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Le mercure en Amazonie

 | 
Jean-Pierre Carmouze
, 
Marc Lucotte
, 
Alain Boudou

Première partie

Synthèse – point 3. L’Amazonie, terrain favorable à la formation de méthylmercure

Texte intégral

1Le mercure ne devient contaminant pour la chaîne trophique qu’après sa méthylation. Le taux de production de MeHg dans un milieu donné représente d’une certaine manière la capacité toxique de ce milieu à l’égard de la biocénose et en particulier des poissons et des humains. D’une façon générale, les sols de forêts inondées, qui sont le siège d’une intense décomposition de tissus végétaux frais en conditions anoxiques, sont des environnements particulièrement favorables à la production et à l’accumulation de MeHg. Les processus de bioaccumulation du MeHg dans les organismes, combinés à ceux de bioamplification le long de la chaîne trophique aquatique, expliquent la présence de grandes quantités de MeHg chez les poissons prédateurs.

L’ENVIRONNEMENT AMAZONIEN EST FAVORABLE À LA FORMATION DE MÉTHYLMERCURE

2C’est à la base de la chaîne alimentaire que s’effectue la transformation du Hg inorganique présent dans l’environnement en MeHg (annexes 4 et 5). La production de MeHg est égale au bilan entre deux réactions de nature antagoniste, l’une de méthylation et l’autre de déméthylation du Hg. Il s’agit donc d’une production nette, dont l’importance dépend de multiples facteurs tels que la disponibilité en Hg ionique inorganique, Hg2+, la quantité de matière organique présente, le pH et le potentiel redox. Les minéraux argileux et les oxyhydroxydes peuvent également influencer ces deux réactions chimiques. Le processus de méthylation est réalisé par des bactéries en milieu anaérobie ou faiblement oxygéné, riche en matière organique. L’abondance de matière organique labile et de nutriments dans le milieu a pour double effet de favoriser l’apparition de conditions d’anoxie et ensuite de stimuler l’activité des bactéries méthylatrices.

3Dans le bassin amazonien, les plaines d’inondation, qui se développent le long des grandes rivières, renferment de multiples sites à méthylation au sein de la mosaïque d’écosystèmes aquatiques qu’elles créent en saison des crues : eaux libres, forêts inondées, prairies à macrophytes fixées et flottantes, lacs à méandres. Ces zones inondées présentent des taux de production de MeHg qui sont en moyenne dix fois supérieurs à ceux qui sont mesurés dans les sédiments d’eaux libres (annexe 5). De plus, elles sont généralement très productives et le transfert du MeHg le long de la chaîne alimentaire s’en trouve accéléré d’autant. La réaction concernée se déroule dans des milieux anoxiques ou très faiblement oxygénés, catalysée par des bactéries anaérobies ou facultatives. Le rendement de la réaction est donc dépendant de l’activité métabolique de ces bactéries, lesquelles sont d’autant plus performantes que la température est élevée et qu’elles disposent d’une source énergétique abondante et appropriée (en l’occurrence de la matière organique labile, constituée de composés simples). Ces milieux, anoxiques et riches en matière organique, sont non seulement favorables à l’activité des bactéries méthylantes mais encore, de par leurs caractères acide et réducteur, ils facilitent la désorption du Hg du matériau organo-argileux et le rendent plus disponible à la méthylation (annexe 5).

4Dans le plateau des Guyanes, les études sur la méthylation du Hg ne font que débuter. Mais, au vu des conditions environnementales qui président au déroulement de ce processus, on peut prévoir que dans le paysage guyanais, marqué par des ondulations rapprochées et de faible amplitude, ce sont les parties basses mal drainées qui apparaissent comme des sites de méthylation préférentiels.

5Les plaines d’inondation amazoniennes présentent de nombreux sites de méthylation, comme la surface des sols de la forêt inondée et celle des sédiments, les zones de prairies colonisées par les plantes aquatiques, ainsi que les racines adventives de macrophytes. Au sein de ces sites à méthylation, le matériel détritique, les bactéries et les algues associés aux racines des plantes aquatiques et aux litières des sols inondés constituent une nourriture abondante pour les premiers niveaux trophiques aquatiques (périphyton, zooplancton...). Le transit du MeHg le long du réseau trophique s’en trouve d’autant accéléré.

6Les sols hydromorphes en bordure des cours d’eau pourraient être également une source de MeHg via le drainage latéral. La présence et l’importance de ces milieux sont à vérifier dans les bassins versants des petites rivières d’eaux claires et d’eaux noires, particulièrement en Guyane française et au Surinam, où les plaines inondables sont beaucoup plus petites que dans le bassin amazonien, les inondations plus irrégulières et de plus faible amplitude.

7De nombreux autres milieux aquatiques en région amazonienne sont probablement propices à la méthylation du Hg, mais nos connaissances sur les facteurs qui contrôlent les processus de méthylation/déméthylation du Hg sont encore insuffisantes pour que nous puissions être affirmatifs. De même, il est possible de soutenir que certaines modifications anthropiques du milieu favorisent une production accrue de MeHg, sans pour autant en prévoir l’ampleur.

DIVERSES ACTIVITÉS ANTHROPIQUES SONT SUSCEPTIBLES DE FAVORISER LA PRODUCTION DE MÉTHYLMERCURE

8En région amazonienne, toute activité augmentant l’érosion des sols, tels le déboisement, la construction de routes, l’agriculture, les carrières et les activités minières, peut accroître le transfert de Hg vers les milieux aquatiques, mais les effets de l’érosion sur la production de MeHg puis sur son transfert dans les chaînes alimentaires sont encore totalement inconnus (annexes 4 et 5).

9Les activités anthropiques sont susceptibles de modifier les conditions de déroulement des processus du cycle du Hg et peuvent dans certains cas favoriser la production et/ou la bioaccumulation du MeHg dans les milieux aquatiques. La production du MeHg et sa bioaccumulation dans les organismes présents dans les lacs et dans les rivières dépendent au départ d’un ensemble de facteurs environnementaux et de l’activité bactérienne qui contrôlent la spéciation chimique du métal, notamment la fraction biométhylable du Hg inorganique. L’importance de ces deux processus n’est pas forcément liée aux quantités totales de Hg inorganique présentes dans le milieu. Dans certains cas, il est même observé une corrélation inverse. En effet, dans des lacs où le Hg, introduit par le transport atmosphérique et fluvial, n’est présent qu’à l’état de traces, voire d’ultratraces, des problèmes sérieux de contamination peuvent apparaître à la suite de changements environnementaux de nature anthropique, qui ont pour effet de stimuler l’activité des bactéries méthylatrices du Hg ou encore de provoquer une augmentation des taux d’incorporation du MeHg chez les poissons.

10De ces observations se dégage une conclusion importante : les niveaux de Hg inorganique, considérés comme naturels dans l’environnement, peuvent être suffisants pour causer de sérieux problèmes de pollution si les conditions environnementales sont favorables à la production et/ou à la bioaccumulation du MeHg.

LA BIOAMPLIFICATION, PHÉNOMÈNE DE PRÉCONCENTRATION DU MÉTHYLMERCURE CHEZ LES POISSONS

11De 70 à 100 % du Hg qui se concentre dans les poissons se trouve principalement sous forme de MeHg, qu’il s’agisse de poissons herbivores, détritivores ou prédateurs et cela quelles que soient les sources de Hg inorganique à l’origine de la production de MeHg (annexe 3). La bioaccumulation préférentielle de cette forme organique vient de ce qu’elle est plus rapidement assimilée et plus lentement éliminée que les formes inorganiques. Elle est aussi plus efficacement transférée le long des chaînes alimentaires par la bioamplification, processus à effet cumulatif qui repose sur le fait que les proies jouent le rôle de préconcentreur de Hg pour les prédateurs. Ainsi, les poissons prédateurs, situés en bout de chaîne aquatique, sont les organismes qui accumulent le plus de MeHg. Ces poissons contiennent en moyenne dix fois plus de Hg que les poissons herbivores ou microphages (annexe 4).

12Les processus de bioaccumulation du MeHg dans les organismes, combinés à ceux de bioamplification le long de la chaîne trophique, expliquent la présence de grandes quantités de MeHg dans les tissus musculaires des poissons, pouvant atteindre jusqu’à 60 % de leur biomasse. A l’opposé, le MeHg contenu dans l’air et l’eau se trouve à l’état d’ultratraces et représente généralement moins de 10 % du Hg total présent dans ces deux compartiments. Il en ressort que les risques de contamination des humains par le MeHg passe essentiellement par la consommation de poisson.

13Selon les études réalisées depuis une dizaine d’années en Amazonie, le Hg présent dans les muscles des poissons prédateurs (piscivores et carnivores) atteint souvent des concentrations supérieures à 500 ng par gramme (poids frais), niveau considéré par l’OMS comme le maximum acceptable pour la consommation humaine.

14Les niveaux de contamination des poissons au MeHg, qui sont liés à la quantité et au degré de contamination de la nourriture ingérée, peuvent être très variables d’une espèce à l’autre, voire au sein d’une même espèce. Ils varient en fonction de l’évolution bioécologique des poissons, laquelle repose notamment sur leur changement d’habitat et de régime alimentaire au cours de leur vie. Ainsi, pour interpréter la contamination des poissons, il ne suffit pas d’identifier et de comprendre la dynamique biogéochimique des sites méthylateurs, encore faut-il connaître les traits de vie (l’histoire naturelle) des différentes espèces consommées. La tâche est difficile car une même rivière peut fournir jusqu’à 70 espèces différentes pour la consommation et, de surcroît, les chaînes trophiques sont très complexes en Amazonie. Autre difficulté, l’absence de données normalisées ne permet pas d’évaluer le degré de contamination d’un site par rapport à un autre et d’établir un état de la contamination de cette ressource halieutique à l’échelle régionale ou à celle d’un bassin versant.

LE POISSON, ABONDANT DANS LES RIVIÈRES AMAZONIENNES, S’EST NATURELLEMENT IMPOSÉ DANS L’ALIMENTATION QUOTIDIENNE DES POPULATIONS AUTOCHTONES

15Le peuplement de l’Amazonie s’est effectué à travers les siècles en empruntant les voies fluviales. Son extension s’est limitée aux bordures des rivières, en raison des possibilités de communication offertes par ces dernières et aussi des ressources halieutiques qu’elles renferment. Pour de nombreuses communautés, la pêche est l’activité majeure, au point que leur organisation socioculturelle s’en trouve dépendante. Le poisson, qui se présente comme l’aliment protéiné le plus abondant, le plus accessible et le moins cher, s’est naturellement imposé dans l’alimentation de tous les jours. La sédentarisation des populations indigènes n’a fait qu’accentuer cet état de fait (annexe 14).

16Plus récemment, la colonisation de l’Amazonie s’est partiellement redéployée en bordure des axes routiers nouvellement créés, sans toutefois se déconnecter du système fluvial, lequel conserve une place centrale dans la vie de la majorité des populations amazoniennes, autochtones et immigrées. Dans ces communautés d’implantation récente aux conditions de vie souvent très précaires, le poisson, qui constitue une source peu coûteuse de protéines de qualité, est également à la base d’une alimentation aux ressources très limitées et peu diversifiées.

VARIABILITÉ GÉOGRAPHIQUE DU RISQUE SANITAIRE LIÉ À L’EXPOSITION AU MERCURE MÉTALLIQUE ET AU MÉTHYLMERCURE

17Actuellement, la plupart des études sur les sources de contamination humaine par le Hg portent sur le bassin amazonien. Certains résultats sont transposables d’une région à une autre, comme par exemple les grandes voies du cycle biogéochimique du Hg associées à l’évolution pédologique des surfaces terrestres, la forte hétérogénéité spatiale des niveaux de base du Hg dans les sols et dans les eaux en fonction des différents processus géochimiques les affectant ainsi que la contamination mercurielle affectant la santé des populations.

18Les sources de contamination par les vapeurs de Hg, qui résultent de l’usage du Hg pour l’enrichissement et la purification du minerai aurifère selon des techniques bien définies, sont semblables d’un endroit à un autre. En revanche celles par le MeHg, qui, comme il a été vu, sont régulées par des cycles biogéochimiques fort complexes, peuvent présenter des différences régionales bien marquées. Pour les deux grandes entités géographiques, le bassin amazonien et le plateau des Guyanes, les différences environnementales et anthropiques les plus marquantes portent sur :

  • la taille des réseaux hydrographiques, qui sont d’un ordre de grandeur supérieur dans le bassin amazonien ;

  • l’existence de grandes plaines d’inondation dans le bassin amazonien, leur absence dans la région des Guyanes ;

  • l’existence de trois grandes catégories d’eaux, noires, blanches et claires, dans le bassin amazonien, la quasi-inexistence des deux premières dans la région des Guyanes ;

  • la faible densité de l’orpaillage et son déclin actuel au Brésil, sa forte densité en Guyane française et son regain d’expansion actuel ;

  • le taux de déboisement élevé et le rôle majeur de l’élevage/agriculture dans l’occupation des terres au Brésil, le faible taux de déboisement et l’importance majeure de l’orpaillage dans l’occupation des terres intérieures de la Guyane française.

© IRD Éditions, 2001

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