Les propriétés physico-chimiques, la préparation du corps simple et alliages

Le corps simple mercure brille d’un éclat métallique argenté. De forme liquide à faible viscosité, il est très mobile malgré sa densité élevée de de 13,6 g/cm³ g/cm³. Il se solidifie à -39 °C.

Les propriétés physiques et chimiques du corps simple du mercure

À température et pression normales, le mercure est le seul métal qui reste à l’état liquide et ne subit pas de surfusion. Le brome, un halogène, est l’autre substance à avoir cette propriété. Le Hg est aussi l’unique métal ayant une température d’ébullition inférieure à 650 °C. Le point triple du mercure, qui est un point fixe sur l’échelle internationale des températures (ITS-90), se situe à -38,8344 °C.

Les vapeurs du Hg sont dangereuses. En effet, c’est le seul élément, en dehors des gaz rares, qui se présente sous forme de vapeur monoatomique. La pression de sa vapeur saturante peut être calculée en utilisant les formules suivantes :

log p*= 7,149 – 3212,5/T entre 273 et 423 K ;

log p*= 7,003 – 0,000197 (T-273) – 3141,33/T entre 423 et 673 K.

Le résultat est exprimé en kilopascal. Le Hg est insoluble les solutions d’acides, particulièrement des acides oxydants.

Les amalgames formés avec du mercure

Le mercure a la capacité de s’allier facilement avec presque tous les métaux, sauf avec le fer, le nickel et le cobalt. Il lui est également difficile de former un alliage avec le cuivre, la platine et l’antimoine. Cette propriété unique du minerai, appelée amalgame, est utile pour de nombreuses applications.

Le moyen de stockage du mercure

Le Hg « vierge » (pur à 99,9 %) peut dissoudre de nombreux métaux. En contact avec les métaux alcalins, il peut produire une flamme ou dégager une forte chaleur. Le plastique est facilement attaqué par le mercure, ce qui peut donner des composés. Par ailleurs, il est très lourd et seuls le vanadium, le fer, le niobium, le molybdène, le tantale et le tungstène présentent une résistance à la dissolution ou l’amalgame avec cet élément.

Pour ces raisons, la manipulation du Hg doit être effectuée avec précaution et son stockage nécessite des contenants spéciaux solides en acier ou en fer (flacon ou flasque). Les petites quantités peuvent être versées dans des flacons en verre protégés de plastique ou de métal. Le mercure très pur à 99,99999 % (mercure électronique) exige un conditionnement en ampoules scellées en verre blanc neutre dit de « chimie ».

La chimie du mercure, les propriétés physico-chimiques des corps composés et complexes

L’élément 80 se distingue du groupe du zinc par son inertie chimique spécifique. Son ionisation est exceptionnellement faible. Contrairement à d’autres sels, les sels de mercure ne contiennent pas d’eau

La chimie du mercure

Le mercure peut adopter différents degrés d’oxydation :

• 0 pour le mercure métallique ;
• I pour l’ion mercureux Hg₂²⁺ et le Hg₂SO₄ ;
• II pour l’ion mercurique Hg²⁺, le HgO, le HgSO₃, le HgI⁺, le HgI₂, le HgI₃^–et le HgI₄^2-.

Le Hg métallique ne subit pas de réaction d’oxydation à l’air sec. Toutefois, en milieu humide, il s’oxyde pour former du Hg2O à température ambiante et du HgO entre 573 K (300 °C) et 749 K (476 °C). La forme élémentaire est invulnérable face à l’acide chlorhydrique et l’acide sulfurique, mais l’acide nitrique (HNO3) peut le transformer en HgNO3. En présence d’eau royale, le mercure peut être attaqué pour produire du mercure corrosif HgCl2.

Les combinaisons de mercure avec le soufre : sulfures de mercure et mercaptans

Les composés soufrés se lient au mercure par des liaisons covalentes. Les thiols, ou mercaptans, qui contenaient un groupe -SH lié à un atome de carbone, étaient traditionnellement utilisés pour capturer cet élément. Le concept acide-base de Pearson explique cette affinité entre le mercure et le soufre : le méthylmercure est un acide mou, tandis que les composés soufrés sont des bases molles.

Chez les moins de quinze ans, l’ingestion de mercure est d’environ :

• 3 µg/j via l’allaitement pour les nourrissons ;
• 7 µg/j pour les petits enfants de 1 à 3 ans ;
• 15 µg/j pour les enfants de 3 à 6 ans ;
• 28 à 40 µg/j pour les enfants de 10 à 15 ans.

Ces valeurs n’incluent pas l’apport par les gibiers, l’air et l’eau.

La Guyane a montré des résultats équivalents à ceux de Minamata au Japon. L’Agence Française de Sécurité Sanitaire de l’Environnement et du Travail a continué les recherches.

Le mercure peut causer des maladies professionnelles chez les travailleurs qui l’utilisent et chez les humains, des maladies comme l’érythème mercuriel.

L’écotoxicité du mercure

La toxicité du Hg touche toutes les espèces vivantes. Ses impacts sur la vie sauvage sont montrés par :

• Un frein dans la croissance des organismes unicellulaires tels les algues, les bactéries et les champignons ;
• des difficultés de croissances chez les truites arc-en-ciel, ainsi qu’un taux anormalement élevé de mortalité des embryons et des larves ;
• une reprotoxicité caractérisée par une diminution du succès reproductif et des pontes avortées chez les poissons zèbres ; un affaiblissement de la production de spermatozoïdes chez les guppys et une augmentation de la mortalité des embryons et des larves chez les amphibiens ;
• des anomalies de reproduction chez des volatiles, avec des couvées plus petites et une baisse de survie des canetons chez les oiseaux d’eau vivants dans les milieux contaminés ;
• une perturbation endocrinienne : selon le niveau de la contamination, la durée d’exposition et d’autres facteurs, le mercure interfère avec l’hormone dopamine. Par exemple, le poisson Pimephales promelas exposé dix jours au Hge (1,69 à 13,57 % g HgCl2/L) devient malhabile pour capturer sa nourriture. Ce phénomène s’est déroulé en absence de modifications de taux d’hormones tels que la norépinéphrine, la sérotonine et la dopamine. Pourtant, ces changements ont été observés dans les autres espèces ;
• un trouble enzymatique de protéase, amylase ou lipase. Chez une même espèce, on peut observer des prédispositions génétiques qui rendent vulnérable au mercure, comme c’est le cas chez le Gambusia holbrooki ;
• un effet synergique variant d’une espèce et d’un composé à l’autre. Chez la moule Mytilus edulis, un cofacteur favorise la bioaccumulation du sélénium. Cependant, exposé au mercure et au cadmium, le cofacteur y diminue l’absorption de cadmium.

Les quantités émises et géologiquement réabsorbées du mercure

L’élément 80 est un polluant mondial. Depuis le début de l’Anthropocène, les enregistrements sédimentaires et les analyses isotopiques ont constaté une forte augmentation des émissions anthropiques. Les statistiques rejoignent plusieurs théories.

1. Au début du XXIe siècle, les activités humaines émettent encore environ 3 500 tonnes de mercure par an dans l’atmosphère. 50 à 75 % provenaient de la combustion du charbon. Les émissions volcaniques, géothermiques, d’évaporation naturelle et de recirculation sont quant à elles de 1 400 à 2 400 tonnes par an.
2. D’autres émissions indirectement liées aux activités humaines ne sont pas pris en compte :
   • l’évaporation à partir des sols contaminés puis dégradés par les pratiques agricoles ou les aménagements ;
   • la déforestation, le pâturage, le drainage excessif ou la salinisation ainsi que la grave érosion qui en résulte (par exemple à Madagascar ou en Chine) ;

3. Le mercure utilisé dans l’orpaillage clandestin est sous-estimé.
4. Selon une étude effectuée en 2017 par le PNUE et l’Agence internationale de l’énergie, l’homme aurait injecté environ 1 540 000 tonnes de Hg dans la biosphère au cours des 4 000  ans, ce qui représente 78 fois les émissions naturelles durant la même période. Le rejet de mercure dans l’eau et dans le sol constitue 1 070 Gg (1 Gg = 1 000 t), dans l’air 472 gigagrammes, dont 336 Gg émis après 1850.

La production de mercure (19 %) est classée deuxième activité la plus polluante derrière l’argent (30 %), suivie par l’industrie chimique (10 %). Depuis peu, l’orpaillage et la combustion du charbon sont devenues les principales  sources de pollution.

Depuis 1880, les rejets globaux de Hg s’élèvent à 8 Gg/an, avec un pic de 10,4 Gg atteint en 1970. Depuis, ils diminuent progressivement, mais les régions émettrices ont aussi changé.

Avant 1850, 81 % des émissions avaient un rapport avec la production d’argent en Amérique espagnole.

De 1850 à 2010, les émissions de mercure venaient principalement de l’Amérique du Nord (30 %), de l’Europe (27 %) et de l’Asie (16 %). 79 % des rejets dans l’air ont atteint directement l’hémisphère nord. Depuis 1890, l’hémisphère sud commence à être de plus en plus touché.

Réglementées, les émissions de Hg dans l’air ont diminué. En revanche, les rejets dans le sol et l’eau ont augmenté à cause du mercure contenu dans le charbon et des déchets qui se retrouvent dans les cendres volantes et les résidus. Une partie de ces cendres est dispersée par la pluie ou le vent tandis que le reste est recyclé dans la fabrication de ciment ou de briques. Par ailleurs, l’eau et le sol reçoivent 84 % des déchets mercuriels solides qui proviennent de la production du mercure pour 30 %, de la production d’argent pour 21 % et de l’industrie chimie pour 12 %.

Volatil, l’élément 80 est présent en grande quantité dans l’air, mais son cycle biogéochimique et sa cinétique environnementale sont encore mal connus. En 2010, sa présence dans l’air s’élevait à 4,57 Gg, soit trois fois plus qu’en 1850. Depuis le début des années 2000, les modèles de sa cinétique dans l’air, la terre et la mer ont été améliorés. En 2015, une étude a montré que 23 % des dépôts atmosphériques en 2017 seraient d’origine humaine. Par ailleurs, 40 % des rejets depuis 4 000 ans ont été piégés dans un état stable, principalement dans l’écosystème terrestre plutôt que dans l’océan. En 2020, une nouvelle modélisation a été réalisée pour évaluer l’impact des activités humaines sur le cycle du mercure.

Les modèles de cycle et de risque de l’élément 80 se sont d’abord focalisés sur le mercure océanique, supposant que la principale source du Hg était atmosphérique. Toutefois, il a été constaté que les écoulements fluviaux sont devenus une source importante dans les océans. En 2021, les données ont montré que les fleuves apportent en moyenne 1000 Mg/an (entre 893 et 1224) de mercure aux océans côtiers, soit trois fois plus que les dépôts atmosphériques. En outre, le réchauffement climatique est responsable de l’augmentation des débits fluviaux, ce qui constitue également une nouvelle source importante de Hg.

Les océans côtiers, qui ne représentent que 0,2 % du volume total de l’océan, sont des zones sensibles car ils contiennent la nourriture des poissons. Ils reçoivent 27 % de l’apport externe de mercure à l’océan. Selon une estimation théorique, les estuaires des fleuves apporteraient 350 Mg de cet élément à la mer, les rendant la plus grande source de Hg qui contamine les océans côtiers. L’écosystème estuarien, particulièrement le bouchon vaseux, facilite la méthylation du mercure et sa bioconcentration dans le réseau trophique..

Le Hg représente un problème environnemental mondial. Sa concentration moyenne dans les poissons et les mammifères de tous les océans est très préoccupante, alors que celle de la plupart des autres métaux lourds est en diminution. Sa répartition géographique varie, comme l’a montré Lehnherr et al. en 2011, et les taux de mercure s’amplifient de l’Est à l’Ouest de l’Amérique du Nord. Depuis quelques décennies, l’Arctique est touchée par des « pluies de mercure ». Malgré que cette région soit peu habitée, ses cours d’eau charrient l’élément vers l’océan Arctique. Une partie de ce Hg est méthylée, ce qui le rend plus facilement absorbable.

Les principales sources d’émissions de mercure

Les activités humaines sont responsables de 85 % de la pollution mercurielle actuelle des lacs et des cours d’eau. Ces activités sont les centrales thermiques au charbon et l’exploitation de gaz ou de pétrole. Les sources de mercure seraient principalement le lessivage de l’air et des sols pollués, ainsi que les apports terrigènes en mer ou dans les zones humides.

Classées par ordre décroissant d’importance, ces sources sont :

1. L’exploitation du pétrole et des combustibles fossiles

Les hydrocarbures fossiles, tels que le pétrole et le gaz naturel, sont issus de la décomposition de matières organiques contenant du mercure. Ce métal est présent dans toutes les formes d’hydrocarbures fossiles, mais sa concentration varie en fonction de la source et de la veine. En 2001, l’Environmental Protection Agency a indiqué que certains pétroles bruts et condensats de gaz naturel contenaient des concentrations élevées de Hg élémentaire (1 à 4 ppm). Les pétroles bruts peuvent également en contenir plus de 5 ppm, en suspension, sous forme ionique ou organique. En Asie du Sud, les condensats de gaz extraits peuvent contenir de 10 à 800 ppb de Hg. Aux États-Unis, la plupart des pétroles bruts raffinés contiennent moins de 10 ppb de mercure, avec une moyenne d’environ 5 ppb en poids, bien que certains échantillons puissent contenir jusqu’à 1000 ppb. Les naphtes raffinées contiennent généralement entre 5 et 200 ppb de Hg.

En 2001, l’EPA a estimé que la production annuelle pétrolière américaine représentait jusqu’à 10 000 t/an d’émission de mercure dans l’environnement. Le gaz naturel ne contient que la forme élémentaire de l’élément 80,à des taux inférieurs à la saturation, ce qui suggère qu’il n’existe pas dans les réservoirs. Cependant, au Texas, un réservoir de gaz est saturé en Hg⁰, qui par condensation produit du mercure liquide. Cela suggère que, dans ce cas unique, le gaz est en équilibre avec le Hg liquide. Encore mal connue, sur la base de quelques données de spéciation, la teneur en dialkylmercure du gaz naturel est supposée moindre (inférieur à 1 % du mercure total), basée sur des données sur les teneurs en substances indésirables des condensats de gaz.

Le pétrole brut, ses vapeurs et leurs condensats peuvent contenir différentes formes chimiques de Hg, ayant des propriétés chimiques, physiques et toxicologiques variables.

Selon l’EPA, le pétrole brut et les condensats de gaz naturel sont composés de mercure en suspension ou adsorbés sur les matières en suspension. Ces composés incluent principalement le HgS mais aussi d’autres espèces de l’élément adsorbé sur des silicates et d’autres matières en suspension colloïdales. L’élément 80 en suspension peut représenter une partie importante du mercure total dans les échantillons liquides d’hydrocarbures. Avant d’analyser ses formes dissoutes, il doit être filtré. Toutefois, pour éviter les pertes dues à l’évaporation ou l’adsorption, la mesure doit être effectuée avant toute filtration, centrifugation ou exposition à l’air. Une partie de ce Hg peut contaminer l’air et l’environnement s’il est exposé à la chaleur ou au soleil.

2. L’exploitation minière

Dans certains pays, la première source de contamination de l’environnement est l’orpaillage. L’extraction et le traitement d’autres minéraux, de pétrole, de gaz et de charbon naturellement contaminés par du mercure sont également concernés.

3. Les incinérateurs

Autrefois, on retrouvait des résidus non-négligeables de mercurochrome ou de thermomètres cassés dans les incinérateurs hospitaliers. Le mercure des amalgames dentaires est retrouvé dans les crématoriums.

4. L’emploi d’autres combustibles fossiles

Un taux élevé de Hg peut être retrouvé dans la tourbe ou le bois, les arbres ayant poussé sur des sols pollués ou dans une atmosphère contaminée. L’élément 80 est libéré lors de la combustion ou de la transformation en d’autres produits.

5. Certains procédés industriels

Les procédés dans l’industrie du chlore et de la soude caustique peuvent libérer cet élément dans l’environnement.

6. Le recyclage

Le recyclage des thermomètres, des phares de voitures et des lampes au mercure provoque une grave pollution locale, etc.

7. Les séquelles industrielles et de guerre

Les sols des chapelleries, des miroiteries, des cristalleries et des ateliers de doreurs restent contaminés même des années après l’arrêt des activités. Il en est de même pour le mercure industriel (fulminate de mercure) utilisé depuis 1805 dans la fabrication de munitions : amorces de balles, obus, mines, etc. Des séquelles socio-économiques, écologiques et humaines durables sont le résultat des pollutions chroniques, comme ce fut le cas à Minamata.

La mobilité du mercure

La vapeur de Hg est très mobile et peut se déplacer facilement dans l’air, le sol et les sédiments. Cette mobilité est réduite en présence de complexes argilo-humiques, mais est augmentée dans les sols acides et lessivables. Elle dépend également de la température et du type de sol. Ainsi, une pile bouton peut polluer 1 m³ d’un sol moyen européen pendant 500 ans ou 500 m³ durant un an. Les animaux peuvent aussi transporter le mercure par bioturbation. En raison de sa non biodégradabilité, le Hg reste un polluant dangereux pour les êtres vivants.

Le mercure est un contaminant qui peut traverser les frontières. Les lacs québécois subissent une pollution en raison du transport de particules depuis le sud de l’Ontario et du nord des États-Unis. La teneur en Hg des lacs a doublé depuis le siècle dernier, obligeant les pêcheurs à mesurer leur consommation de poisson.

La pollution de l’air par le mercure

La pollution de l’air extérieur

Auparavant, on pensait que la pluie purifiait l’air et fournissait de l’eau pure aux écosystèmes. Cependant, la vérité est que la pluie réduit les polluants tels que les pesticides et les métaux dangereux comme le mercure. La volatilité de cet élément contribue à la pollution atmosphérique, des eaux et des sédiments quand il est lavé par la pluie et le brouillard. Les incendies peuvent également répandre du mercure dans l’air et polluer l’environnement.

L’EPA, en collaboration avec des universités américaines, a mis en évidence la pollution de plusieurs régions par l’Hg. Les analyses de pluies et de neige ont montré qu’autour de Détroit, sa teneur est 65 fois supérieure au seuil défini par l’EPA. À Chicago, elle est de 41 fois supérieure et 73 fois plus à Kenosha, Wisconsin. La teneur moyenne en mercure sur six ans à Duluth est près de six fois le seuil, tandis que les pluies les moins polluées dépassent également ce seuil. Le degré d’urbanisation n’influence pas les résultats. En effet, dans le Michigan, un nombre 35 fois supérieur au seuil a été relevé tandis que la région de Devil’s Lake du Wisconsin a également enregistré 23 fois le seuil.

À la fin des années 90 et au début des années 2000, la teneur en mercure dans les précipitations dépassait encore le seuil dans douze états de l’est des Etats Unis :

• l’Alabama ;
• la Floride ;
• la Géorgie ;
• l’Indiana ;
• la Louisiane ;
• le Maryland ;
• le Mississippi ;
• l’État de New York ;
• la Caroline du Nord ;
• la Caroline du Sud ;
• la Pennsylvanie ;
• le Texas.

L’usage massif du charbon fait de la Chine et des États-Unis les deux pays les plus touchés par la pollution de l’air. La première place de l’émission mondiale de l’élément 80 revient à la Chine.

La pollution de l’eau et des sédiments par le mercure

Une petite quantité de Hg est capable de polluer des étendues d’eau et d’augmenter son taux chez les poissons à un niveau dangereux pour la consommation humaine.

Une étude de 1991 a révélé qu’une centrale thermique de 100 MW émet 11, 4 kg de cet élément chimique par an.

Des acres d’étang au nombre de 25 peuvent être polluées par environ 9 g de mercure. Ce qui engendrerait un dépassement des seuils présumés « sûrs » de Hg dans les poissons destinés à la consommation.

Près de Bergen, en Norvège, l’épave du sous-marin allemand « U-864 » coulé près de l’île de Fedje, le 09 février 1945 a favorisé une pollution importante par l’élément 80. En effet, les 65 t de mercure qu’il transportait dans 1 875 flasques d’acier, destinées à soutenir l’effort de guerre du Japon, ont commencé à relâcher leur contenu et à contaminer les poissons et la zone environnante. Le 22 février 2003, l’épave fut découverte et depuis, la pêche a été interdite dans un rayon de 30 000 m². Malgré les études entreprises par l’administration côtière norvégienne, la dépollution du site n’a pas encore commencé en 2019.

La contamination des organismes et des écosystèmes

Volatile, le mercure s’échappe dans l’atmosphère, contaminant les précipitations, la  neige et les eaux de fonte de neiges, les eaux nivéales et les lacs de montagne.

La contamination des sédiments

Les sédiments reçoivent la part de l’élément 80 non évaporée ou non absorbée par les plantes ou stockée dans le sol. Les bactéries la transforment en méthylmercure bio-assimilable pour les poissons, les crustacés et les oiseaux marins. La contamination se propage dans la chaîne alimentaire.

La contamination en mer

Les poissons prédateurs qui vivent longtemps en mer, tels que les thons et les espadons, sont  contaminés par le mercure. Selon leur provenance et leur âge, les poissons des abysses sont aussi affectés.

La bioaccumulation du mercure dans le réseau trophique concerne également les oiseaux marins et les cétacés. Au début des années 90, le taux moyen du Hg a été mesuré dans les foies et les muscles de certains oiseaux de la Mer du Nord. Elle est exprimée en poids sec. Le tableau suivant montre les résultats :

Oiseaux marins	Taux dans le foie (µg/g)	Taux dans le muscle (µg/g)
Guillemot marmette	8,5	3,4
Mouette tridactyle	5,6	1,9
Mouette rieuse	2,6	0,9
Macreuse noire	9,5	2,1

Dans la même région, le taux moyen de mercure chez le marsouin commun était de 65,2 µg/g dans le foie. Il s’élevait à 4,1 µg/g dans les muscles et à 7,7 µg/g dans les reins. On a remarqué des pics de mesure de 17,5 µg/g chez la mouette tridactyle et de 456 µg/g chez le marsouin. Les facteurs de risque identifiés étaient l’habitat et le régime alimentaire.

Les résultats ont aussi révélé une augmentation du taux de mercure avec l’âge du marsouin. Pourtant, le pourcentage de methylmercure baisse avec l’âge au bénéfice du Hg lié à du sélénium. Cela suppose l’existence d’un mécanisme de détoxification dans les lysosomes des cellules hépatiques de ce mammifère.

Pour ces raisons, des limites de consommation des produits de pêche ont été instaurées. Elles concernent les populations locales qui vivent près des milliers de lacs et rivières de 44 états américains.

La contamination des sols

La bioaccumulation par les champignons se produit suite à leur pousse sur des sols pollués ou sur des arbres contaminés en décomposition. C’est le cas du Calvatia gigantea (Tête de mort), comestible, qui a une forte affinité pour le mercure et le methylmercure. Les teneurs peuvent atteindre 19,7 ppm sur des sols apparemment non pollués.

La contamination sur terre

Les lichens et les champignons peuvent accumuler une quantité non négligeable de Hg.

Les psalliotes peuvent contenir 20 à 50 fois plus de méthylmercure et de mercure quel que soit leur sol de pousse.

En France, Didier Michelot a mené une étude (Centre National de Recherche Scientifique) qui consistait à effectuer 3 000 mesures de quinze métaux chez 120 échantillons de différentes espèces de champignons. Quatre espèces se sont distinguées :

• le bolet moucheté avec 94 ppm ;
• l’agaric d’été avec 87,4 ppm ;
• l’agaric des jachères avec 84,1 ppm ;
• le pleurote du panicaut avec 82 ppm.

Dans certains pays, des publications officielles ont lancé des alertes répétitives au public sur l’empoisonnement aux métaux lourds présents dans les champignons.

L’effet du mercure sur la santé reproductive

La reproduction des espèces en haut de la chaîne alimentaire est plus touchée. L’homme fait donc partie des concernés. D’autres animaux marins et terrestres peuvent être affectés :

• les poissons ;
• les requins ;
• les cachalots ;
• les phoques ;
• les orques ;
• la loutre ;
• la sterne ;
• le vison ;
• les canards ;
• les limicoles ;
• le huard ;
• etc.

Les études des Centers for Disease Control and Prevention ont révélé un risque de malformation congénitale chez 320 000 nouveaux nés. Par ailleurs, la présence élevée du mercure dans le sang touche 1/12 des femmes en âge de procréer. Cela peut impacter sur le développement neurologique du fœtus.

Depuis 1930, les vaccins ayant comme principe actif le Thiomersal contiennent l’élément 80.

Le contrôle du mercure et son évolution dans la législation

Le « plan mercure » mis en place par le Programme des Nations unies pour l’environnement est d’ordre mondial.

Le 19 janvier 2013, la convention de Minamata a été validée à Genève par 140 États, après une semaine de négociation. Elle a pour but de diminuer les émissions de mercure à l’échelle mondiale. Elle a été symboliquement signée à Minamata, au Japon, le 10 octobre de la même année. Cette ville a été choisie pour rendre hommage à ses habitants, gravement contaminés par le mercure pendant plusieurs années. La pathologie est connue sous le nom de la maladie de Minamata. La ratification de la convention passe par 50 États pour entrer en vigueur. Le programme de la convention comptait interdire à partir de 2020 l’utilisation du mercure dans la fabrication de :

• thermomètres ;
• tensiomètre ;
• batteries ;
• interrupteurs ;
• crèmes cosmétiques ;
• lotions cosmétiques ;
• lampes fluorescentes.

La convention de Minamata inclut également des dispositions sur le stockage et la gestion des déchets contenant du mercure. Cependant, les petites mines d’or et les centrales électriques au charbon ne sont pas couvertes par cette convention. Cela a causé des regrets de la part des organisations non gouvernementales écologiques. Les amalgames dentaires et certains vaccins ne sont pas concernés par la convention. Le secrétaire général adjoint de l’Organisation des Nations Unies chargé du Programme des Nations Unies pour l’environnement, Achim Steiner, a souligné l’ampleur de la contamination au Hg. Il a qualifié ce phénomène de « terrible héritage » qui affecte aussi bien les Inuits du Canada que les ouvriers des mines d’or en Afrique du Sud.

Le contrôle du mercure aux États-Unis

Les États du Michigan, de l’Ohio et de l’Indiana, ont mis en place des réglementations pour limiter la consommation de poisson, chacun au niveau de leur propre juridiction. Le Wisconsin et le Minnesota ont pris des mesures plus strictes en interdisant ou en limitant la consommation de poissons venants des centaines de lacs.

Régulièrement, l’EPA publie des conseils à l’intention des femmes enceintes, des enfants et des personnes vulnérables. Il recommande surtout de limiter la consommation des fruits de mer et de certains poissons comme le thon ou l’espadon.

Le contrôle du mercure au Canada

La consommation de certains poissons marins et des grands lacs est restreinte au Canada.

Le contrôle du mercure et sa législation en Europe

L’utilisation du mercure est régulée en Europe et il doit être contrôlé dans l’alimentation et dans l’eau potable.

Deux rapports ont donné lieu à l’adoption d’une stratégie communautaire sur le mercure, avec six objectifs à traduire en actions spécifiques, par  l’Union Européenne. L’un est un rapport de 2002 sur le mercure dans l’industrie du chlore et de la soude. L’autre date de 2003 et insiste sur les risques liés à l’usage du mercure pour la santé et l’environnement. En effet, le 22 mars 1982, une recommandation a été émise sur le mercure du secteur de l’électrolyse des chlorures alcalins. Cela a motivé les études de la Commission au Conseil en 2002.

La France a été chargée par la Commission européenne pour rédiger un argumentaire pour réviser la classification du mercure, dans le cadre de la directive 67/548/CEE. Il concerne la classification, l’emballage et l’étiquetage des substances dangereuses. L’AFSSET s’est concentrée sur la classification Cancérogène Mutagène Reprotoxique dans le but d’interdire la vente du mercure pour usage personnel et imposer une forte vigilance en milieu professionnel. En novembre 2005, au vu de l’étude de l’AFSSET, les responsables de la classification et de l’étiquetage ont souhaité avoir plus de précisions sur la toxicologie du mercure et son caractère cancérogenèse et mutagène. Les données ont été fournies par l’Institut Nationale de Recherche Scientifique et de l’Institut National de l’Environnement Industriel des Risques. La procédure devrait mener à un changement de statut du Hg.

Le 1er juillet 2006, la Restriction of Hazardous Substances limite l’utilisation du mercure à 0,1 % du poids du matériau dans les produits vendus en Europe.

En juin 2007, le Parlement européen à Strasbourg a adopté un règlement sur l’interdiction d’importer et d’exporter du Hg, ainsi que sur les conditions de stockage de ce métal.

Environ un mois plus tard, les députés européens ont également voté en faveur de l’interdiction des thermomètres au mercure non électriques. Par la même occasion, ils ont aussi interdit d’autres instruments de mesure couramment utilisés contenant l’élément 80. Les députés ont rejeté la demande de « dérogation permanente pour les fabricants de baromètres » mais leur ont accordé deux ans d’exemption. Toutefois, l’utilisation de la pile au mercure dans les thermomètres était toujours autorisée.

D’après le parlement, 80 à 90 % du Hg des instruments de mesure et contrôle figure dans les thermomètres médicaux et domestiques, en grande partie importés depuis l’Extrême-Orient. Cependant, leurs alternatives sont moins onéreux pour le particulier alors que les substituts des instruments scientifiques fabriqués en Europe sont plus chers (manomètre, tensiomètre, baromètre, thermomètres non-médicaux). Bien que le conseil songeait à une privation complète, des dérogations ont été soumises à la demande du parlement. Elles touchent les anciens thermomètres et les sphygmomanomètres à mercure qui sont plus précis pour mesurer la tension artérielle. Seuls les instruments neufs seront concernés par l’interdiction non rétroactive. Cependant, la revente des matériels existants restera accordée, ce qui rendra la fraude plus  difficile à contrôler. De plus, les instruments vieux de plus de 50 ans (antiquités) contenant du mercure pourront toujours être importés.

Chaque pays membre est tenu de transposer la directive dans son droit national dans un délai d’un an à compter de son entrée en vigueur. Elle doit être mise en œuvre dans un délai maximal de 18 mois à partir de la date de cette transposition (sauf pour les baromètres, pour lesquels le délai est étendu à 24 mois).

La Commission européenne prévoit à la fin de l’année 2007 de proscrire le mercure dans toute préparation thérapeutique. Elle doit également se prononcer sur son avenir dans le domaine de la dentisterie où il est utilisé à 50 % dans les plombages et amalgames dentaires.

La Norvège n’est pas un pays de l’Union Européenne, mais elle a tout de même interdit tout usage du mercure depuis le 1er janvier 2008.

En janvier 2008, un comité scientifique européen a sorti un rapport en anglais qui affirme que les amalgames dentaires sont sans danger pour la santé humaine. La moitié des membres était des dentistes.

L’UE est considérée comme le plus grand exportateur de ce métal dans le monde. Le 22 février 2008, la Commission européenne, après concertation, a suggéré l’arrêt des exportations de ce métal, à titre d’exemple. L’UE cherche des solutions pour gérer les surplus de mercure, suite à l’abandon de son utilisation par l’industrie du chlore et de la soude (12 000 t). Le stockage dans d’anciennes mines de sel spécialement adaptées a été étudié.

Le 26 février 2008, le Journal Officiel de l’Union Européenne publie une Position commune  (n°1/2008) du CE pour l’adoption d’un règlement sur le stockage sécurisé et l’interdiction des exportations du métal.

Le contrôle du mercure et sa législation en France

En 2008, la Direction Générale de l’Alimentation a émis une mise à jour des recommandations de consommation. Cependant, elle ne possède pas de plan de suivi des contaminants tels que le mercure.

Un cas spécifique concerne l’exploitation minière aurifère en Guyane, où la quantité de Hg utilisée illégalement et dispersée dans l’environnement est peu connue.

En 2017, le règlement européen sur l’élément 80, incorporant l’Union européenne à la Convention de Minamata (du 10 octobre 2013), est traduit dans le droit français. Ce règlement vise à combler les lacunes réglementaires de l’UE. Ses objectifs sont de:

• conditionner l’utilisation du mercure ;
• systématiser son stockage ;
• réglementer le commerce du Hg, de ses composées et des mélanges qui le contiennent ;
• surveiller la fabrication, l’usage et le commerce des produits à base de ce minerai ;
• gérer les déchets de l’élément 80.

La finalité est de protéger la santé humaine et l’environnement contre les activités anthropiques liées au mercure. Par ailleurs, six lacunes ont été pointées du doigt  :

• l’importation de mercure métallique ;
• l’exportation des produits ayant du Hg ajouté ;
• les utilisations du minerai dans les procédés industriels  ;
• les nouveaux emplois de l’élément 80 ;
• la technique traditionnelle d’extraction d’or ;
• les amalgames dentaires.

En 2017, la principale utilisation du mercure restant dans l’Union Européenne était pour les amalgames dentaires. Désormais, il est interdit d’utiliser des amalgames pour les femmes enceintes ou allaitantes ainsi que pour les enfants de moins de 15 ans. Les établissements de soins dentaires doivent, dorénavant, utiliser des amalgames prédosés encapsulés pour minimiser les émissions et l’exposition. De plus, les cliniques dentaires sont contraintes de s’équiper en séparateurs d’amalgames pour éviter le rejet dans les égouts et les masses d’eau. La Commission était tenue de présenter un rapport au Parlement européen et au Conseil avant juin 2020 pour étudier la résolution d’un abandon des amalgames dentaires d’ici à 2030.

La gestion du risque lié au mercure

Les propriétés physico-chimiques du mercure ont facilité sa propagation dans l’environnement, à cause de sa présence dans les thermomètres, les manomètres, les amalgames dentaires, les lampes fluorescentes, etc.

La mise en œuvre des solutions demande de l’implication à tous les niveaux. Il est possible de limiter la dispersion de l’Hg dans l’environnement en prenant les mesures suivantes :

• l’interdiction du mercure dans les usages non indispensables si une alternative moins nocive est disponible ;
• l’amélioration du recyclage des objets, piles et accumulateurs contenant l’élément 80 ;
• la vérification de la teneur en Hg du charbon utilisé pour la combustion et l’utilisation de procédés pour traiter les gaz avant leur libération dans l’atmosphère ;
• l’adoption de procédés industriels sans mercure, notamment dans le secteur minier.

La récupération et le recyclage des piles bouton est obligatoire. Les piles bâtons sont remplacées par d’autres. Il est également possible de réduire l’exposition humaine au méthylmercure en adoptant certaines mesures, telles :

• les recommandations alimentaires comme éviter la consommation du thon, du merlin, d’espadon surtout pour les personnes à risque ;
• le contrôle de la teneur en mercure des poissons des lacs utilisés pour la pêche sportive, accompagnée par la diffusion des recommandations aux pêcheurs.

Le traitement des écosystèmes contaminés par le mercure

Il est essentiel de relever le défi du traitement des précipitations, comme indiqué dans un rapport et une campagne de sensibilisation aux États-Unis. Les auteurs et la NWF encouragent vivement les industriels et les gestionnaires d’incinérateurs à abaisser leurs émissions de mercure. De plus, ils sensibilisent les citoyens sur l’économie d’énergie afin de limiter les émissions de Hg provenant des combustibles. De même, ils les invitent à ne plus acheter de piles ou de produits à base de mercure et leur recommandent de s’en défaire correctement.

La sensibilisation s’adresse également au gouvernement fédéral et aux États pour qu’ils suivent de près la teneur en mercure dans les précipitations. La NWF se porte garant de l’exécution des analyses de la pluie en cas d’incompétence des autorités responsables. Elle est soutenue par les scientifiques de l’université du Michigan et du Minnesota dans cette déclaration. Chicago, Cleveland, Détroit, Duluth et Gary (Indiana) étaient les villes sélectionnées en premier lieu.

L’adoucissement de l’acidité des eaux pluviales, puis leur filtration sur du charbon actif avant leur utilisation dans l’arrosage des légumes et dans l’alimentation des animaux ont été également suggérés. Le charbon sera, par la suite, incinéré dans des équipements disposant de filtres adaptés.

Une étude a suivi l’alimentation des femmes d’un village sur le bord de la rivière Tapajós (Amazonie) durant un an. Les résultats ont montré que la consommation de fruits réduit l’absorption du mercure par l’organisme. Toutefois, on ne sait pas si c’est lié à un fruit en particulier de la région ou aux fruits en général.

Des chiens ont été dressés pour repérer les gouttes de l’élément 80 piégées dans différents endroits :

• moquettes ;
• instruments contaminés ;
• fentes de plancher ;
• égouts ;
• puits ;
• etc.

L’objectif consiste à récupérer le mercure en l’amalgamant avec un autre métal  (poudre de zinc par exemple) avant son évaporation. Le projet a été nommé « Mercurius 98 » et 1 000 écoles y ont participé. Grâce à cette technique, deux labradors renifleurs de Hg a permis la collecte de 1,3 t de cet élément en Suède, dans ces mêmes écoles. Un autre chien dressé a détecté 2 t de mercure dans les écoles du Minnesota.

Pour augmenter les rendements de la  phytoremédiation, des scientifiques cherchent à modifier génétiquement des plantes.

La méthode d’analyse du mercure

La spectrométrie d’absorption atomique est la méthode d’analyse du mercure la plus utilisée. Cette technique est adaptée à la mesure de cet élément dans différents types d’eau (eau de surface, eaux usées, eaux souterraines, eau potable). Les raisons du contrôl de la concentration de l’Hg dans l’eau sont :

• la vérification des réseaux d’égouts municipaux ;
• la conformité aux réglementations en vigueur (eau potable) ;
• l’examen des matières dangereuses ;
• la protection des sols ;
• la rénovation des terrains contaminés.

Deux étapes distinctes sont à suivre pour préparer l’échantillon à analyser. La première consiste à oxyder toutes les formes de mercure avec une digestion acide. La seconde est la réduction des ions en mercure élémentaire gazeux, qui sera dirigé vers la cellule de spectrométrie atomique.

Le mercure est attiré par les lipides des tissus gras des organismes vivants aquatiques et par précipitation dans les sédiments marins. L’analyse de ces derniers permet de dater une pollution au Hg, aussi bien naturelle qu’industrielle.

Pour mesurer le métal trace, les échantillons solides sont analysés par une méthode similaire. On les fait passer dans un four fermé à une température contrôlée et en présence d’oxygène. Les gaz formés sont recueillis dans un tube catalytique à haute température pour réduire les organo-mercures en Hg. Un support en or sert à amalgamer ce produit qui va être ensuite soumis à une brusque élévation de température (environ 950 °C) pour obtenir du mercure solide.

La quantification de l’élément 80 s’effectue ensuite par spectroscopie d’absorption atomique en vapeur froide, à une longueur d’onde de 253,95 nm, en comparaison avec une norme internationale (appelée MRC ou CRM). Cette méthode est qualifiée de « vapeur froide », car la température de mesure est relativement basse (115 °C) par rapport à la spectrométrie d’absorption atomique classique (flamme ou four graphite). Ses avantages sont multiples. Les échantillons sont simplement pesés et analysés sans passer par une préparation avec des acides ou d’autres produits chimiques.

Cette technique permet de récupérer presque 100 % de l’échantillon et ne nécessite pas de faire un autre amalgame avant la mesure. Dans des conditions particulières (salle blanche et amalgamation), les limites de quantification peuvent atteindre 0,005 ng pour un gramme d’échantillon, soit 0,005 ppb ou 5 ppt. Dans les conditions normales pour une simple analyse, la limite de quantification est autour de 0,5 ppb ou 500 ppt. Les limites de détection sont exprimées en valeur absolue et peuvent descendre jusqu’à 0,003 ng de mercure absolu.

La longueur d’onde d’absorbance du mercure est de 253,7 nm. La lampe à cathode creuse du spectromètre atomique doit être calibrée à cette longueur d’onde. Le résultat est comparé avec les absorbances des solutions étalons préparées. Lintervalle de l’étalonnage est entre 0,1 µg/L et 1,5 µg/L. Une limite de détection d’environ 0,04 µg/L entraîne une limite de quantification de 0,12 µg/L. Le Centre d’Expertise en Analyse Environnementale québécois révèle les taux de récupération par cette méthode :

• 101 % pour les échantillons aquatiques ;
• 97,2 % pour les échantillons biologiques ;
• 90,1 % pour les échantillons de sédiments.

Les faits historiques sur le mercure

Le mercure a été nommé vif argent depuis l’Antiquité, un terme populaire autant chez les alchimistes que dans le corps médical. Ils l’ont symbolisé par la représentation de la planète Mercure, d’où son nom actuel. Il a connu de nombreuses applications malgré sa haute toxicité.

Il était employé dans la fabrication de nombreux remèdes utilisés en médecine, à savoir :

• le mercure courant, crud ou coulant ;
• le mercure lié au soufre (cinabre et ethiops minéral) ;
•  les sels neutres ou solutions salines à base de mercure (sublimé doux, sublimé corrosif et mercure doux) ;
• le calomelas des Anglois ;
• la panacée mercurielle ;
• le précipité blanc et l’eau phagédénique ;
• la dissolution de mercure et le précipité rouge ;
• le turbith métal ou précipité jaune et le précipité vert.

Les compositions mercurielles les plus courantes sont :

• les pilules de Belloste ;
• les dragées de Keyser ;
• le sucre vermifuge et l’oprate mésentérique ;
• la pommade mercurielle ;
• l’onguent néapolitain ;
• l’onguent gris ;
• l’onguent mercuriel ;
• les trochisques escharotiques ;
• les trochisques de minium ;
• l’emplâtre de vigo ;
• etc.

En 2700 avant notre ère, le mercure aurait été utilisé dans les amalgames avec l’or, l’argent ou d’autres métaux. Certains chercheurs d’or actuels ont encore recours à cette méthode pour les paillettes et les poussières d’or. Il suffit de chauffer l’amalgame vers 400 à 500 °C pour faire évaporer le mercure qui sera ensuite condensé et récupéré après son passage à travers un serpentin froid. C’est une technique peu adoptée dans l’orpaillage traditionnel, mais utilisée dans au moins 10 % de la production mondiale de l’or, principalement dans les prospections de surface. Elle est la source de graves problèmes de pollution dans les rivières d’Amazonie et de Birmanie. Ceux qui mangent beaucoup de poissons et les personnes âgées amérindiennes wayanas sont les plus touchés.

En miroiterie, le mercure est utilisé dans l’étamage des glaces. Une feuille d’étain est dissoute par le mercure pour parfaire son contact avec le poli de la glace. Un amalgame de bismuth, d’étain et de plomb réduit en feuilles constitue le tain.

En 1643, en raison de la densité élevée de ce métal, Torricelli préféra se servir du mercure pour créer son baromètre

Depuis le XVII^e siècle, il s’est retrouvé dans les thermomètres. Cela est dû à son coefficient de dilatation thermique élevé. Cependant, le thermomètre à mercure a soulevé des préoccupations en matière de santé publique.

Dans l’artisanat d’art, la dorure de divers objets est faite d’amalgames de Hg et d’or, dont le bronze est l’exemple le plus connu.

En 1799, l’Anglais Howard fut le pionnier de l’utilisation du fulminate de mercure (Hg(ONC)2) en tant que détonateur, une pratique qui persista jusqu’à récemment.

Au XVI^e siècle, l’alchimiste Paracelsus a composé un remède à base de Hg pour traiter la syphilis.

Mercure était le 29^ème jour du mois de nivôse dans le calendrier républicain français.