Nickel (HU) : Différence entre versions

Version du 12 septembre 2022 à 09:31

Traduction anglaise : Nickel

Mot en chantier

Dernière mise à jour : 11/09/2022

Métal de transition de symbole Ni et de numéro atomique 28 ; les poussières fines de nickel, tout comme certains de ses composés, sont toxiques, ce qui justifie son classement parmi les métaux lourds.

Nature et différentes formes physico-chimiques

Le nickel est un métal blanc argenté, ductile, ferromagnétique et qui résiste bien à la corrosion. Dans la nature on le trouve principalement sous la forme de sulfures ou de silicates, souvent associé à d'autres métaux. On le trouve également à l'état natif souvent associé à d'autres métaux (Manganèse, Nickel, Cobalt, Fer, Crome).

Il existe de très nombreux composés du nickel qu'il est possible par de regrouper en fonction de leur solubilité, en distinguant :

• les composés très solubles dans l’eau, en particulier : chlorure de nickel : NiCl₂, sulfate de nickel : NiSO₄, nitrate de nickel : Ni(NO₃)₂, acétate de nickel : Ni(CH₃CO₂)₂ ;
• les composés peu solubles dans l’eau, en particulier : oxyde de nickel : NiO, sous-sulfure de nickel : Ni₃S₂.

Sources et concentrations moyennes

Différentes sources de nickel dans l'environnement

Le Nickel est très présent dans la croûte terrestre dont il représente entre 0,8 et 0,9%. Il est donc naturellement présent dans les sols de surface et dans les eaux. Blanquet et al. (2004) ont réalisé une synthèse des valeurs dites de référence, correspondant normalement à des milieux non pollués, dans différents milieux marins et continentaux (figure 1). Ces valeurs sont à comparer aux normes de qualité environnementales qui sont de 4 μg/L pour les eaux douces et de 8,6 μg/L pour les eaux marines (figure 5).

Figure 1 : Concentration de référence en nickel pour des eaux supposées non polluées en μg/L ; Source : Blanquet et al. (2004)

Les quantités de Nickel présentes dans l'environnement sont aujourd'hui impactées par l'activité humaine. Même si l'utilisation du nickel est ancienne (probablement plus de 5 000 ans en alliage avec le cuivre), son extraction s'est principalement intensifiée à partir du début du XXème siècle (figure 2).

Figure 2 : Évolution de la production mondiale de Nickel entre 1900 et 2020 (en tonnes) ; Source : I.S. Geological Survey

La principale utilisation est pour environ 80% la fabrication d'alliages (acier inoxydable, invar, etc) ; viennent ensuite les batteries (11%, en augmentation) et les traitements de surface (7%) (figure 3).

Figure 3 : Différentes utilisations du nickel en 2020 ; Source : nickelinstitute.org

En dehors des sources industrielles, les principales sources diffuses de nickel dans l'environnement sont la combustion de charbon ou de fuel, l'incinération des déchets et l'épandage des boues d'épuration. Les émissions industrielles en Europe ont été divisées par 2 entre 2010 et 2020 (EEA, 2022) et les sources diffuses représentent en moyenne plus de 85% des apports sur les masses d'eau européenne (Pistocchi et al., 2019).

Le nickel est déclassant pour 6 à 7% des masses d'eau européennes de surface et constitue le premier métal déclassant pour les masses d'eau souterraines (Kristensen et al., 2018 et figure 4).

Figure 4 : Polluants responsable de la non atteinte du bon état pour les eaux souterraines dans au moins 5 États de la CE ; Source : Kristensen et al., 2018.

Dans les milieux aquatiques, le nickel existe généralement sous forme de Ni²⁺, même si sa forme chimique dépend beaucoup du pH.

Contribution des rejets d'assainissement

Lors du projet AMPERE (Coquery et al, 2011 et http://projetamperes.cemagref.fr/), les concentrations en nickel ont été mesurées à l'entrée et à la sortie de 21 stations d'épuration françaises. Les concentrations moyennes trouvées sont extrêmement variables et se situent généralement entre 10 à 100 μg/L en entrée de station (eaux usées brutes) avec un rendement épuratoire d'environ 60%. Elles sont en moyenne environ 3 fois plus grandes dans les zones urbaines que dans les zones rurales, phénomène que l'on retrouve également pour le chrome, et qui traduit probablement des apports diffus d'activité industrielles (traitement de métaux). La masse rejetée aux milieux aquatiques a été estimée à environ 30 tonnes par an pour la France métropolitaine.

Les quantités contenues dans les boues de station d'épuration sont comprises entre 10 et 100 mg/kg de matières sèche d'après Coquery et al. (2011), ou égales en moyenne à 30 mg/kg de matière sèche d'après Amorce (2019), elles correspondent également à un rejet d'environ 30 tonnes par an.

Les concentrations en nickel dans les rejets urbains de temps de pluie varient entre 1 et 10 μg/L dans les eaux pluviales et 1,5 et 15 μg/L dans les eaux unitaire (synthèse des données de Al-Juhaishi, 2018, Becouze-Lareure, 2010, Dembélé, 2010, Dutordoir, 2014, Gromaire, 2012, Moilleron, 2004, Zgheib, 2009). Elles sont du même ordre de grandeur que les concentrations trouvées dans les eaux en sortie de traitement secondaire et ne semblent pas constituer une source importante d'apport.

Toxicité et danger associés

Impacts possibles sur la santé

Le nickel est un oligo-élément nécessaire à la santé et les besoins sont d'environ 2,5 μg/kg de poids corporel. Il devient toxique en cas d'exposition excessive mais il est davantage absorbé par inhalation que par ingestion. Le nickel métal est très peu soluble et mal absorbé par les organismes vivants en cas d'ingestion mais certains composés solubles (en particulier le dioxyde de nickel et le sous sulfure de nickel) sont considérés comme des cancérogènes certains. D'autres sont suspectés d'avoir des effets génotoxiques ou réprotoxiques (Pichard et al., 2006).

Impacts possibles sur les milieux aquatiques

Le nickel est très mobile dans le sol et les plantes. Il provoque des effets toxiques chez les algues et les poissons à des concentrations de l'ordre de 1 mg/L. Il est assez peu toxique pour l'homme même si des effets cancérigènes sont suspectés.

Les valeurs de concentrations sans effet observé (NOEC pour No Observable Effect Concentration), de Valeur guide environnementale (VGE) (concentration moyenne annuelle dans l'eau) et de concentration maximale admissible (MAC pour Maximum Admissible Concentration) sont données dans le tableau de la figure 5 pour les eaux douces et marines. Les valeurs de VGE et de MAC sont fondées sur la proposition de norme de qualité pour la santé humaine via la consommation de produits de la pêche, ce qui explique pourquoi elles sont beaucoup plus faibles que les concentrations sans effet observable chez les organismes aquatiques.

Figure 4 : Concentrations sans effet observable, concentration maximale admissible et norme de qualité environnementale pour le nickel dans les eaux douces et marines ; Source : substances.ineris.fr, 2018.

La limite de concentration pour l'utilisation agricole des boues d'épuration est fixée à 200 mg/kg de matière sèche par la norme NFU 44041.

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.
• Amorce (2019) : Quelles solutions pour valoriser les boues d’épuration ? ; Réf AMORCE EAT05 a ; 45p. ; disponible sur https://amorce.asso.fr/publications/quelles-solutions-pour-valoriser-les-boues-d-epuration-eat05
• 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.
• Blanquet, J.P., Bonnomet, V., Coquery, M., Gaudillot, A., Gondelle, F., Houeix, N., Le Goff, F., Magaud, H., Meunier, L., Sanchez, W. (2004) : Devenir et comportement des métaux dans l'eau : biodisponibilité et modèles BLM ; rapport technique INERIS ; 87p. ; disponible sur www.ineris.fr
• Coquery M., Pomiès M., Martin-Ruel S., Budzinski H., Miège C., Esperanza M., Soulier C., Choubert J.-M.(2011) : Mesurer les micropolluants dans les eaux brutes et traitées - Protocoles et résultats pour l'analyse des concentrations et des flux ; Techniques Sciences et Méthodes, 1/2 : 25-43 ; disponible sur : projetamperes.cemagref.fr
• CGDD (2019) : La contamination des sols par les métaux ; Conseil Général au Développement Durable ; disponible sur : www.notre-environnement.gouv.fr
• 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.
• Desportes I. (coord.) (2007) : Bilan des flux de contaminants entrant sur les sols agricoles de France métropolitaine ; étude ADEME-SOGREAH ; rapport final ; 330p. ; disponible sur le site de l'ADEME.
• 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).
• EEA (2022) : Industrial pollutant releases to water in Europe ; disponible sur :www.eea.europa.eu.
• Gasperi, J., Sebastian, C., Ruban, V., Delamain, M., Percot, S., Wiest, L., Mirande, C., Caupos, E., Demare, D., Diallo Kessoo, M., Saad, M., Schwartz, J.J., Dubois, P, Fratta, C. Wolff, H., Moilleron, R., Chebbo, G., Cren, C., Millet, M., Barraud, S., Gromaire, M.C. (2014) : Micropollutants in urban stormwater: occurrence, concentrations, and atmospheric contributions for a wide range of contaminants in three French catchments ; Environ Sci Pollut Res. ; DOI 10.1007/s11356-013-2396-0
• 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.
• Masoner, J.R., Kolpin, D.W., Cozzarelli, I.M., Barber, L.B., Burden, D.S., Foreman, W.T., Forshay, K.J., Furlong, E.T., Groves, J.F., Hladik, M.L., Hopton, M.E., Jaeschke, J.B., Keefe, S.H., Krabbenhoft, D.P., Lowrance, R., Romanok, K.M., Rus, D.L., Selbig, W.R., Williams, B.H., Bradley, B.M. (2019) : Urban Stormwater: An Overlooked Pathway of Extensive Mixed Contaminants to Surface and Groundwaters in the United States ; Environ Sci Technol. 2019 Sep 3; 53(17): 10070–10081. ; disponible sur www.ncbi.nlm.nih.gov
• Kristensen, P., Whalley, C., Nery, F., Chritiansen, T. (2018) : 2018 EEA European water assessment ; EEA technical report ; 91p. ; disponible sur www.researchgate.net
• Pistocchi, A., Dorati, C., Aloe, A., Ginebreda, A., Marcé, R. (2019) : River pollution by priority chemical substances under the Water Framework Directive: A provisional pan-European assessment ; Sci Total Environ. ; 2019 Apr 20; 662 ; pp 434–445. ; disponible sur www.ncbi.nlm.nih.gov
• 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 :

• Pichard, A., Bisson, M., Houeix, N., Gay, G., Jolibois, B., Lacroix, G., Lefevre, J.P., Magaud, H., Morin, A., Tissot, S. (2006) : Le nickel et ses dérivées ; fiche de données toxicologiques et environnementales ; INERIS ; 71p. ; disponible sur le Portail substances chimiques de l'INERIS.