Plomb

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Plomb
ThalliumPlombBismuth
Sn
   
 
82
Pb
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Pb
Fl
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Plomb, Pb, 82
Série chimique métal pauvre
Groupe, période, bloc 14, 6, p
Masse volumique 11,35 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté 1,5
Couleur blanc-gris
No CAS 7439-92-1
No EINECS 231-100-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 207,2 ± 0,1 u[1]
Rayon atomique (calc) 180 pm (154 pm)
Rayon de covalence 1,46 ± 0,05 Å [2]
Rayon de van der Waals 202
Configuration électronique [Xe]4f14 5d10 6s2 6p2
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 18, 4
État(s) d’oxydation 4, 2
Oxyde amphotère
Structure cristalline cubique à faces centrées
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 327,46 °C [1]
Point d’ébullition 1 749 °C [1]
Énergie de fusion 4,799 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 179,5 kJ·mol-1 (1 atm, 1 749 °C)[1]
Volume molaire 18,26×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1,3 mbar (973 °C)[3]
Vitesse du son 1 260 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2,33
Chaleur massique 129 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 4,81×106 S·m-1
Conductivité thermique 35,3 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans CH3COOH + H2O2 [4],

HCl + Br2,

H2SO4 concentré chaud[5]
Énergies d’ionisation[6]
1re : 7,41663 eV 2e : 15,03248 eV
3e : 31,9373 eV 4e : 42,32 eV
5e : 68,8 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
202Pb {syn.} 52 500 a α
ε
2,598
0,050
198Hg
202Tl
204Pb 1,4 % >1,4×1017 a α 2,186 200Hg
205Pb {syn.} 1,53×107 a ε 0,051 205Tl
206Pb 24,1 % stable avec 124 neutrons
207Pb 22,1 % stable avec 125 neutrons
208Pb 52,4 % >2×1019 a FS
210Pb {syn.} 22,3 a α
ß-
3,792
0,064
206Hg
210Bi
Précautions
Directive 67/548/EEC[3]
Toxique
T
Dangereux pour l’environnement
N



Transport[3]
90
   3077   
SIMDUT[7]
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques
D2A,
SGH[8]
SGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H302, H332, H360, H373, H410, P201, P273, P308, P313, P501,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Galène (forme naturelle cristallisée du sulfure de plomb).
Vitrail (Les profilés de plomb sont encore utilisés aujourd'hui pour la fabrication des vitraux).

Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.

Le plomb est un métal gris bleuâtre, blanchissant lentement en s'oxydant, malléable. C'est un élément toxique, mutagène, et reprotoxique[9], sans valeur connue d'oligoélément. Il a en effet été classé comme potentiellement cancérigène en 1980, classé dans le groupe 2B par le CIRC[10] puis comme probablement cancérigène pour l'homme et l'animal en 2004 [10],[11]. Deux sels de plomb (chromate de plomb et arséniate de plomb), sont considérés comme carcinogènes certains par le CIRC[10].

Le plomb est un contaminant de l'environnement, toxique et écotoxique dès les faibles doses[12]. Les maladies et symptômes qu'il provoque chez l'homme ou l'animal sont regroupées sous le nom de « saturnisme ».

Histoire[modifier | modifier le code]

Nodules de plomb, raffinés par électrolyse, à côté d'un cube d'1 cm3 de plomb pur à plus de 99, 9 %

Le plomb - relativement abondant dans la croûte terrestre - est l'un des métaux les plus anciennement connus et travaillés. On en a trouvé dans des pigments recouvrant des tombes ou dépouilles préhistoriques (40 000 ans avant J.-C.), mais aussi des objets.

En dépit de sa haute toxicité, et grâce probablement à sa facilité d'extraction, à sa grande malléabilité et à son bas point de fusion, il a été fréquemment utilisé lors de l'âge du bronze, durci par de l'antimoine et de l'arsenic trouvés sur les mêmes sites miniers. Il est mentionné dans les écritures cunéiformes sumériennes — sous le vocable a-gar5[13] — il y a près de 5 000 ans, ou encore dans l'Exode, rédigé il y a environ 2 500 ans. C'est souvent aussi un sous-produit de mines d'argent.

À travers les âges, de nombreux écrits relatent sa présence dans des objets ou à travers les cultures. Les Sumériens, Égyptiens, Grecs, Hébreux ou encore Romains savaient l'extraire. Ils l'utilisaient pour colorer et émailler des céramiques, lester des hameçons, sceller des amphores, produire des fards, du kôhl ou produire des objets usuels (de 4 000 à 2 000 ans avant notre ère). On trouve aussi des tuyaux de plomb sur les sites antiques romains.

Au Moyen Âge les alchimistes croyaient que le plomb était le métal le plus ancien (et le plus froid) et l'associaient à la planète Saturne. C'est pourquoi l'intoxication au plomb est dite saturnisme[14].

Sa toxicité était connue des médecins et mineurs (esclaves et prisonniers souvent) de l'antiquité. Les Romains l'utilisaient sous forme d'acétate de plomb pour conserver et sucrer leur vin, et s’étaient rendu compte que les gros buveurs, donc de la classe aristocratique, souffraient d’intoxication.

Plus tard, des symptômes spécifiques ont été décrits, associés à des métiers tels que les mineurs, fondeurs, peintres ou artisans fabricants de vitraux. Le décès d’un enfant en Australie à la fin du XIXe siècle, à la suite d'une intoxication au plomb, fut le premier à sensibiliser un gouvernement. C'est à la suite de l'étude de nombreux cas d'intoxication qu'une réglementation, des recommandations et un dépistage se sont progressivement mis en place dans des pays riches (comme en Europe ou aux États-Unis). Le plomb a ainsi été interdit pour la confection des tuyaux de distribution d'eau potable en Suisse dès 1914[15]mais bien plus tardivement dans les autres pays (exemple : les peintures au plomb ont été interdites en 1948 en France mais l'interdiction totale pour les canalisations ne date que de 1995[16]).

Le plomb géochimique et son extraction[modifier | modifier le code]

Le plomb géochimique (« naturel ») est présent sous diverses formes dans tous les compartiments environnementaux (hydrosphère, stratosphère, biosphère, atmosphère, mais surtout dans la croute terrestre et le sol). Sachant qu'il y a des échanges permanents entre ces différents compartiments, et que cet élément toxique est bioconcentré dans la chaine alimentaire, on comprend donc que l'étude et la connaissance de sa cinétique environnementale est un enjeu majeur. Il est présent sous beaucoup de formes inorganiques notamment dans la croûte terrestre et les minerais. On retrouve ainsi des acétates, nitrates, carbonates, sulfates ou encore du chlorure de plomb. Ces composés inorganiques conduisent rarement à une toxicité aiguë [14].

Minerais : Une infime partie du plomb de notre environnement est encore issu de la décomposition radioactive (désintégration de l'uranium). Le plomb natif et pur est rare. On l'extrait actuellement de minerai associé au zinc (la blende), à l'argent et (le plus abondamment) au cuivre. La principale source minérale est la galène (PbS) qui en contient 86,6 % en masse.
D'autres variétés communes sont la cérusite (PbCO3) et l'anglésite (PbSO4). Aujourd'hui le recyclage permet d'en récupérer une grande part. La plupart des minerais contiennent moins de 10 % de plomb. Les minerais qui contiennent moins de 3 % de plomb ne peuvent pas être exploités économiquement. Le minerai extrait du sol est concentré par gravimétrie et flottation, puis dirigé vers une usine métallurgique (fonderie).

Les plus grands gisements sont aux États-Unis, en Australie, en CEI et au Canada. En Europe, la Suède et la Pologne possèdent la plupart des gisements.

Le plomb comme contaminant de l'environnement[modifier | modifier le code]

Depuis l'Antiquité, l'homme a extrait du plomb des minerais et introduit dans la biosphère et tous les milieux une quantité croissante de plomb, sous diverses formes.

Depuis la révolution industrielle, la pollution routière et industrielle ainsi que la chasse la pêche et les guerres (cf. munitions à base de plomb) sont à l'origine d'apports de plomb parfois considérables.
Ainsi et à titre d'exemple, l'INRA et les universités régionales ont dans les années fin 1990-début 2000 montré qu'environ 45 000 tonnes de plomb se sont ajoutées au fond pédogéochimique naturel des sols forestiers et cultivés du Nord-Pas-de-Calais (non compris celui qui a été lessivé vers les mers)[17],[18],[19]. Les analyses faites sur des sols tamisés ne prennent pas en compte les munitions ou morceaux de plomb.
Le plomb n'est pas le seul polluant. Il peut agir en synergie avec d'autres éléments traces métalliques toxiques ou non. Or, dans cette même région, le plomb, le cuivre, le cadmium, le mercure et le sélénium sont aujourd'hui trouvés dans les couches récentes labourées à des taux de +84 % à +225 % plus élevés que dans les sols sous-jacents a priori pas ou peu pollués[20].
Le plomb n'est pas biodégradable. Il est plus mobile et écotoxique dans les milieux naturellement acides ou touchés par l'acidification anthropique.

Métallurgie[modifier | modifier le code]

À partir de sulfures[modifier | modifier le code]

À la fonderie, le minerai est tout d'abord « grillé » pour oxyder le sulfure et obtenir de l'oxyde de plomb ; le soufre est éliminé sous forme de dioxyde gazeux SO2, transformé et valorisé en acide sulfurique. Le minerai grillé est alors introduit, avec du coke, dans un four à la base duquel on souffle de l'air. La réaction de l'oxygène de l'air avec le coke donne du CO, qui réduit l'oxyde de plomb, donnant ainsi le plomb métallique liquide et du CO2.

À la base du four s'écoulent d'une part le plomb liquide, d'autre part une scorie qui est généralement granulée à l'eau avant d'être mise en décharge.

Le plomb recueilli à ce stade est appelé « plomb d'œuvre » ; il contient encore des impuretés (cuivre, argent, bismuth, antimoine, arsenic, etc.) qu'il faut éliminer. Ce raffinage du plomb, encore liquide, se fait dans des cuves, par refroidissement et ajout de divers réactifs (soufre, oxygène, zinc pour capturer l'argent, etc.).

Affinage[modifier | modifier le code]

Le plomb affiné est appelé « plomb doux ». Il est coulé et solidifié dans des lingotières avant d'être expédié chez le consommateur ou dans des entrepôts de stockage. Avant la coulée finale, des éléments peuvent être ajoutés en proportions bien définies pour élaborer des alliages (calcium, antimoine, etc.).

Dans certaines fonderies, on utilise à côté des concentrés miniers, des matières premières issues du cassage des batteries, ou des sous-produits d'autres procédés industriels (sulfate de plomb par exemple).

Contaminant métallurgique, parfois[modifier | modifier le code]

Paradoxalement, pour des raisons mal comprise, le plomb qui a longtemps été massivement utilisé dans les peintures anti-rouille (minium de plomb) est aussi dans certaines circonstances un "contaminant métallurgique" qui pose problème. Il peut, dans l'industrie nucléaire notamment (où il est très présent parce que comptant parmi les métaux les plus "opaques" au rayonnements) contribuer à la dissolution, l’oxydation et la fragilisation d'aciers qui sont exposés à ses alliages[21].
Il est néanmoins proposé et étudié (seul ou avec le bismuth) comme fluide caloporteur et réfrigérant, en raison de ses propriétés eutectiques dans des réacteurs dits Lead-cooled fast reactor (LCFR)

Caractéristiques physiques[modifier | modifier le code]

  • Le plomb est utilisé comme réfrigérant à haute température, seul, ou fréquemment allié au bismuth qui permet d'abaisser sa température de fusion, facilitant ainsi l'exploitation de la boucle fluide. L'alliage 44,5% Pb - 55,5% Bi se liquéfie à 125 °C et bout à 1 670 °C
  • Coefficient de dilatation à 25°C = 29 • 10-6 °C-1
  • Formule pour la masse volumique du solide: ρ = 11 343,7 / (1 + 0,000029 • t)3 ; avec ρ en kg/m3 et t en °C
  • Corrélation pour la masse volumique du liquide: ρ = 10 710 - 1,39 • (t - 327,46) ; avec ρ en kg/m3 et t en °C ; applicable entre 330 et 1 000 °C[1]
  • Corrélation pour la valeur de Cp du solide: Cp = 0,1139 + 4,6444 • 10-5 • ( t + 273,15 ) ; avec Cp en kJ/kg/K et t en °C ; applicable entre 0 et 300 °C[1]
  • Corrélation pour la valeur de Cp du liquide: Cp = 0,1565 - 0,01066 • ( t + 273,15 ) ; avec Cp en kJ/kg/K et t en °C ; applicable entre 330 et 1 000 °C[1]
  • Corrélation pour la viscosité dynamique du liquide: μ = 5,6452 • 10-9 • t2 - 9,56425 • 10-6 • t + 0,005236 ; avec μ en kg/m/s et t en °C ; applicable entre 330 et 850 °C
  • Corrélation pour la conductivité thermique du liquide: λ = 3,86667 • 10-6 • t2 - 0,081933 • t + 18,594 ; avec λ en W/m/K et t en °C ; applicable entre 330 et 850 °C
Quelques caractéristiques thermodynamiques du plomb[22],[1]
Température
(°C)
Masse
volumique

ρ
(kg/m3)
Viscosité
dynamique

μ
(10-3kg/m/s)
Conductivité
thermique

λ
(W/m/K)
Capacité
calorifique
à pression
constante

Cp
(kJ/kg/K)
Commentaire
−173.15 39,6 0,11715 solide
0 11 343,7 35,3
(35,6)
0,129
(0,1266)
solide
20 11 350
(11 324)
solide
25 11 319 34,6
(35,4)
0,1277
(0,1297)
solide
100 11 246 34,4 0,1311 solide
327,46 10 710
liquide
11 027
solide
liquéfaction
340 10 570
350 10 570 2,462
(2,58)
16,2 0,1515
(0,1428)
liquide
365 1,46 liquide
400 10 510
(10 525)
2,272
(2,33)
15,9 0,1508
(0,1466)
liquide
441 10 428
(10 514)
2,116 liquide
450 10 450 2,08 15,69 0,1501
(0,1458)
liquide
500 10 390
(10 430)
1,893
(1,84)
15,48 0,1493
(0,1451)
liquide
551 10 328 1,740
(1,700)
15,28 0,1486
(0,1443)
liquide
600 10 270 1,587
(1,38)
15,07 0,1478
(0,1436)
liquide
703 10 163 1,349 liquide
844 9 992 1,185 liquide
1726,85 0,1381 liquide

Le plomb et les êtres humains[modifier | modifier le code]

Son utilisation[modifier | modifier le code]

Le plomb sous forme de métal a été employé depuis l'antiquité en raison de sa grande malléabilité et ductilité, d'une relative résistance à la corrosion (en milieu non acide dans l'air et le sol[23], et en raison de son bas point de fusion, notamment pour la réalisation de conduites d'eau potable (voir plomberie), de vaisselle, de plaques de toiture et de gouttières, ainsi que coulé pour sceller du fer forgé dans la pierre (balustrades).

On utilisait pour le maquillage le blanc de céruse. Autre sel de plomb, le minium fut d'abord utilisé comme pigment rouge, puis jusqu'à une date récente comme revêtement anticorrosion. Le cristal de galène, d'abord utilisé comme pigment noir et ingrédient de base pour la préparation du khôl et du blanc de céruse dans l'Antiquité, offrit au début du XXe siècle un semi-conducteur primitif utilisé dans la diode Schottky des premiers récepteurs radio.

Il a beaucoup été utilisé comme contenant et tuyauterie de l'acide sulfurique liquide auquel il résiste en produisant une couche insoluble et protectrice de sulfate de plomb [24], c'est pourquoi il est encore largement utilisé aujourd'hui dans les accumulateurs électriques (batteries), qui concentre l'essentiel de la production de plomb et sont la principale raison des envolées de son cours. Cela a pour conséquence la rentabilité du recyclage de ce métal, notamment en Afrique et en Chine où le parc automobile est en pleine expansion.

En 2004, les batteries au plomb, destinées à l'automobile ou à l'industrie, représentent 72 % de la consommation de plomb (53 % automobile, 19 % industrie). Les pigments et autres composés chimiques représentent 12 % de la consommation. Les autres applications (alliages pour soudures, tuyaux et feuilles, munitions, etc.) 16 %.

Le plomb est utilisé également dans la plomberie d'art, à mi-chemin entre la couverture et étanchéité de toiture et la sculpture.

En alliage avec l'étain et l'antimoine, il était utilisé pour la fabrication des caractères d'imprimerie. On l'appelle alors plomb typographique.

Le plomb (en plaques métalliques, dans du caoutchouc ou dans du verre) sert de protection contre les radiations pour atténuer les rayons X et les rayons gamma grâce à ses propriétés absorbantes : à 100 keV, 1 mm de plomb atténue la dose de rayonnement d'un facteur 1000.

L'ajout de plomb (ou plus précisément de l'oxyde de plomb) à du verre forme le cristal et augmente son éclat.

Plus récemment, le plomb a été introduit dans la composition de certains additifs (antidétonants) pour les carburants automobiles, par exemple le plomb tétraéthyle. Cette application est en voie de disparition.

Un des facteurs de toxicité des munitions a été le plomb, massivement utilisé depuis longtemps pour la fabrication de munitions de guerre ou de chasse (grenaille). Avec l'arsenic et l'antimoine qui lui sont associés, il contribue à la pollution induite par les munitions.

Dans le cas des plombs de chasse, on retrouve encore aujourd'hui des sites contaminés, notamment autour des anciennes tours à plomb (bâtiment en forme de tour, spécialement conçu, sur le principe de la tour d'impesanteur pour la production industrielle de la grenaille de plomb destinée à remplir les munitions (cartouches) de chasse ou de ball-trap).

Pour résumer, à la suite d'applications historiques ayant causé des problèmes de toxicité lorsque le plomb est absorbé par les organismes vivants, le plomb est dorénavant proscrit pour une certaine gamme de produits : les peintures, les meubles, les crayons et pinceaux pour artiste, les jouets, l’eau et les aliments, les ustensiles de cuisine au contact des aliments, les bavoirs pour bébés et les cosmétiques[25]. Toutefois il est important de savoir que les pays ont leur propre système de réglementation ; ainsi, dans certains pays comme le Royaume-Uni, des plaques de plomb sont encore utilisées en toiture alors qu'en France, elles sont interdites (hormis dans le cadre de certains monuments historiques on utilise le zinc qui a la même apparence une fois oxydé et qui est beaucoup plus léger).

Sa toxicité[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Plomb (maladie professionnelle) et Saturnisme.
Cette petite bille de plomb correspondait à la dose de plomb à ne pas dépasser dans la nourriture alimentaire, pour 37 jours, pour un être humain adulte avant 2006. Depuis l'OMS a réduit la DHT (Dose hebdomadaire tolérable) pour le plomb à 25 µg/kg de poids ; soit une dose journalière tolérable de 3,6 μg/kg pc/j) [26].

Beaucoup des utilisations historiques du plomb ou de ses composés sont désormais proscrites en raison de la toxicité du plomb pour le système nerveux et la plupart des organes vitaux(saturnisme). Il a été récemment (2007) montré que - même à faible dose - le plomb a aussi un effet cytotoxique sur les cellules souches du système nerveux central (de même que de faibles doses de mercure ou de paraquat)[27].

Un risque existe dès lors que le plomb ou certains de ses composés peuvent être inhalés (sous forme de vapeur ou de poussière) ou ingérés, et assimilés par l'organisme. L’intoxication par voie cutanée existe mais reste rare. Les voies de transport sont l’eau, l’air et les aliments.

Les personnes les plus vulnérables sont les enfants et les femmes enceintes, puis les personnes âgées.
Les enfants sont souvent les plus touchés car leur organisme absorbe proportionnellement plus de plomb que celui des adultes. En vieillissant l'organisme élimine moins bien le plomb, et le plomb peut en désorber avec l'ostéoporose.

Il n’existe pas vraiment de seuil de tolérance au plomb pour cette catégorie de personnes. En effet les enfants possèdent un système nerveux en plein développement et une absorption digestive 3 fois plus élevée que celle des adultes ce qui les rend beaucoup plus sensibles vis-à-vis de l’exposition au plomb. L’intoxication chez les enfants se fait sans symptômes, c’est lors de leur développement (durant la scolarisation) que des effets comme la baisse du QI, l’anémie, des troubles du comportement, des problèmes de rein, des pertes auditives, se feront ressentir.
Les risques d’intoxication au plomb pour les enfants sont grands lorsque ceux-ci jouent dehors car ils peuvent être en contact avec de poussières ou encore des écailles de peinture à base de plomb et portent souvent les doigts à la bouche. Quand ils sucent un objet ou jouet peint au plomb, la peinture peut s’effriter et être ingérée. Il arrive aussi que les enfants se fassent les dents sur les rebords de fenêtre[28].

Seuils, et doses tolérables : Le toxicologue se réfère à différents types de références (seuils, normes ou doses tolérables ou admissibles), dont : « Dose Journalière Admissible » (DJA) , « Dose Journalière Tolérable » (DJT), « Dose hebdomadaire tolérable » (DHT) ou DHTP (« Dose hebdomadaire tolérable provisoire » ; « Dose Limite Annuelle » (DLA) ...

Pour fixer quelques ordres de grandeur :

  • Dans l'alimentation, la DHT (dose hebdomadaire tolérable) était en France pour le plomb (avant 2006) provisoirement fixée à 1500 µg/semaine pour le plomb.
    Pour l'Union européenne, les taux max. en plomb (en mg/kg de poids frais) sont de 0,3 pour la chair (muscle) de poisson, 0,5 pour les crustacés, 1 pour les céphalopodes et 1,5 pour les mollusques bivalves. Depuis (en 2006), l'OMS a réduit la DHT pour le plomb à 25 µg/kg de poids ; *, soit une dose journalière tolérable de 3,6 μg/kg pc/j).
    Ceci signifie que même le plus petit plomb de pêche commercialisé correspond à une quantité de métal toxique significative, s'il est ingéré sous une forme bioassimilable.
  • Pour l'eau potable, la norme en France était de 50 microgrammes par litre jusqu'en décembre 2003, elle est passée à 25 microgrammes par litre et il est prévu de la faire passer à 10 microgrammes par litre en décembre 2013.
    Au Canada, elle est de 10 microgrammes par litre depuis 2001[29] ;
  • Pour les sols, le plomb est naturellement présent (c'est ce qu'on appelle le fond pédogéochimique naturel) à hauteur de quelques dizaines de mg par kg de sol ; par exemple une synthèse des données existantes sur l’état des sols en France (Baize, 1994, 1997), montre que les teneurs en plomb de 11 150 échantillons, prélevés en surface des zones agricoles (avant épandage de boues de station d’épuration), sont relativement dispersées avec une moyenne des teneurs de 30,3 mg/kg pour une médiane de 25,60 mg/kg. Dans un rapport public de synthèse du BRGM[30], on trouve des chiffres de 10 à 30 mg/kg pour des sols non pollués. Localement des apports anciens (séquelles de guerre, industrielle ou utilisation d'arséniate de plomb comme insecticide ont pu modifier les teneurs apparemment « naturelles » du sol) (dès l'antiquité romaine).
  • pour la santé ; Aux États-unis, la CSPC (Consumer Product Safety Commission) a fixé comme standard qu’une assimilation de plomb équivalent à 175 mg/jour nécessite une visite de contrôle.
  • Dans la nature ; chez les invertébrés ; sous forme de sels simples, le plomb est très toxique pour les invertébrés aquatiques à partir de 0,1 et & GT40 mg/Litre pour les organismes d'eau douce [31]. Les invertébrés marins semblent en supporter des doses 20 fois plus élevées (toxicité manifeste à partir de 2,5 et GT 500 mg/Litre. Chez les poissons, sa toxicité varie selon les espèces, avec des CL50 96-h allant de 1 à 27 mg/litre dans l'eau douce, et de 440 à 540 mg litre en eau dure ou salée (le plomb se dissout moins bien dans l'eau dure)[31]. Les sels de plomb sont peu solubles dans l'eau, et la présence d'autres sels réduit la disponibilité du plomb pour les organismes en raison de précipitations de plomb. Les résultats des tests de toxicité doivent donc être traités avec prudence, sauf quand la dissolution de plomb est mesurée.
    Une certaine adaptation semble possible chez les invertébrés ; ceux qui vivent en zone polluée semblent se montrer plus "tolérant" au plomb que les autres [31]. Inversement, les adaptations de certains invertébrés aquatiques aux conditions hypoxiques peuvent être inhibées par des taux élevés de plomb. Les très jeunes poissons sont plus vulnérables au plomb que les adultes ou les œufs ; une difformité spinale et un noircissement de la région caudale font partie des symptômes d'intoxication ; La dose limite toxique maximale acceptable (MATC pour les anglophones) pour le plomb inorganique varie de de 0,04 mg/L à 0,198 mg/L (selon les espèces et les conditions, mais les composés organiques sont plus toxiques encore ; la présence de calcium ou autres ions non toxiques en solution diminue la toxicité aiguë du plomb [31].
  • Amphibiens : Les œufs de grenouilles et de crapauds sont vulnérables à des teneurs inférieures à 1,0 mg/litre en eau stagnante et 0,04 mg/litre en eau courante, avec des arrêts de développement de l'œuf ou retards d'incubation. Les grenouilles adultes sont affectées à partir de 5 mg/litre dans l'eau, et le plomb ingéré par les amphibiens (insectes contaminés, vers de terre, etc.) a des effets toxiques observés à 10 mg/kg [31].
  • Nématodes ; S'ils consomment des champignons ou des bactéries contaminés par du plomb, ils présentent des troubles de la reproduction.
  • Crustacés terrestres : Les Cloportes semblent particulièrement résistants au plomb.
  • Insectes : les larves sont probablement plus vulnérables au plomb que les adultes : Des chenilles nourries avec des aliments contenant des sels de plomb présentent à des troubles du développement et de la reproduction [31].
  • Oiseaux : Des sels de plomb ajoutés dans la nourriture intoxiquent les oiseaux à partir d'environ 100 mg/kg de nourriture. L'exposition de cailles (de l'éclosion à l'âge de la reproduction) à une nourriture contenant 10 mg de plomb/ kg induit des effets sur la production d'œufs[31].
    On a peu d'informations sur les effets des composés organoplombiques (Par exemple : des composés trialkyllés affectent les étourneaux dès 0,2 mg/jour, 2 mg/jour étant invariablement fatal[31]).
    L'ingestion de grenaille de plomb est très toxique pour tous les oiseaux.
    Article détaillé : saturnisme aviaire.

Un problème émergent : le plomb dans les jouets[modifier | modifier le code]

Naissance de la problématique[modifier | modifier le code]

Depuis 2007, les médias ont relaté de plus en plus de rappels massifs de jouets. De grands groupes comme Mattel, dont plusieurs jouets ont été rappelés en 2007[32],[33], ont eu beaucoup de soucis avec des jouets contaminés au plomb. Ainsi en 2007, l’industrie du jouet (22 millions de dollars) a particulièrement été touchée. Sur 81 rappels de jouets la moitié de ceux-ci impliquait six millions de jouets ayant une peinture à base de plomb excédant les limites autorisées. Le problème vient notamment du fait que les grands groupes comme Mattel sous-traitent leur production dans des pays comme la Thaïlande et la Chine[34],[35] où la réglementation et le contrôle des produits finis sont moins courants. S’ajoute à cela un manque de personnel et de budget pour les sociétés de production ainsi qu’un faible nombre de moyens mis en place au niveau des dépistages. Ce sont les enfants des pays en voie de développement qui sont les plus affectés par un taux de plomb élevé.

C’est en 2006 que la problématique a éclaté au grand jour avec la mort par empoisonnement au plomb d'un enfant âgé de 4 ans aux États-Unis. L'autopsie a révélé la présence d'un pendentif en forme de cœur dans l'abdomen, le pendentif contenait 99,1 % de plomb[36].

Depuis il existe une prise de conscience de la part des pays riches vis-à-vis de ce problème. Ainsi des associations comme « kids in danger » aux États-Unis sont apparues ainsi qu’une ré-actualisation des lois au Québec et en France notamment. Depuis que la problématique est connue de tous, de nombreuses études et analyses ont eu lieu ainsi, de nouveaux composés nocifs ont été trouvés dans les jouets mais les cas restent plus rares (arsenic et phtalates)[37].

Dépistage du saturnisme[modifier | modifier le code]

La plombémie de l'enfant est généralement mesurée à partir d'une simple piqûre au doigt, à l'hôpital. Le résultat fourni est en µg/L.
Les plombémies détectées chez l'enfant s’étendent de 5 à 1400 ppm.
Chez l'adulte, une plombémie est considérée comme « normale » si inférieure à 0,4 ppm, et la plomburie doit être inférieure à 0,08 ppm.

D'autres techniques de mesure sont possibles, en particulier dans les pays en voie de développement particulièrement touchés par le saturnisme. La tendance est d'utiliser des biomarqueurs humains, et d'échantillonner autre chose que le sang qui ne traduit que l'intoxication éventuelle du moment, alors que les cheveux[38], dents de lait[39], ou les ongles[40]) ont accumulé du plomb sur une plus longue période. On peut ainsi retrouver dans les cheveux une concentration en plomb 10 fois plus élevée que celle présente dans l'urine ou le sang. Il est aussi plus aisé d'échantillonner, conserver et transporter des phanères (cheveux, ongles) plutôt que des solutions susceptibles de se dégrader.
L'analyse implique de passer d’un composé solide à un liquide (par dissolution à chaud dans un acide fort en général), ce qui permet la destruction de toute matière organique. Pour les dents, l'émail est attaquée par un mélange HCL/glycérol. L'analyse se fait généralement par absorption atomique de flamme. L'utilisation d'échantillons certifiés (CRM) est un des éléments de validation des méthodes.

Un questionnaire vise à rechercher l'origine de l'intoxication. À titre d’exemple, au Kenya un enfant vivant dans une maison peinte avait en moyenne une plombémie de 30,2 ± 2,9 ug/g alors qu'un enfant vivant dans une maison non peinte avait en moyenne une plombémie de 19,8 ± 0,9 ug/g.

Il existe d’autres types de matrices pour lesquelles il est important de connaître le taux de plomb (eau, vin, bières, jus de fruits, fruits et légumes, viandes, poissons, crustacés, champignons, lait, fromages...). Les analyses sont parfois complexes car mettant en jeu de réactions de coprécipitations ou dérivations pour pouvoir travailler avec ce type de matrices.

De nouvelles techniques d'analyse pourraient se développer, dont peut-être les analyses par X-Ray fluorescence. Des appareils portables (pistolets de fluorescence à rayons X) permettent de faire un premier diagnostic sur le terrain ; il suffit de pointer le pistolet sur un jouet pour avoir une mesure instantanée du plomb total présent à sa surface ou juste sous sa surface. Ces appareil sont encore couteux (ex : +/- 30 000 dollars pour un analyseur portable [41].

Des études sur l'animal se poursuivent (rats, souris...) pour évaluer plus finement l'impact de la présence de plomb (dont dans les jouets), sur la physiologie, le comportement et la psychologie du développement, des enfants en particulier [42].

Enfin, des procédés visant à traiter les eaux contaminées existent ou sont actuellement en développement comme des membranes à base de matériaux composites qui après toute une série d’équilibres avec le plomb en solution vont pouvoir le capter intégralement en une soixantaine de minutes[43].

Prévention[modifier | modifier le code]

Des hôpitaux distribuent dorénavant des fiches explicatives[44] aux parents dans lesquelles ils incitent les familles à venir faire des visites de contrôle de dépistage du plomb surtout s’ils habitent dans une zone à risque (vieilles maisons, proximité d’usines,…). Ils leur expliquent aussi notamment quels sont les sources d’intoxication, les risques que cela implique, et comment combattre cela. Ainsi une nourriture riche en fer (haricots, épinards,…) et en calcium (fromage, lait,...) est préconisée.

Traitement[modifier | modifier le code]

Au cas où un enfant serait amené à être intoxiqué, son taux de plomb dans le sang peut être abaissé. Pour cela des lavages gastriques ou encore l’ajout d’agent complexant comme l’EDTA peuvent être utilisés. Toutefois ce ne sont que des techniques visant à baisser la teneur en plomb dans l'organisme, mais, en aucun cas, elles ne peuvent éliminer tous les effets négatifs[45].

Données économiques[modifier | modifier le code]

Le plomb est considéré comme une ressource non renouvelable. Après la faillite et/ou rachat de quelques producteurs importants, le marché est concentré autour des besoins du bâtiment, des batteries, des munitions ainsi que de la radioprotection.

En 2013, le groupe Eco-Bat Technologies qui recycle le plomb de batteries et produit divers produits en plomb ou à base de plomb se présente comme leader en France où il opère sous le nom de marque Le Plomb Français, en Europe et dans le monde.

Prix[modifier | modifier le code]

Le plomb est un métal dont le prix de vente est très cyclique ; il est coté en dollars US, en particulier à la Bourse des Métaux de Londres[46]. Sur les dix dernières années, les cours ont évolué entre 400 et 3 665 $ par tonne.

En raison de sa toxicité, les interdictions d’usage du plomb se multiplient dans le monde, ce qui aurait dû faire baisser son prix.
Mais paradoxalement, c’est le métal dont le prix a le plus augmenté en 2007, face à la demande chinoise de batteries selon les uns, face à un marché qui s’est refermé et qui est contrôlé par quelques grands groupes selon les autres ; rachats et/ou fermeture d’usines (Fermeture de Metaleurop Nord en France par exemple), usines en difficultés pour cause de pollution et problèmes sanitaires (Ex : Bourg-Fidèle), fermeture en Australie en 2007 de la mine Magellan (3 % de la production mondiale, plus grande mine du monde), suivie d'une explosion dans une raffinerie (Doe Run) du Missouri qui a encore fait grimper les prix.
En 6 mois le prix du plomb a doublé, il a été multiplié par 7 en 4 ans, atteignant un record en octobre 2007 (3 655 dollars/tonne, contre 500 dollars/tonne en 2003). Le 26 juin 2007 son prix dépassait celui de l'aluminium avant de dépasser celui du zinc.

Demande mondiale[modifier | modifier le code]

Elle grimpait de 2 % par an jusqu'en 2004 (à 80 % pour fabriquer des batteries). Le stock mondial mi-2007 est tombé à 30 000 tonnes. « Soit 2 jours de consommation »[47]. La Chambre syndicale du plomb voit une vertu positive à cette hausse : elle devrait encourager un meilleur recyclage des batteries « (de 130 euros la tonne, leur prix a bondi à 350 euros en un an) »[48].

Consommation mondiale 2004 : 7 082 milliers de tonnes (kt).
Continent Milliers de tonnes
Asie 2 870
Amériques 2 030
Europe 2 011
Afrique 131
Océanie 40
Production mondiale de plomb métal 2004 : 6 822 kt.
Continent Milliers de tonnes
Asie 2 880
Amériques 2 009
Europe 1 551
Afrique 101
Océanie 281
Production minière[49]:
Pays Milliers de tonnes  % du total
Australie 688,0 24,1
Chine 631,5 22,2
États-Unis 435,2 15,3
Pérou 308,5 10,8
Mexique 135,4 4,8
Total 5 pays 2 199,0 77,1
Total monde 2 850,5 100,0

Chiffres de 2003, en milliers de tonnes de métal contenu dans les minerais et concentrés

Le plomb métallique est produit dans des usines appelées fonderies (voir ci-dessus chapitre métallurgie), dont les matières premières proviennent soit de mines (concentrés miniers) soit du recyclage (en particulier le recyclage des batteries usagées). Sur les 6,8 millions de tonnes de production, environ 3 millions proviennent de concentrés miniers et 3,8 millions du recyclage.

Le recyclage est devenu maintenant la première source de plomb.

En résumé, il est important de se souvenir que la consommation mondiale de plomb ne cesse d’augmenter depuis le Moyen Âge. Depuis deux décennies, elle a tendance à stagner dans les pays développés car ceux-ci ont pris conscience des dangers liés à sa toxicité. Ils ont cherché des substituts au plomb et ont mis en place un certain nombre de normes liées à son utilisation. Par contre, les pays en voie de développement continuent de l’utiliser et leur consommation de plomb ne cesse d’augmenter faute de moyens[14].

Réglementation[modifier | modifier le code]

Le plomb doit légalement être recherché dans l'eau potable, l'air et les aliments, où il ne doit pas dépasser certaines doses.
Il a peu à peu été interdit pour un certain nombre d'usages (en commençant par les peintures et les contenants alimentaires) Cette réglementation varie selon les pays et les époques.

  • À titre d'exemple : le 1er juillet 2006, la Directive RoHS limite son usage dans certains produits commercialisés en Europe ; usage limités à 0,1 % du poids de matériau homogène (Cette Directive pourra être élargie à d'autres produits et à d'autres toxiques).

Symbolique[modifier | modifier le code]

  • Les noces de plomb symbolisent les 14 ans de mariage dans la tradition française.
  • Le plomb est le 5e niveau dans la progression de la Sarbacane Sportive.
  • Le plomb symbolise la lourdeur, l'oppression : Un sommeil de plomb. Un soleil de plomb. Un projet qui a du plomb dans l'aile.
  • Dans le calendrier républicain français, le 27e jour du mois de nivôse était officiellement dénommé jour du plomb.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f, g, h et i (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. a, b et c Entrée de « Lead, Powder » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 13 février 2010 (JavaScript nécessaire)
  4. (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International,‎ 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 346
  5. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International,‎ 1996, 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  6. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,‎ 2009, 89e éd., p. 10-203
  7. « Plomb » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  8. SIGMA-ALDRICH
  9. N. Ait Hamadouche, M. Slimani Toxicité du plomb et fertilité, Toxicologie-clinique. Laboratoire de biochimie appliquée / département de biologie.
  10. a, b et c Robert R Lauwerys, Vincent Haufroid, Perrine Hoet, Dominique Lison, Toxicologie industrielle et intoxications professionnelles
  11. PILLIERE F ‘Biométrologie’. In: HERVE-BAZIN B, COURTOIS B, GOUTET P, GUILLEMIN M et al. Le risque cancérogène du plomb. Évaluation du risque cancérogène lié à l'exposition professionnelle au plomb et à ses composés inorganiques. Avis d'experts. Les Ulis : EDP Sciences ; 2004 : 105-54, 356 p.
  12. Cappuyns, V., Swennen, R., Vandamme, A., Niclaes, M., 2006. Environmental impact of the former Pb–Zn mining and smelting in East Belgium. J. Geochem. Explor. 88, 6–9.
  13. John A. Halloran Sumerian lexicon version 3.0
  14. a, b et c EMC-toxicologie Pathologie 2 (2005) 67-88
  15. Source : site suisse d'information sur l'eau potable
  16. http://www.123-diagnostic.com/dos1-plomb-saturnisme.htm Fiche d'information pour les professionnels
  17. Sterckeman, T., Douay, F., Baize, D., Fourrier, H., Proix, N., Schvartz, C., 2006. Trace elements in soils developed in sedimentary materials from northern France. Geoderma 136, 912–926.
  18. Sterckeman, T., Douay, F., Proix, N., Fournier, H., 2000. Vertical distribution of Cd, Pb and Zn in soils near smelters in the North of France. Environ. Pollut. 107, 377– 389.
  19. Sterckeman, T., Douay, F., Proix, N., Fourrier, H., Perdrix, E., 2002. Assessment of the contamination of cultivated soils by eighteen trace elements around smelters in the North of France. Water Air Soil Pollut. 135, 173–194.
  20. Thibault Sterckeman, Francis Douay, Denis Baize, Hervé Fourrier, Nicolas Proix, Christian Schvartz, Factors affecting trace element concentrations in soils developed on recent marine deposits from northern France ; Applied Geochemistry Volume 19, Issue 1, January 2004, Pages 89–103 (Résumé)
  21. AEN Infos 2012 – No. 30.1, PDF, 31pp. , ISSN:1605-959X, voir p 23
  22. Les valeurs entre parenthèses correspondent à une autre détermination de la grandeur physique
  23. S.B. Lyon, 3.11 - Corrosion of Lead and its Alloys; Shreir's Corrosion Volume 3, Pages 2053-2067 doi:10.1016/B978-044452787-5.00098-6 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444527875000986#mc0623 Résumé et chapitrage])
  24. J. Kruger, Lead Alloys: Corrosion ; Encyclopedia of Materials: Science and Technology Pages 4438 doi:10.1016/B0-08-043152-6/00779-8 (Résumé)
  25. Page consacrée au rapport Poison Kiss de la campagne nord-américaine "'safe cosmetics
  26. Source : préfecture / CIRE Rhône Alpes ; Janvier 2010, consulté 2010/05/13
  27. Li Z, Dong T, Proschel C, Noble M. 2007. Chemically diverse toxicants converge on Fyn and c-Cbl to disrupt precursor cell function. PLoS Biol 5(2):e35.
  28. Environmental Health persepectives, vol 116, number2, Feb 2008 et Institut de veille sanitaire-intérêt d’une limitation des usages du Pb dans certains produits de consommation-note technique-2007.
  29. Le plomb dans l’eau potable MDDEP, Canada
  30. rapport public de synthèse du BRGM
  31. a, b, c, d, e, f, g et h Rapport OMS/ONU International programme on chemical safety ; environmental health criteria 85 ; lead - environmental aspects Voir chap 1.2.7. Intake of lead shot
  32. [1]
  33. [2]
  34. [3]
  35. [4]
  36. Pamela A. Meyer, Mary Jean Brown, Henry Falk, "Global approach to reducing lead exposure and poisoning" in "Mutation Research/Revieuws in Mutation Research", Volume 659, Issues 1-2, July-August 2008, pp. 166-175
  37. Environmental Health persepectives, vol 116, number2, Feb 2008.
  38. Anal. Chim. Acta 600 (2007) 221–225.
  39. ECOTO ECOTOXICOLCCY AND ENVIRONMENTAL SAFETY 29, I ?I- I29 ( 1994.
  40. Faridah Hussein Were, Wilson Njue, Jane Murungi, Ruth Wanjau, « Use of human nails as bio-indicators of heavy metals environmental exposure among school age children in Kenya », Science of The Total Environment, vol. 393, no 2-3,‎ 15 avril 2008, p. 376-384 (ISSN 0048-9697, DOI 10.1016/j.scitotenv.2007.12.035, lire en ligne)
  41. Niton Alloy Analyzer - Metal Analysis - Portable Alloy Analyzers
  42. P.P. Silveira et al psychology and Behavior 2008.
  43. M. Sf ölener et al. / Desalination 223 (2008) 308–322
  44. Programme De Prévention Contre L'Empoisonnement Par Le Plomb Chez L'Enfant
  45. Institut de veille sanitaire-intérêt d’une limitation des usages du Pb dans certains produits de consommation-note technique-2007.
  46. Voir London Metal Exchange ou LME: http://www.lme.co.uk
  47. Source : Emmanuel Painchault, de la Société générale Asset Management, cité par le journal Le Monde (2007 09 03)
  48. Source : envolée de la demande chinoise propulse le plomb à des niveaux records, journal Le Monde (2007 09 03)
  49. Pour plus de détails, consulter le site de l'International Lead and Zinc Study Group

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • L'histoire secrète du plomb, Jamie Lincoln Kitman, éditions Allia, 2005 (traduction Arnaud Pouillot).
  • ARC, Inorganic and Organic Lead Compounds ; Monographie de l'ARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans ; Volume 87 (2006; 506 pp, 7.4 MB)

Articles connexes[modifier | modifier le code]

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