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Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques Chapitre III : Les poll

Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 39 III.1. Introduction : L’homme a toujours eu comme souci de préserver et aussi accroitre ses ressources en eau dont la pollution est fondamentalement causée par le développement considérable de ses activités humaines et industrielles. Ce problème ne se traite plus à l’échelle locale ou régionale mais il est devenu de dimension mondiale [1]. Par conséquent il est peut-être utile de discuter des différents types de polluants et de colorants les plus rencontrés. III.2. Différents types de polluants : III.2.1. Polluants organiques : Pollution causée par la décomposition de matières organiques d’origine humaine, animale ou industrielle. La pollution organique est un type de pollution chimique provoquée par les polluants carbonés, comme la matière organique (lisier, boues d'épuration, etc.), les organochlorés ou encore les polychlorobiphényles et les colorants. Les polluants organiques sont les plus nombreux et les plus dangereux. Certaines de ces substances sont même cancérigènes ou mutagènes, d’où l’importance de les éliminer. Ils peuvent être classés en phénols, hydrocarbures, colorants, détergents et pesticides, formant de loin, la première cause de pollution des ressources en eaux. Ces matières organiques sont notamment issues des effluents domestiques (déjections animales et humaines, graisses, etc.) mais également des rejets industriels. Elles provoquent l’appauvrissement en oxygène des milieux aquatiques, avec des effets bien évidents sur la survie de la faune. Ce sont aussi tous les déchets carbonés tels que la cellulose produite par les papeteries, le sucre ou le lactosérum des industries agro- alimentaires. À l’inverse des matières en suspension (MES), elles constituent une nourriture de choix pour les microorganismes de l’eau et provoquent leur prolifération. Les matières organiques se mettent alors à vider le milieu de son oxygène, ce qui s’avère fatal pour la vie aquatique et les micro-organismes vont le chercher dans les sulfates dissous (SO4-2), qu’elles réduisent en sulfure, qui se dégage sous forme de sulfure d’hydrogène, engendrant une odeur d’œufs pourris [2]. Le seuil de toxicité de polluants organiques est présenté sur le tableau (III.1) suivant : Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 40 Polluants (Valeur limite en mg/l) Hydrocarbures 50 Phénol 50 Dinitrophénol 5 Pentachlorophénol 5 Chloroforme 20 Chlorure de methylene 50 Chlorure 1500 Nitrites 40 Sulfites 20 Ammoniac 1600 Tableau III.1 : Seuil de toxicité de polluants organiques [2] III.2.2. Polluants inorganiques : C’est la matière qui n’est pas organique c’est à dire qu’elle ne contient généralement pas de carbone. Cette matière minérale est les sels, toutes les matières structurées autour du silicium, ou on y retrouve les métaux lourds, l’ammoniac, les nitrates, les phosphates, et le gaz carbonique. Les éléments sous forme de traces, présents à l'état solide dans les sols, sont mis en circulation par l'érosion qui les met en solution ou suspension. Le ruissellement sur les surfaces imperméables (sols, chaussée) ainsi que les sources anthropiques s'ajoutent à ces sources naturelles liées à l'érosion. Les métaux lourds sont présents le plus souvent dans l’environnement sous forme de traces : mercure, plomb, cuivre, arsenic, nickel, zinc, cobalt, manganèse. Les plus toxiques d’entre eux sont le plomb, le cadmium et le mercure. Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 41 Les éléments traces métalliques sont caractérisés par une grande masse volumique (supérieure à 5 g/cm³), de bons conducteurs de chaleur et d’électricité, ayant des caractéristiques de dureté et de malléabilité, se combinant facilement avec d’autres éléments pour former des alliages. De nombreuses activités industrielles telles l’électronique, les traitements de surface, l’industrie chimique, utilisent des métaux d’où la possibilité de rejets dans l’environnement [3]. Généralement, l’implantation d’unités industrielles privilégie les sites à proximité des fleuves pour le transport de matières premières, pour l'alimentation en eau de refroidissement des installations et aussi pour les possibilités de rejets des effluents industriels. En effet l'eau a longtemps été l'exutoire qui permettait d'évacuer ces déchets, sans respect des normes. A titre indicatif le tableau (III.2) suivant présente la concentration maximale en métaux lourds selon la norme EN 13432. Métal Concentration maximale (mg/l) Zinc (Zn) < 150 Cuivre (Cu) < 50 Nickel (Ni) < 25 Cadmium (Cd) < 0,5 Sélénium (Se) < 0,75 Palladium (Pd) < 50 Chrome (Cr) < 50 Arsenic (As) < 5 Tableau III.2: Concentration maximale en métaux lourds selon EN13432 [4]. Dans ce modeste travail, notre objectif est l’élimination des ions des métaux lourds tels que : Pb2+. Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 42 III.2.3. Le Plomb : Du latin plumbum, le plomb est un élément métallique de symbole Pb, il appartient au groupe (IVA) de la classification périodique des éléments. C’est un métal gris-bleuâtre qui cristallise dans un système cubique à faces centrées. Il possède 48 isotopes parmi eux il y a 4 qui sont stables : 204Pb (1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,10%), 208Pb (52,4%) [28]. Le plomb est présent dans la croute terrestre et dans tous les compartiments de la biosphère dans divers minerais tel que la galène (PbS), première source de production. Il est principalement utilisé dans les batteries automobiles, dans les pigments, les alliages, la protection contre les rayonnements, la soudure …. Et anciennement dans les carburants et les peintures [29]. III.2.3.1. Propriétés physico-chimiques du plomb Les principales caractéristiques physico-chimiques du plomb sont données dans le tableau 03 suivant : Numéro atomique 82 Groupe, Période, Bloc 14, 6, p Electronégativité de Pauling 1.8 Masse volumique 11.35 g.cm-3 Volume atomique 207,2 g.mol-1 Configuration électronique [Xe] 4f145d106s26p2 Point de fusion 327 ºC Point d’ébullition 1755 ºC Tableau III.3 : caractéristiques physico-chimiques du plomb. Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 43 III.2.3.2. Effet du plomb sur l’environnement Le plomb est un produit chimique dangereux car il provoque des nuisances pour notre environnement ; il est classé parmi les métaux les plus étudiés au monde du fait de sa toxicité. [30] L’excès de ce métal dans l’environnement induit à des troubles physiologiques, biochimiques, diminuant la photosynthèse des plantes et la transpiration induisant ainsi un retard de croissance ; comme il peut être absorbé passivement par les racines des végétaux et peut s'introduire dans la chaîne alimentaire. [31] Il s'accumule aussi dans le corps des organismes aquatiques et ceux du sol, ils souffrent par conséquences d'un empoisonnement au plomb. C’est un contaminant de l'environnement, toxique et écotoxique dès les faibles doses. [30] Les particules de plomb provenant des effluents industriels se transportent à des distances considérables dans l’atmosphère et sont une source majeure de contamination environnementale. [32] III.2.3.3. Effet du plomb sur la santé Le plomb est fortement toxique, par ingestion et inhalation. Les infections au plomb sont nombreuses, avec en particulier le saturnisme. L’intoxication au plomb peut se manifester par différents effets : ➢ Effets physiologiques : visant surtout, les reins, les os, le cœur et le sang, il constitue un grand risque pour les bébés, les jeunes enfants et les femmes enceintes peuvent affecter le développement fœtal, retarder la croissance. ➢ Effets neurologiques : troubles neurologiques qui ont pour symptômes : perte de mémoire et aussi des troubles du déficit de l'attention, des troubles d'apprentissage, des problèmes de comportement et d'autres problèmes de développement. ➢ Effets cancérigènes : le centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé le plomb et ses dérivés dans la catégorie 2B (potentiellement cancérigène pour l’homme). [32] Chapitre III : Les polluants organiques et inorganiques 44 III.3. Généralités sur les colorants : III.3.1. Définition : Un colorant est une substance colorée utilisée pour changer la couleur d’un support (textile, papier, aliment, …etc.). Il peut être une teinture s’il est soluble dans le milieu qu’il colore ou un pigment s’il est insoluble dans ce milieu. On distingue deux familles de colorants : les colorants naturels (extraits de matières minérales ou organiques) et les colorants issus de la synthèse chimique. III.3.2. Les colorants naturels : Ce sont des extraits de matières minérales ou organiques. Par exemple, les colorants alimentaires utilisés ont été d’origine naturelle jusqu’en 1850. Les colorants organiques proviennent : • De végétaux comestibles [carotte (orange), betterave (rouge), peau de raisin noir (noir)…etc.]. • D’extraits d’origine animale ou végétale non habituellement consommés (rouge cochenille), provenant d’un insecte d’Amérique centrale (Coccus Cacti), stigmate decrocus (safran), mollusque (pourpre), etc. [5]. • Du résultat de la transformation de substances naturelles [caramel (marron), …etc.]. • Cependant, il faut remarquer que le nombre de colorants naturels n’a jamais excédé quelque dizaine, alors que les colorants synthétiques comptent plus de sept mille exemplaires [6]. III.3.3. Les colorants synthétiques : Ce sont ces colorants qui ont supplanté les colorants naturels car ayant un prix de revient inférieur. Les recherches menées depuis le XIXème siècle ont débouché sur la fabrication d’un très grand nombre de familles de colorants qui sont souvent des imitations de la structure chimique de ceux naturels. C’est l’essor de la chimie organique et la compréhension de la nature des molécules qui ont joué un rôle important dans la synthèse des colorants. La première découverte d’un colorant mauve par oxydation de l’aniline est l’œuvre de William Perkin en 1856, suivie en 1868 par celle des Allemands Graebe uploads/Industriel/ chapitre-iii-les-polluants-org-et-inorg.pdf