Éléments Traces Métalliques : Revue de Littérature

CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTERATURE
I.1. Eléments traces métalliques
I.1.1. Définition
Les éléments traces métalliques connus généralement sous l’appellation des
« Eléments Traces Métalliques » sont définis à ce jour sous plusieurs termes. Mais dans le cadre
de cette étude, deux définitions ont retenir notre attention (Verloo, 2003) :
1. Les éléments traces métalliques sont définis comme étant des éléments ayant une masse
volumique supérieure à une valeur de densité quelconque (cette valeur varie entre 4000
kg/m3 et 5000 kg/m3) ;
2. Les métaux lourds sont également définis comme étant des éléments métalliques
compris entre le cuivre et le plomb dans le tableau périodique de Mendeleïev (excluant
ainsi donc le fer et le chrome).
Les éléments traces métalliques » (ETM), encore assimilé au terme « métaux lourds
», sont les plus souvent considérés toxiques pour l’homme sont naturellement présents dans les
milieux naturels à faibles concentrations (du ng/L au μg/L). Parmi les ETM, on retrouve des
métaux tels que le cadmium (Cd), le plomb (Pb), le mercure (Hg), le nickel (Ni), le chrome
(Cr), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), ou encore des métalloïdes tels que le sélénium (Se) et l’arsenic
(As) (Nastassia, 2015).
I.1.2. Caractères généraux des éléments traces métalliques
Les éléments traces métalliques désignent des métaux de numéro atomique élevé,
de densité supérieure à 5 g/cm3 et qui forment des sulfures insolubles (cas de cadmium,
manganèse, cobalt, chrome, cuivre, plomb, mercure, nickel et de zinc) (Adriano, 2001). À la
différence des autres contaminants, les éléments traces sont des composés inorganiques à
caractère cumulatif (souvent dans les tissus biologiques) ayant essentiellement des effets très
néfastes sur les organismes vivants, même à des faibles concentrations. La plupart de ces
contaminants sont en effet caractérisés non seulement par une forte écotoxicité, mais également
par une capacité de bioaccumulation dans les tissus des organismes, de bio magnification tout
au long de la chaine alimentaire et une persistance à long terme dans l’environnement, ce qui
signifie qu’ils ne se dégraderont jamais. La particularité de la pollution par les ETM est
irréversibilité ; les ETM les plus souvent considérés comme toxiques sont : le plomb, le

mercure, l’arsenic et le cadmium. D’autres comme le cuivre, le zinc, le chrome, pourtant
nécessaires à l’organisme en petites quantités peuvent devenir toxiques à doses plus importantes
(Lafendi, 2017).
I.1.3. Origine des éléments traces métalliques contaminant les ressources halieutiques
Les métaux lourds sont naturellement présents dans la croûte terrestre, concentrés
dans le magma granitique. Depuis la formation de la terre, ils suivent un cycle géochimique qui
conduit à une distribution hétérogène de leurs concentrations à la surface du globe. Les métaux
lourds sont présents dans tous les compartiments de l’environnement, mais en général en
quantités très faibles (en traces). Ces faibles concentrations naturelles sont souvent amplifiées
par des apports extérieurs provenant des sources naturelles et de sources anthropogènes (Le
Goff et Bonnomet, 2004).
Dans les écosystèmes aquatiques, leur entrée peut être le résultat soit des
déversements effectués directement, soit d'un cheminement indirect comme dans le cas des
décharges sèches et humides et du ruissellement agricole. Les métaux sont absorbés tant par la
faune que par la flore, cette absorption pourrait provoquer une augmentation de la concentration
du métal dans l'organisme, ce qui peut être dangereux pour les autres êtres vivant présents dans
l’environnement ainsi que pour la santé de l’homme qui se trouve au sommet de la chaine
alimentaire (Youssao, 2012).
I.1.3.1. Sources naturelles
Parmi les importantes sources naturelles, citons l'activité volcanique, l'altération des
continents et les incendies de forêts. La contribution des volcans peut se présenter sous forme
d'émissions volumineuses mais sporadiques dues à une activité explosive, ou d'émissions
continues de faible volume, résultant notamment de l'activité géothermique et du dégazage du
magma (Zoller, 1984 in Youssao, 2012).
I.1.3.2. Sources anthropiques
Les sources anthropogènes sont les suivantes (Youssao, 2012) :
 Effluents d'extractions minières ;
 Effluents industriels ;
 Effluents domestiques et ruissellements orageux urbains ;
 Lessivage de métaux provenant de décharges d'ordures ménagères et de résidus
solides ;

 Apports de métaux provenant de zones rurales, par exemple métaux contenus dans
les pesticides ;
 Sources atmosphériques, par exemple combustion de carburants
fossiles, incinération des déchets et émissions industrielles ;
 Activités pétrochimiques.
I.1.4. Classification des éléments traces métalliques
I.1.4.1. Éléments traces métalliques essentiels
Les métaux lourds essentiels sont des éléments indispensables, à l’état de trace,
pour de nombreux processus cellulaires et qui se trouvent en proportion très faible dans les
tissus biologiques (Kabata-Pendias et Pondias, 2001). Certains peuvent devenir toxiques
lorsque la concentration dépasse un certain seuil, c’est le cas du cuivre (Cu), du Nikel (Ni), du
zinc (Zn) et du fer (Fe). Par exemple le Zinc (Zn), à la concentration du milli-molaire est un
oligo-élément qui intervient dans de nombreuses réactions enzymatiques (déshydrogénases,
protéinase et peptidase) et joue un rôle important dans le métabolisme des protéines, des
glucides et des lipides (Adriano, 2001).
I.1.4.2. Eléments traces métalliques non essentiels
Les éléments traces métalliques non essentiels sont ceux qui ne sont pas essentiels
et sans intérêt biologique dans l’organisme. Ces éléments notamment le cadmium, le mercure
ou le plomb sont souvent réputés toxiques. Ils ne rentrent pas dans les processus métaboliques,
présentent un caractère polluant avec des effets toxiques pour les organismes vivants même à
faible concentration. Leur rôle dans l’environnement n’est pas toujours connu (Ghellai, 2015).

I.1.5. Devenir des éléments traces dans le milieu aquatique et biodisponibilité
A travers les processus naturels tels que l’altération des roches, l’érosion des sols, les
aspects anthropiques tels que les activités urbaines, industrielles, agricoles, rejets des eaux usées
non traités, les éléments traces sont transportés vers les milieux aquatiques. Une fois dans le
milieu aquatique, ces éléments traces sont soit piégés par des phénomènes de précipitation,
d’adsorption, par les différents constituants de la phase solide (matières en suspensions,
sédiments, biomasse), soit remis en solution par les phénomènes de désorption, de diffusion et
de dissolution par décomposition et minéralisation des matières organiques (El Azzi, 2012;
Ouro-Sama et al., 2018). Ainsi, la disponibilité d’un élément trace est contrôlé par sa forme
chimique (spéciation). Tous les processus susceptibles de modifier la spéciation de l’élément
interviennent alors dans sa mobilité et dans sa toxicité.
Les différentes formes chimiques sous lesquelles peuvent être retrouvés les éléments
traces dépendent de la physico-chimie du milieu. Par exemple, les éléments traces dissous
peuvent précipiter en cas de changements de pH ou de conditions redox. Les paramètres les
plus importants rentrant en jeu sont le pH, le potentiel redox et la nature des ligands minéraux
et organiques présents. A ceux-là s’ajoutent également les propriétés intrinsèques (états
d’oxydation, rayon atomique, etc.) des éléments et leurs concentrations (Alloway et Ayres,
1997 ; Martinez et Motto, 2000 ; Sigg et al., 2000 ; Le Goff et Bonnomet, 2004). La
biodisponibilité est un outil d’évaluation de la toxicité et du risque de pollution. Elle désigne la
capacité d’une quantité d’un élément présent dans un milieu à être absorbé par un organisme
vivant (Newman et Jagoe, 1994).
I.1.6. Caractéristiques générales des éléments traces métalliques dosés dans les poissons
I.1.6.1. Cadmium
Le cadmium fut découvert par Magnus Martin Pontin en 1808, mais c’est en 1817
que l’allemand Friedrich Strosmajer le prépara pour la première fois (Rice et al., 2003). Le
cadmium est un élément qui est peu présent dans la nature et il est principalement un sous-
produit des procédés métallurgiques du zinc, de cuivre et du plomb (Martelli et al., 2006). Il
peut se retrouver dans l’environnement sous deux formes, soit le cadmium métallique et les sels
de cadmium (Andujar et al., 2010). C’est un élément chimique de symbole « Cd » appartenant
au groupe IIB des métaux de transition dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev
(Garin et Simon, 2004). Il possède le numéro atomiques 48 (Borchardt, 1985) et une masse
atomique d’environ 112,4 g/mol.

I.1.6.2. Plomb
Le plomb est présent depuis la haute antiquité, il vient du latin Plumbum qui signifie
liquide argenté. C’est un métal gris bleuté très malléable, très mou et ductile de masse atomique
207,2 g/mol-1 dont la masse volumique à 20 °C est de 11, 35g/cm3.son point de fusion est situé
à 327,4 °C. Ces caractéristiques en font un bon protecteur contre les rayonnements ionisants.
Le plomb peut constituer des alliages avec de nombreux autres métaux ; il peut facilement être
extrait de minerais (Bliefert et Perraud, 2004). Le plomb est rarement sous sa forme
élémentaire, il existe sous forme métallique, inorganique et organique. Il prend une forme
inorganique lorsqu’il est associé à certains composés pour formés les sels du plomb. Le plomb
les plus fréquemment rencontrés sont des chlorures, du chromate, du nitrate des phosphores et
des sulfates (Bouchenafa-Saib et al., 2005). Quant au plomb organique, il se présente le plus
souvent sous forme de plomb tétra-méthyle et de plomb tétra-éthyle, deux additifs utiliser pour
augmenter l’indice d’octane dans les essences (El-Naas et al., 2010).
I.1.6.3. Mercure
Le mercure provient du grec latinisé Hydrargyrum qui signifie argent liquide, il
désigne autre fois par le nom vif argent et présenté par la planète mercure. Le mercure est un
métal de couleur argent qui a la particularité de se présenter sous forme liquide à température
ambiante. Il possède donc à la fois les propriétés des métaux et des liquides à température
ambiante (Olivier, 2009). Le mercure est l’élément de numéro atomique 80, de masse atomique
200 dont le point de fusion est situé à -39 °C. Il se divise par l’agitation en fines gouttelettes
(Banaoui et al., 2004).
I.1.6.4. Cuivre
Le cuivre (Cu) Le cuivre est un métal de transition, rouge-brun, malléable et ductile.
Il possède un numéro atomique de 29 et une densité de 8,93 g/cm3 (Vinot, 2004). Il est présent
dans l’environnement de manière ubiquiste et se trouve naturellement sous sa forme métallique.
Sa concentration dans l’écorce terrestre est estimée à environ 70 mg.kg-1. Le milieu
environnemental le plus exposé au cuivre est le sol avec un pourcentage de 97 % du cuivre
libéré dans l’environnement. (ATSDR, 2004 ; Vinot, 2004). C’est l'un des métaux les plus
employés à cause de ses propriétés physiques et particulièrement de sa conductibilité électrique
et thermique. Il est utilisé en métallurgie dans la fabrication des alliages à l’exemple du bronze
(avec l'étain) ; le laiton (avec le zinc) ; le constantan, monel (avec le nickel), etc. Il est aussi