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APPELLATIONS
Numéro du CAS: 7440-02-0
Nom dans le registre: Nickel
Nom de la substance: Nickel
Synonymes, noms commerciaux: Nickel , nickel de Rancy ,
nickel catalyseur
Nom(s) anglais: Nickel
Nom(s) allemand(s): Nickel
Description générale: Le nickel est un métal lourd,
blanc argenté, brillant, malléable et ductile, à réseau
cubique dense (nickel bêta). Il existe aussi une configuration
hexagonale moins stable (nickel alpha). Le Ni est faiblement
ferromagnétique.
PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES
Formule brute: Ni
Masse atomique relative: 58,71 g
Masse volumique: 8,9 g/cm3 à 25°C
Point d'ébullition: 2 730°C
Point de fusion: 1 455°C
Tension de vapeur: 0 Pa à 20°C
Température d'ignition: Auto-inflammable (nickel de
Rancy , si sec)
Solubilité: Insoluble dans l'eau
Soluble dans l'acide chlorhydrique et sulfurique, ainsi que dans
l'acide nitrique dilué.
PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DE CERTAINS COMPOSES
| Numéro du CAS: | 13463-39-3 | 7718-54-9 |
| Nom de la substance: | Nickel tétracarbonyle | Chlorure de nickel (II) (hexahydrate) ) |
| Synonymes, noms commerciaux: | Nickel carbonyle (T-4) | Chlorure de nickel (II) |
| Nom(s) anglais: | Nickel tetracarbonyl | Nickel (II)chloride |
| Nom(s) allemand(s): | Nickeltetracarbonyl | Nickel(II)chlorid |
| Description générale: | Liquide incolore | Cristaux jaune pâle |
| Formule brute: | Ni(CO)4 | NiCl2 (6 H2O) |
| Masse atomique relative: | 170,75 g | 129,6 g (237,7) g |
| Masse volumique: | 1,31 g/cm3 | 3,55 g/cm3 (anhydre) |
| Densité de gaz: | » 6 | |
| Point d'ébullition: | 42,2°C (therm. instable) | |
| Point de fusion: | -19,3°C (sel. ULLMANN) -25,0°C (sel. HOMMEL) |
987°C |
| Tension de vapeur: | 44 kPa à 20°C; 65 kPa à 30°C | |
| Point d'éclair: | -25°C | |
| Température d'ignition: | 60°C | |
| Limites d'explosivité: | 3-34 % vol. | |
| Seuil olfactif: | 0,5 ppm | |
| Solubilité: | Pratiquement insoluble dans
l'eau; soluble dans la plupart des solvants organiques. |
Dans l'eau: 1.170 g/l
(hexahydrate). (hexahydrate) |
ORIGINE ET UTILISATIONS
Utilisations:
Le nickel est surtout utilisé pour la fabrication d'alliages
durs, malléables et résistant à la corrosion (81%), d'enduits
(nickelage, plaqués, 11%), de pièces de monnaie, de
catalyseurs, d'appareils et instruments pour laboratoires de
chimie, de thermopiles, d'accumulateurs Ni-Cd et de matériaux
magnétiques.
Les principaux composés du Ni sont les suivants:
- Nickel tétracarbonyle (Ni(CO)4): liquide incolore hautement toxique dont les mélanges avec l'air sont explosifs et qui sert de matériau de base pour la fabrication de nickel pur;
- Monoxyde de nickel (NiO): poudre gris vert insoluble dans l'eau, utilisée pour la coloration des verres et pour la fabrication de catalyseurs au Ni pour les processus d'hydrogénation;
- Dichlorure de nickel (NiCl2) utilisé pour la coloration des céramiques, pour la fabrication de catalyseurs au Ni et pour le nickelage galvanique.
Origine/fabrication:
Le nickel figure en 28e position des éléments les
plus répandus. La teneur de la croûte terrestre en nickel est
d'environ 0,008 poids %. Le noyau de la terre contient sans
doute de grandes quantités de nickel. Le Ni n'existe pas à
l'état élémentaire sauf dans les météorites.
Les minéraux contenant du nickel en faibles
concentrations sont très répandus; les gisements exploitables
doivent être enrichis par des procédés géochimiques afin de
porter la teneur en Ni à 0,5% au moins. Les nodules
manganifères qui tapissent le fond des océans contiennent de
grandes quantités de Ni. Les principaux composés naturels du Ni
sont les suivants: magnétopyrite, pyrrhotine, garniérite,
millérite, nickéline, niccolite et ullmanite.
Les méthodes d'extraction sont très différentes selon la
structure du minerai et le type d'utilisation. Parfois, les
alliages Ni-Fe obtenus comme produits intermédiaires lors de
l'extraction sont directement utilisés dans la sidérurgie. A
partir des minerais sulfurés, on produit d'abord des mattes
brutes, puis des mattes fines qui, par carbonylation à haute
pression, sont transformées en nickel carbonyle, puis en poudre
de nickel ultra-pure. En ce qui concerne les minerais oxydiques,
le métal est ensuite obtenu par électrolyse.
Chiffres de production:
Principaux pays producteurs: Canada, Union soviétique,
Nouvelle-Calédonie, Australie et Cuba. Les réserves mondiales
sont évaluées à quelque 50 millions de t. La production
mondiale est d'env. 800.000 t/an (ULLMANN, 1981).
Chiffres d'émission:
Emissions naturelles (en t/a, sel. BENNETT 1981):
Poussières éoliennes: 4 800; volcans: 2.500; végétation: 800;
incendies de forêts: 200; poussières de météorites: 200;
projections d'eau de mer: 9
Emissions anthropogènes (en t/a, sel. BENNETT 1981):
Combustion de mazout : 27.000; métallurgie du nickel:
7.200; incinération des déchets: 5.100; sidérurgie: 1.200;
usinage industriel: 1.000; véhicules automobiles : 900;
combustion du charbon: 700
Centrales thermiques en République fédérale d'Allemagne env.
84 t/a (RÖMPP, 1988)
TOXICITE
| Mammifères: | ||
| Rat | LDLo 12 mg/kg (v. intrapéritonéale) | sel. ULLMANN, 1991 |
| Souris | LDLo 50 mg/kg (v. intraveineuse) | sel. ULLMANN, 1991 |
| Cobaye | LDLo 5 mg/kg (v. orale) | sel. ULLMANN, 1991 |
| Chien | LDLo 10 mg/kg (v. intraveineuse) | sel. ULLMANN, 1991 |
| Organismes aquatiques: | ||
| Poissons | CL100 5-50 µg/l (24-96 h) | sel. ATRI, 1987 |
| Frai et alevins | CL50 0,1-5 µg/l | sel. ATRI, 1987 |
| Daphnie | 0,1-5 µg/l 1) | sel. ATRI, 1987 |
| Végétaux : | ||
| Espèces diverses | 20-30 mg/kg | Baisse de rend. |
| sel. BAFEF, 1987 | ||
| Orge (jeune) | 11-13 mg/kg | Baisse de rend. |
| sel. BAFEF, 1987 |
Remarques:
1) La toxicité est d'autant plus faible que la
dureté partielle de l'eau au carbonate est peu élevée.
Pathologie/toxicologie
Homme/mammifères: Le nickel est un oligo-élément. Le métal et ses composés inorganiques sont considérés comme étant assez peu toxiques. Ils peuvent cependant entraîner des troubles cutanés chez les personnes qui les manipulent régulièrement. En revanche, certains composés organiques sont extrêmement toxiques (p.ex. nickel tétracarbonyle) et possèdent un fort potentiel allergène et mutagène. Les vapeurs et poussières de Ni sont sans doute cancérogènes au même titre que certains autres composés du nickel.
Végétaux : Le Ni est un oligo-élément important pour la croissance des plantes.
Synerg./antagon.: "Certaines expériences de laboratoire semblent indiquer que la toxicité du nickel est influencée par la présence d'autres éléments. Ainsi, la présence simultanée de cuivre, de zinc et de nickel aurait pour effet d'accroître la toxicité aiguë vis-à-vis de la truite arc-en-ciel. Les associations nickel/zinc et nickel/cuivre seraient à l'origine d'effets synergiques. Des résultats émanant d'autres laboratoires tendent également à démontrer que les effets peuvent être modifiés dans des mélanges réunissant différents sels de métaux lourds..." (ATRI, 1987).
COMPORTEMENT DANS L'ENVIRONNEMENT
Milieu aquatique :
Dans les systèmes aquatiques, le nickel existe généralement
sous forme de Ni2+. La forme sous laquelle on le
trouve dans l'eau dépend entre autres du pH. Les composés de
nickel rencontrés dans le milieu aquatique sont généralement
recensés et indiqués comme nickel global, ceci bien que la
gamme des composés parvenant dans le milieu aquatique par suite
de rejets anthropogènes englobe aussi bien des sels solubles que
des oxydes insolubles ou encore des poussières de nickel
métallique. En l'état des connaissances actuelles, il n'existe
pas de composés de Ni qui soient présents exclusivement dans le
milieu aquatique.
Atmosphère:
Le nickel est surtout présent dans l'atmosphère sous
forme d'aérosols. La forme métallique est stable. La
détermination des composés de Ni spécifiques au milieu
atmosphérique est extrêmement difficile, car leur concentration
y est assez faible, et par ailleurs, les diverses méthodes
d'analyse ont pour effet de modifier les substances. D'après les
chiffres d'émission (v. plus haut), les principaux composés de
Ni rencontrés dans l'atmosphère sont les sulfates de Ni, les
oxydes complexes de Ni, le monoxyde de Ni et, dans de moindres
proportions, des poussières de nickel métallique.
Sols:
Dans les sols, le nickel peut se présenter sous des
formes diverses, par exemple sous la forme de minéral cristallin
inorganique (ou précipité), de chélates complexes ou d'ion
libre. Le comportement des composés de Ni dans les sols dépend
des propriétés des différents composés, mais aussi du type de
sol. C'est pourquoi, il n'est pas possible de généraliser. La
désorption et la teneur en Ni dans la solution du sol tend à
croître à mesure que le pH diminue.
Dégradation, produits de décomposition, demi-vie:
Des données de cette nature ne peuvent être fournies que
pour certains composés du Ni. En ce qui concerne l'élément
proprement dit, seules les demi-vies des 8 isotopes Ni instables
peuvent être indiquées, se situant entre 0,005 s (Ni53)
et 7,5 * 104 a (Ni59).
Chaîne alimentaire:
De nombreuses plantes accumulent le Ni contenu dans le sol,
généralement par la voie de leur système racinaire (jusqu'à
700 fois pour les pins). Dans des conditions naturelles, les
teneurs dans les plantes sont inférieures à 1 mg/kg mais dans
des sols serpentinifères, des concentrations de 100 mg/kg ont
été décelées, voire même de 1150 mg/kg sur des végétaux
cultivés sur sols traités par des boues d'épuration (sel. EPA,
1985).
VALEURS LIMITES DE POLLUTION
| Milieu | Secteur | Pays/ organ. | Statut | Valeur | Cat. | Remarques | Source | |
| Eau : | Eau pot. | D | L | 0,05 mg/l | TVO, 1986 | |||
| Eau pot. | CE | R | 0,05 mg/l | sel. LAU-BW3), 1989 | ||||
| Eau pot. | OMS | R | 0,1 mg/l | sel. TEBBUTT, 1983 | ||||
| Eau de surface | CH | L | 0,05 mg/l | sel. LAU-BW, 1989 | ||||
| Eau de surface | D | R | 0,03 mg/l | 1) | DVGW, 1975 | |||
| Eau de surface | D | R | 0,05 mg/l | 2) | DVGW, 1975 | |||
| Eau de surface | USA | (L) | 1 mg/l | Etat d'Illinois | sel. WAITE, 1984 | |||
| Eau sout. | USA | R | 0,1 mg/l | Seuil de danger | EPA, 1973 | |||
| Eau sout. | USA | R | 0,002 mg/l | Risque minimal | EPA, 1973 | |||
| Eau sout. | D(HH) | R | 0,02 mg/l | Etudes compl. | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Eau sout. | D(HH) | R | 0,2 mg/l | Etudes compl. | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Eau sout. | NL | R | 0,015 mg/l | Référence | sel. TERRA TECH, 6/94 | |||
| Eau sout. | NL | L | 0,075 mg/l | Intervention | sel. TERRA TECH, 6/94 | |||
| Eau sout. | USA | (L) | 1 mg/l | Etat d'Illinois | sel. WAITE, 1984 | |||
| Effluents | CH | (L) | 2 mg/l | 4) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Effluents | D(BW) | R | 3 mg/l | sel. LAU-BW, 1989 | ||||
| Irrigation | USA | 0,2 mg/l | 12) | EPA, 1973 | ||||
| Irrigation | USA | 2 mg/l | 13) | EPA, 1973 | ||||
| Sols: | CH | (L) | 50 mg/kg | Total 5) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| CH | (L) | 0,2 mg/kg | Soluble 6) | sel. LAU-BW, 1989 | ||||
| D(HH) | R | 300 mg/kg MS | sel. LAU-BW, 1989 | |||||
| NL | R | 35 mg/kg SSA | Référence | sel. TERRA TECH, 6/94 | ||||
| NL | L | 210 mg/kg SSA | Intervention | sel. TERRA TECH, 6/94 | ||||
| Boues épur. | CH | L | 10 mg/kg MS | Boues 9) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Boues épur. | D | L | 50 mg/kg SSA | Sols | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Boues épur. | D | L | 200 mg/kg MS | Boues | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Boues épur. | CE | R | 30-75 mg/kg MS | Sols 7) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Boues épur. | CE | R | 16-25 mg/kg MS | Boues 8) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Compost | A | (R) | 30-200 ppm MS | Label qualité 11) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Compost | CH | (L) | 50 mg/kg MS | 11) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Compost | D | R | 50 mg/kg SSA | Sols | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Compost | D | R | 330 g/ha/a | 10) | sel. LAU-BW, 1989 | |||
| Air: | Emission | D | L | 5 mg/m3 | flux massique ³ 25 g/h | sel. TA-Luft, 1986 | ||
| Emission | D | L | 1 mg/m3 | flux massique ³ 5 g/h15) | sel. TA-Luft, 1986 | |||
| Amb.prof. | B | (L) | 0,1 mg/m3 | 8 h moy. | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | BG | (L) | 0,5 mg/m3 | 8 h moy. | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | D | L | 0,5 mg/m3 | TRK | Pouss.inhal. | DFG, 1989 | ||
| Amb.prof. | D | L | 0,05 mg/m3 | TRK | Gouttel. inhal. | DFG, 1989 | ||
| Amb.prof. | NL | (L) | 0,1 mg/m3 | 8 h moy. | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | I | (L) | 1 mg/m3 | 8 h moy. | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | J | (L) | 1 mg/m3 | 8 h moy. | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | S | (L) | 0,01 mg/m3 | 8 h moy 14) | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | SU | (L) | 0,5 mg/m3 | 8 h moy | sel. MERIAN, 1984 | |||
| Amb.prof. | SU | (L) | 0,001 mg/m3 | 24 h moy | sel. STERN, 1986 | |||
| Amb.prof. | USA | (L) | 1 mg/m3 | TWA | Métal & comp. insol. | sel. ACGIH, 1986 | ||
| Amb.prof. | USA | (L) | 0,1 mg/m3 | TWA | Comp.sol.inorg. | sel. ACGIH, 1986 | ||
| Aliments: | D | 0,6 mg/ (pers./j) | ADI | sel. OHNESORGE, 1985 | ||||
Remarques:
1) Epuration de l'eau potable par des procédés
physiques simples.
2) Epuration de l'eau potable par des procédés
physico-chimiques.
3) Landesamt für Umwelschutz Baden-Würtemberg.
4) Rejets directs et indirects.
5) Teneur globale.
6) Teneur disponible pour les plantes
7) Teneur dans sols traités; les doses doivent
être réduites pour des pH < 6; un dépassement de 10% au
maximum est toléré.
8) L'utilisation de boues d'épuration
est interdite sur les pâturages et cultures fourragères en
période d'exploitation ainsi que dans les cultures fruitières
et horticoles pendant la période végétative.
9) Il est interdit d'épandre des boues d'épuration
sur des sols saturés et recouverts de neige, dans les marais, le
long de haies et aux abords de forêts, sur les berges de
rivières et lacs, sur les prairies à litière et dans les zones
de protection des eaux souterraines; la quantité de boues
d'épuration épandue en 3 ans ne doit pas dépasser 7,5 t
(matière sèche).
10) Les intervalles entre les épandages sont fonction
de la concentration de métaux lourds et des quantités épandues
compte tenu des deux dernières analyses de compost.
11) Label de qualité visant à promouvoir la
commercialisation moyennant surveillance par les services publics
et parapublics.
12) A la sortie des systèmes de pompage et/ou de
traitement et de leurs installations annexes.
13) Après un séjour de 12 heures dans la
canalisation et au point de distribution au consommateur.
14) Classé dans la catégorie des substances pouvant
entraîner un cancer chez l'homme, qui se sont avérées comme
étant carcinogènes au cours d'expériences sur l'animal ou dont
il y a lieu de penser qu'elles possèdent un pouvoir carcinogène
significatif.
15) Les poussières aérosol respirables de nickel et
ses composés en forme respirable sont désignés sous Ni
VALEURS COMPARATIVES/DE REFERENCE
| Milieu/origine | Pays | Valeur | Source |
| Eau : | |||
| Eau potable | USA | <10 µg/l (moy.) | sel. BENNETT, 1981 |
| Eau potable(dégrad. Ni) | USA | 200 µg/l (max.) | sel. BENNETT, 1981 |
| Eaux superfic. div. (1962-73) | USA | 19 µg/l (moy.) | sel. BENNETT, 1981 |
| Eaux superfic. div.(1962-73) | Europe | 15 µg/l (moy.) | sel. BENNETT, 1981 |
| Eau de mer | 0,1-0,5 µg/l | sel. BENNETT, 1981 | |
| Sols: | |||
| Teneurs naturelles | 5-500 ppm | sel. EPA, 1985 | |
| Teneurs normales | 50 ppm | sel. EPA, 1985 | |
| Teneurs fréquentes | D | 2-50 mg/kg | sel. LAU-BW1), 1989 |
| Contamination tolérable | D | 50 mg/kg | sel. LAU-BW, 1989 |
| Contamination forte | D | <10.000 mg/kg | sel. LAU-BW, 1989 |
| Atmosphère: | |||
| Immissions ds pouss. suspens.: | |||
| Région Rhin /Ruhr (1984) | D | 9-15 ng/m3 (variat. moyen.) | sel. SRU, 1988 |
| Région Rhin /Ruhr (1984) | D | 12 ng/m3 (moy.) | sel. SRU, 1988 |
| Zones rurales | D | 5 ng/m3 (moy. a) | sel. SRU, 1988 |
| Zones urbaines | D | 20-70 ng/m3 (moy. a) | sel. SRU, 1988 |
| Taux de sédimentation: | |||
| Zones rurales | D | 5-30 µg/(m2·j) | sel. SRU, 1988 |
| Zones urbaines | D | 10-80 µg/(m2·j) | sel. SRU, 1988 |
| A proximité du lieu d'émission | D | 400-1200 µg/(m2·j) | sel. SRU, 1988 |
| Végétaux : | |||
| Espèces div. (teneurs normales) | 0,1-3 mg/kg (mat. sèche) | sel. CES, 1985 | |
| Espèces div. (teneurs normales) | 0,05-5 mg/kg (mat. sèche) | sel. BENNETT, 1981 | |
| Aliments:2) | |||
| Céréales, légumes, fruits | USA | 0,02-2,7 mg/kg (mat. fraîche) | sel. BENNETT, 1981 |
| Viande | USA | 0,06-0,4 mg/kg (mat. fraîche) | sel. BENNETT, 1981 |
| Faune marine | USA | 0,02-20 mg/kg (mat. fraîche) | sel. BENNETT, 1981 |
| Huîtres | 1,5 mg/kg (mat. fraîche) | sel. BENNETT, 1981 | |
| Saumon | 1,7 mg/kg (mat. fraîche) | sel. BENNETT, 1981 |
Remarques:
1) Landesamt für Umweltschutz Baden-Württemberg
2) La quantité moyenne de Ni absorbée par l'homme
est de 0,1-0,3 mg par jour environ; la contamination des produits
alimentaires peut également provenir de leur cuisson dans des
ustensiles de cuisine nickelés.
EVALUATION ET REMARQUES
Le nickel est un oligo-élément rencontré en quantités assez importantes dans la nature. Les minerais de Ni existant à l'état naturel ne présentent pas de dangers significatifs. En revanche, les produits de synthèse présentent un potentiel de risque considérable. Ainsi, une accumulation de Ni dans l'environnement se produit par suite de l'épandage de boues d'épuration et de compost. Les procédés utilisés pour l'extraction du nickel métallique, dont certains donnent naissance à des produits intermédiaires et résiduels de très forte toxicité représentent un potentiel de risques important. L'éventail des effets du nickel dans différents compartiments du milieu est esquissé au travers des normes citées. En tout cas, une évaluation de mesures d'extraction, de traitement ou d'exploitation industrielle du nickel doit être accompagnée d'une identification et d'une description plus approfondies des composés chimiques émanant de ces diverses opérations. Seule une prise en compte de leurs propriétés spécifiques peut permettre d'évaluer avec plus de précision les effets que ces substances peuvent avoir sur l'environnement.