Les effets des métaux lourds sur l’environnement et la santé

Les effets des métaux lourds sur l’environnement et la santé

ECHANTILLAGE

Nombre et origine des échantillons 

Six échantillons feront l’objet de mon travail expérimental, ces échantillons sont issus de plusieurs produits d’origine végétale, ils ont été prélevés durant la période du 05-05-2017 au 07-05-2017 au niveau d’une ferme bio de Sidi Kacem. En moyenne, un échantillon est traité pendant deux jours. Tous les échantillons ont été transportés au Laboratoire de Toxicologie et Hydrologie de l’institut national d’hygiène de Rabat. A leur arrivage, les échantillons ont été stockés soigneusement à froid jusqu’à l’analyse.
Nature du prélèvement
Origine Lieu Nombre d’échantillon
Courgettes Légume-fruits Ferme Sidi Kacem 1 Tomate cerise Légume feuille Ferme Sidi Kacem 1 Pomme de terre Légume racine Ferme Sidi Kacem 1 Kiwi Fruit Ferme Sidi Kacem 1 Pomme Fruit Ferme Sidi Kacem 1 Fraise Fruit Ferme Sidi Kacem 1

Méthodes de nettoyage du matériel

Tout le matériel utilisé pour la préparation et l’analyse des échantillons est en polyéthylène de faible densité et non pas le verre, car le plomb à tendance à s’adsorber sur la silice et pas sur le polyéthylène et le téflon. En effet, le matériel a été lavé selon la méthode recommandée par les organismes internationaux UNEP/FAO/COI/IAEA.Les bombes en téflon utilisées dans ce processus de détermination des ETM doivent obligatoirement être bien nettoyées afin d’éviter toute contamination extérieure. Ceci se déroule selon le protocole suivant :
Les bombes sont mises dans une solution de savon liquide « Trion-X » (2% dans l’eau de robinet) dans un bac en plastique. Rinçage avec de l’eau de robinet et de l’eau bidistillée. Ensuite on laisse tremper ce matériel dans une solution d’acide nitrique 10% pendant au moins 6jours. Rinçage du matériel au moins 4 fois avec de l’eau bidistillée. Le matériel est ensuite séché puis stocké dans des sacs en polyéthylène fermés hermétiquement, pour prévenir le risque de contamination.

Préparation des échantillons

 Cette opération consiste en une pesée puis une prédigestion des échantillons, cités dans le tableau ci-dessus, dans l’acide nitrique, suivie d’une minéralisation dans un bain de sable.
a) Réactifs :  HNO3 (65% pour analyse, ISO)  Eau bidistillée  Trion X (2%)

Matériel

 Bombes en Téflon (60ml) nettoyés suivant la procédure I.2
 Tubes en polypropylène gradués avec bouchon
 Spatules en plastique nettoyées suivant la procédure I.2
 Bain de Sable  Balance de précision
3.1. Pesée: Pour cette opération, 5g de produits sont pesés aseptiquement sous la hotte, à l’aide d’une balance électrique, dans une bombe à Téflon. L’homogénéisation du contenu se fait pendant 1 à 2min à l’aide d’une spatule  L’échantillon obtenu est mélangé avec de l’acide nitrique (5ml), puis on ferme les bombes hermétiquement et rigoureusement en utilisant une pince (Annexe 4) et on les laisse au repos pendant une nuit (prédigestion) pour effectuer la minéralisation ensuite. Ce repos favorise la propagation des ETM dans tout l’échantillon.

Minéralisation

Les échantillons sont minéralisés (destruction de la matière organique) dans les bombes en Téflon à l’aide de l’acide nitrique pur pour la digestion de l’échantillon et la solubilisation des métaux à l’aide d’un bain de sable à 120°C pendant 4h (Annexe 6). Une fois l’étape de minéralisation est terminée, on retire les bombes du bain de sable et on laisse les échantillons revenir à la température ambiante avant toute ouverture du diapositif.

Dilution

 Pour diluer les échantillons, on verse le contenu des bombes dans des tubes à essai de 50ml et on ajuste avec de l’eau bi distillée jusqu’à 25ml. Finalement on analyse les échantillons par la Spectrophotométrie d’Absorption atomique à four graphite (SAA-FG).

Méthodes d’analyses

 Les techniques ont pour but de déterminer la composition d’un échantillon et de doser les éléments qui le constituent. En effet, il existe plusieurs méthodes d’analyses des ETM telles les méthodes spectrophotométriques, gravimétriques, volumétriques, colorimétriques, etc.) De toutes ces méthodes, les méthodes spectrophotométriques restent les plus utilisées surtout pour le dosage des éléments traces métalliques (Cd, Hg, Pb).

Spectrophotométrie d’absorption atomique

 Le spectrophotomètre d’absorption atomique utilisé est de type VARIAN AA 20, muni d’un four à graphite. C’est un appareil approprié, vu sa rapidité, simplicité, et sa sensibilité. La SAA se prête au dosage d’un grand nombre des ETM. Elle permet de déterminer la quantité totale de chaque élément en solution, elle est particulièrement adéquate pour les faibles concentrations. (EDDAFE, 2014).Le principe repose sur l’absorption d’un rayonnement issu d’une lampe à cathode creuse ou à décharge par les éléments à l’état atomique, compte tenu de la nature discrète des niveaux d’énergie des atomes, la source lumineuse doit contenir l’élément à analyser, ainsi son spectre d’émission correspond exactement au spectre d’absorption de l’élément à analyser. Le principe de l’absorption atomique repose sur la loi de Beer-Lambert :
D=log Io/I= ϵ.C.L

Avec :
D : densité optique
Io : Intensité de la radiation incidente
I : Intensité de la radiation transmise
ϵ : Coefficient d’extinction molaire
C : Concentration
L : Longueur de la cellule d’absorption
La densité optique étant proportionnelle à l’élément à doser. (EDDAFE, 2014)
Le dispositif expérimental utilisé en absorption atomique se compose d’une source, lampe à cathode creuse, d’un bruleur et d’un nébuliseur, d’un monochromateur et d’un détecteur relié à un amplificateur en plus d’un dispositif d’acquisition. ECHCHAIB (2001) et al.
Pour mener cette expérience, un volume de 20 µl de l’échantillon déposée dans une cuvette (tube graphite) contenue dans le four en graphite. L’échantillon est désolvate/séché à environ 100°C, pyrolyse/calciné de manière à éliminer des traces de la matière organique, puis atomiser. L’absorbance est déterminée après excitation avec une lampe à cathode creuse de longueur d’onde spécifique de l’élément à doser.
La SAA-FG a été utilisée pour la détermination des teneurs en plomb et en cadmium. Les longueurs d’onde de travail sont 283.3nm et 228.8nm pour le plomb et le cadmium respectivement.
L’analyse du plomb et de cadmium se fait en général suivant deux programmes thermiques. Pour chaque série d’analyse, deux lectures successives sont effectuées pour chaque solution à analyser, la moyenne de ces deux lectures a constitué la mesure. Un blanc, a été préparé de la même manière que les échantillons, pour déterminer la contamination induite par les réactifs ou le matériel utilisés pour l’analyse.
La limite de détection est la plus petite concentration ou teneur de l’analyse pouvant être détectée, avec une incertitude acceptable. Elle est calculée pour chaque élément (plomb et cadmium) à l’aide de la formule suivante (EDDAFE, 2014): LD= m blanc + 3.S(blanc)

Tel que S est l’écart type des blancs
Limite de détection calculée pour le plomb est : LD=0,002.
Limite de détection pour cadmium est : LD= 0,0009.

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Table des matières

Introduction
Recherche bibliographique
I / Généralités sur les métaux et leurs effets dans l’environnement
1. Introduction :
2. Les métaux lourds et leurs sources
2.1. Le Cadmium (Cd)
2.1.1. L’utilisation du Cd par l’homme dans les cycles biologiques et sa toxicité
2.2. Le plomb (Pb)
2.2.1. L’utilisation du Pb par l’homme dans les cycles biologiques et sa toxicité
II/ Les effets des métaux lourds sur l’environnement et la santé
1. L’exposition alimentaire
2. Les métaux lourds et les végétaux
3. Impact de ces métaux lourds sur la santé du consommateur
3.1. Le plomb
a) Les effets chez l’adulte
b) L’intoxication chez l’enfant
3.2. Le cadmium
Matériels et méthodes
1. Echantillonnage
2. Méthodes de nettoyage du matériel
3. Préparation des échantillons
a) Réactifs
b) Matériel
3.1. Pesée
3.2. Minéralisation
3.3. Dilution
4. Méthodes d’analyses
4.1. Spectrophotométrie d’absorption atomique
Résultats et discussions
1. Plomb
2. Le cadmium
Conclusion
Références bibliographiques
Annexes

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