Mercure / Hg (HU)

Traduction anglaise : Mercury

Mot en chantier

Dernière mise à jour : 08/09/2022

Métal de symbole Hg et de numéro atomique 80 ; c'est le seul métal qui se présente sous forme liquide dans les conditions normales de température et de pression ; le mercure est extrêmement toxique, y compris sous sa forme métallique, ce qui justifie son classement parmi les métaux lourds.

Nature et différentes formes physico-chimiques

Dans la nature, on trouve principalement le mercure sous forme de sulfures ; le sulfure de mercure (HgS), nommé cinabre en minéralogie, constitue son principal minerai. On trouve également du mercure métallique à l'état natif. Le mercure métallique est susceptible de s'oxyder dans l'air humide. Il existe alors deux niveaux d'oxydation :

• Le niveau 1 : ion mercureux Hg₂²⁺, par exemple Hg₂SO₄
• le niveau 2 : ion mercurique Hg²⁺, par exemple HgO, HgSO₃, etc.

Outre sa très grande densité et son caractère liquide, le mercure présente l'intérêt de former des amalgames avec la plupart de métaux, et en particulier avec l'or et l'argent. Il est aussi extrêmement volatile, y compris sous sa forme métallique.

Sources et concentrations moyennes

Différentes sources de mercure dans l'environnement

Le mercure est naturellement présent dans l'environnement, mais essentiellement dans les roches du sous-sol et ceci à de très faibles concentrations (entre 0,05 et 0,08 g/t). Ses principales sources naturelles dans l’environnement sont le dégazage de l’écorce terrestre et l’activité volcanique. Ces émissions naturelles sont estimées à 3 000 tonnes par an (Lindquist, 1991, cité par Bisson et al., 2010).

Les rejets anthropogéniques sont principalement dus à l’exploitation des minerais (mines de plomb et de zinc mais aussi exploitation des gisements d'or et d'argent), à la combustion des produits fossiles (principalement le charbon), aux rejets industriels (industrie du chlore et de la soude) et à l’incinération des déchets. La figure 1 permet de voir l'importance relative du dégazage naturel chronique (en vert), des pointes d'émission dues à l'activité volcanique (en bleu), de l'exploitation de l'or (en orange) et des autres sources industrielles à partir du XIXème siècle (figure 1). Cette figure montre également que le mercure, très volatile, se répand rapidement dans l'ensemble de l'atmosphère de la planète.

Figure 1 : L'évolution des teneurs relevées en mercure par carottage dans les glaces du mont Frémont (USA) permet de mieux comprendre l'importance relative des différentes sources de mercure dans l'environnement ; Source : louernos-nature.fr.

Les émissions anthropiques ont beaucoup baissé en France métropolitaine depuis le début du XXème siècle (figure 2). Cette baisse s’explique par l’amélioration des performances de l’incinération des déchets (mise en conformité progressive des usines d’incinération d’ordures ménagères (arrêtés du 25 janvier 1991 et du 20 septembre 2002), par la limitation ou l’interdiction de l’emploi de ce métal dans les piles et les thermomètres médicaux, par le tri des déchets, et enfin par l’optimisation des procédés de la production de chlore (www.citepa.org).

Figure 2 : Évolution des émissions de mercure de 1990 à 2018 pour la France métropolitaine (en tonnes)  ; Source : www.citepa.org.

Cette baisse est plus faible au niveau européen et les émissions moyennes étaient, en 2018, de 103 mg par habitant et par an dans l’Union Européenne contre seulement 49 mg en France (EEA, 2018). Les émissions devraient continuer à diminuer dans les années à venir car toutes les utilisations industrielles du mercure sont maintenant interdites, excepté des amalgames dentaires.

Au niveau mondial, la production a beaucoup baissé entre 1970 et 2000 mais elle a recommencé à augmenter depuis (figure 3). Elle est aujourd'hui d'environ 2 300 tonnes par an (www.planetoscope.com). On peut noter le lien direct entre la production mondiale annuel et les concentrations observés dans les carottes de glace (figure 1).

Figure 3 : Évolution des émissions mondiales de mercure de 1990 à 2018 (en tonnes)  ; Source : EEA (2018).

La concentration en mercure dans les eaux est très importante dans certains pays de la communauté européenne et le mercure est déclassant dans 46 000 masses d'eau de surface sur les 111 000 que compte le territoire. Les différences très importantes entre pays apparaissant sur la figure 3 sont cependant en partie dues à des différences dans les protocoles d'évaluation ((EEA, 2018).

Figure 4 : Pourcentage de masses d'eau par pays n'atteignant pas le bon état du fait de concentrations trop élevées en mercure  ; Source : EEA (2018).

l'usage industriel du mercure n'étant plus autorisé que pour les amalgames dentaires. Il reste cependant d'importants stocks de mercure confiné (peintures, piles, thermomètres, etc.) qui sont progressivement relargués.

La production mondiale annuelle de mercure est passée d'un pic de 10 000 tonnes en 1970 à 6 500 tonnes en 1986, puis 3 260 tonnes en 1996 et 1 600 tonnes en 2003.

Contribution des rejets d'assainissement

Les concentrations en mercure dans les rejets urbains de temps de pluie sont en général comprises entre 10 et 100 μg/L (Al-Juhaishi, 2018, Becouze-Lareure, 2010, Dembélé, 2010, Dutordoir, 2014, Gromaire, 2012, Moilleron, 2004, Zgheib, 2009). Elles sont du même ordre de grandeur que celles trouvées dans les eaux usées en entrée de station d'épuration mais 10 fois supérieures à celles trouvées dans les rejets de ces même stations (Coquery et al, 2011).

Toxicité et danger associés

Impacts possibles sur la santé

Chez l’homme, comme chez l’animal, le mercure métallique (Hg0) est essentiellement absorbé par voie pulmonaire. Le mercure inorganique est très peu absorbé par voie pulmonaire. De manière générale, chez l’homme, le mercure métallique et le mercure inorganique présentent un faible taux d’absorption par voie orale et encore plus faible par voie cutanée. Enfin, les sels mercuriques (Hg2+) sont plus facilement absorbés que les sels mercureux (Hg+). Le mercure organique, est absorbé plus facilement par voie orale.

Le mercure apparaît comme un puissant neurotoxique et reprotoxique sous ses formes organométalliques (monométhylmercure et diméthylmercure), de sels (calomel, cinabre, etc.) et sous sa forme liquide en elle-même.

Dans les années 1950, l'accident de Minamata au Japon, provoqué par la consommation de poissons contaminés, a fait 45 morts et des centaines d’handicapés. Depuis cette accident la pollution par le mercure est largement médiatisée et connue. En 2021, il serait encore dans le monde la cause de 250 000 cas de déficience intellectuelle par an8, principalement via l'ingestion de produits de la mer8.

Monument en mémoire des morts et malades intoxiqué par le méthyl-mercure de l'usine Chisso de Minamata ; source : article Wikipedia.

La limite de concentration pour l'eau destinée à la consommation humaine est de 2 mg/L.

Impacts possibles sur les milieux aquatiques

Le mercure minéral, très dense, se dépose rapidement dans les sédiments où il est transformé en méthyl-mercure par des bactéries. Le diméthyl-mercure gazeux diffuse dans l'atmosphère et le monométhyl-mercure est incorporé dans la chaine alimentaire où il se concentre par bioaccumulation. En 2018, l'Agence européenne de l'Environnement indiquait que "Près de 46.000 masses d'eau de surface dans l'UE, sur environ 111.000, ne respectent pas les niveaux de mercure fixés pour protéger les oiseaux et les mammifères piscivores"

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.
• 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 ; disponbible 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 (2018) : Mercury in Europe’s environment, a priority for European and global action ; rapport N°11-2018 ; European Environment Agency ; 72p. ; disponible sur www.eea.europa.eu.
• Ellis, B., Chocat, B., Fujita, S., Rauch, W., Marsalek, J. (2004) : Urban drainage, a multilingual glossary ; IWA publishing ; 512p.
• 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.
• ICSG (2020) : The world copper factbook 2020 ; International copper study group ; 67p. ; disponible sur : copperalliance.org
• Lindquist, J.A. (1991) : Medium and Procedure for the Direct, Selective Isolation of Edwardsiella tarda from Environmental Water ; Poster presented at ASM Meeting in Dallas on May 8, 1991. AmSoc Microbiol, C-303, 302
• Moilleron, R. (2004) - Hydrocarbures et métaux en milieu urbain. Mémoire HDR, 79 p.

Pour en savoir plus :

• Bisson, M., Vincent, J-M., Houeix, N., Diderich, R., Magaud, H. (2010) : Le mercure et ses dérivées ; fiche de données toxicologiques et environnementales ; INERIS ; 120p. ; disponible sur le Portail substances chimiques de l'INERIS.