Arsenic

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Arsenic
IcĂŽne de paronymie Cet article possĂšde un paronyme, voir : Ärsenik.
Arsenic
Germanium ← Arsenic → SĂ©lĂ©nium
P
  Structure cristalline rhomboĂ©drique

33
As
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
↑
As
↓
Sb
Table complĂšte ‱ Table Ă©tendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro Arsenic, As, 33
SĂ©rie chimique MĂ©talloĂŻde
Groupe, période, bloc 15, 4, p
Masse volumique 5,72 g·cm-3 (gris);
1,97 g·cm-3 (jaune);
4,7–5,1 g·cm-3 (noir)[1]
Dureté 3,5
Couleur gris métallique
No CAS 7440-38-2 [2]
No EINECS 231-148-6
Propriétés atomiques
Masse atomique 74,92160 Â± 0,00002 u
Rayon atomique (calc) 115 pm (114 pm)
Rayon de covalence 1,19 Â± 0,04 Ă… [3]
Rayon de van der Waals 185 pm
Configuration Ă©lectronique [Ar] 3d10 4s2 4p3
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 5
État(s) d’oxydation ±3, 5
Oxyde Acide faible
Structure cristalline rhomboédrique
Propriétés physiques
État ordinaire Solide
Point de fusion 817 Â°C (28 bar),
pas de fusion Ă  la pression normale[1]
Point d’ébullition 339,85 Â°C (sublimation)[1]
Énergie de fusion 369,9 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 34,76 kJ·mol-1
Volume molaire 12,95×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 7,5×10-3 mmHg (280 Â°C);

7,5×10-2 mmHg (323 Â°C);
0,75 mmHg (373 Â°C);
7,5 mmHg (433 Â°C);
75 mmHg (508 Â°C);

750 mmHg (601 Â°C)[4]
Divers
ÉlectronĂ©gativitĂ© (Pauling) 2,18
Chaleur massique 330 J·kg-1·K-1
ConductivitĂ© Ă©lectrique 3,45×106 S·m-1
ConductivitĂ© thermique 50 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[5]
1re : 9,7886 eV 2e : 18,5892 eV
3e : 28,351 eV 4e : 50,13 eV
5e : 62,63 eV 6e : 127,6 eV
Isotopes les plus stables
iso AN PĂ©riode MD Ed PD
MeV
75As 100 % stable avec 42 neutrons
Précautions
Directive 67/548/EEC[1]
Toxique
T
Dangereux pour l`environnement
N
Phrases R : 23/25, 50/53,
Phrases S : (1/2), 20/21, 28, 45, 60, 61,
Transport[1]
60
   1558   

60
   1562   
SIMDUT[7]
D1A : MatiĂšre trĂšs toxique ayant des effets immĂ©diats graves
D1A, D2A,
SGH[8],[9]
SGH06 : ToxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H301, H331, H410, P261, P273, P301, P310, P311, P501,
Classification du CIRC
Groupe 1 : CancĂ©rogĂšne pour l'homme[6]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L’arsenic est un Ă©lĂ©ment chimique semi-mĂ©tallique de la famille des pnictogĂšnes, de symbole As et de numĂ©ro atomique 33, prĂ©sentant des propriĂ©tĂ©s intermĂ©diaires entre celles des mĂ©taux et des non-mĂ©taux.

Son nom vient du latin arsenicum, tirĂ© du grec arsenikon (« qui dompte le mĂąle Â») en raison de sa forte toxicitĂ©. Le prĂ©nom ArsĂšne est tirĂ© de la mĂȘme racine grecque arsen (« mĂąle Â»).

Sommaire

Propriétés

Arsenic natif
Symbole alchimique de l'arsenic
échantillon de minerai d'arsenic natif provenant de St. Andreasberg, Harz, et conservé par le "Mineralogisches Museum der UniversitÀt Bonn"
Forme rare (macrocristaux) de l'arsenic, provenant de la mine de Ronna, à Kladno, dans le centre de la BohÚme en république TchÚque)
AccĂšs et sortie d'une ancienne mine d'arsenic
zones de forte teneur de l'eau en arsenic
NapolĂ©on Bonaparte aurait pu ĂȘtre empoisonnĂ© par de l'arsenic

C’est un mĂ©talloĂŻde qui a trois formes allotropiques : jaune, noir et gris.


Propriétés chimiques

L’arsenic est chimiquement trĂšs similaire au phosphore qui le prĂ©cĂšde dans la mĂȘme famille. On dit qu'il est son « analogue chimique Â»

Les composés arsénicaux

Les composés arsénicaux (organiques ou non organiques) sont des molécules surtout utilisées (ou autrefois utilisées car beaucoup sont maintenant interdites) comme biocides (fongicide, herbicide, insecticide, poisons raticides...) ou qui ont été utilisées comme gaz de combat dans les armes chimiques développées durant la premiÚre guerre mondiale.

Oxydes, sels et composés inorganiques

  • Le trihydrure d'arsenic, arsĂ©nure d'hydrogĂšne ou arsine, de formule AsH3, est une substance se vaporisant en un gaz incolore, d’odeur alliacĂ©e nausĂ©abonde, trĂšs toxique qui a Ă©tĂ© utilisĂ© comme gaz de combat, notamment lors de la PremiĂšre Guerre mondiale.
  • Le trioxyde d'arsenic, anhydride arsĂ©nieux, ou encore « arsenic blanc Â», improprement appelĂ© arsenic, de formule As2O3, est un poison violent. Il est nĂ©anmoins utilisĂ© (pour sa toxicitĂ©) en injection Ă  trĂšs faibles doses comme mĂ©dicament anticancĂ©reux[10] pour une forme de leucĂ©mie quand elle ne rĂ©pond pas aux autres produits utilisĂ©s pour la chimiothĂ©rapie, avec des effets secondaires incluant l’arythmie cardiaque, voire l’arrĂȘt cardiaque entraĂźnant la mort.
    Il est utilisĂ© pour la fabrication de verre ou de cristal, quand il n’a pas Ă©tĂ© remplacĂ© par le trioxyde d’antimoine, Ă©galement toxique, mais non soumis Ă  la directive Seveso.
  • Des sels trivalents (formes variĂ©es d’arsĂ©nites, dĂ©rivĂ©es du trioxyde d'arsenic en solution aqueuse), et pentavalents (arsĂ©niates, dĂ©rivĂ©s du pentoxyde d'arsenic en solution aqueuse), sont produits Ă  base de trioxyde d'arsenic, d'acĂ©toarsĂ©nite de cuivre (« Vert de paris Â», Paris Green), d'arsĂ©niate de plomb, ou d'arsĂ©niate de calcium.

Composés organiques

Aux doses normalement employées, ils sont moins toxiques pour les animaux à sang chaud, mais ils contiennent néanmoins de l'arsenic non dégradable.
Ils ont remplacĂ© les sels d'arsenic trop dangereux pour l'homme et les animaux domestiques et souvent maintenant interdits (sauf exceptions dans certains pays comme les États-Unis, durant un certain temps, comme les produits arsĂ©niĂ©s de traitement du bois, l’arsĂ©niate de plomb comme rĂ©gulateur de croissance pour le raisin, ou l'arsĂ©nate de calcium pour les gazons de golfs qui ont Ă©tĂ© autorisĂ©s par l'EPA aux États-Unis aprĂšs que les autres arsĂ©nicaux non-organiques eurent Ă©tĂ© interdits). On les trouve notamment dans certains herbicides trĂšs utilisĂ©s sur les golfs nord-amĂ©ricains ou pour le dĂ©fanage du coton avant rĂ©colte[11].

Ce sont notamment des sels produits Ă  partir de :

  • l'acide cacodylique (acide dimĂ©thylarsinique, « agent bleu Â») ;
  • du MMA (monomethylarsonic acid) : sel monosodique de l’acide mĂ©thane arsĂ©nique, sel disodique de l’acide mĂ©thane arsĂ©nique, trĂšs utilisĂ©es dans les dĂ©sherbants les plus courant des golfs nord-amĂ©ricains ou pour dĂ©faner le coton[11].

Des composĂ©s arsĂ©nicaux inorganiques interdit en Europe ou aux États-Unis peuvent encore ĂȘtre utilisĂ©s comme pesticides dans certains pays, et ils ont de nombreux autres usages dans le monde entier[11].

En France, durant la premiĂšre guerre mondiale, en 1916, alors mĂȘme qu'ils sont utilisĂ©s dans les armes chimiques ; pour Ă©viter que ces produits soient utilisĂ©s comme poison contre des humains, un dĂ©cret prĂ©cise que « Article ler : les composĂ©s arsenicaux insolubles destinĂ©s Ă  la destruction des parasites de l’agriculture ne peuvent ĂȘtre vendus ni employĂ©s en nature. Ils doivent ĂȘtre mĂ©langĂ©s avec une substance odorante et colorĂ©e en vert, suivant la formule indiquĂ©e Ă  l’article ter de l’article ci-aprĂšs Â» (dĂ©cret du 15 dĂ©cembre 1916).
« Les composĂ©s arsenicaux destinĂ©s Ă  la destruction des parasites nuisibles Ă  l’agriculture ne peuvent ĂȘtre dĂ©livrĂ©s ou employĂ©s pour cet usage qu’à l’état de mĂ©lange avec des dĂ©naturants d’aprĂšs la formule suivante ‱ produits arsenicaux insolubles 1000g ‱ pyridine ou phĂ©nol brut ou nitrobenzine : 20g ‱ vert sulfoconjuguĂ© : 2g Â», mĂ©lange devant ĂȘtre tout Ă  fait homogĂšne. De plus, pour limiter les risques de dĂ©tournement, le gouvernement impose que tout commerce de prĂ©parations arsenicales doit « avoir un registre cotĂ© et paraphĂ© par le Maire ou le Commissaire de police. Toute prĂ©paration arsenicale doit ĂȘtre inscrite sur ledit registre Â»[12].

  • Durant la seconde guerre mondiale (octobre 1943), la rĂ©glementation s'intĂ©resse Ă  l’arsenic dans les raticides et taupicides, dans lesquels l'arsenic sera peu Ă  peu remplacĂ© par des anticoagulants, de la strychnine, des anti-vitamines K ou des sels de thallium en mĂ©lange avec divers ingrĂ©dients.
  • En 1973, un dĂ©cret interdit en France tous les herbicides arsenicaux, mais ils restent trĂšs utilisĂ©s aux États-Unis.

Toxicologie

La toxicitĂ© de l’arsenic[13] dĂ©pend de sa nature chimique : l'arsenic inorganique est plus toxique que l'« arsenic organique Â». Elle dĂ©pend de son degrĂ© d’oxydation : As(O) > As(III) > As(V)[14].

L’arsenic a trois effets majeurs au niveau biochimique :

  • Il dĂ©couple la « chaĂźne respiratoire Â» en se substituant au phosphore (dans le phosphate, dans la rĂ©action de formation de l’ATP).
  • Les protĂ©ines coagulent quand la concentration en arsenic inorganique est forte : rĂ©action arsenic/liens sulfures ou rĂ©action arsenic/site actif.
  • L’arsenic se complexe avec les groupes sulfhydryles des enzymes.

L'arsenic sous forme pure, mĂ©thylĂ©e ou de composĂ© minĂ©ral est dangereux mĂȘme Ă  faible dose, surtout en cas d’exposition rĂ©pĂ©tĂ©e.

Dans le cas d’une intoxication aiguĂ«, les symptĂŽmes sont immĂ©diats, avec comme signes caractĂ©ristiques des vomissements, des douleurs Ɠsophagiennes et abdominales et des diarrhĂ©es sanguinolentes.

L’exposition chronique Ă  l'arsenic Ă  de petites doses (dans une eau de boisson polluĂ©e par exemple[15]) est un facteur de risque ;

AprĂšs une exposition prolongĂ©e Ă  l’arsenic, les premiĂšres modifications concernent gĂ©nĂ©ralement la peau de par un changement de la pigmentation. Le cancer survient plus tardivement et peut mettre plus de 10 ans Ă  apparaĂźtre. L’absorption d’arsenic par la peau ne prĂ©sente pas de risque pour la santĂ©[19].

L’arsenic est souvent employĂ© comme poison, d’oĂč le titre Arsenic et vieilles dentelles. Certains chercheurs supposent que NapolĂ©on Ier aurait Ă©tĂ© empoisonnĂ© Ă  l’arsenic, en raison de la forte concentration en arsenic dans ses cheveux (l'arsenic tend Ă  s'accumuler dans cette partie du corps), cependant, l'arsenic Ă©tait aussi utilisĂ© Ă  cette Ă©poque comme agent de conservation, d'oĂč les doutes Ă  propos de cet empoisonnement[19] ; diverses affaires judiciaires ont Ă©tĂ© liĂ©es Ă  l'empoisonnement Ă  l'arsenic, notamment l'affaire Marie Lafarge et l'affaire Marie Besnard.

L’arsenic est dit organique quand il est chimiquement liĂ© au carbone ou Ă  l'hydrogĂšne, inorganique quand il est liĂ© Ă  l’oxygĂšne, au chlore ou au soufre. Exemple de l'adage de Paracelse sur les poisons, l’arsenic organique est aussi un ultra oligo-Ă©lĂ©ment essentiel pour l’ĂȘtre humain, le poulet, la chĂšvre, le porc et quelques autres espĂšces. Les besoins pour l’homme ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©s entre 10 et 20 Â”g par jour, ils sont largement couverts par l’alimentation[20],[21].

Écotoxicologie

L'arsenic est un oligo-Ă©lĂ©ment Ă  trĂšs faible dose, et certains organismes (champignons ou levures telles que Saccharomyces [22] et bactĂ©ries notamment, mais aussi certaines plantes) disposent de mĂ©canismes d'adaptation Ă  sa toxicitĂ© Ă  faible dose[23],[24]. Mais dans l'environnement - oĂč il est parfois un contaminant naturel des nappes phrĂ©atiques, au Bangladesh par exemple[25]- on le considĂšre comme un polluant au delĂ  de seuils d'Ă©cotoxicitĂ©, qui varient selon sa forme chimique et la nature des sols (la teneur du sol en humus et en fer contrĂŽlent fortement sa biodisponibilitĂ©)[26],[27]. De plus, la toxicitĂ© de l'arsenic est liĂ©e Ă  sa biodisponibilitĂ© et Ă  sa bioaccumulation, deux facteurs qui dĂ©pendent du contexte pĂ©dologique, mais aussi de la spĂ©ciation de l'arsenic[28]. Comme pour d'autres toxiques tels que le mercure, cette spĂ©ciation est dans l'environnement rĂ©el trĂšs complexe (pour ses deux grandes formes ; organiques et inorganiques), en raison d'interconversions possibles et frĂ©quentes entre les espĂšces chimiques, contrĂŽlĂ©es par des processus Ă  la fois biotiques et abiotiques[29].

Origines et biodisponibilité

Son origine peut ĂȘtre naturelle, il est alors souvent associĂ© Ă  l'or (Au), l'argent (Ag), le cuivre (Cu) et le sĂ©lĂ©nium (Se) en particulier[30],[29]), mais la plupart du temps sa prĂ©sence Ă  forte dose dans les sĂ©diments ou le sol a une origine industrielle (mines, mĂ©tallurgie, production de pesticides) ou agroindustrielle (pesticides arsĂ©niĂ©s massivement utilisĂ©s sur les riziĂšres[29], les vergers[29], les cultures de coton[29], les golfs[31]).

  • L'arsenic est ainsi parfois trĂšs prĂ©sent dans les sols agricoles, voire dans certains jardins et vergers anciens, suite Ă  son utilisation massive par plusieurs dizaines de marques de pesticides.
    Ainsi, aux États-Unis, une Ă©tude faite dans l'État du New Jersey, basĂ©e sur les donnĂ©es publiquement disponibles au milieu des annĂ©es 1990[27] a cherchĂ© Ă  Ă©valuer les quantitĂ©s d'arsĂ©niates de plomb et de calcium Ă©pandus sur terrains de golf, gazons et champs de l'État du New Jersey. Les quantitĂ©s Ă©pandues ont pu ĂȘtre estimĂ©s Ă  49 000 000 pounds (soit 22 226 026,13 kg) pour l'arsĂ©niate de plomb et 18 000 000 pounds (8 164 662,66 kg) pour l'arsĂ©niate de calcium en 80 ans (de 1900 Ă  1980) ; soit un total cumulĂ© Ă©quivalent Ă  environ 15 000 000 pounds (6 803 885,55 kg) d'arsenic pur pour cette pĂ©riode, ce qui a pu expliquer les teneurs Ă©levĂ©es de plomb et d'arsenic des sols de cet État. Les auteurs de l'Ă©tude rappellent cependant que des Ă©valuations de l'exposition humaine nĂ©cessitent que des donnĂ©es sur la consommation locale en ces pesticides soient rendues publiques[27]. Il peut nous affecter via une contamination des aliments, ou via la pollution de nappes phrĂ©atiques, constatĂ©e notamment localement en AmĂ©rique du Nord, ou massivement en Asie du Sud-Est dans de grandes zones de culture du riz (ouest du Bengale, Bangladesh et Viet-nam oĂč au moins 10 millions de personnes sont exposĂ©es Ă  des taux d'arsenic dans l'eau dĂ©passant les seuils de toxicitĂ©[32].) ; Jusqu'Ă  1 000 000 de puits creusĂ©s dans les dĂ©pĂŽts alluviaux du Gange pourraient ĂȘtre contaminĂ©s par l'arsenic, avec des taux atteignant localement 1000 mg par litre au Bangladesh et au Bengale occidental et 3000 ”g/litre au Vietnam. l'irrigation du riz par une eau contaminĂ©e peut le contaminer[33],[34],[35],[36],[37].

Une des molĂ©cule active trĂšs utilisĂ©es est le mĂ©thanearsĂ©niate monosodique (n° CAS:2163-80-6) (MSMA, Ă©pandu sur le coton pour le dĂ©fanage chimique en prĂ©-rĂ©colte, et sur les terrains de golf notamment). Cette molĂ©cule, de mĂȘme que le mĂ©thanearsonate disodique a remplacĂ© l'arsĂ©niate de plomb[38] et l'arsĂ©niate de calcium[27] trop toxiques. C'est une molĂ©cule Ă  la fois fongicide, dĂ©sherbante et insecticide trĂšs utilisĂ©e aux États-Unis (environ 4 millions de livres par an (soit 1,8 millions de kg/an) sur les champs de coton[39] et les golfs[31].

  • En AmĂ©rique du nord il a aussi Ă©tĂ© localement trĂšs utilisĂ© en forĂȘt pour traiter les rĂ©sineux contre les invasions de scolytes, peut-ĂȘtre maladroitement, car il contribue Ă  attirer les scolytes et Ă  empoisonner leurs prĂ©dateurs.
  • Il s'agit parfois d'une sĂ©quelle de guerre. On a ainsi trouvĂ© en Belgique en plein champ en lisiĂšre d'une zone forestiĂšre un site trĂšs polluĂ© par le dĂ©mantĂšlement aprĂšs-guerre de munitions chimiques[40]. De mĂȘme a-t-on trouvĂ© jusqu'Ă  plus de 100 g·kg-1 d'arsenic dans le sol et jusqu'Ă  plus de 1 000 ÎŒg·l-1 en pleine forĂȘt de Verdun sur un ancien site de dĂ©mantĂšlement de munitions de la PremiĂšre Guerre mondiale. Une entreprise y avait brĂ»lĂ© durant la reconstruction le contenu chimique de plus de 200 000 obus chimiques allemands contenant notamment du chlorure de diphĂ©nylarsine et du cyanure de diphĂ©nylarsine)[41].

Tous ces usages sont sources de pollution durable du sol et de l'eau et des biotopes, dont la gravitĂ© pour la santĂ© et les Ă©cosystĂšmes est encore discutĂ©e. Parce qu'il a Ă©tĂ© trĂšs utilisĂ© comme pesticide et qu'il ne se dĂ©grade pas, l'arsenic serait devenu second polluant le plus prĂ©occupant dans les sols aux États-Unis[42].

Chez les animaux

Chez les végétaux

  • Au delĂ  d'un certain seuil de phytotoxicitĂ©[43] l'arsenic, par des processus encore incomplĂštement compris[44], modifie le mĂ©tabolisme, inhibe la croissance, puis tue les plantes, monocotylĂ©dones comme dicotylĂ©dones[43].

Les plantes accumulent Ă  la fois des formes organiques et inorganiques de l'arsenic, mais on ne sait pas encore clairement si elles peuvent ou non transformer des formes inorganiques en formes organiques. On sait qu'une complexation par la phytochĂ©latine est utilisĂ©e par un grand nombre d'espĂšces vĂ©gĂ©tales pour se dĂ©toxifier des formes inorganiques et potentiellement d'espĂšces organiques de l'arsenic[29]. Certains taxons ou variĂ©tĂ©s ont Ă©voluĂ© en dĂ©veloppant des rĂ©sistances aux arsĂ©niates. S'il est connu depuis longtemps que l'arsĂ©nite et l'arsĂ©niate ont une action toxique par rĂ©action avec des groupes-SH et en entrant en compĂ©tition avec le phosphate dans le mĂ©tabolisme cellulaire, on a aussi montrĂ© (2002) que le stress redox causĂ©e par la rĂ©duction et l'oxydation cellulaire doit aussi ĂȘtre considĂ©rĂ© comme une des explications de la toxicitĂ© de ces ions[29].

Au contraire de ce qui se passe pour les animaux, ce sont les formes non-organiques de l'arsenic qui sont les plus toxiques pour les plantes, mais avec de fortes différences selon le type de sol[43]. Ces différences selon le sol sont expliquées par une biodisponibilité de l'arsenic lié à sa spéciation chimique et à son degré d'adsorption sur l'argile ou les complexes argilo-humiques ou la matiÚre organique du sol. La marge est parfois trÚs étroite entre la teneur naturelle du fond géochimique et le niveau toxique pour la plupart des plantes[43].
Par exemple, l'arsenic inorganique (mĂ©talloĂŻde) est 5-fois plus toxique dans les sables et les limons (moyenne gĂ©omĂ©trique (MG) des seuils de phytotoxicitĂ© signalĂ©s par la littĂ©rature 40 mg/kg) que dans les sols argileux (oĂč la MG passe Ă  200 mg/Kg)[43], ce qui explique qu'il n'y a pas de norme sol pour l'arsenic, car une norme pour l'arsenic dans les sols devrait ĂȘtre adaptĂ©e au type de sol[43], ce qui rendrait difficile son application.

  • Certaines plantes (telles les fougĂšres Pityrogramma calomelanos[45] ou Pteris vittata[46] ou Pteris cretica[47] (proposĂ©es pour la phytoremĂ©diation) ont dĂ©veloppĂ© une certaine tolĂ©rance aux dĂ©sherbants Ă  base de dĂ©rivĂ©s organiques d'arsenic ; en rĂ©duisant l'arsĂ©niate en arsenite, et en translocalisant les toxines vers les parties aĂ©riennes (avec stockage vacuolaire)[48]. Ainsi, sur un sol contenant 97 ppm d'arsenic, les feuilles de P. Vittata (plante hyperaccumulatrice) peuvent (aprĂšs 20 jours de croissance) en bioaccumuler 7000 ppm[49].
  • Sur certains terrils et crassiers miniers riches en arsenic, certaines souches d'herbacĂ©es (« mĂ©tallotolĂ©rantes Â» ou « mĂ©tallophytes Â»), Agrostis tenuis notamment, survivent Ă  des taux d'arsenic qui tueraient la plupart des plantes. Elles survivent Ă  condition qu'il soit sous forme d'arsĂ©niate et non d'arsĂ©nite [50],[51] et dans ce cas, l'arsĂ©niate est la forme la plus lixiviable de l'arsenic.
  • À Löcknitz, Allemagne, oĂč persiste dans le sol une pollution qui est une sĂ©quelle de toxiques de combat arsĂ©niĂ©s manipulĂ©s durant la Seconde Guerre mondiale, des chercheurs ont montrĂ© que certaines plantes peuvent absorber des quantitĂ©s significatives d'arsenic sans en mourir, pouvant ensuite contaminer le gibier ou le bĂ©tail. C'est le cas par exemple de la houlque laineuse (Holcus lanatus L.), une herbacĂ©e commune en Europe. Sur ce mĂȘme site, des champignons prĂ©levĂ©s sur des sols fortement contaminĂ©s ont montrĂ© des teneurs de 0,12 mg·kg-1[52].
  • Des enjeux de santĂ© environnementale forts existent car certaines plantes[53] dont en particulier le riz[54] peuvent bioaccumuler des quantitĂ©s significatives d'arsenic[55] quand elles poussent dans de l'eau polluĂ©e, ce qui arrive facilement en aval des champs de coton. Les tomates[56], les haricots et de nombreuses autres plantes comestibles sont aussi concernĂ©es.
    Certains organismes marins, dont algues peuvent aussi bioconcentrer des quantités significatives d'arsenic sans en mourir[57]. Le cycle et la spéciation de l'arsenic a été étudié pour certains légumes, dont la carotte[58].

Dans le sol

Pratiquement toutes les formes de vie, dont dans le sol[59], sauf bactĂ©rienne extrĂȘmophiles peut-ĂȘtre semblent sensibles Ă  l'Arsenic, surtout Ă  ses formes inorganiques. Certains champignons microscopiques le captent et pourraient, quand ils sont symbiotes de certaines plantes faciliter ou au contraire (selon les cas) freiner les transferts d'arsenic du sol aux plantes[60], notamment dans les mĂ©tallophytes[61], ou au contraire le bloquer hors du systĂšme racinaire dans le sol, semble-t-il via une protĂ©ine (la glomaline) [62], que certains auteurs prĂ©conisent de tester pour dĂ©polluer des sols polluĂ©s par des mĂ©taux[62]. C'est ainsi que la Houlque laineuse ou quelques autres espĂšces rĂ©sistent Ă  des sols polluĂ©s par l'arsenic[63].

Une seule bactérie (GFAJ-1) survivant dans des conditions létales est connue pour pouvoir intégrer l'arsenic dans son organisme (y compris dans son ADN) à la place du phosphore qui est son analogue chimique (proche voisin dans le tableau de Mendeleiev). Elle a été découverte par la NASA en 2010[64].

  • l'Ă©cotoxicitĂ© d'un environnement enrichi en arsenic semble pouvoir ĂȘtre rĂ©duite par une forte teneur en oxyde de fer ou un apport de zĂ©olite associĂ©s Ă  un apport important en matiĂšre organique du sol[65].
  • Un ajout de compost amendĂ© avec de la zĂ©olite et/ou d'oxyde de fer (jusqu'Ă  20% p/p) a Ă©tĂ© testĂ© sur un sol fortement contaminĂ© par l'arsenic (34 470 mg/kg de sol). La biodisponibilitĂ© de l'arsenic a ensuite Ă©tĂ© dĂ©terminĂ©e selon le taux d'arsenic absorbĂ© par du ray-grass (Lolium perenne L.) rĂ©coltĂ© sur ce sol (cultivĂ© sous serre). Les taux d'arsenic dans le ray-grass ont ainsi Ă©tĂ© rĂ©duits Ă  2 mg/kg (poids sec) que ce soit avec 15% de compost comprenant 5% d'oxyde de fer ou avec 15 % de compost enrichi de 5% de zĂ©olite[65]. Dans les deux cas, les plantes ont absorbĂ© moins de 0,01% de la teneur totale en arsenic du sol. Dans le sol enrichi en ces compost, la fraction soluble de l'arsenic a Ă©tĂ© rĂ©duite de 10 Ă  37% et l'arsenic s'est redistribuĂ© principalement dans la matrice de fer et d'oxygĂšne des Ă©chantillons traitĂ©s[65].
  • Il est parfois mĂȘme prĂ©sent dans les prairies[66], suite Ă  des retombĂ©es aĂ©riennes, des apports d'effluents ou de ruissellement, ou enfin suite Ă  l'utilisation antĂ©rieure de prairies pour le traitement des bois destinĂ©s Ă  faire des piquets ou poteaux. Une Ă©tude nĂ©ozĂ©landaises a ainsi portĂ© sur 50 Ă©chantillons de sols de prairies permanentes, collectĂ©s prĂšs de Levin, en 1989. Ces prairies Ă  raygrass (Lolium perenne) et trĂšfle rampant ( trifolium repens avaient Ă©tĂ© diversement polluĂ©es par trois mĂ©taux (19 Ă  835 mg/kg de cuivre, 47 Ă  739 mg/kg de chrome, et 12 Ă  790 mg/kg d'arsenic dans les cinq premiers centimĂštres du sol), suite au traitement de bois de pin ( pinus radiata).
    Les analyses de sol ont montrĂ© que les teneurs Cu, Cr, et As restaient corrĂ©lĂ©es entre elles, et qu'elles diminuaient avec la profondeur (mesures faites Ă  30 cm)[66].
    Dans des parcelles moyennement à hautement contaminées, du coton enfoui ne se décomposait presque pas, preuve d'une inhibition de l'activité des décomposeurs. Un autre indice était la disparition totale des lombrics (Lumbricus rosea et Aporrectodea rubellus) dans les parcelles moyennement à trÚs contaminés. Ailleurs on n'a pas mis en évidence d'accumulation particuliÚre de métaux lourds dans les tissus de vers de terre[66].
    Le sol Ă©tait plus compactĂ©, et donc asphyxiant et moins drainant lĂ  oĂč les lombricidĂ©s avaient disparu[66].
    Une prĂ©sence plus importante d'EnchytrĂ©ides (petits vers translucides habituellement associĂ©s aux sols asphyxiants, acides et pauvres) et de nĂ©matodes a Ă©tĂ© constatĂ©e dans les parcelles faiblement contaminĂ©es. La diversitĂ© des nĂ©matodes Ă©tait plus grande Ă  faible (0-5 cm) ou moyenne (5-10 cm) profondeur que dans les parcelles tĂ©moins ou celles trĂšs contaminĂ©es[66].
    La proportion de « ravageurs Â» augmentait avec la contamination.
    La respiration du sols diminuait sur les sols contaminés[66].
    La contamination réduisait la nitrification, cependant la totalité de l'azote minéral était transformé en nitrates aprÚs 14 jours[66].
    L'activitĂ© Sulfatase a Ă©tĂ© l'activitĂ© enzymatique la plus rĂ©duite par les fortes contaminations. A 100 mg/kg, le Cu, Cr et As n'ont causĂ© qu'une faible inhibition de l'activitĂ© biologique globale du sol. Des effets plus dĂ©lĂ©tĂšres sur la vie du sol Ă©taient observĂ©s Ă  400 et 800 mg/kg[66]. Dans le cas prĂ©sent (oĂč les apports en mĂ©taux ont cessĂ©), les effets globaux sur la production fourragĂšre ont semblĂ© ne pas justifier une dĂ©pollution des site[66].
  • Dans des conditions anoxiques et rĂ©ductrices (remontĂ©e de nappe ou inondation notamment), de l'arsenic pur peut ĂȘtre libĂ©rĂ© des formes complexĂ©es ou organiques[67]. Dans les riziĂšres il semble pouvoir ĂȘtre un facteur de stĂ©rilitĂ© du riz[68]

Synergies ;

Elles sont mal connues, mais elles existent.

  • Par exemple, une exposition Ă  l'arsenic seul ne semble pas avoir d'effet mutagĂšne sur l'organisme, mais associĂ©e Ă  des radiations UV Ă  longueur d'ondes courtes, l'arsenic agit comme un promoteur de tumeur dans le processus de carcinogĂ©nĂšse[69].

Cinétique environnementale, Quelques chiffres

La cinétique de l'arsenic dans l'environnement varie selon le contexte pédogéologique, l'acidité des eaux lixiviantes, et sa spéciation.

Habituellement, l’arsenic est dispersĂ© et se retrouve en faible quantitĂ© dans l’environnement. Les concentrations habituelles sont :

  • dans les sols : entre 2 et 15 mg·l-1,
  • dans l’eau : moins de 10 ÎŒg·l-1,
  • dans les aliments : moins de 0,1 mg·kg-1,
  • dans l’air : entre 0,005 et 0,1 mg·m-3.

La lixiviation et le ruissellement[70] sont contrÎlés par de nombreux facteurs.
A titre d'exemple[70], en mĂ©socosme de laboratoire de 0,9 m3, incluant 200 litres d'eau, aprĂšs 4 mois de lixiviation d'un sol polluĂ© par un pesticide arsĂ©nical, rĂ©guliĂšrement arrosĂ©, 0,6% de l'arsenic total du sol (40 mg) a Ă©tĂ© relarguĂ© dans l'eau. Sur cette quantitĂ© relarguĂ©e, 7,5% Ă©taient en solution dans la colonne d'eau, 44% Ă©taient dans les sĂ©diments peu profonds et 48,5% plus profondĂ©ment enfouis dans le sĂ©diment. Dans la nature, le courant, la bioturbation et la bioconcentration peuvent modifier la cinĂ©tique de cet arsenic lessivĂ©. Ici, diffĂ©rentes formes d'arsenic; arsenite [As (III)], arsĂ©niate de [As (V)], acide monomĂ©thylarsonique (AMMA) et acide dimĂ©thylarsinique (DMAA), ont Ă©tĂ© recherchĂ©s dans l'eau lixiviĂ©e et dans l'eau interstitielle des sĂ©diments[70]. Seul l'arsĂ©niate a Ă©tĂ© lessivĂ© dans le sol. Dans l'eau du mĂ©socosme il Ă©tait l'espĂšce dissoute prĂ©dominante, mais du DMAA et des espĂšces particulaires ont aussi Ă©tĂ© dĂ©tectĂ©s. Dans les sĂ©diments superficiels, l'arsĂ©niate Ă©tait ici encore l'espĂšce la plus abondante avec un peu de DMAA, alors que dans les sĂ©diments profonds l'arsĂ©nite Ă©tait prĂ©dominant[70].

Le cas des golfs

Les organoarsĂ©niĂ©s actuellement utilisĂ©s dans les golfs ne sont pas rĂ©putĂ©s trĂšs toxiques pour l’homme ou les animaux Ă  sang chaud, mais leur dĂ©composition dans l'environnement peut parfois produire des sous-produits arsenicaux inorganiques hautement toxiques, et Ă©ventuellement susceptibles de bioaccumulation ou bioconcentration..
L'association golfique USGA a sponsorisĂ© une Ă©tude visant Ă  modĂ©liser le devenir dans le sol et l'eau d’infiltration des diffĂ©rentes formes (« espĂšces Â») d'arsenic provenant du mĂ©thanearsonate monosodium (MSMA) notamment dans la zone racinaire du gazon. Pour cela un Ă©quivalent gazon de golf a Ă©tĂ© semĂ© et entretenu par l’UniversitĂ© de Floride[71] et des lysimĂštres ont permis d'y mesurer la quantitĂ© d’eau percolant au travers des racines du gazon et dans le sol, ainsi que la quantitĂ© de nitrate et de MSMA lessivĂ©s au passage, (avec Ă©valuation de l'arsenic total et de sa spĂ©ciation). Il Ă©tait intĂ©ressant d'Ă©valuer les flux de nitrates en mĂȘme temps que ceux d'arsenic, car l'arsenic (sous forme d'arsenite par exemple) agit synergiquement avec l’azote dans certains processus toxiques et d’acidification[72]Les rĂ©sultats ont confirmĂ© que comme dans les sols naturels ou agricoles, la composition du substrat (proportion de tourbe, argile et sable) influence fortement la mobilitĂ© et la lixiviation de l’arsenic[70], diffĂ©remment selon ses espĂšces. Quatre produits de dĂ©gradation du MSMA Ă©taient attendus. Ils ont Ă©tĂ© recherchĂ©s et trouvĂ©s dans les lysimĂštres ; l'arsĂ©nite (AsIII), l'arsĂ©niate (ASV), l'acide monomĂ©thylarsinique (MMAA) et l’acide dimĂ©thylarsinique (DMAA).

Articles dĂ©taillĂ©s : Arsine, mĂ©thanearsonate monosodique, mĂ©thanearsonate disodique et arsĂ©niate de plomb.

Normes

L’OMS, l’EPA (Environmental Protection Agency), SantĂ© Canada, la France (en 2003) ou encore l’UE ont fixĂ© la limite de concentration maximum de l’arsenic dans l’eau Ă  0,01 mg·l-1 (10”g/L[73])tandis que le rĂšglement sur la qualitĂ© de l’eau potable du QuĂ©bec datant de 2001 fixe la limite Ă  0,025 mg·l-1 et le Bangladesh et l’Inde fixent la limite Ă  0,05 mg·l-1.

Cette limite ne s'applique pas en France aux eaux minérales[74] mais uniquement à l'eau du robinet et aux eaux de source, de fait l'information sur la quantité d'arsenic n'apparait pas non plus sur l'étiquette informative des bouteilles, afin de ne pas porter préjudice à certaines marques inscrites dans le patrimoine national ou local.

MalgrĂ© ces normes, certains pays sont encore aujourd’hui souvent au-dessus des limites d’exposition selon l’OMS. Parmi eux, l’Argentine, l’Australie, le Bangladesh, le Chili, la Chine, les États-Unis, la Hongrie, l’Inde, le Mexique, le PĂ©rou et la ThaĂŻlande. Des effets nĂ©gatifs sur la santĂ© ont Ă©tĂ© observĂ©s au Bangladesh, en Chine, aux États-Unis et en Inde.

Ceci n'empĂȘche pas l'arsenic d'ĂȘtre un oligoĂ©lĂ©ment, mais Ă  trĂšs faible dose.

Gisements

L’arsenic est un Ă©lĂ©ment natif ; souvent assez pur, mais pouvant contenir des traces d’antimoine.

Les principaux minerais d’arsenic sont le rĂ©algar AsS (« arsenic rouge Â») et l’orpiment As2S3 (« arsenic jaune Â») ; l’arsenic est Ă©galement prĂ©sent dans de nombreux autres minĂ©raux, particuliĂšrement les arsĂ©niures, les arsĂ©niates, quelques sulfosels (alloclasite, cobaltite, enargite, lautite, luzonite, pearcĂ©ite, proustite).

Flux naturels

Le cycle de l’arsenic est mal connu, mais on estime que les bactĂ©ries terrestres produisent environ 26 000 t/an d’arsenic mĂ©thylĂ© volatil aboutissant Ă  l’ocĂ©an. S’y ajoutent 17 000 tonnes/an Ă©mises par les volcans et 2 000 tonnes/an environ issues de l’érosion Ă©olienne des sols. Les sĂ©diments marins en piĂšgent une partie, qui durant un certain temps restera toutefois biodisponible. Ces flux sont Ă  comparer Ă  la production par les activitĂ©s humaines, qui Ă©taient estimĂ©es dans les annĂ©es 1990 Ă  environ 30 000 tonnes/an dans le monde.

Une faible quantitĂ© d’arsenic est prĂ©sente dans tous les organismes marins. Pour des raisons encore mal comprises, les invertĂ©brĂ©s et en particulier les mollusques bivalves (moules, huĂźtres, coquilles Saint-Jacques) de pleine mer sont souvent plus contaminĂ©s (10 Ă  30 ÎŒg·l-1 en gĂ©nĂ©ral) que ceux qui vivent dans les estuaires. Des pics de pollution marine peuvent ĂȘtre constatĂ©s, par exemple autour des sites de munitions immergĂ©es en mer Baltique.

Des taux Ă©levĂ©s (par exemple 2 739 ÎŒg·l-1 chez le polychĂšte Tharyx marioni sont constatĂ©s dans les zones trĂšs polluĂ©es. Chez les poissons, des concentrations de 5 Ă  100 ÎŒg·l-1 sont courantes, plus faibles chez les espĂšces consommant du plancton (bar, maquereau, hareng) (5 Ă  20 ÎŒg·l-1) et plus Ă©levĂ©es chez les poissons du sommet du rĂ©seau trophique (130 et 230 ÎŒg·l-1 respectivement pour le congre et la roussette).
Les teneurs des poissons plats (plie, sole, flet) variaient de 10 Ă  60 ÎŒg·l-1 en France dans les annĂ©es 1990[75].

Utilisation

  • L’arsenic a Ă©tĂ© testĂ© ou utilisĂ© dans certains mĂ©dicaments depuis l’AntiquitĂ© (voir par exemple solution de Fowler, Ă  base d’arsĂ©nite).
  • Au XVIIe siĂšcle, l'arsenic va ĂȘtre utilisĂ© sous le nom de poudre de succession par un rĂ©seau composĂ© essentiellement de femmes de la noblesse dans le but d'accĂ©lĂ©rer certains hĂ©ritages par des meurtres.
  • Il a Ă©tĂ© utilisĂ© pour augmenter la toxicitĂ© de certaines armes chimiques, sous forme d’arsine notamment, dĂšs la PremiĂšre Guerre mondiale.
  • Sous forme d’arsĂ©niate de plomb notamment, il a Ă©tĂ© utilisĂ© comme pesticide, qui a Ă©tĂ© une source frĂ©quente d’empoisonnement des utilisateurs ou de consommateurs de produits traitĂ©s. Il continue Ă  polluer l’environnement longtemps aprĂšs son utilisation, le plomb et l’arsenic n’étant pas biodĂ©gradables ni dĂ©gradables Ă  Ă©chelle humaine de temps.
  • L’arsenic sert d’additif au mĂ©lange plomb-antimoine des Ă©lectrodes des accumulateurs.
  • Il sert d’additif (durcisseur) au plomb des cartouches de chasse ou des munitions de guerre (il freine aussi la formation d’oxyde de plomb). Sous forme d’arsine il a Ă©tĂ© prĂ©sent dans certaines munitions chimiques de la PremiĂšre Guerre mondiale et des annĂ©es qui ont suivi (fabriquĂ©es, non utilisĂ©es puis dĂ©mantelĂ©es ou jetĂ©es en mer).
  • MĂ©langĂ© avec du cuivre et du chrome (CCA) c’est un produit de traitement du bois (qui lui donne une couleur verdĂątre). Bien que controversĂ© en raison de sa toxicitĂ©, de sa rĂ©manence et du fait qu’il soit partiellement soluble dans l’eau et les pluies, ce traitement reste autorisĂ© dans la plupart des pays.
  • Il est depuis peu utilisĂ© sur les « tambours Â» des imprimantes dites « lasers Â» et des photocopieuses, fax. Pur ou sous forme de sĂ©lĂ©niure, sa sensibilitĂ© Ă  la lumiĂšre permet de dĂ©charger la tension Ă©lectrostatique qui va retenir le « toner Â».
  • Les alliages composĂ©s d’arsenic et de gallium (GaAs) ou d’indium (InAs) donnent des matĂ©riaux semi-conducteurs (dits III-V par rĂ©fĂ©rence aux colonnes de la table des Ă©lĂ©ments), utilisĂ©s pour la fabrication de cellules photovoltaĂŻques, de diodes Ă©lectroluminescentes (DEL) et de transistors Ă  trĂšs haute frĂ©quence.
Plus chers et de mise en Ɠuvre plus complexe que le silicium, leur marchĂ© reste marginal, mais leur rĂŽle est essentiel en opto-Ă©lectronique, oĂč les performances du silicium sont moins bonnes.
  • Les insecticides anti-fourmis contiennent gĂ©nĂ©ralement un produit Ă  base d’arsenic : le dimethylarsinate de sodium.
  • La roxarsone est un composĂ© organo-arseniĂ© utilisĂ© afin de contrĂŽler les maladies causĂ©es par les coccidies et les troubles de croissance des porcs et volailles.

MĂ©thodes d’analyse

Plusieurs méthodes existent

  • quantification de l’arsenic total d’un Ă©chantillon ;
  • Ă©tude de la spĂ©ciation de l’échantillon c’est-Ă -dire des diffĂ©rentes formes chimiques ou organiques d’arsenic prĂ©sentes et quantification ;
  • analyse de l’arsenic parmi d’autres mĂ©taux, via par exemple l’analyse par fluorescence X


Analyse des Ă©chantillons d’eau

Une bonne mĂ©thode d’analyse doit avant tout minimiser les interfĂ©rences de maniĂšre Ă  ĂȘtre suffisamment sensible pour obtenir de bonnes limites de dĂ©tection et de quantification. Ces limites doivent ĂȘtre infĂ©rieures aux normes nationales en vigueur. De plus la mĂ©thode doit ĂȘtre validĂ©e en termes de domaine de linĂ©aritĂ©, de rĂ©plicabilitĂ©, de rĂ©pĂ©tabilitĂ© et de justesse. Il est Ă©galement important de connaĂźtre le taux de rĂ©cupĂ©ration pour ajuster les rĂ©sultats.

PrĂ©lĂšvement et conservation de l’échantillon

L’analyse de l’arsenic Ă©tant gĂ©nĂ©ralement une analyse de trace il est indispensable de prĂ©lever les Ă©chantillons dans des contenants prĂ©alablement lavĂ©s avec de l’acide nitrique ou de l’acide chlorhydrique et rincĂ©s Ă  l’eau dĂ©minĂ©ralisĂ©e. Pour garantir la conservation de l’échantillon, celui-ci devra ĂȘtre acidifiĂ© et ne pas ĂȘtre en contact avec l’air.

Techniques courantes en laboratoire

Il existe une large gamme de mĂ©thodes pour analyser les Ă©chantillons liquides contenant l’arsenic. Le choix de la mĂ©thode se fait en fonction des limites de dĂ©tections dĂ©sirĂ©es et de la concentration attendue. Parmi elles :

  • La colorimĂ©trie : peu prĂ©cise,
  • La spectromĂ©trie d'absorption atomique de flamme (FAAS) : trĂšs interfĂ©rĂ©e et manque de sensibilitĂ©,
  • La spectromĂ©trie d’absorption atomique avec atomisation Ă©lectrothermique (GF- AAS). La mesure se base sur l’injection directe de l’échantillon dans un tube graphite, chauffĂ© Ă©lectriquement avec atomisation Ă©lectrothermique.
  • La gĂ©nĂ©ration d’hydrure suivie d’une dĂ©tection par spectroscopie d'absorption atomique (HG-AAS) ou par fluorescence atomique (HG-AFS). Dans un premier temps l’As(V) est rĂ©duit en As(III) avec de l’iodure de sodium. L’arsenic est ensuite transformĂ© en un arsine volatil sous l’action du borohydride de sodium (NaBH4) en milieu acide. L’arsine formĂ© est ensuite oxydĂ© en arsenic Ă©lĂ©mentaire dans une cellule chauffĂ©e et dosĂ©e par spectrophotomĂ©trie d’absorption atomique.
  • La spectromĂ©trie d'Ă©mission atomique dans un plasma d’argon (ICP-AES) (voir Torche Ă  plasma),
  • La spectromĂ©trie de masse dans un plasma d’argon (ICP-MS)(voir Torche Ă  plasma). L’échantillon est introduit dans un plasma d’argon, cela permet son ionisation, le spectromĂštre de masse sĂ©pare ensuite les ions en fonction du rapport m/z (masse/charge). Cette mĂ©thode comporte de nombreux avantages : Ă©tant donnĂ© qu’il n’y a qu’un seul isotope stable pour m/z = 75, la dĂ©termination de l’arsenic est simple. De plus les limites de dĂ©tection sont trĂšs faibles. Par contre, il y a un problĂšme d’interfĂ©rences isobariques (voir Torche Ă  plasma) dans les Ă©chantillons Ă  concentration Ă©levĂ©e en chlorure (prĂ©sence de ArCl). De plus le coĂ»t d’investissement est Ă©levĂ© et l’utilisateur doit ĂȘtre compĂ©tent.

MĂ©thodes d’analyse sur site

L’EPA a validĂ© quelques mĂ©thodes d’analyses sur site[76].

Les trois premiĂšres sont basĂ©es sur la gĂ©nĂ©ration d’arsine. La mesure se fait par comparaison du changement de couleur de la solution avec les Ă©chelles de couleur fournies avec le kit

  • Peters Engineering As 75 PeCo test kit,
  • Envitop Ltd. As-Top Water arsenic test kit,
  • Industrial Test Systems, Inc., QuickT test kit arsenic analysis systems.

Le quatriÚme kit utilise une méthode voltamétrique.

  • NANO-BANDℱ EXPLORER Portable Water Analyzer.
  • Des analyseurs portables (il existe aussi des appareils de fluorescence X portables, plus coĂ»teux)

Analyse des Ă©chantillons de sol

Extraction de l’échantillon

Les Ă©chantillons sont gĂ©nĂ©ralement prĂ©alablement sĂ©chĂ©s et tamisĂ©s. On procĂšde ensuite Ă  leur solubilisation soit par attaque acide sur plaque ou Ă  reflux, soit par attaque acide en micro-onde fermĂ© pour ne rien perdre. Il n’existe cependant pas de mĂ©thode normalisĂ©e pour l’arsenic dans les sols et sĂ©diments. L’échantillon est alors sous forme liquide et acidifiĂ©e.

On peut de mĂȘme procĂ©der Ă  une analyse directe de l’échantillon sans minĂ©ralisation prĂ©alable.

MĂ©thodes courantes en laboratoire

  • MĂȘmes mĂ©thodes que pour l’analyse de l’eau aprĂšs la mise en solution des Ă©chantillons.
  • L’activation neutronique instrumentale (INAA) : UtilisĂ©e comme technique de rĂ©fĂ©rence mais nĂ©cessitant l’accĂšs Ă  un rĂ©acteur nuclĂ©aire.
  • La fluorescence X et ses contraintes : prĂ©paration des Ă©chantillons, Ă©talonnage et prise en compte des effets de matrice.

SpĂ©ciation de l’arsenic

BiomĂ©thylation : on a montrĂ©[77] en microcosmes, mĂ©socosmes[70] et en laboratoire que dans le sol, l'eau, les sĂ©diments ou le tube digestif, les microbes peuvent mĂ©thyler ou dĂ©mĂ©thyler l'arsenic, et transformer des espĂšces inorganiques de l'arsenic en formes organiques, et inversement[77].

Enjeux : La connaissance de la spĂ©ciation de l’arsenic permet de mieux mesurer l’impact et le risque environnemental, car la nature de l'espĂšce chimique affecte la biodisponibilitĂ©, la toxicologie et la mobilitĂ© et bioturbation de l’arsenic [78].

Implications analytiques : Une analyse physico chimique complĂšte d'un environnement implique l'identification et quantification de nombreuses espĂšces. Or celles-ci peuvent assez rapidement Ă©voluer, la stabilitĂ© des Ă©chantillons est don cimportante ; du prĂ©lĂšvement Ă  l’analyse. L’extraction de l’arsenic ne doit pas modifier ses formes chimiques. Les techniques d’analyse doivent ĂȘtre sensibles, sĂ©lectives et rapides pour Ă©viter la conversion des espĂšces prĂ©sentes.

StabilitĂ© de l’échantillon

Elle peut ĂȘtre obtenue en ajoutant un agent chĂ©latant comme l’EDTA (acide Ă©thylĂšne diamine tetra acĂ©tique), et en rĂ©frigĂ©rant les Ă©chantillons (Ă  tempĂ©rature ambiante, seules les solutions trĂšs concentrĂ©es restent stables).

La nature de l’analyte joue aussi sur la stabilitĂ© : l’arsenic organique (mĂ©thylĂ©) est plus stable que l’arsenic inorganique.

Extraction de l’arsenic

Pour extraire l’arsenic sans modifier ses formes chimiques, il faut un solvant n’interfĂ©rant pas avec la dĂ©tection.

Le lessivage des sols permet de se rendre compte de la mobilitĂ© de l’arsenic (qui dĂ©pend de la composition chimique du sol, du pH, des micro-organismes
). Mais pour extraire rapidement l’arsenic, des solvants forts sont utilisĂ©s et ils interfĂšrent ensuite avec la sĂ©paration HPLC.

Techniques de séparation

La Chromatographie en phase liquide Ă  haute performance (CLHP) est la technique la plus souvent utilisĂ©e. Ainsi on utilisera la chromatographie de paire d’ion pour sĂ©parer les espĂšces neutres des espĂšces ioniques (cations ou anions), la chromatographie d’échange d’ions (Ă©change d’anions pour sĂ©parer As(III), As(V), MMA, DMA, de cations pour sĂ©parer l’arsĂ©nobĂ©taĂŻne, l’oxyde trimĂ©thylarsine et Me4As+).

La chromatographie d’exclusion peut Ă©galement ĂȘtre utilisĂ©e en tant que technique prĂ©parative.

L’électrophorĂšse capillaire est peu utilisĂ©e Ă  cause des interfĂ©rences dues Ă  la matrice de l’échantillon. Cette technique est utilisĂ©e pour l’analyse de standard ou d’échantillons dont la matrice est simple.

Techniques de détection

Les principales techniques utilisĂ©es sont :

  • La spectroscopie d’absorption atomique et l’ICP-AES. Ces techniques sont efficaces pour des Ă©chantillons trĂšs concentrĂ©s mais pas assez sensibles pour l’analyse de trace. Il faut alors les combiner avec la gĂ©nĂ©ration d’hydrure. La gĂ©nĂ©ration d’hydrure est une rĂ©action rapide qui augmente de 10 Ă  100 fois la sensibilitĂ©. Cela permet aussi de supprimer l’effet de matrice de l’échantillon.
  • ICP-MS. Cette technique est ultrasensible et permet d’analyser diffĂ©rents Ă©lĂ©ments en mĂȘme temps. De plus le couplage avec l’HPLC est facile et il est possible de mesurer les ratios isotopiques ce qui rend la dĂ©termination des espĂšces plus prĂ©cise.
  • La spectromĂ©trie de masse avec une source Ă©lectrospray. Cela permet une analyse directe ou couplĂ©e avec HPLC et ajoute le paramĂštre identification des espĂšces arsĂ©niĂ©es en plus de les quantifier. Cela est particuliĂšrement intĂ©ressant pour les molĂ©cules organiques complexes.

Recherche et développement

  • 2007, France. Un groupe de chercheurs a mis en Ă©vidence que la bactĂ©rie Herminiimonas arsenicoxydans Ă©tait capable, non seulement de transformer l’arsenic en une forme moins toxique, mais aussi capable d’isoler cet arsenic dans une matrice de sucres. (Pour rappel, au Bangladesh et en Chine, la concentration en arsenic dans l’eau dĂ©passe les taux recommandĂ©s par l’OMS fixĂ©s Ă  0,01 mg·l-1).
  • 2007, France et É.-U. Par analogie avec le traitement d'une forme de la leucĂ©mie aiguĂ« promyĂ©locytaire, oĂč il induit la dĂ©gradation d'une oncoprotĂ©ine spĂ©cifique[79], le trioxyde d'arsenic As2O3 a Ă©tĂ© utilisĂ© avec succĂšs sur un modĂšle animal de lupus Ă©rythĂ©mateux. Des chercheurs pensent pouvoir Ă©tendre son application Ă  d'autres maladies auto-immunes[80].
  • 2008 : Thomas Kulp et ses collĂšgues du US Geological Survey, ont trouvĂ© une nouvelle et unique forme de photosynthĂšse basĂ©e sur l’arsenic. Une « bactĂ©rie pourpre Â» et une cyanobactĂ©rie dĂ©couvertes dans le Lac Mono (lac salĂ©) en Californie peuvent vivre sans consommer d’eau libre, en oxydant l'arsĂ©nite (forme dissoute d’arsenic) pour en faire de l'arsĂ©niate, et ensuite fabriquer des molĂ©cules organiques. Une colonie de ces bactĂ©ries a pu ĂȘtre cultivĂ©e uniquement en prĂ©sence d’arsĂ©nite. Il est possible que des bactĂ©ries de ce type ait fait partie des premiĂšres bactĂ©ries Ă  peupler la Terre primitive[81]. Cette bactĂ©rie pourrait ĂȘtre bioindicatrice de sols trĂšs polluĂ©s par de l'arsenic.
  • 2010 : La NASA dĂ©couvre une bactĂ©rie dans le lac Mono capable de remplacer une des briques Ă©lĂ©mentaires de la vie, le phosphore, par l'arsenic.

Notes et références

  1. ↑ a, b, c, d et e EntrĂ©e de « Arsenic Â» dans la base de donnĂ©es de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sĂ©curitĂ© et de la santĂ© au travail) (allemand, anglais), accĂšs le 11 fĂ©vrier 2010 (JavaScript nĂ©cessaire)
  2. ↑ Base de donnĂ©es Chemical Abstracts interrogĂ©e via SciFinder Web le 15 dĂ©cembre 2009 (rĂ©sultats de la recherche)
  3. ↑ (en) Beatriz Cordero, VerĂłnica GĂłmez, Ana E. Platero-Prats, Marc RevĂ©s, Jorge EcheverrĂ­a, Eduard Cremades, Flavia BarragĂĄn et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited Â», dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI] 
  4. ↑ Arsenic, elemental sur Hazardous Substances Data Bank. ConsultĂ© le 28 mars 2010
  5. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e Ă©d., ReliĂ©, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0) 
  6. ↑ IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la CancĂ©rogĂ©nicitĂ© pour l'Homme, Groupe 1 : CancĂ©rogĂšnes pour l'homme Â» sur http://monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009. ConsultĂ© le 22 aoĂ»t 2009
  7. ↑ « Arsenic Â» dans la base de donnĂ©es de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme quĂ©bĂ©cois responsable de la sĂ©curitĂ© et de la santĂ© au travail), consultĂ© le 25 avril 2009
  8. ↑ NumĂ©ro index 033-001-00-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du rĂšglement CE N° 1272/2008 (16 dĂ©cembre 2008)
  9. ↑ SIGMA-ALDRICH
  10. ↑ Science et Vie, no 1075, avril 2007, p. 90.
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Voir aussi

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Articles connexes

Liens externes

Bibliographie

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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
  ↓  
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux HalogÚnes Gaz rares
MĂ©taux alcalins  MĂ©taux alcalino-terreux  MĂ©taux de transition MĂ©taux pauvres
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  • arsenic — (n.) late 14c., from O.Fr. arsenic, from L. arsenicum, from late Gk. arsenikon arsenic (Dioscorides; Aristotle has it as sandarake), adapted from Syriac (al) zarniqa arsenic, from Middle Persian zarnik gold colored (arsenic trisulphide has a… 
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   English syllables

  • arsenic — ARSENIC: Se trouve partout (rappeler Mme Lafarge). Cependant, il y a des peuples qui en mangent 
   Dictionnaire des idĂ©es reçues


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