine du zinc est multiple : pneus, huiles de moteur, garnitures de frein, systèmes d'échappement, carrosseries corrodées. Par ailleurs le zinc est largement utilisé comme matériau de construction dans les immeubles (canalisations, toitures) et les infrastructures urbaines. Certaines sources industrielles peuvent également être localement importantes (traitement de surface, galvanoplastie, savonnerie, fabrique de bougies, etc.).

Figure 1 : Les toitures constituent une source importante de zinc dans les eaux de ruissellement ; crédit photo Carine Morin-Batut.

Concentrations moyennes dans les rejets

Les concentrations moyennes événementielles observées pour le zinc total dans les eaux de ruissellement urbain sont fortement variables. Elles sont généralement comprises entre 70 à 1000 μg/L dans les rejets séparatifs et entre 150 et 400 μg/L dans les rejets unitaires. Des concentrations beaucoup plus fortes (plusieurs mg/L) sont fréquemment observées dans des rejets routiers ou autoroutiers (Al-Juhaishi, 2018, Becouze-Lareure, 2010, Dembélé, 2010, Dutordoir, 2014, Gromaire, 2012, Moilleron, 2004, Zgheib, 2009). Ces valeurs ne sont cependant pas critiques car l’Arrêté du 2 février 1998 relatif aux rejets des eaux résiduaires dans le milieu naturel indique que les rejets de zinc et de ses composés doivent respecter la valeur limite de concentration de 2 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j, ce qui ne pose généralement aucune difficulté.

La distribution du zinc entre les phases dissoute et particulaire dans les eaux de ruissellement dépend des conditions physico-chimiques mais la phase soluble est normalement prédominante (50 à 70%). Si l'alcalinité et le pH décroissent, l'ion hydraté libre Zn²⁺ devient de plus en plus dominant et peut représenter jusqu'à 90% de la concentration totale (Becouze-Lareure, 2010). On trouve également du zinc biodisponible et donc potentiellement toxique dans les eaux interstitielles des sédiments.

Toxicité et danger associés

Impacts possibles sur la santé

Le zinc est un oligo-élément essentiel à la différentiation et à la croissance normale des cellules de tous les organismes. C'est un composant de base de certaines metallo-enzymes et un cofacteur réglant l'activité d'autres enzymes. Sa présence dans les eaux est donc utile.

Le zinc et ses composés ne sont pas cités dans la directive n°2013/39/UE du 12 août 2013 en ce qui concerne les substances prioritaires et de ce fait il n’a pas été fixé de normes de qualité environnementale (NQE) pour ses substances. Le Décret n°2001-1220 du 20 décembre 2001 relatif aux eaux brutes destinées à la consommation humaine (consolidé par la version du 27 mai 2003) fixe la limite de concentration pour les ressources destinées à la production d’eau destinées à la consommation humaine à 5 mg /L, valeur rarement atteinte en dehors des sites et sols pollués. Le zinc constituent donc rarement un enjeu sanitaire.

Impacts possibles sur les milieux aquatiques

Les risques écotoxiques présentés par l'excès de zinc dans les eaux sont plus importants que les risques pour la santé humaine. On a par exemple pu démontrer que l'exposition prolongée d'alevins de truites arc-en-ciel à du zinc provoquait de graves œdèmes et une nécrose du foie. Les salmonidés sont particulièrement sensibles au zinc et de même que pour les autres métaux cette sensibilité se réduit si la dureté de l'eau augmente. Les normes environnementales pour la protection de l'espèce aquatique reflètent cette dépendance de la toxicité du zinc à l'égard la dureté de l'eau. Pour des eaux de bonne qualité, la concentration totale en zinc (au percentile 95) ne devrait pas excéder 500 μg/L si la dureté est supérieure à 100 mg/L de CaC0₃. Cette valeur est réduite à 30 μg/L si la dureté est inférieure à 10 mg/L.

Une étude des concentrations en zinc dans différentes rivières européennes (Van Sprang et al, 2009) montre que les nivaux de contamination restent faibles (voir aussi figure 2).

Figure 2 : Évaluation des risques liés à la présence de zinc dans la plaine alluvionnaire européenne. Sur ce graphique sont représentées la "zone de risque nul", limitée du côté toxique par la valeur de la PNEC (Van Assche et al. 1996), ainsi que les concentrations moyenne, minimale et maximale en zinc dissous dans le Rhin, observées au cours des années 1988, 1989 et 1990 (Heymen et Vander Weijden, 1991) ; Source : https://www.galvazinc.com/zinc-environnement

Bibliographie  :

• Al-Juhaishi, M.R.D. (2018) : Caractérisation et impact de la pollution dans les rejets urbains par temps de pluie (RUTP) sur des bassins versants de l'agglomération Orléanaise ; Thèse de doctorat, Institut des Sciences de la terre d'Orléans, 210p.
• Becouze-Lareure, C. (2010) : Caractérisation et estimation des flux de substances prioritaires dans les rejets urbains par temps de pluie sur deux bassins versants expérimentaux. Thèse de doctorat, INSA-Lyon, laboratoire DEEP, 298 p.
• Dembélé, A. (2010) : MES, DCO et polluants prioritaires des rejets urbains de temps de pluie : mesure et modélisation des flux événementiels, Thèse de doctorat, INSA Lyon, DEEP.
• Deutsch, J.C. et al. (1982) : Caractérisation de la pollution des eaux de ruissellement par temps de pluie, SHF - XVIIe Journées de l'Hydraulique, Nantes, septembre 1982(question Il, Rapport nO 1, 8 pages).
• Dutordoir, S. (2014) : Bilan des flux de métaux, carbone organique et nutriments contenus dans une rivière alpine : part des rejets urbains de l‘agglomération de Grenoble et apports amont (Isère et Drac).
• Gromaire, M.-C. (2012) : Contribution à l’étude des sources et flux de contaminants dans les eaux pluviales urbaines. Mémoire HDR, Université Paris Est, 107p.
• Moilleron, R. (2004) - Hydrocarbures et métaux en milieu urbain. Mémoire HDR, 79 p.
• Van Sprang, P., Verdonck, F.A.M., Van Assche, F., Regoli, L. (2009) : Environmental risk assessment of zinc in European freshwaters : A critical appraisal ; Science of The Total Environment ; n°407(20) ; pp5373-91.
• Zgheib, S. (2009) : Flux et sources des polluants prioritaires dans les eaux urbaines en lien avec l’usage du territoire. Thèse de doctorat, LEESU, Université Paris-Est, 349 p.

Pour en savoir plus :

• Brignon, J.M., Gouzy, A. (2015) : Zinc et principaux composés ; INERIS - Données technico-économiques sur les substances chimiques en France ; 75p. ; disponible sur le portail substances chimiques de l'INERIS