Cadmium (HU)

Traduction anglaise : Cadmium

Dernière mise à jour : 31/08/2022

Métal assimilé aux métaux de transition et présentant une toxicité et une écotoxicite importante.

Nature et différentes formes physico-chimiques

Dans l'eau pure, le cadmium se trouve principalement sous la forme d'ions Cd₂⁺, qui peuvent représenter jusqu'à 92% du cadmium total. Lorsque la teneur en sel augmente, on voit apparaître des chlorures (CdCl⁺, CdCl₂, CdCl₃^-). Ces chlorures s'adsorbent moins facilement sur les particules que d'autres complexes à base de cadmium. La complexation du cadmium semble augmenter en présence d'effluents sanitaires urbains. On a ainsi observé dans certaines eaux que 51% du cadmium se trouvait sous la forme d'ions libres, 20% sous la forme de complexes humiques et 3,6% sous la forme CdOH⁺. Même lorsque le cadmium est présent dans la phase solide, il est essentiellement associé avec la fraction échangeable et donc très facilement remobilisable en cas de modification des conditions environnementales (pH, potentiel redox, salinité, etc.). Les concentrations moyennes qui ont été mesurées dans les rejets urbains de temps de pluie vont de 0 (inférieures au seuil de détection) à 50μg/L. L'essentiel du cadmium se trouve dans la phase dissoute et seule la fraction organique et la fraction échangeable se retrouve dans la phase solide. Pendant son transfert dans le réseau de transport, le cadmium a tendance à s'associer avec des formes ioniques, faiblement complexées, et seul de 30 à 40% du cadmium est effectivement sous une forme très facilement biodisponible lors du rejet.

Sources et concentrations moyennes

Sources urbaines

Le Cadmium est un métal relativement rare dans la nature. On le rencontre généralement à l'état de traces, en association avec d'autres métaux non ferreux, en particulier avec le zinc dont il partage bon nombre de caractéristiques physico-chimiques. Les sources naturelles de cadmium sont les volcans, les incendies de forêts et les embruns océaniques. En ville, les sources industrielles sont beaucoup plus importantes. Le cadmium est utilisé pour protéger l'acier, dans un grand nombre de pigments, dans des agents stabilisants, dans des batteries (en association avec du nickel), etc. Seul environ 5% du cadmium utilisé est recyclé, ce qui a d'importantes conséquences environnementales.

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

La concentration en cadmium dans les boues de station d'épuration est en enjeu important pour leur valorisation agricole. Cette concentration a beaucoup diminué au cours des 30 dernières années (voir Figure 1) et elle est généralement en dessous de la limite de référence pour l'utilisation agricole qui est fixée à 20 mg/kg de matière sèche (40 mg/kg en valeur limite).

Figure 1. Concentrations moyennes annuelles en cadmium des boues d’Achères (Seine aval) en fonction du temps ; Source : Baize et al (2006).

Toxicité et danger associés

Impacts possibles sur les milieux aquatiques

La toxicité du cadmium pour les poissons d'eau douce a été beaucoup étudiée, et une norme européenne recommande de ne pas dépasser une concentration de 5μg/L. La dureté de l'eau et sa température influent sur la toxicité du cadmium pour les poissons, spécialement aux stades juvéniles, lorsque les espèces sont les plus vulnérables. Les données issues de tests de toxicité effectués sur des macro-invertèbrés suggèrent que ce sont les crustacés qui sont les espèces les plus sensibles. Pour les humains le cadmium provoque différentes pathologies : hypertension, anémie, troubles de la croissance, anomalies cardiaques, altérations du foie et des reins. Un empoisonnement par du cadmium étudié au japon dans les années 50 (maladie de Itai-Itai) est connu pour avoir provoqué des lumbagos extrêmement violents et des troubles de la mobilité.

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.
• Baize, D., Courbe, C., Suc, O., Schwartz, C., Tercé, M., Bispo, A., Sterckman, T., Ciesielski, H. (2006) : Épandages de boues d’épuration urbaines sur des terres agricoles : impacts sur la composition en éléments en traces des sols et des grains de blé tendre ; Courrier de l’environnement de l’INRA n°53, décembre 2006 ; téléchargeable sur : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01199208/file/C53Baize.pdf
• 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.
• 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 :