Cuivre (HU)

Traduction anglaise : Copper

Dernière mise à jour : 03/09/2022

mot en chantier

Métal de symbole Cu et de numéro atomique 29 appartenant à la même famille que l’argent et l’or présentant une très grande conductivité thermique et électrique ; les sels solubles de cuivre sont toxiques ce qui justifie son classement parmi les métaux lourds

Nature et différentes formes physico-chimiques

Le cuivre est l'un des rares métaux à se trouver à l'état natif dans la nature. Il s'agit, sans doute pour cette raison, du premier métal travaillé par l’Homme, ceci dès la première moitié du Ve millénaire avant J.-C. Les alliages de cuivre (principalement avec de l'étain) ont été à l'origine d'une révolution technologique 2.300 ans avant notre ère : l'âge du bronze.

Le cuivre est relativement abondant dans la couche terrestre. On le trouve principalement sous la forme de sulfure ou de sulfo-sels

Le cuivre est également distribué entre les phases particulaire et dissoute dans les eaux de ruissellement. La part fixée sur les matières en suspension augmente au fur et à mesure que l'on progresse dans le système d'assainissement, depuis l'amont vers l'aval.

Le cuivre et surtout ses sels solubles sont reconnus toxiques et vénéneux à doses conséquentes ou fortes. À très faible dose, il s'agit d'un oligo-élément bien connu. Le corps humain contient environ 150 mg de cuivre sous diverses formes, et les besoins quotidiens sont de l'ordre de 2 mg pour une personne de 75 kg

Sources et concentrations moyennes

Différentes sources de chrome dans l'environnement

Du fait de sa faible température de fusion, le cuivre a été le premier métal travaillé par l'homme il y a plus de 7000 ans. Utilisé depuis longtemps dans l'industrie ou dans la construction (en particulier sur les toitures et les gouttières), il est logiquement répandu dans l'environnement où il pénètre du fait de la corrosion et de l'abrasion des composants qui en contiennent. Les eaux de ruissellement urbain constituent la source principale avec des concentrations moyennes événementielles qui varient du seuil de détectabilité à 450 mg/L, les eaux de toiture étant les plus chargées. D'autres sources plus rurales sont constituées par certains traitements phytosanitaire (bouillie bordelaise).

Toxicité et danger associés

Impacts possibles sur la santé

Le cuivre présente une affinité avec les molécules organiques, et certains chélateurs organiques tels que les acides humiques, jouent un rôle favorable dans la réduction de la toxicité du cuivre présent dans les sédiments, probablement en diminuant la concentration ionique en cuivre hydraté. Au contraire, dans la phase soluble, la biodisponibilité et la toxicité du cuivre peuvent être favorisées par des molécules complexantes organiques synergiques qui sont liposolubles et par conséquent capables de traverser les membranes cellulaires.

Le cuivre est un composant essentiel de beaucoup d'enzymes et une insuffisance en cuivre entraîne souvent comme conséquence des troubles de la croissance et une perte de poids, que l'on peut relier à la réduction de l'activité oxydase du cytochrome. La plupart des organismes supérieurs possèdent des mécanismes cellulaires spécifiques qui leur permettent de stocker le cuivre en périodes d'insuffisance et de l'excréter quand il est en excès. Dans l'environnement aquatique la toxicité du cuivre pour les poissons et les macro-invertèbrés est bien documentée et il est admis qu'une augmentation de la dureté réduit sa toxicité aiguë. Cette relation est prise en compte dans les normes concernant les concentrations en cuivre admissibles en eau douce. On tolère par exemple une concentration en cuivre dissous de 112 mg/L si la dureté de l'eau dépasse 100 mg/L de CaC0₃ tandis que si la dureté est inférieure à 10 mg/L la concentration ne doit pas dépasser 5 mg/L.

La concentration limite de référence pour l'utilisation agricole des boues de station d'épuration est fixée à 1000 mg/kg de matière sèche par la norme NF U 44-041.

Les méthodes normalisées de mesure des concentrations en cuivre dans les eaux sont décrites dans les normes NF T 90-112 et T 90-119.

Impacts possibles sur les milieux aquatiques

Figure 5 : Concentration en chrome dans les cours d'eau européens ; Source : Salminen, 2005.

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
• Barnhart, J. (1997) : Occurrences, uses and properties of chromium ; Regulatory Toxicology and Pharmacology ; N°26, S3-S7.
• 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.
• 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
• 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).
• 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.
• Legrand, M., McConnell, J. R., Lestel, L., Preunkert, S., Arienzo, M., Chellman, N. J., Stohl, A., and Eckhardt, S.(2020) : Cadmium pollution from zinc-smelters up to four-fold higher than expected in western Europe in the 1980s as revealed by alpine ice ; Geophysical Research Letters ; disponible sur : https://doi.org/10.1029/2020GL087537
• Moilleron, R. (2004) - Hydrocarbures et métaux en milieu urbain. Mémoire HDR, 79 p.
• Salminen, R. (2005) : Geochemical Atlas of Europe. Part 1: Background Information, Methodology and Maps ; 526p* 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 :

• ANSES (2012) : Avis de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail relatif à l’évaluation des risques sanitaires liés aux dépassements de la limite de qualité du chrome dans les eaux destinées à la consommation humaine ; 33p ; disponible sur www.anses.fr
• Brignon, J.M., Gouzy, A. (2015) : Le chrome et ses composés ; INERIS - Données technico-économiques sur les substances chimiques en France ; 104p. ; disponible sur le portail substances chimiques de l'INERIS.