Les aspects environnementaux du mercure sont des aspects qui concernent l'état des lieux et les répercussions sur l'environnement des activités humaines émettant du mercure, toxique sous toutes ses formes, et leurs conséquences sur le cycle biogéochimique du mercure, un métal toxique et volatil à température ambiante présent dans tous les écosystèmes (AMAP/UNEP, 2013) mais avec des teneurs croissantes et préoccupantes liées aux retombées des émissions atmosphériques de l'ère industrielle (UN Environment, 2019). Sa concentration et sa répartition dans les écosystèmes sont devenues préoccupantes, notamment en raison de sa neurotoxicité pour l'Homme et l'Animal (Cariccio , 2019), en particulier sous sa forme méthylée, le méthylmercure (MeHg) qui est bioaccumulable et bioamplifiable (dans le réseau trophique aquatique notamment)., exposant les consommateurs fréquents de poissons, crustacés et fruits de mer à une intoxication mercurielle chronique..
Ainsi, en 1988, les émissions naturelles ont été estimées à , contre, pour les émissions artificielles, , provenant en particulier de la combustion du charbon, l'incinération de déchets contenant du mercure, l'orpaillage illégal en zone tropicale et certaines activités industrielles. Malgré l'interdiction du mercure pour un nombre croissant d'usages, le taux de mercure dans les poissons marins ne cesse de croître, atteignant des seuils très préoccupants chez de nombreux mammifères marins.
Mesures, normes et toxicité Analyses du mercure Il est utile de pouvoir différencier et tracer les différentes espèces du mercure car elles peuvent rapidement évoluer dans le temps (méthylation/déméthylation) et leur toxicité diffère beaucoup, et de le doser dans différentes parties des organismes étudiés.
Des analyses isotopiques permettent de mieux tracer l'origine d'une pollution ou d'une contamination ou les cycles saisonniers de contamination ou la bioconcentration du mercure concernant les apports de mercureEstrade N (2010) Discrimination et traçage isotopique des sources anthropiques du mercure dans l'environnement (Doctoral dissertation, Université de Pau et des Pays de l'Adour), par exemple dans un lacDufour E, Gerdeaux D, Corvi C, Khim-Heang S, Mariotti A (2001) Assessment of thecontaminant concentration variability among Lake Geneva Arctic char using stable isotopic composition (delta15N and delta13C). Environ Toxicol 16, 185-191
Les mesures de très faibles doses de mercure, dans l'air et les eaux météoriques ou la glace, impliquent de soigneusement éviter les contaminations involontaires des échantillons par le matériel de prélèvement et de laboratoireFerrari CP, Moreau AL & Boutron CF (2000) Clean conditions for the determination ofultra-low levels of mercury in ice and snow samples.Fresenius J Anal Chem 366, 433-437.
Toxicité Il est neurotoxique, toxique, écotoxique et joue un rôle de perturbateur endocrinien.
Le mercure est toxique sous toutes ses formes. Il est bioassimilable et bioaccumulable ; Il se concentre facilement dans les organismes. et tout au long du réseau trophique (pyramide alimentaire), en particulier dans les sédiments ou eaux douces, estuariennesLAURIER F., 2001, Cycle du mercure en estuaire, baie de Seine et Pays de Caux : spéciation chimique et biodisponibilité, Paris Université Paris 7, Th. Univ. Océanogr. Chim, 177p. ou marines où sous forme de méthylmercure (CH3Hg), bien que présent en traces infimes dans l'eau, il se concentre jusqu'à 10 millions de fois dans les organismes aquatiques (moules, huitres et autres animaux filtreurs en particulier). En tête de pyramide alimentaire, on le retrouve très concentré chez les cétacés (dauphins, cachalots..) ou oiseaux prédateurs marinsCOSSA D. (coord), 1999, La dynamique du mercure, IFREMER, Région Haute Normandie, (Programme scientifique Seine- Aval), 11, 25 p.. Dans la plupart des pays, c'est un des contaminants réglementés dans l'eau, l'air, les sols, les boues d'épuration, certains matériaux (contact alimentaire), les aliments... pour des raisons de protection sanitaire ; Il ne doit pas dépasser p.h. (poids humides), soit environ p.s (poids secs) dans l'alimentation ; Il est dans la plupart des pays l'un des 3 ou 4 métaux prioritaires retenus au titre de la surveillance chimique, dont par la Directive cadre sur l'eau en Europe (La norme de qualité environnementale (NQE) a été fixée à 0,05 μg/L pour l'eau).
Les matériaux d'emballages alimentaires contenant des aliments humides et/ou gras doivent en contenir moins de extractible à l'eau par kg de matériauContac alimentaire / Réglementation française LNE.
Origine du mercure Le mercure est présent dans la croûte terrestre, généralement en profondeur ou piégé dans le sol. Certains affleurements en contiennent des quantités plus importantes. Ce sont les endroits qui ont été utilisés comme mines de mercure, dès l'Antiquité parfois. Les pergélisols et glaces polaires (calotte glaciaire) et les rivièresFink-Mercier C. (2021). Contrôles biogéochimiques des concentrations et exports de mercure (Hg) dans les grandes rivières nordiques (mémoire de maîtrise en biologie) ; Université du Québec | URL=https://archipel.uqam.ca/15413/1/M17292.pdf et les lacs arctiques. peuvent en contenir de grandes quantités. Tout l'Arctique semble concerné.
Une source de mercure est le dégazage progressif de la croûte terrestre. Ce phénomène est responsable du dégagement de quantités importantes de mercure. Néanmoins, du fait de son universalité, à un endroit donné, ce phénomène joue un rôle mineur. Plus localement, les phénomènes volcaniques et certains geysers peuvent aussi être à l'origine d'émission atmosphérique importante de mercure. Ils en sont les principales sources naturellesArticle de la revue du BRGM sur le mercure et la santé.
Il a, pour partie, une origine naturelle (près des gisements naturels et à partir de certains geysers ou de certains feux de forêtFriedli HR, Radke LF, Lu J, Banic, CM, Leaitch WR, MacPherson, JI (2003) Mercury Emissions from Burning of Biomass from Temperate North American Forests: Laboratory and Airborne Measurements. Atmos. Environ. 37 ,253-267). Le reste a les activités humaines comme origine, et passe souvent une, voire plusieurs fois, par le compartiment atmosphériquePirrone, N, Cinnirella S, Feng X, Finkelman RB, Friedli HR, Leaner J, ... & Telmer K (2010) Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources. Atmospheric Chemistry and Physics, 10(13), 5951-5964..
La part anthropique de ce mercure (séquelle environnementale) varie beaucoup selon les régions et dans le temps, y compris saisonnièrement.
En mer, il peut notamment provenir de rejets industriels (ou stations d'épuration urbaines) terrigènes, voire de la corrosion de munitions immergées (amorces de munitions au fulminate de mercure) ; Les poissons prédateurs d'eau douce et marins le bioaccumulent fortement (thon, marlin, espadon…).
En Amérique du Sud, l'orpaillage en est une des sources principales.
Aux États-Unis où le mercure est une des principales sources de pollution de la pluie, il proviendrait essentiellement des émissions de centrales au charbon, de la combustion du pétroleWilhelm SM (2001) Estimate of Mercury Emissions to the Atmosphere from Petroleum. Environ. Sci. Technol, 35 , 4704–4710 et du gaz (notamment des gaz profonds), de l'industrie, de l'incinération de déchets et de la crémation ;
En Chine, il proviendrait de la production des métaux non ferreux (fusion de zinc notamment), de la combustion de charbon à forte teneur en mercure et de certaines activités industrielles (production de batteries, de lampes fluorescentes, de ciment sont les plus importants), contribuant respectivement pour environ 45 %, 38 % et 17 % du total des émissions de mercure sur la base des données de 1999.
Les débroussaillages par le feu, les incendies de forêtsFriedli HR, Radke LF, Prescott R, Hobbs PV & Sinha P (2003) Mercury Emissions from the August 2001 Wildfires in Washington State and an Agricultural Waste Fire in Oregon and Atmospheric Mercury Budget Estimates. Global Biogeochem. Cycles, 17 , 1039. doi:10.1029/2002GB001972Cinnirella S &Pirrone N (2006) Spatial and Temporal Distribution of Mercury Emissions from Forest Fires in Mediterranean Region and Russian Federation. Atmos. Environ. , 40 , 7346–7361 et autres feux de biomasse en sont aussi une source diffuseFriedli HR, Radke LF, Lu J (2001) Mercury in Smoke from Biomass Fires. Geophys. Res. Lett, 28 , 3223–3226.
Toute la planète est concernée par les retombées des émissions des grands pays industrialisés (dont la Chine, devenue l'une des principales sourcesJaffe D, Prestbo E, Swartzendruber P, Weiss-Penzias P, Kato S, Takami A, ... & Kajii Y (2005) Export of atmospheric mercury from Asia. Atmospheric Environment, 39(17), 3029-3038.), dont les zones polaires qui sont même fortement touchées bien que presque dépourvues d'établissements humainsFain X, Ferrari CP, Dommergue A, Albert MR, Battle M, Severinghaus J, Arnaud L, Barnola JM, Cairns W, Barbante C, Boutron C (2009) Polar firn air reveals large - scale impact of anthropogenic mercury emissions during the 1970s. Proc Natl Acad Sci U S A 106, 16114 - 16119..
Cette pollution est durable (ainsi, une étude chinoise a montré que 20 ans après la fermeture d'une usine polluante d'acide acétique à Songyuan (province de Jilin), 16,7 % des cheveux des résidents contenaient encore un taux de mercure dépassant (valeur de référence de l'EPA)L. Zhanga and M.H. Wong, Environmental mercury contamination in China: Sources and impacts, Croucher Institute for Environmental Science and Department of Biology, Hong Kong Baptist University, Hong Kong, PR China, mis en ligne par Environment International, Volume 33, Issue 1, janvier 2007, pages 108 à 121 le 17 août 2006.) : le mercure n'est pas biodégradable (et une même molécule peut de manière cyclique être méthylée et recontaminer la chaine alimentaire).
Cinétique environnementale Le mercure est le seul métal volatil à température et pression ambiante, y compris à partir de l'eau ou de sols polluésJörg Rinklebe, Anja During, Mark Overesch, Rainer Wennrich, Hans-Joachim Stärk, Sibylle Mothes, Heinz-Ulrich Neue (2009) Optimization of a simple field method to determine mercury volatilization from soils—Examples of 13 sites in floodplain ecosystems at the Elbe River (Germany) ; Vol.35, Issue 2, 9 février 2009, Pages 319–328 (résumé)), ce qui en fait le polluant métallique le plus spontanément mobile dans l'environnement (« polluant global »O. Lindqvist (1991) Special issue of first international on mercury as a global pollutant Water, Air and Soil Pollution, 56, pp. 1–8) et qui complexifie l'étude de son cycle biogéochimiqueSelin NE, Jacob DJ, Park RJ, Yantosca RM, Strode S, Jaegle L et Jaffe D (2007) Chemical Cycling and Deposition of Atmospheric Mercury: Global Constraints from Observations. J. Geophys. Res, 112, D02308, doi:10.1029/2006JD007450Selin NE, Jacob DJ, Yantosca RM, Strode S, Jaegle L & Sutherland EM (2008) Global 3-D Land-Ocean-Atmosphere Model for Mercury: Present-Day Versus Preindustrial Cycles and Anthropogenic Enrichment Factors for Deposition. Global Biogeochem. Cycles, 22, GB2011, doi10.1029/ 2007GB003040..
Trois facteurs ont dans ce cadre une grande importance écotoxicologiques, que les chercheurs tentent de modéliserYindong Tong, Wei Zhang, Cen Chen, Long Chen, Wentao Wang, Xindi Hu, Huanhuan Wang, Dan Hu, Langbo Ou, Xuejun Wang, Qiguang Wan (2014) Fate modeling of mercury species and fluxes estimation in an urban river ; Environmental Pollution, Volume 184, January 2014, Pages 54-61 ; ce sont : L'importance quantitative des flux de mercure (entre compartiments et entre ces compartiments et les espèces vivantes et inversement) ;