Cycle des métaux

Cet article décrit le cycle des métaux, en particulier le cycle du mercure et le cycle du fer.

Cycle du mercure

Le mercure est un métal lourd présent naturellement à l'état de traces dans les roches, les sols et l'eau, et qui, déjà à de très faibles concentrations, présente une toxicité élevée. Le mercure n'est pas un micronutriment nécessaire à l'activité cellulaire, tout comme le plomb, le cadmium, le thallium ou l'arsenic ne le sont pas non plus. Les sources naturelles de mercure sont constituées par le volcanisme et certaines roches ignées. On estime à environ 25 000 t/an la quantité de mercure introduit dans l’atmosphère par le volcanisme. De plus, l’érosion hydrique des roches superficielles entraine dans les cours d’eau puis les océans, une fraction du mercure contenu dans les roches superficielles.

Le cycle biogéochimique du mercure est caractérisé par un passage alternatif de l’état inorganique à l’état organique, et des formes oxydées à des formes réduites. Ce cycle s’effectue entre les trois compartiments de la biosphère : l'atmosphère, l'hydrosphère, et la couche superficielle de la lithosphère.

On retrouve le mercure dans la plupart des environnements naturels à des concentrations de quelques nanogrammes par litre (ng/L). Cependant, l’essentiel du mercure terrestre est piégé dans les sédiments par précipitation ou sorption.

Dans l’atmosphère, on le trouve principalement sous sa forme élémentaire, Hg métallique, qui est volatile. Vu la toxicité très élevée du mercure, la volatilité du mercure métallique à température ambiante ne peut être négligée. Hg passe facilement dans l’air sous forme de vapeur et son inhalation constitue une des principales voies d'entrée dans l'organisme. Par réaction photochimique, le mercure métallique, Hg, peut être oxydé en ion mercurique, Hg2+. Cet ion peut ensuite être méthylé en cation méthyl-mercure, CH3Hg+ par l'activité microbienne (Desulfovibrio). Le méthyl-mercure est très soluble dans les lipides et les tissus graisseux et est ainsi facilement assimilé par les différentes formes de vie aquatique et les poissons. Ce sont les rejets industriels de mercure en mer qui ont ainsi causé la maladie de Minamata au Japon où la chaine trophique et les poissons ont été sévèrement contaminés. Le méthyl-mercure peut également être méthylé en diméthylmercure, CH3HgCH3, composé volatil qui passe dans l’atmosphère, et va ensuite être ramené dans les eaux et les sols par les précipitations. Il peut aussi être absorbé dans les eaux par le phytoplancton ou les macrophytes et passer ensuite dans divers réseaux trophiques aquatiques ou terrestres.

Les bactéries sulfato-réductrices transforment les sulfates en sulfures et peuvent donc induire la précipitation de sulfure de mercure, HgS, à partir d’ion mercurique et de H2S. Le HgS est peu soluble et se retrouve essentiellement dans les sédiments anoxiques où se déroule la sulfato-réduction. En cas d’aération, les thiobacilles oxydants peuvent participer à l’oxydation du HgS pour libérer un ion mercurique et un ion sulfate. Certaines bactéries sont également capables de décomposer le méthyl-mercure en méthane, CH4, et en mercure métallique.

Cycle du fer

Le fer, de symbole Fe, est l’un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre.

Il existe à l’état naturel sous deux formes :

  • le fer ferreux noté Fe2+, qui est la forme soluble
  • le fer ferrique noté Fe3+ qui est la forme complexée

Bien entendu il faut comprendre que les ions Fe2+ et Fe3+ n'existe pas seuls mais au sein d'une molécule Fe3O4, Fe2CO3, FeS2 ...

On peut aussi le trouver sous forme métallique (Fe0) qui est le résultat d’un fer transformé par les activités humaines (sidérurgie), tout particulièrement de la fonte des minerais de fer. Le fer ne représente pas un réel danger pour la santé ou l’environnement, cependant il peut occasionner certains désagréments d’ordre esthétique ou organoleptique (rouille, corrosion, goût métallique, …).

L’oxydation du fer ferreux en fer ferrique
Fe2+ → Fe3+ + 1 e

Cette oxydation se fait en condition aérobique. Dans des eaux bien aérées, c’est le potentiel redox très positif imposé par l'oxygène dissout dans l'eau qui est responsable de l’oxydation du fer ferreux en fer ferrique. Celui-ci précipite ensuite sous forme d’hydroxyde de fer, Fe(OH)3 peu soluble. Ce processus d'oxydation/précipitation permet l'élimination du fer dissout dans les stations de traitement de l'eau potable.

Fe2+ + oxydation → Fe3+ + précipitation → Fe(OH)3

L’oxydation est permise car le potentiel redox augmente. Ceci est réalisable par simple aération du milieu, c'est-à-dire qu’il y a contact avec du dioxygène. L’O2 constitue un remarquable accepteur d’électron pour l’oxydation spontanée du fer ferreux. En effet, c’est le seul à pouvoir réaliser cette oxydation spontanément. L’oxydation bactérienne du Fe2+, la plus importante, est réalisé à pH acide (pH < 7) car dans de telles conditions, le fer ferreux est stable et donc pas oxydé spontanément. Très peu d’énergie est générée par cette oxydation et les bactéries impliquées dans cette réaction doivent oxyder de grandes quantités de fer pour leur croissance. C’est pourquoi, même un petit nombre de cellules peut être responsable de la précipitation d’une grande quantité de fer.

La réduction du fer ferrique en fer ferreux
Fe3+ + 1 e → Fe2+

De nombreux organismes peuvent utiliser le fer ferrique comme accepteur d’électrons. Et étant donné que cet ion est abondant dans la nature, sa réduction constitue une forme importante de respiration anaérobie. Le fer ferrique peut former des complexes avec de nombreux composés organiques, ce qui augmente sa solubilité et le rend à nouveau disponible comme accepteur d’électrons pour les bactéries réductrices de fer ferrique. Dans les marais, les sols saturés en eau et les sédiments des lacs anoxiques, la réduction du fer ferrique par la matière organique s'observe fréquemment. L’hydroxyde ferrique précipité peut interagir par la suite avec des substances organiques complexantes d'origine végétale, comme les acides humiques. Le fer ferrique complexé se réduit alors en fer ferreux.

Effets des métaux lourds sur les micro-organismes et les vertébrés

À côté de métaux comme le fer et le manganèse, qui ne sont pas toxiques, il y a une série de métaux qui ont divers effets toxiques sur les micro-organismes et les animaux homéothermes (organismes dont le milieu intérieur conserve une température constante indépendamment du milieu extérieur). Les micro-organismes jouent des rôles importants en modifiant la toxicité de ces métaux. Il y a trois grandes catégories de métaux :

  • les métaux dits « nobles » qui ne peuvent pas traverser la barrière hémato-encéphalique des vertébrés et qui ne sont donc pas toxiques
  • les métaux que les micro-organismes peuvent méthyler pour former des produits plus mobiles appelés « organométaux » qui eux peuvent traverser la barrière hémato-encéphaliques pouvant alors affecter le système nerveux des vertébrés.

Le cycle du mercure présente un intérêt particulier et illustre nombre des caractéristiques de ces métaux qui peuvent être méthylés. Ainsi, dans le sud ouest du Japon se développa une maladie qui créa de sévères désordres neurologiques. En effet, dans la baie de Minamata le mercure inorganique accumulé dans les sédiments boueux fut méthylé par des bactéries anaérobies du genre Desulfovibrio. Ces formes méthylées de mercure étant plus volatiles et solubles les concentrations en mercure augmentèrent dans la chaine alimentaires et furent alors ingérés par la population humaine par l’intermédiaire du poisson.

  • les métaux constitués de formes ioniques directement toxiques pour les micro-organismes ou les organismes plus complexes. En doses élevées ces métaux ont des effets létaux et à plus faibles doses beaucoup d’entre eux sont utilisés comme oligo-éléments.

Cependant, certains micro-organismes utilisés dans les cycles des métaux peuvent être toxiques pour les êtres vivants comme Pseudomonas aeruginosa qui dégrade le mercure et peut qui peut causer :

  • des infections systémiques ;
  • des infections urinaires ;
  • la pneumonie associée à la mucoviscidose.

Bibliographie

  • Biologie des micro-organismes, Mickael Madigan et John Matinko, 11e édition, 2007, p. 664-665, Brock.
  • Microbiologie, Prescott, Harley, Klein, 2e édition française, 2003, p. 619, DeBoeck.
  • Eléments d’écologie- écologie appliquée, François Ramade 6e édition, 2005, p. 307 à 309, Dunod.

Notes et références

Read other articles:

Rein Lang pada 2011. Rein Lang (kelahiran 4 Juli 1957) adalah seorang politikus Estonia, anggota Partai Reformasi Estonia sejak 1995, dan diplomat. Ia menjadu Menteri Kebudayaan dalam kabinet Andrus Ansip III sampai pengunduran dirinya. Kehidupan pribadi Lang lahir di Tartu. Ayahnya ditunjuk untuk bekerja di kedutaan besar Soviet di Helsinki;[1] Referensi ^ Postimees February 22, 2005: Soome ajaleht: Lang on «kõva pähkel» Diarsipkan 2005-03-09 di Wayback Machine. Pranala luar Blog...

 

 

مديرية الحالي  - مديرية -  موقع المديرية في محافظة الحديدة تقسيم إداري البلد  اليمن[1] المحافظة محافظة الحديدة خصائص جغرافية إحداثيات 14°34′00″N 43°10′00″E / 14.56667°N 43.16667°E / 14.56667; 43.16667 المساحة 102 كم² الارتفاع 22 متر  السكان الكثافة السكانية 1647. نسمة/�...

 

 

هذه المقالة يتيمة إذ تصل إليها مقالات أخرى قليلة جدًا. فضلًا، ساعد بإضافة وصلة إليها في مقالات متعلقة بها. (يونيو 2018) فريدريك إستير (بالفرنسية: Frédéric Esther)‏  معلومات شخصية الميلاد 8 يونيو 1972 (52 سنة)[1]  الجنسية فرنسا  الحياة العملية المهنة ملاكم[2]  نوع الرياضة ...

Eugene Galeković Informasi pribadiNama lengkap Eugen-Josip GalekovićTanggal lahir 12 Juni 1981 (umur 42)Tempat lahir Melbourne, AustraliaTinggi 6 ft 2 in (1,88 m)Posisi bermain Penjaga gawangInformasi klubKlub saat ini Adelaide UnitedNomor 1Karier junior1993–1997 Chelsea Hajduk1997–1998 BulleenKarier senior*Tahun Tim Tampil (Gol)2000–2001 Eastern Pride 11 (0)2002–2004 South Melbourne 34 (0)2004–2005 S.C. Beira-Mar 2 (0)2005–2007 Melbourne Victory 15 (0)2007�...

 

 

Mass media in Pittsburgh Pittsburgh is home to the first commercial radio station in the United States, KDKA 1020AM, the first community-sponsored television station in the United States, WQED 13, the first networked television station and the first station in the country to broadcast 24 hours a day, 7 days a week, KDKA 2, and the first newspaper published west of the Allegheny Mountains, the Pittsburgh Post-Gazette. History Until 2016, Pittsburgh was one of the few mid-sized metropolitan are...

 

 

Election in the Philippines on 2007 2007 Philippine general election ← 2004 May 14, 2007 (2007-05-14) 2010 → Registered45,029,443Turnout29,498,660 2007 Philippine Senate election ← 2004 May 14, 2007 2010 → 12 (of the 24) seats in the Senate of the Philippines13 seats needed for a majority   First party Second party   Leader Manuel Villar Edgardo Angara Party Nacionalista LDP Alliance GO TEAM Unity Leader's seat Nationwi...

Sadullah Pascià Sadullah Pascià (Erzurum, 1838 – Vienna, 14 gennaio 1891) è stato un politico e diplomatico ottomano,[1] nel tardo periodo Tanzimat. È famoso per essere stato l'ambasciatore ottomano al congresso di Berlino, che ratificava la Pace di Santo Stefano a conclusione della guerra russo-turca del 1877-1878. Biografia Sadullah Pascià nacque nel 1838 a Erzurum,[1] figlio di Assad Muhlis Pascià. Dopo aver completato la sua educazione primaria imparò l'arabo, il ...

 

 

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (مارس 2016)Learn how and when to remove this message تم إنشاء معهد أمناء الشرطة عام 1967م على يد وزير الداخلية / شعراوي جمعة.و كان الغرض منه �...

 

 

Genus of bird AlcaTemporal range: Miocene - Recent Razorbill (Alca torda) Scientific classification Domain: Eukaryota Kingdom: Animalia Phylum: Chordata Class: Aves Order: Charadriiformes Family: Alcidae Tribe: Alcini Genus: AlcaLinnaeus, 1758 Species Alca torda †Alca ausonia †Alca carolinensis †Alca grandis †Alca minor †Alca olsoni †Alca stewarti Alca is a genus of charadriiform bird that contains a single extant species, the razorbill (Alca torda). Many fossil species are known,...

Kejuaraan SAFFMulai digelar1993 sebagai SAARC Gold CupWilayahSAFFJumlah tim7  Bangladesh  Bhutan  India  Maladewa    Nepal  Pakistan  Sri Lanka Juara bertahanMaladewa (gelar ke-2)Tim tersuksesIndia (7 kali)Situs webwww.saffsuzukicup.org Kejuaraan SAFF 2023 Kejuaraan SAFF (atau lengkapnya Kejuaraan Federasi Sepak Bola Asia Selatan, bahasa Inggris: SAFF Championship, sebelumnya sempat bernama Piala Suzuki SAFF atas alasan sponsor) adalah kompetis...

 

 

Paul WesleyPaul Wesley di San Diego Comic-Con International 2015LahirPaweł Tomasz Wasilewski23 Juli 1982 (umur 41)New Brunswick, New Jersey, ASNama lainPaul WasilewskiPekerjaan Aktor sutradara produser Tahun aktif1999–sekarangKarya terkenal The Vampire Diaries Tell Me a Story Suami/istriTorrey DeVitto ​ ​(m. 2011; bercerai 2013)​ Ines de Ramon ​(m. 2019)​ Paweł Tomasz Wasilewski[1] (bahasa...

 

 

Part of a series onWorld trade Policy Import Export Balance of trade Trade law Trade pact Trade bloc Trade creation Trade diversion Export orientation Import substitution Trade finance Trade facilitation Trade route Domestic trade Tax Restrictions Trade barriers Tariffs Non-tariff barriers Import quotas Tariff-rate quotas Import licenses Customs duties Export subsidies Technical barriers Bribery Exchange rate controls Embargo Safeguards Countervailing duties Anti-dumping duties Voluntary expo...

1990 studio album by Paradise LostLost ParadiseStudio album by Paradise LostReleased5 February 1990RecordedDecember 1989StudioThe Academy (West Yorkshire)Genre Death-doom[1] death metal[2] Length40:49LabelPeacevilleProducerPaul Hammy HalmshawParadise Lost chronology Lost Paradise(1990) Gothic(1991) Paradise Lost discography chronology Frozen Illusion(1989) Lost Paradise(1990) In Dub(1990) Professional ratingsReview scoresSourceRatingAllmusic[1]Sputnikmusic Los...

 

 

1997 studio album by Alien FaktorArterial Spray & Cattle MutilationsStudio album by Alien FaktorReleased4 November 1997 (1997-11-04)[1]StudioThe Womb Studio (Milwaukee, WI)GenreIndustrialLength47:39LabelDecibelProducerTom MuschitzAlien Faktor chronology Listen!(1996) Arterial Spray & Cattle Mutilations(1997) Arterial Spray & Cattle Mutilations is the fourth and final studio album by Alien Faktor, released on 4 November 1997 by Decibel.[2][...

 

 

Eurovision Song Contest 2016Country SpainNational selectionSelection processObjetivo Eurovisión 2016Selection date(s)1 February 2016Selected entrantBareiSelected songSay Yay!Selected songwriter(s)Bárbara ReyzábalRubén VillanuevaVíctor Púa VivóFinals performanceFinal result22nd, 77 pointsSpain in the Eurovision Song Contest ◄2015 • 2016 • 2017► Spain participated in the Eurovision Song Contest 2016 with the song Say Yay! written by Bárbara Re...

Yoroi tōshi Yoroidōshi (鎧通しcode: ja is deprecated ) Penusuk Zirah[1][2] atau pesan penusuk[3] adalah salah satu pedang Jepang yang dibuat secara tradisional dan digunakan oleh samurai pada zaman feodal Jepang. Deskripsi Merupakan tanto tebal yang digunakan sebagai tambahan (belati-seperti pedang) yang muncul pada Zaman Sengoku hingga akhir Zaman Muromachi. Yoroidōshi dibuat untuk menusuk zirah dan menusuk sambil bergulat dalam jarak dekat.[4] Senjata d...

 

 

Welsh railway in use 1873–1935 Glyn Valley TramwayRoute of the Glyn Valley TramwayThe original waiting room still stands at PontfadogOverviewHeadquartersChirkLocaleWalesDates of operation1873–1935SuccessorabandonedTechnicalTrack gauge2 ft 4+1⁄2 in (724 mm)Length8+1⁄4 miles (13.28 km) The Glyn Valley Tramway was a narrow-gauge railway that ran through the Ceiriog Valley in north-east Wales, connecting Chirk with Glyn Ceiriog in Denbighshire (now Wre...

 

 

1977 compilation album by Faron YoungThe Best of Faron Young Vol. 2Compilation album by Faron YoungReleasedJanuary 1977GenreCountryLabelMercuryProducerJerry KennedyFaron Young chronology I'd Just Be Fool Enough(1976) The Best of Faron Young Vol. 2(1977) That Young Feelin(1978) The Best of Faron Young Vol. 2 is a compilation album by American country music singer and songwriter Faron Young, released in 1977 by Mercury Records. The album, composed of tracks recorded between 1970 and 197...

Road in Shaanxi, China Danfeng–Ningshan Expressway丹凤-宁陕高速公路Danning Expressway丹宁高速公路Route informationAuxiliary route of G40Major junctionsWest end G65 / G69 in Ningshan County, Ankang, ShaanxiEast end G40 in Danfeng County, Shangluo, Shaanxi LocationCountryChina Highway system National Trunk Highway System Primary Auxiliary National Highways Transport in China ← G4013→ G42 The G4015 Danfeng–Ningshan Expressway (Chinese: 丹凤至宁陕�...

 

 

Si ce bandeau n'est plus pertinent, retirez-le. Cliquez ici pour en savoir plus. Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (décembre 2017). Si vous disposez d'ouvrages ou d'articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l'article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références ». En pratique : Quelles sources sont attendues ?...