Zinc - Canadian Environmental Quality Guidelines

ZINC
1999
Recommandations canadiennes
pour la qualité des sols :
Environnement et santé humaine
C
e feuillet d’information présente les recommandations canadiennes pour la qualité des sols
concernant le zinc (Zn) total pour la protection de
l’environnement (tableau 1). Un document scientifique
plus élaboré, soutenant les recommandations présentées
ici, est également disponible (Environnement Canada,
1996).
Information générale
fusion relativement bas de 419 °C et un point d’ébullition
de 907 °C. Le zinc est divalent et tend à réagir fortement
avec les composés organiques et inorganiques. Le zinc
forme des combinaisons stables avec plusieurs substances
organiques, incluant les acides humiques et fulviques et un
large éventail de composés biochimiques. Le zinc
métallique est insoluble, alors que les différents composés
du zinc varient entre insolubles (oxydes, carbonates,
phosphates, et silicates) et extrêmement solubles (sulfates
et chlorures) (Environnement Canada, 1996).
Le zinc (CAS 7440-66-6) est un métal de transition du
Groupe 2B, qui a le numéro atomique 30 et une masse
moléculaire de 65,38. À l’état pur, le zinc a un point de
Le zinc est principalement utilisé dans le processus de
galvanisation; une utilisation en croissance rapide. Il est
prévu que la demande en zinc va continuer à augmenter
-1
Tableau 1. Recommandations pour la qualité des sols concernant le zinc (total) (mg·kg ).
Vocation du terrain
Agricole
Résidentielle/
parc
Commerciale
Industrielle
Recommandation
200a
200a
360a
360a
RQSSH
Voie limitant la RQSSH
NCb
NCb
NCb
ND
ND
ND
NCb
ND
RQSSH provisoire
Voie limitant la RQSSH provisoire
NCc
ND
NCc
ND
NCc
ND
NCc
ND
RQSE
Voie limitant la RQSE
200
Contact avec le
sol
200
Contact avec le
sol
360d
Cycle des
nutriments et de
l’énergie
360d
Cycle des
nutriments et de
l’énergie
RQSE provisoire
Voie limitant la RQSE provisoire
NCe
ND
NCe
ND
NCe
ND
NCe
ND
Critère provisoire de qualité des sols (CCME, 1991)
600
500
1500
1500
Notes : NC = non calculée; ND = non déterminée; RQSE = recommandation pour la qualité des sols : environnement; RQSSH = recommandation pour la
qualité des sols : santé humaine
a
Les données sont suffisantes et adéquates pour calculer une RQSE. Elle est inférieure au critère provisoire correspondant de qualité des sols (CCME, 1991).
Par conséquent, la recommandation pour la qualité des sols remplace le critère provisoire de qualité des sols pour cette utilisation du terrain.
b
Il n’existe présentement aucune RQSSH pour cette utilisation du terrain.
c
Il n’existe présentement aucune RQSSH provisoire pour cette utilisation du terrain.
d
La RQSE est la moyenne géométrique entre la plus faible concentration produisant un effet (PFCE) et la vérification portant sur les cycles des nutriments et
de l’énergie.
e
Comme les données sont suffisantes et adéquates pour calculer une RQSE pour cette utilisation du terrain, aucune RQSE provisoire n’est calculée.
Les recommandations de ce feuillet d’information ne donnent qu’une orientation générale. Les conditions particulières à chaque lieu
doivent être prises en considération dans l'utilisation de ces valeurs. Les recommandations peuvent être utilisées différemment selon les
autorités concernées. Le lecteur est prié de consulter l'autorité appropriée avant d’appliquer ces valeurs.
Recommandations canadiennes pour la qualité de l'environnement
Conseil canadien des ministres de l'environnement, 1999
ZINC
Recommandations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
en raison de la demande croissante de produits galvanisés
pour les automobiles et de composantes structurales dans
l’industrie de la construction. Le deuxième usage en
importance du zinc est dans la fabrication de laiton et de
bronze pour les pièces de plomberie et pour les
composantes des systèmes de chauffage et de
climatisation. Les autres usages du zinc incluent la
fabrication de semi-produits en zinc, d’oxydes, de
produits chimiques et de poussière de zinc. L’oxyde de
zinc est important dans la fabrication de pneus et d’autres
produits en caoutchouc. De plus, il y a eu beaucoup de
recherches sur l’utilisation de zinc dans les piles, dont la
pile zinc-air développée récemment pour les ordinateurs
personnels. Cette pile dure trois fois plus longtemps que
les piles nickel-cadmium et peut être recyclée. La poudre
de zinc est utilisée dans la production de piles sans
mercure (Environnement Canada, 1996).
Whitby et coll. (1978) ont prélevé des échantillons de
26 sols agricoles du sud-ouest de l’Ontario pour évaluer
leur teneur totale en zinc. Les concentrations moyennes de
zinc dans les horizons Ap, B et C étaient de 88, 87 et 71
mg·kg-1 , respectivement. Webber et Shamess (1987) ont
observé une concentration moyenne de zinc de
126 mg·kg-1 dans les couches labourées de sols cultivés
dans le sud-ouest de l’Ontario. Frank et coll. (1976) ont
mesuré en moyenne 56,7 mg Zn·kg-1 dans des sols
prélevés dans toutes les régions rurales de l’Ontario.
Parmi ces échantillons, les sols organiques avaient la
concentration moyenne la plus élevée (66,3 mg Zn·kg-1),
tandis que les sols sablonneux avaient la concentration
moyenne la plus faible (39,9 mg Zn·kg-1).
Dans les échantillons de sols de surface prélevés à travers
l’Ontario dans des zones n’ayant pas été affectées par des
sources locales ponctuelles de pollution, les valeurs
représentant le 98e centile des mesures de concentration
de zinc étaient de 120 et 140 mg·kg-1 pour les parcs
ruraux et les vieux parcs urbains, respectivement (MEEO,
1993).
Au total, 1,18 million de t de zinc sont libérées dans
l’environnement canadien à chaque année, dont 768 500 t
(65 %) qui proviennent de sources naturelles et 414 000 t,
le reste, de sources anthropiques. L’usure naturelle des
matériaux terrestres est la plus grande source de libération
de zinc dans l’environnement, produisant 725 000 t
annuellement (Taylor et Demayo, 1980). Les sources
anthropiques de libération de zinc dans l’environnement
incluent la galvanoplastie, la fonte et la transformation de
minerais, le drainage des mines, les égoûts domestiques et
industriels, ainsi que la combustion de déchets solides et
de combustibles fossiles, le ruissellement des surfaces des
routes, la corrosion des alliages de zinc et des surfaces
galvanisées, et l’érosion de sols agricoles (Environnement
Canada, 1996).
La méthode d’analyse recommandée par le CCME (1993)
pour mesurer les concentrations de zinc dans les sols est la
méthode 6010 de la USEPA, intitulée: « spectroscopie
d’émission atomique en plasma à couplage inductif ».
Devenir dans l’environnement et
comportement dans le sol
Le zinc est très réactif dans les sols, de sorte qu’en plus
du Zn+2 inorganique, on retrouve aussi le zinc sous forme
de composés organiques solubles et insolubles. Le zinc
peut être adsorbé aux minéraux argileux et aux oxydes
métalliques et peut aussi être présent dans les minéraux
primaires des matériaux d’origine (Sachdev et coll.,
1992). En général, le zinc est réparti également parmi
tous les horizons du sol. Toutefois, le zinc pouvant être
extrait par EDTA diminue avec la profondeur dans le
profil du sol (Lindsay, 1972).
McKeague et Wolynetz (1980) ont mesuré une moyenne
de 74 mg Zn·kg-1 dans les sols canadiens. Par région, la
concentration de zinc est de 54 mg·kg-1 dans les sols du
Bouclier canadien, 64 mg·kg-1 dans les Plaines intérieures,
73 mg·kg-1 dans la Région de la Cordillère, 80 mg·kg-1
dans les Basses-Terres du Saint-Laurent, et 81 mg·kg-1
dans les Appalaches.
On a mesuré des concentrations de zinc de 55 mg·kg-1 et
94 mg·kg-1 dans les horizons de surface de sols agricoles
du nord-ouest de l’Alberta et de 81 mg·kg-1 dans le sol de
sous-surface (Soon et Abboud, 1990; Soon, 1994). Les
concentrations variaient entre 29 et 235 mg Zn·kg-1 de sol
dans les sols chernozémiques et luvisoliques couverts de
végétation indigène dans le sud-est et le centre de
l’Alberta. Les horizons Ah chernozémiques étaient plus
riches en zinc que les horizons C correspondants et les
couches LFH des sols luvisoliques avaient des niveaux
élevés de zinc (Dudas et Pawluk, 1980).
La concentration de zinc dans la solution du sol dépend
de la quantité de zinc présente dans le sol, de la solubilité
du composé particulier de zinc et de l’ampleur de
l’adsorption. La solubilité varie de façon significative
entre les différents composés de zinc; le sulfate de zinc
est très soluble dans la solution du sol, alors que l’oxyde
de zinc est relativement insoluble. Le zinc peut être
adsorbé aux minéraux argileux, mais peut aussi former
des composés stables avec la matière organique du sol,
dont les hydroxydes, les oxydes et les carbonates.
2
Recommandations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
ZINC
Plantes terrestres
Plusieurs études ont démontré que le pH du sol est un des
principaux facteurs affectant la mobilité et la rétention du
zinc dans les sols (Shuman, 1975; Evans, 1989; Duquette
et Hendershot, 1990; Davis-Carter et Shuman, 1993). Le
zinc devient plus soluble avec les diminutions de pH; le
zinc est donc plus mobile et, par conséquent, plus
disponible aux organismes lorsque le pH est faible, surtout
à pH <5 (Duquette et Hendershot, 1990). À pH <7,7, le
zinc est sous forme de Zn2+ dans la solution du sol, alors
qu’à pH >7,7, la forme prédominante est Zn(OH)2
(Giordano et Mortvedt, 1980), ce qui explique le lessivage
plus fréquent de zinc dans les sols acides.
La concentration la plus faible de zinc pouvant provoquer
des effets phytotoxiques est de 50 mg·kg-1 de sol sec, ce
qui a entraîné une diminution de 50 % de la production de
graines de navet (Brassica rapa), à un pH de 6,3
(Sheppard et coll., 1993).
Des symptômes communs de toxicité au zinc sont les
chloroses, particulièrement aux jeunes feuilles, et la
croissance réduite de la plante (Kabata-Pendias et
Pendias, 1992). Le zinc réagit avec d’autres produits
chimiques dans le sol. Les niveaux de fer dans les tissus
végétaux diminuent significativement en présence d’un
excédent de zinc dans le sol, alors qu’un excédent de
phosphore dans le sol induit une déficience en zinc dans
les plantes (Kabata-Pendias et Pendias, 1992).
La quantité de zinc biodisponible est déterminée par la
quantité de zinc qui est soluble ou qui peut être solubilisé,
présente dans le sol. Dans un sol donné, un équilibre
existe entre les différentes formes de zinc (c.-à-d.,
adsorbé, échangeable, minéraux secondaires, complexes
insolubles) dans les phases liquides et solides du sol.
L’absorption par les plantes, les pertes par lessivage,
l’introduction de zinc sous différentes formes, les
changements de la teneur en eau du sol, les changements
de pH, la minéralisation de la matière organique et les
changements du potentiel d’oxydo-réduction du sol sont
des facteurs qui influencent l’équilibre. À cause de la
complexité des interactions du zinc dans le sol, le
comportement de transport du zinc dans ce milieu ne peut
être prédit avec exactitude (Hinz et Selim, 1994). De plus,
les effets de l’adsorption dans le sol ne peuvent être isolés
des effets de solution, tel la précipitation.
Invertébrés terrestres
Une CL50 de 80 mg Zn·kg-1 de sol sec a été mesurée chez
le ver de terre, Eisenia foetida (Sheppard et coll., 1993).
Les caractéristiques des sols ont un rôle important à jouer
dans l’apport de zinc par les vers. Ma (1982) rapporte que
les niveaux de zinc dans les vers de terre, Lumbricus
rubellus, sont généralement relié aux concentrations de
zinc dans le sol et sont d’avantage corrélés avec les
concentrations de zinc dans les sols à faible pH. À plus
faible pH, le sol adsorbe moins le zinc, ce qui le rend plus
biodisponible pour les vers de terre.
Comportement et effets chez le biote
Faune sauvage et animaux d’élevage
Le zinc est un élément essentiel, nécessaire à la santé et au
bon fonctionnement de certains processus biologiques des
plantes et des animaux; il est une composante connue de
plus de 200 métallo-enzymes et autres composés
métaboliques (Vallee, 1959).
Le zinc est un nutriment essentiel pour la croissance, le
développement et le fonctionnement convenables chez les
mammifères et les oiseaux. Les besoins en zinc des jeunes
animaux domestiques et des volailles varient d’environ 40
à 100 mg Zn·kg-1 de nourriture. Puls (1988) rapporte une
forte corrélation entre le zinc et le calcium dans les
besoins alimentaires du bétail. La dose alimentaire
recommandée pour le bétail est de 45 mg Zn·kg-1 de
matière sèche ingérée avec 0,3 % de calcium. Pour chaque
0,1 % de calcium additionnel, 16 mg Zn·kg-1 devraient
être ajoutés à la diète. Au cours d’une revue par
le CNR (1980), les teneurs en zinc des différentes
nourriture pour animaux suivantes ont été rapportées:
pâture, 17 à 60 mg·kg-1 ; grains céréaliers, 20 à 30 mg·kg-1 ;
et farine de soya, 50 à 70 mg·kg-1 de poids sec. Les
symptômes cliniques d’intoxication au zinc comprennent
Processus microbiens
Les processus microbiens sont sensibles aux
concentrations de zinc. Cornfield (1977) a observé une
diminution de 21 % de la respiration de CO2 après une
exposition à 10 mg Zn·kg-1 dans le sol pendant 8 sem. La
nitrification semble moins affectée par le zinc puisque
Liang et Tabatabai (1978) ont trouvé qu’une
concentration de 327 mg Zn·kg-1 était nécessaire pour
entraîner une inhibition de 24 % de la nitrification.
3
ZINC
Recommandations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
la perte d’appétit, la consommation réduite d’eau et la
déshydratation, la surconsommation de minéraux, la perte
de condition (diminution du gain de poids ou perte de
poids), la faiblesse, la jaunisse, la diarrhée et la paralysie
des pattes chez les oiseaux (Environnement Canada,
1996). La faune sauvage et les animaux d’élevage sont
sensibles aux concentrations élevées de zinc dans leur
alimentation.
nutriments et de l’énergie est inférieure à la valeur
préliminaire relative au contact avec le sol, la moyenne
géométrique de ces valeurs est calculée comme
recommandation pour la qualité des sols concernant le
contact avec le sol. Si la valeur résultant de cette
vérification est supérieure à la valeur préliminaire, cette
dernière devient la recommandation liée au contact avec
le sol.
La concentration la plus faible produisant des effets,
750 mg Zn·kg-1 dans l’alimentation, a induit une
diminution de 64 % du nombre de nouveaux-nés viables
chez les moutons (Campbell et Mills, 1979). La quantité
minimale de zinc requise pour assurer une croissance et
un développement adéquats varie de façon marquée selon
l’organisme et le milieu environnant.
Pour les terrains à vocation agricole, la valeur la plus
faible entre la recommandation liée au contact avec le sol
et la recommandation relative à l’ingestion de sol et de
nourriture est recommandée comme RQSE.
Pour les terrains à vocation résidentielle/parc et à vocation
commerciale, la recommandation liée au contact avec le
sol devient la RQSE.
Élaboration des recommandations
Pour les terrains à vocation industrielle, la valeur la plus
faible entre la recommandation liée au contact avec le sol
et la vérification portant sur la migration hors-site est
recommandée comme RQSE. En se qui concerne le zinc,
les données sont insuffisantes pour permettre le calcul de
la vérification de migration hors-site.
Les recommandations canadiennes pour la qualité des sols
sont élaborées en fonction de différentes utilisations des
terrains selon la procédure décrite dans CCME (1996a) à
partir de différents récepteurs et scénarios d'exposition
propres à chaque utilisation des terrains (tableau 1). Les
détails méthodologiques de l’élaboration des recommandations pour la qualité des sols concernant le zinc (total)
sont présentées dans Environnement Canada (1996).
Recommandations pour la qualité des sols :
protection de la santé humaine
Il n’y a aucune recommandation ni valeur de vérification
disponible présentement en vue de la protection de la
santé humaine (tableau 2).
Recommandations pour la qualité des sols :
protection de l'environnement
Les recommandations pour la qualité des sols en fonction
de l'environnement sont fondées sur le contact avec le sol
à partir de données provenant d'études de toxicité sur les
plantes et les invertébrés. En ce qui concerne les terrains à
vocation agricole, des données de toxicité relatives à
l'ingestion de sol et de nourriture par les mammifères et
les oiseaux sont incluses. Dans le but d'élargir le champ de
protection, une vérification portant sur les cycles des
nutriments et de l'énergie est effectuée. Pour les terrains à
vocation industrielle, une vérification portant sur la
migration hors-site est aussi effectuée.
Recommandations pour la qualité des sols
concernant le zinc
Les recommandations pour la qualité des sols sont les
valeurs les plus faibles entre les RQSE et les critères
provisoires de qualité des sols (CCME, 1991) pour toutes
les utilisations de terrain.
Pour toutes les utilisations de terrain, la RQSE est
inférieure au critère provisoire de qualité des sols existant
(CCME, 1991). C’est pourquoi, les recommandations
pour la qualité des sols remplacent les critères provisoires
de qualité des sols (CCME, 1991).
Pour toutes les utilisations de terrain, la valeur
préliminaire relative au contact avec le sol (aussi appelée
concentration seuil produisant un effet [CSE] ou plus
faible concentration produisant un effet [PFCE], selon la
vocation du terrain) est comparée à la vérification portant
sur les cycles des nutriments et de l’énergie. Si la valeur
résultant de la vérification portant sur les cycles des
On trouvera dans le document du CCME (1996b) des
conseils sur les modifications qui peuvent être apportées à
la recommandation proposée pour la qualité des sols lors
de l’établissement d’objectifs particuliers à chaque site.
4
Recommandations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
ZINC
-1
Tableau 2. Recommandations pour la qualité des sols et résultats des calculs de vérification concernant le zinc (mg·kg ).
Vocation du terrain
Recommandations
Agricole
Résidentielle/
parc
Commerciale
Industrielle
200a
200a
360a
360a
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
Recommandations pour la protection de la santé
humaine/résultats des calculs de vérificationb
RQSSH
Recommandation relative à l’ingestion de sol
Vérification : inhalation de l’air intérieur
NC
NC
NC
NC
Vérification : migration hors-site
—
—
—
NC
Vérification : nappe phréatique (eau potable)
NC
NC
NC
NC
Vérification : produits agricoles, viande et lait
NC
NC
—
—
NC
ND
NC
ND
NC
ND
NC
ND
200c
200c
360d
360d
RQSSH provisoire
Voie limitant la RQSSH provisoire
Recommandations pour la protection de
l’environnement/résultats des calculs de vérification
RQSE
Recommandation relative au contact avec le sol
200
200
360
360
Recommandation relative à l’ingestion de sol et de
nourriture
640
—
—
—
Vérification : cycles des nutriments et de l’énergie
200
200
320
320
Vérification : migration hors-site
—
—
—
1000
Vérification : nappe phréatique (vie aquatique)
NCe
NCe
NCe
NCe
NCf
ND
NCf
ND
NCf
ND
NCf
ND
600
500
1500
1500
RQSE provisoire
Voie limitant la RQSE provisoire
Critère provisoire de qualité des sols (CCME, 1991)
Notes : NC = non calculée; ND = non déterminée; RQSE = recommandation pour la qualité des sols : environnement; RQSSH = recommandation pour
la qualité des sols : santé humaine. Le tiret représente une recommandation ou un résultat des calculs de vérification qui ne fait pas partie du scénario
d’exposition pour cette utilisation du terrain et qui, par conséquent, n’a pas été calculé.
aLes données ne sont suffisantes et adéquates que pour calculer une RQSE. Elle est inférieure au critère provisoire correspondant de qualité des sols
(CCME, 1991). C’est pourquoi la recommandation pour la qualité des sols remplace le critère provisoire de qualité des sols pour cette utilisation du
terrain.
bIl n’y a présentement aucune valeur pour la protection de la santé humaine.
cLa RQSE pour cette utilisation de terrain est fondée sur la recommandation relative au contact avec le sol.
dLa RQSE pour cette utilisation de terrain est fondée sur la moyenne géométrique entre la plus faible concentration produisant un effet (PFCP)
(410 mg⋅kg-1) et la vérification portant sur les cycles des nutriments et de l’énergie.
e
La vérification portant sur la nappe phréatique (vie aquatique) s’applique aux composées organiques et n’est pas calculée pour les contaminants
métalliques. Les préoccupations suscitées par les contaminants métalliques à un lieu donné seront examinées cas par cas.
fComme les données sont suffisantes et adéquates pour calculer une RQSE pour cette utilisation du terrain, aucune RQSE provisoire n’est calculée.
5
ZINC
Recommandations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
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Ce feuillet d’information a initialement été publié dans le document de travail intitulé « Recommandations
canadiennes pour la qualité des sols » (Conseil canadien des ministres de l’environnement, mars 1997,
Winnipeg). Il a été revu et édité avant d’être présenté ici.
6
Recommendations canadiennes pour la qualité
des sols : Environnement et santé humaine
ZINC (TOTAL)
Comment citer ce document :
Conseil canadien des ministres de l'environnement. 1999. Recommandations canadiennes pour la qualité des sols : Environnement et
santé humaine — zinc (1999), dans Recommandations canadiennes pour la qualité de l'environnement, 1999, Winnipeg, le Conseil.
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© Conseil canadien des ministres de l'environnement 1999
Extrait de la publication no 1300; ISBN 1-896997-36-8
Also available in English.
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