L’essence fait pire que les activités minières

Villigen, 06.03.2015 - Jusqu’à son interdiction, l’essence au plomb dominait les émissions anthropiques de plomb en Amérique du Sud. L’essence au plomb représentait en Amérique du Sud une source plus importante que les activités minières en termes d’émissions de ce métal lourd et toxique, et ce alors que l’histoire de cette région du globe est caractérisée par d’importantes quantités de plomb dégagées depuis des millénaires par l’extraction minière des métaux. Des chercheurs du PSI et de l’Université de Berne apportent aujourd’hui la preuve du rôle dominant de l’essence, en se basant sur des mesures effectuées sur une carotte de glace issue d’un glacier bolivien. Il ressort qu’à partir des années 1960, le plomb issu du trafic routier dans les pays voisins a pollué deux fois plus l’atmosphère que les activités minières régionales. L’étude paraîtra le 6 mars 2015 dans la revue spécialisée « Science Advances ».

A partir des années 1960, l’essence au plomb a représenté la source la plus importante d’émissions anthropiques, c’est-à-dire d’origine humaine, de plomb. Ce carburant a ainsi émis davantage que l’activité minière, pourtant particulièrement intense dans cette partie du globe, et elle aussi fortement émettrice de plomb. Par le passé, des mesures réalisées dans l’hémisphère nord avaient déjà révélé l’essence au plomb surpassait l’industrie minière en termes d’émissions. Mais ce genre de preuve conclusive faisait encore défaut pour la région de l’Altiplano en Amérique du Sud. Sur ce haut-plateau situé au milieu des Andes, entre la Cordillère occidentale et la Cordillère orientale, l’extraction de métaux à partir de minerais dégage en effet depuis l’ère précoloniale d’importantes quantités de plomb dans l’environnement.

Les chercheurs du PSI et de l’Université de Berne ont à présent apporté cette preuve. Pour ce faire, ils se sont appuyés sur des mesures réalisées sur une carotte de glace d’une longueur de 138 mètres prélevée d’un glacier du Nevado Illimani, à l’est de la Bolivie. Les glaciers stockent en effet dans leur glace les substances qui étaient présentes en leur temps dans l’atmosphère. L’analyse en laboratoire d’une carotte de glace issue des profondeurs d’un glacier permet donc de reconstruire les concentrations de ces substances dans le passé. Les auteurs de l’étude ont réussi à différencier les émissions de l’Altiplano issues de l’activité minière, de celles dues à l’essence au plomb et acheminées par le vent depuis des régions plus éloignées. Ceci a été rendu possible par l’utilisation d’un spectromètre de masse performant, grâce auquel ils ont pu déterminer les concentrations en plomb et les différentes compositions isotopiques de ces deux sources d’émission.

Les isotopes sont des variantes d’un élément chimique qui diffèrent par leur masse atomique respective. D’un point de vue chimique, les différents isotopes d’un élément présentent le même comportement. Cependant, en raison de leur différence de masse, ils peuvent être séparés par spectrométrie de masse, une technique analytique capable de trier les atomes en fonction de leur masse. Dans la nature, il existe huit différents isotopes du plomb. Les quatre plus légers d’entre eux sont stables, alors que les quatre plus lourds se caractérisent par une décroissance radioactive avec le temps. En se basant sur le rapport entre ces différents isotopes dans un échantillon environnemental, il est possible de déterminer l’origine de ce plomb. Les chercheurs ont à présent découvert l’empreinte laissée par l’essence au plomb : il s’agit du rapport entre les deux isotopes stables les plus lourds. « A partir de 1960, nous avons pu observer une proportion réduite de plomb 208 par rapport au plomb 207, explique Anja Eichler, chercheuse au PSI et première auteure de l’étude. Ce rapport isotopique s’écarte de celui qui caractérise le plomb issu des mines de l’Altiplano. Il correspond en fait au rapport isotopique mesuré dans des villes chiliennes, argentines et brésiliennes dans les années 1990, relève-t-elle encore. La majeure partie du plomb présent dans ces échantillons de particules atmosphériques peut clairement être attribuée à l’essence au plomb. »

L’analyse des chercheurs révèle par ailleurs qu’avant 1960, les émissions atmosphériques de plomb d’origine humaine étaient surtout dues à l’activité minière. La pollution a été particulièrement importante à l’apogée des cultures précolombiennes Tiwanaku/Wari et Inca, ainsi que pendant la période coloniale, et ensuite pendant l’intensification de l’industrialisation au XXe siècle. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, le plomb était principalement émis lors de l’extraction de l’argent ; les émissions observées par la suite étant dues avant tout à la production d’étain, de cuivre et de nickel. Mais la plus forte augmentation des 2000 dernières années a été liée à l’utilisation de l’essence au plomb à partir des années 1960. A cette époque, la pollution a triplé par rapport aux valeurs historiques. L’essence au plomb a ainsi contribué deux fois plus que l’activité minière régionale aux émissions anthropiques de plomb. Les chercheurs ont trouvé un autre indice clair du rôle prédominant du trafic routier à partir des années 1960 : il s’agit de l’augmentation simultanée de la concentration en nitrates dans la glace. Le nitrate se forme dans l’atmosphère à partir d’oxydes d’azote, dont la majeure partie est émise par les moteurs à combustion. A l’instar du plomb, les nitrates sont « nettoyés » de l’atmosphère par les précipitations, et stockés dans la neige ou la glace des glaciers.

La nouvelle étude souligne une nouvelle fois l’importance de l’interdiction de l’essence au plomb pour l’environnement et la santé humaine. Lorsqu’il est inhalé, le plomb peut atteindre le sang, et finalement le cerveau, où il a un effet toxique sur les neurones. D’autres études antérieures avaient déjà démontré que l’essence au plomb représentait une source majeure d’émissions de plomb. « Nous montrons maintenant que c’est aussi le cas pour une région qui vit depuis des millénaires de l’activité minière, elle-même source importante d’émissions de plomb », relève Margit Schwikowski, co-auteure, directrice de l’étude, et cheffe du groupe Chimie Analytique au Laboratoire de Radiochimie et de Chimie de l’Environnement, au PSI.

Texte : Institut Paul Scherrer/Leonid Leiva

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Publication originale:
Pb pollution from leaded gasoline in South America in the context of a 2000 year metallurgical history
A. Eichler, G. Gramlich, T. Kellerhals, L. Tobler, and Margit Schwikowski
Science Advances, le 6 mars 2015
Eichler et al., Sci. Adv. 1, e1400196, 2015

Informations supplémentaires:
Laboratoire de Radiochimie et de Chimie de l’Environnement : http://www.psi.ch/lch

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