Notion de l’Équivalent-habitant

Notion de l’Équivalent-habitant

Comparer l’importance d’une pollution émise par un établissement industriel à celle d’une agglomération urbaine d’où la notion d’équivalent habitant.

Équivalent-habitant (EqH): (Définition)

• Unité de mesure de pollution
• Norme administrative qui peut varier d’un pays à l’autre

• EqH : Quantité journalière de pollution produite en moyenne par un habitant censé utiliser 200 à 300 litres d'eau par jour et donc produire le même volume de pollution par le biais des eaux ménagères (détergents, graisses,…) et des eaux de vannes (matières organiques et azotées, germes et matières fécales…).• Un habitant engendre un rejet moyen journalier de 57g de MOX• La directive européenne: L'EqH correspond à une production de 90 g de MES, 60 g de DBO5, 15 g de NTK et 4 g de Ptot• L'EqH permet de déterminer le dimensionnement des stations d’épuration en fonction de la charge polluante.

Flux de pollution

Charge polluante ou Masse de polluant transférée au milieu récepteurQuantité de pollution produite ou rejetéUnité: Kg/j ou Kg/an d'un ou plusieurs paramètres (DCO, Ni, …).

Le flux:  Fp = Cp * q 

• q : débit des eaux rejetées
• Cp : concentration du polluant

Ex : le flux de pollution de zinc d'un atelier rejetant 50m3/j d'effluent contenant 10mg/l (ou 10g/m3) de ce métal est de 50X10 = 500g/j).

 Mesures de débit en canal ouvert:

• chenal d’approche• dispositif de mesure constitué par des déversoirs à mince paroi• débitmètres enregistreurs totalisateurs constitués de capteurs du type bulle à bulle, à ultrasons ou piézo-résistif

Mesures de débit en conduite fermée:

Le calcul du débit consiste à multiplier la surface de la section de la conduite par la vitesse moyenne du flux liquide déterminée par différents débitmètres : électromagnétique, à effet Vortex ou à ultrasons.

Charge polluante et taxes de déversement

Les déversements d'eaux usées sont taxés de manière qualitative et quantitative.Le montant de la taxe tient compte de deux paramètres: la charge polluante réellement rejetée ou évaluée et le volume déversé

la formule permettant de calculer le nombre d’unités de pollution

S nombre d’unités de pollution N = 0,65 MO + 0,15 MES + 6,5 ML 

MES (kg/an) , ML = somme en Kg/an de Zn, Cr, Ni, Cu, As, Pb, Cd et Hg. 

MO = Matière oxydable (kg/an)
  

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Procédure en Chimie analytique environnementale

Procédure en Chimie analytique environnementale

1) Poser le problème :

1.a) Molécule ? Macropolluants
                            Micropolluants : Métaux / Organiques
1.b) Matrice ? Echantillonnage
                          Eau : (solubles, matière en suspension)
                          Sédiment / sol : granulométrie, matière organique
                          Roche
1.c) Ressources ? Humaines
                              Equipement
                              Locaux : site, sécurité, stockage• 1.d) budget ? Salaire, produits chimiques, amortissement; assurances

2) Analyse

2.a) Échantillonnage : Matrice
                                    Temporal: ponctuel, saison, 24 heures
                                    Contenant : verre, plastique, aluminium …
2.b) stockage et conservation : Froid, sécher, UV
2.c) Procédures au labo : Méthodes
                                         Contamination
                                         Contrôle de qualité

3) Valorisation

Interprétation résultats
Rapports, publications 

Échantillonnage & Techniques d’analyses

Prélèvement : acte essentiel qui conditionne la validité et la représentativité de toutes les analyses

L’analyse commence sur le terrain

Partie couverte par l’accréditation selon NF EN ISO 17025

Précautions générales : Recommandations sur la traçabilité des opérations

• Date et heure du prélèvement
• Identité du préleveur
• Identification précise du lieu de prélèvement
• Identification précise du point de prélèvement
• Nature du point de prélèvement
• Nombre de flacons prélevés
• Résultats des mesures in situ
• Anomalies dans l’environnement ou à la surface de l’eau  

LE CONDITIONNEMENT DES ÉCHANTILLONS

     

  

Méthodes d'analyses des Métaux lourds dans l'eau

Plomb

• Spectrométrie d'absorption atomique (AAS) en direct (sensibilité : 0,2 mg/l) ou après complexation et extraction (sensibilité : 0,004 mg/l) 
• Colorimétrie (sensibilité : 0,1 mg/l) 
• Polarographie (sensibilité : 0,05 mg/l)

Chrome III

• Colorimétrie (sensibilité : 0,05 mg/l) 
• AAS (sensibilité : 0,002 mg/l) 
• Polarographie (sensibilité : 0,2 à 0,01 mg/l)

Cadmium

• colorimétrie (sensibilité : 0,02 mg/l) 
• polarographie (sensibilité : 0,001 mg/l) 
• AAS en direct (sensibilité : 0,02 mg/l) ou après complexation et extraction (sensibilité : 0,05 à 0,001 mg/l)

Chrome VI

• Colorimétrie (sensibilité : 0,005 mg/l)
• AAS après extraction (sensibilité : 0,001 mg/l) 
• polarographie (sensibilité : 0,001 à 0,2 mg/l) 
• ICP

Mercure

• AAS
• ICP

Arsenic

• Colorimétrie 
• ICP

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L'eau et les métaux lourds

L'eau et les métaux lourds

L’industrie a souvent privilégié les sites à proximité des fleuves pour trois raisons : pour le transport de matières premières, pour l’alimentation en eau, qui permet de refroidir les installations, et pour les possibilités de rejets des effluents industriels.

Pendant des dizaines d’années, les fleuves ont hérité des rejets industriels et des eaux résiduaires industrielles, déchets liquides résultant de l’extraction ou de la transformation de matières premières, et de toutes les formes d’activité de production.

Les principaux établissements industriels ne se sont dotés de stations d’épuration spécifiques, l’essentiel des rejets sont des rejets directs parfois appelés « rejets naturels »

La pollution toxique des eaux

Produits toxiques à caractère minéral 

• Métaux lourds toxiques : Hg, Cd, Ni, Cu, Zn, Cr, etc. ;
• Cyanures, arsenic, sulfures, etc. ;
• Produits présentant une acidité ou une basicité élevées.  

Produits toxiques à caractère organique

Produits phytosanitaires, pesticides, hydrocarbures polycycliques aromatiques, composés phénolés..., solvants chlorés, etc

* Substances présentant une toxicité aiguë (à l’origine d’une mortalité très rapide des êtres vivants): cyanures , chromates* Substances toxiques à long terme: Les effets néfastes apparaissent progressivement avec le temps (troubles de la reproduction, du système nerveux et du métabolisme).  

Présence des métaux dans l'eau :

Pollution des eaux superficielles : les valeurs limites sont fixées pour :

• un débit relatif au cours d’eau concerné,
• une température qui doit être inférieure à 30°C,
• un pH qui doit être compris entre 5,5 et 8,5 ou 9,5 s’il y a neutralisation chimique.

Pour le mercure et le cadmium, les concentrations maximales de rejet sont
respectivement 0,05 mg/L et 0,2 mg/L
  

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Les métaux lourds : Caractéristiques et Définitions

Analyse de la pollution des eaux par les métaux lourds:

§ la spectrométrie d’absorption atomique (SAA),
§ la spectrométrie d’émission atomique avec
plasma induit (ICP-AES)

Les métaux donnent des Cations, leurs oxydes sont basiques.

Exemple : Mg => Mg2+ et MgO + H2O => Mg(OH)2

Les non-métaux donnent des Anions, leurs oxydes sont acides.

Exemple : S => S2- et SO2 + H2O => H2SO3

La « frontière » n’est pas nettement tranchée : les semi-métaux (semiconducteurs) utilisés en électronique ( Si, Ge, As, Sb) sont intermédiaires entre métaux et non métaux.

Les métaux lourds : Caractéristiques & Définition

- Un métal est une matière, issue le plus souvent d’un minerai ou d’un autre métal, dotée d’un éclat particulier, bon conducteur de chaleur et d’électricité, ayant des caractéristiques de dureté et de
malléabilité, se combinant ainsi aisément avec d’autres éléments pour former des alliages utilisables dans l’industrie.
- On appelle en général métaux lourds les éléments métalliques naturels, métaux ou dans certains cas métalloïdes caractérisés par une masse volumique élevée, supérieure à 5g/cm3.
- Quarante et un métaux correspondent à cette définition générale auxquels il faut ajouter les métalloïdes.

Classification de quelques métaux lourds selon leur densité et leur toxicité

En concentration appropriée, de nombreux métaux sont essentiels à la survie. Par contre, en quantité
excessive, ils peuvent être toxiques.

L’appellation métaux lourds est cependant une appellation courante qui n’a ni fondement scientifique, ni application juridique.

Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement, mais en général en quantités très faibles. On dit que les métaux sont présents “ en traces ”. Ils sont aussi “ la trace ” du passé géologique et de l’activité de l’homme.

La classification en métaux lourds est d’ailleurs souvent discutée car certains métaux toxiques ne sont pas particulièrement “ lourds ” (le zinc), tandis que certains éléments toxiques ne sont pas tous des métaux (l’arsenic par exemple).

Pour ces différentes raisons, la plupart des scientifiques préfèrent à l’appellation métaux lourds, l’appellation “ éléments en traces métalliques ” -ETM- ou par extension “ éléments traces ”.

La toxicité des métaux lourds a conduit les pouvoirs publics à réglementer les émissions en fixant des teneurs limites. Cette réglementation n’est cependant d’aucun secours pour déterminer sans ambiguïté une liste de métaux à surveiller car la liste varie selon les milieux considérés : émissions atmosphériques, rejets dans l’eau, règles sur l’épandage des boues ou la mise en décharge...

Abondance des principaux métaux dans l’écorce terrestre (% en masse) :

Silicium : 27,70	Cuivre: 0,0045
Aluminium: 8,70	Cobalt: 0,0023
Fer: 5,00	Plomb: 0,0015
Calcium: 3,63	Arsenic: 0,0005
Sodium: 2,83	Étain: 0,0003
Potassium: 2,60	Tungstène: 0,0001
Magnésium: 2,10	Molybdène: 0,0001
Titane: 0,45	Mercure: 0,00005
Manganèse: 0,10	Antimoine: 0,00002
Zirconium: 0,016	Argent: 0,00001
Nickel: 0,0080	Or: 0,0000005
Chrome: 0,025	Platine: 0,0000005
Zinc: 0,0065

Teneurs habituelles des produits minéraux alimentant la métallurgie(% en masse):

Métal	Produit
Chrome	48 à 50 (Cr2O3)
Cuivre	25 à 55 (Cu)
Étain	60 à 70 (Sn)
Fer	60 à 70 (Fe)
Manganèse	48 à 55 (Mn)
Plomb	60 à 70 (Pb)
Zinc	50 à 60 (Zn)

On constate l’extrême dilution dans les roches de la plupart des éléments d’intérêt économique par rapport aux teneurs habituelles des produits alimentant la métallurgie. Entre ces deux extrêmes se situent les teneurs des gisements miniers.

Absorption moyenne quotidienne de quelques métaux lourds par l’homme ainsi que leur temps de demi-vie biologique

Métal	Absorption (en mg/d)	Temps de demi-vie biologique
Cr	0,25	1,7 a
Mn	4,4	17 d
Fe	15000	2,3 a
Co	0,4	9,5 d
Cu	1,3	80 d
Zn	14500	2,6 a
Mo	0,3	5d
Cd	0,03	> 10 a (dans le foie et les reins)
Hg	0,003	1 a (dans le cerveau) 30 à 60 d (dans le reste du corps)
Pb	0,35	15 à 30 d (dans le sang) 2 a (dans le squelette)

Produits toxiques à caractère minéral: Troubles relatifs à la santé humaine:

Argent : Intoxication chronique, troubles digestifs, coloration de la peau, décoloration de la peau et
des ongles. Toxicité aiguë forte dès [c] > 0,1 mg/l

Aluminium : Bioaccumulation au niveau du coeur et du cerveau, cardiomyopathie, encéphalopathie,
démence sénile.

Cuivre : Toxicité à des doses inférieur au mg/l, diminution de l’activité photosynthétique, altération des branchies des poissons. Gastro-entérites, cirrhose du foie, nécroses, scléroses.

Cyanure : Empêche la fixation de l’oxygène; atteint le système nerveux central puis paralyse les
centres respiratoires Peut être toxique dès [c] > 0,01 mg/l.

Cadmium : Atteinte sélective des reins et du foie, troubles hépato-digestifs et sanguins, déformation
osseuse (fissuration), troubles nerveux (paralysie), inhibition des réactions liées à la respiration et aux
systèmes enzymatiques. Toxicité aiguë sur les organismes et les algues à partir de 0,1 mg/l

Chrome : Agents mutagènes modifiant les bases de l’ADN, ralentissement de croissance, atteintes
hépatiques et rénales. Inhibiteur des réactions liés à la respiration.

Etain : Atteinte possible du système nerveux.

Nickel : Effets cancérogènes, tératogènes et mutagène, troubles digestifs, céphalées, asthénie.

Plomb : Atteint particulièrement l’enfant, anomalies biochimiques et saturnisme (atteintes
neurophysiologiques, troubles rénaux et cardiovasculaires).

Zinc : Atteinte du système nerveux , Perturbe la croissance des végétaux par détérioration de
l’appareil chlorophyllien Toxicité aiguë pour le milieu aquatique à partir de quelques mg/l

Acides et bases : Limite le développement de la flore aquatique, provoque des modifications du
métabolisme des êtres vivants, déshydratation des tissus.

Sources des métaux lourds  :

Plomb : additif dans l’essence, peintures, incinération ordures
Cadmium : engrais phosphatés, peintures, combustion (charbon, bois), incinération
Cuivre : toitures, canalisation, fongicides
Zinc : toitures, canalisation, incinération
Nickel : chrome, galvanoplastie
Mercure : industrie, pesticides, traitement des minerais de l’or

Maladie de Minamata : 

  On appelle hydrargyrisme toutes les formes d'intoxication par le mercure, mais en référence à une maladie qui a touché durant des décennies des milliers d'habitants des pourtours de la baie de Minamata1, on parle de maladie de Minamata pour désigner les symptômes et syndromes
subis par ces malades (en particulier les symptômes physiques et neurologiques graves et permanents induits par l'intoxication in utero aux composés de mercure (monométhylmercure principalement).       C'est un des exemples les plus souvent cités pour évoquer les « maladies industrielles ».

* L'usine Chisso utilise de l'oxyde de mercure comme catalyseur pour la synthèse de l'acétaldéhyde CH3CHO.
* À partir de 1932, cette usine rejette dans la mer dont des composés mercuriels.
* 1952: les premiers symptômes apparaissent (perte de motricité,.) et la première description de la maladie remonte à 1949.
* À la suite notamment de la consommation de poissons, on compta près de 900 décès de 1949 à 1965.

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