Effets du plomb sur l’environnement

par Deni Greene

Cet article est extrait du rapport intermédiaire (« Revising Australian Guidelines for Lead », juillet 1993) au NHMRC, de l’équipe de consultants du RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), dont Deni Greene est le chercheur principal. Le rapport final est prévu pour la fin du mois de juillet 1993.

Le plomb se déplace dans et à travers les écosystèmes. Le plomb atmosphérique se dépose sur la végétation, le sol et les surfaces d’eau. Les propriétés chimiques et physiques du plomb et les processus biogéochimiques au sein des écosystèmes influenceront le mouvement du plomb dans les écosystèmes. Le métal peut affecter tous les composants de l’environnement et peut se déplacer dans l’écosystème jusqu’à ce qu’il atteigne un équilibre. Le plomb s’accumule dans l’environnement, mais dans certains milieux chimiques, il sera transformé de manière à augmenter sa solubilité (par exemple, les formations de sulfate de plomb dans les sols), sa biodisponibilité ou sa toxicité. Les effets du plomb au niveau de l’écosystème sont généralement considérés comme une forme de stress (US EPA 1986).

En général, il y a trois façons connues dont le plomb peut avoir un effet négatif sur les écosystèmes. Les populations de micro-organismes peuvent être anéanties à des concentrations de plomb dans le sol de 1 000 parties par million (ppm) ou plus, ce qui ralentit le taux de décomposition de la matière. Les populations de plantes, de micro-organismes et d’invertébrés peuvent être affectées par des concentrations de plomb de 500 à 1 000 ppm, permettant à des populations plus tolérantes au plomb de la même espèce ou d’espèces différentes de prendre leur place. Le type d’écosystème présent s’en trouvera modifié. A toutes les concentrations atmosphériques ambiantes de plomb, l’addition de plomb à la végétation et aux surfaces animales peut empêcher le processus biochimique normal qui purifie et repurifie le pool de calcium dans les animaux de pâturage et les organismes décomposeurs (UNEP 1991).

Routes d’exposition du plomb à l’environnement

Les principales sources de plomb entrant dans un écosystème sont le plomb atmosphérique (principalement à partir des émissions automobiles), les éclats de peinture, les munitions usagées, les engrais et les pesticides et les batteries plomb-acide ou d’autres produits industriels. Le transport et la distribution du plomb provenant des principales sources d’émission, fixes et mobiles, se font principalement par voie aérienne (PNUE 1991). Alors que la plupart du plomb rejeté dans l’air retombe près de la source, environ 20 % est largement dispersé. Des études ont démontré que les mesures de plomb au Groenland ont augmenté et diminué avec l’augmentation et le déclin de l’utilisation de l’essence alkyl plombée aux Etats-Unis, en Eurasie et au Canada au cours du siècle dernier (Isotopic evidence for the source of lead in Greenland snows since the late 1960s ; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach ; Nature 362, 333 – 335 ; 25 mars 1993). La taille des particules de plomb va régir la distance à laquelle elles se déplacent de la source.

Effets du plomb sur le sol

On sait que le plomb s’accumule dans le sol, en particulier dans les sols à forte teneur en matières organiques (US EPA 1986). Le plomb déposé sur le sol est transféré vers les couches supérieures de la surface du sol, où il peut être retenu pendant de nombreuses années (jusqu’à 2000 ans). Dans les écosystèmes non perturbés, la matière organique de la couche supérieure de la surface du sol retient le plomb atmosphérique. Dans les sols cultivés, ce plomb est mélangé au sol jusqu’à une profondeur de 25C1ll (c’est-à-dire dans la zone des racines). Le plomb atmosphérique dans le sol continuera à passer dans les chaînes alimentaires des micro-organismes et du pâturage, jusqu’à ce qu’un équilibre soit atteint.

Vu la chimie du plomb dans le sol, l’US EPA (1986) suggère que la distribution inégale du plomb dans les écosystèmes peut déplacer d’autres métaux des sites de liaison sur la matière organique. Il peut entraver la décomposition chimique des fragments inorganiques du sol et le plomb dans le sol peut devenir plus soluble, étant ainsi plus facilement disponible pour être absorbé par les plantes.

Effets du plomb sur les plantes

Les plantes terrestres ont tendance à absorber le plomb du sol et à en retenir la majeure partie dans leurs racines. Il existe des preuves que le feuillage des plantes peut également absorber du plomb (et il est possible que ce plomb soit déplacé vers d’autres parties de la plante). L’absorption du plomb par les racines de la plante peut être réduite par l’application de calcium et de phosphore dans le sol. Certaines espèces de plantes ont la capacité d’accumuler de fortes concentrations de plomb (PNUE, OMS et OIT 1991).

Les pores des feuilles d’une plante laissent entrer le dioxyde de carbone nécessaire à la photosynthèse et rejettent de l’oxygène. La pollution au plomb recouvre la surface de la feuille et réduit la quantité de lumière qui l’atteint. Cela a pour conséquence de retarder la croissance ou de tuer les plantes en réduisant le taux de photosynthèse, en inhibant la respiration, en favorisant l’allongement des cellules végétales, en influençant le développement des racines ; en provoquant un vieillissement prématuré. Certaines données suggèrent que le plomb peut affecter la génétique des populations. Tous ces effets ont été observés dans des cellules isolées ou dans des plantes cultivées en hydroponie dans des solutions d’environ 1 à 2 ppm de plomb dans l’humidité du sol, c’est-à-dire les niveaux de plomb subis par les écosystèmes proches des fonderies ou des bords de route).

Le plomb présent dans l’air peut être transféré aux plantes directement par les retombées ou indirectement par l’absorption à partir du sol. Le schéma et le degré d’accumulation du plomb sont largement influencés par l’état de croissance de la végétation, c’est-à-dire les périodes de croissance active au printemps par rapport aux périodes de faible croissance tout au long de l’automne et de l’hiver.

Effets du plomb sur les micro-organismes

Il existe des preuves montrant que le plomb, aux concentrations que l’on trouve occasionnellement près des bords de route (c’est-à-dire 10 000 à 40 000 ppm de poids sec), peut anéantir les populations de bactéries et de champignons à la surface des feuilles et dans le sol. Cela peut avoir un impact important, étant donné que beaucoup de ces micro-organismes sont un élément essentiel de la chaîne alimentaire en décomposition. Les populations de micro-organismes touchées sont susceptibles d’être remplacées par d’autres de la même espèce ou d’une espèce différente, bien que celles-ci puissent être moins efficaces pour décomposer la matière organique. Il est également prouvé que les micro-organismes peuvent rendre le plomb plus soluble et donc plus facilement absorbé par les plantes. Autrement dit, les bactéries exsudent des acides organiques qui abaissent le pH à proximité immédiate de la racine de la plante.

Effets du plomb sur les animaux

Le plomb affecte le système nerveux central des animaux et inhibe leur capacité à synthétiser des globules rouges. Des concentrations sanguines de plomb supérieures à 40 µg/dl peuvent produire des symptômes cliniques observables chez les animaux domestiques. Le calcium et le phosphore peuvent réduire l’absorption intestinale du plomb (US EPA 1986). Le rapport de l’US EPA généralise qu’un régime régulier de 2-8 mg de plomb par kilogramme de poids corporel par jour, sur une période prolongée, provoquera la mort de la plupart des animaux. Les animaux de pâturage sont directement affectés par la consommation de fourrage et d’aliments contaminés par le plomb atmosphérique et quelque peu indirectement par l’absorption du plomb par les racines des plantes. Les invertébrés peuvent également accumuler du plomb à des niveaux toxiques pour leurs prédateurs.

La grenaille de plomb et le poids de plomb peuvent affecter gravement les organismes individuels et menacer les écosystèmes (OMS 1989). Après trois à dix jours d’ingestion de grenaille de plomb par les oiseaux aquatiques, le poison atteindra la circulation sanguine et sera transporté vers les principaux organes, comme le cœur, le foie et les reins. Entre le 17e et le 21e jour, l’oiseau tombe dans le coma et meurt. Après l’ingestion de grenaille de plomb, une toxicose au plomb a été observée chez les oies pie, les cygnes noirs, plusieurs espèces de canards (dont le canard noir et le canard musqué) et les espèces à tête dure (OCDE 1993).Le plomb organique est beaucoup plus facilement absorbé par les oiseaux et les poissons (OMS 1989). Les organismes aquatiques absorbent le plomb inorganique par le biais d’un transfert de plomb de l’eau et des sédiments ; il s’agit d’un processus relativement lent. Le plomb organique est rapidement absorbé par les organismes aquatiques à partir de l’eau et des sédiments. Les animaux aquatiques sont affectés par le plomb à des concentrations dans l’eau inférieures à celles que l’on pensait auparavant sans danger pour la faune. Ces concentrations se produisent souvent, mais l’impact du plomb atmosphérique sur des sites spécifiques présentant des niveaux élevés de plomb aquatique n’est pas clair (US EPA 1986).