Pesant avec 82 protons, 82 électrons et 125 neutrons sur le tableau périodique, le plomb est un métal très décrié. Voir plus de photos de chimie. © iStockphoto.com/David Freund Dans une scène du film de 1978 "Superman, " le suave super-héros tente de démontrer sa vision aux rayons X sur Lois Lane, qui se tient derrière une jardinière. En cas d'échec, il explique que la jardinière doit être en plomb et qu'il a du mal à voir à travers la substance. Plus tard dans le film, Le méchant Lex Luthor capture Superman en cachant la kryptonite minérale dans une boîte en plomb. Quand Superman ouvre la boîte, il est exposé à la kryptonite, ce qui est toxique pour lui. Quelle est cette substance qui peut tromper les super-héros, et pourquoi le plomb est-il un problème pour les simples mortels, aussi ?
Le plomb est un élément, spécifiquement l'un des métaux lourds. Il a les propriétés suivantes :
Chimiquement, la forme la plus courante d'atome de plomb a 82 protons, 82 électrons et 125 neutrons (pour se rafraîchir, voir Comment fonctionnent les atomes). Il a quatre électrons dans son niveau d'énergie externe ou coquille , ce qui signifie qu'il peut former jusqu'à quatre liaisons chimiques avec d'autres éléments. Dans la croûte terrestre, le plomb est rarement trouvé sous forme de métal pur, mais plutôt en tant que composés du plomb tels que le sulfure de plomb, sulfate de plomb ou oxyde de plomb. Ces composés de plomb se produisent souvent avec l'argent.
Le plomb n'a aucun rôle dans le corps humain et, comme vous le savez sans doute, est assez toxique. Dans les années 1970, de nombreux enfants américains ont souffert d'un empoisonnement au plomb par exposition à des peintures au plomb. De telles peintures ne sont plus produites aux États-Unis, et l'incidence de l'exposition au plomb par cette source a diminué, sauf dans les maisons anciennes (construites avant 1978). Cependant, les peintures au plomb sont encore utilisées dans d'autres pays. Par exemple, en 2007, le plomb a fait l'actualité lorsque de nombreux jouets fabriqués en Chine ont été rappelés parce qu'ils contenaient des peintures à base de plomb (voir Qu'en est-il de la Chine et de l'empoisonnement au plomb ?). Le plomb reste un danger environnemental majeur dans le monde. Ici, nous discuterons de l'extraction et du raffinage du plomb, ses usages industriels, et ses effets néfastes sur la santé et l'environnement.
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Vous ne verriez pas ce signe sur une pompe à essence de nos jours, mais dans les années 1970, l'essence au plomb pour les voitures était la norme. En réalité, les gens l'appelaient juste de l'essence ordinaire, essence sans plomb. © iStockphoto.com/Katie Roberts Depuis les temps anciens, les humains ont connu le plomb. Le plomb était à l'origine une nouveauté avec peu d'utilité ou de valeur. Sa première utilisation était pour l'art. Mais les Romains entreprenants utilisaient beaucoup le plomb et profitaient de sa malléabilité et de sa résistance à la corrosion. Ils fabriquaient des tuyaux en plomb pour transporter l'eau et évacuer les eaux usées. Ils ont également utilisé du plomb pour aligner des conteneurs qui stockaient de l'eau. Le mot anglais "plombing" et le symbole chimique du plomb (Pb) viennent du mot latin à plomb , ce qui signifie simplement « mener ». La plomberie en plomb de l'époque romaine survit aujourd'hui dans les thermes et les structures romains.
Outre son rôle dans la plomberie, le plomb a été ajouté aux cosmétiques, peintures et pigments colorés, un verre, bijoux et vaisselle en étain, munitions et poteries. Au 20ème siècle, le plomb peut également être trouvé dans les peintures domestiques, plomberie, gaine de câble et additifs à l'essence (plomb tétraéthyle). Cependant, alors que les responsables de la santé commençaient à reconnaître les effets toxiques du métal sur la santé humaine et environnementale, l'utilisation du plomb dans ces zones a été fortement réduite, sinon éliminé.
Aujourd'hui, vous trouvez principalement du plomb dans les batteries au plomb pour l'alimentation électrique, comme votre batterie de voiture. Selon l'International Lead Association, 70 pour cent des batteries au plomb sont recyclées et utilisées pour la production secondaire de plomb.
Outre les piles, vous pouvez trouver du plomb dans les produits de toiture et les protections contre les rayonnements - la haute densité de l'élément le rend idéal pour absorber les rayons gamma et les rayons X. La plupart des tubes à rayons cathodiques en verre (comme ceux des écrans d'ordinateur) contiennent du verre au plomb pour protéger le spectateur des radiations produites à l'intérieur. Vous trouverez également du plomb ajouté au verre pour le cristal décoratif. Dernièrement, la soudure au plomb est bonne pour faire des connexions électriques, et l'élément est également pratique pour les appareils en céramique utilisés dans l'industrie électronique.
D'où vient tout ce plomb ? Il est caché dans la croûte terrestre, principalement sous forme de sulfure (PbS) dans le minéral galène . Actuellement, 75% du plomb mondial vient de Chine, les États Unis, Australie, Canada, Mexique et Pérou [source :International Lead Association]. Plus de plomb est produit secondairement en recyclant les déchets de plomb.
Avant que le plomb puisse exister sous sa forme finie, vous devez traiter et raffiner le minerai de plomb. Les Romains utilisaient un procédé appelé coupelle séparer l'argent du plomb. Aujourd'hui, l'industrie du plomb extrait l'élément en utilisant les procédés de torréfaction et de fusion, qui sont similaires aux méthodes utilisées par les Romains.
1. Grillage :La galène est chauffée à l'air pour convertir le sulfure de plomb (PbS) en oxyde de plomb (PbO), plus le dioxyde de soufre.
2PbS + 3O
2. Fonte :Le coke (carbone -- C) est ajouté à l'oxyde de plomb (PbO) et mélangé à de l'air dans un haut fourneau à haute température pour obtenir du plomb métal. Dans le puits du four, le carbone déplace le plomb de l'oxyde de plomb pour former du dioxyde de carbone gazeux (CO
2PbO + C --> 2Pb + CO
Le plomb fondu coule au fond du four, est siphonné et refroidit pour former des briques de plomb ou les cochons (gros, masses oblongues). Scories , un sous-produit non métallique de la fusion des métaux, se sépare du plomb fondu, est siphonné, refroidi et jeté comme déchets. Le plomb fondu extrait par fusion contient souvent d'autres impuretés métalliques, comme le zinc, arsenic, le cuivre, argent, or et bismuth. Électrogainage élimine ces impuretés à l'aide d'un courant électrique.
En plus d'extraire le plomb du minerai, le métal lourd peut également être produit à partir de sources secondaires telles que des piles usagées et des déchets de plomb. Extraction secondaire implique également la transformation des matières premières, fondre (ou transformer le plomb récupéré en alliages ou sa forme élémentaire), refroidissement et coulée. Pour une visite virtuelle d'une fonderie de plomb secondaire et de ses contrôles environnementaux, voir l'outil électronique de fonderie de plomb secondaire de l'OSHA.
Prochain, Découvrez comment le plomb pénètre dans notre corps.
la sénatrice américaine Amy Klobuchar, D-Minn., tient un train jouet avec de la peinture au plomb alors qu'elle témoigne devant le Congrès en 2007. Les législateurs américains ont grillé les hauts dirigeants des principales entreprises américaines de jouets à la suite de craintes liées à la sécurité des produits liées à des millions de jouets fabriqués en Chine. AFP/Getty Images Même si les responsables de la santé publique ont pris conscience de la toxicité du plomb il y a des décennies, le plomb persiste encore dans la peinture et les tuyaux des vieilles maisons et autres bâtiments (construits avant 1978). Les éclats et flocons de peinture à base de plomb qui se décollent des murs intérieurs et extérieurs sont une source d'exposition. L'eau qui traverse et s'échappe des tuyaux de plomb est une autre source. Quelques réparations à domicile, comme enlever les cloisons sèches peintes, peut envoyer de la poussière de plomb dans l'air. En outre, plomb provenant de conteneurs métalliques soudés, poterie vernissée au plomb, Le cristal de verre au plomb et les jouets peints au plomb constituent d'autres voies d'exposition à la maison.
Dans l'environnement, les produits à base de plomb peuvent lessiver l'élément dans l'eau et le sol. Par exemple, l'eau qui s'écoule des tuyaux de drainage en plomb ou des murs peints avec des peintures à base de plomb entraînera le métal dans le sol. Les décharges où les batteries au plomb peuvent avoir été mal éliminées peuvent également lessiver le plomb dans le sol.
Et l'air ? En 1970, la majeure partie des émissions de plomb (78 %) provenait de sources routières, comme les voitures alimentées à l'essence au plomb, selon l'Environmental Protection Agency des États-Unis. Traitement des métaux -- vous vous souvenez de la fonte ? -- a contribué encore 11 pour cent, . Lorsque l'EPA a publié les chiffres environ un quart de siècle plus tard, l'agence a constaté que les sources d'émission avaient radicalement changé. La transformation des métaux a maintenant revendiqué 52 pour cent des émissions de plomb, tandis que l'élimination des déchets (16 %), combustion de carburant (13 %), les sources non routières (13 %) et les autres sources (6 %) sont loin derrière. Le changement radical, bien sûr, était due à l'interdiction d'utiliser des additifs au plomb dans les carburants qui est entrée en vigueur en février 1996. De nombreux autres pays ont promulgué des interdictions similaires.
Du plomb dans l'air, l'eau ou la maison peut s'accumuler dans votre corps de plusieurs façons. Par exemple, vous pourriez boire de l'eau contaminée ou avaler de la poussière de plomb. Vous n'aimez probablement pas manger des éclats de peinture ou lécher des jouets avec des peintures à base de plomb, mais vos enfants pourraient. Dans les deux cas, une fois ingéré, le plomb est absorbé par l'intestin grêle et pénètre dans la circulation sanguine.
Le plomb peut également pénétrer dans le corps par les poumons lorsque vous inhalez de la poussière de plomb ou de la pollution atmosphérique contenant du plomb. Les travailleurs de l'industrie de transformation des métaux (fonderie) et les travailleurs de la construction peuvent être exposés à la poussière et aux fumées de plomb. Une fois inhalé, le plomb est absorbé par les capillaires dans les poumons et pénètre dans la circulation sanguine. Les personnes qui travaillent avec du plomb peuvent également l'absorber directement à travers la peau.
Les médecins mesurent l'exposition au plomb en prélevant un échantillon de sang (piqûre au doigt ou au talon). Ils peuvent également mesurer l'exposition en évaluant la protoporphyrine de zinc niveaux dans votre sang. Ce composé de zinc est un sous-produit de la dégradation des globules rouges observée lors d'une forte exposition au plomb; cependant, ce test n'est pas aussi sensible que le test de plombémie.
Continuez votre lecture pour savoir comment sortir le plomb.
Combien c'est trop ?Les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis ont établi qu'un taux sanguin supérieur ou égal à 5 microgrammes par décilitre est préoccupant chez les jeunes enfants. Les adultes peuvent avoir une exposition légèrement plus élevée.
Les enfants sont particulièrement exposés au saturnisme par des sources telles que les peintures à base de plomb utilisées sur les jouets, ainsi que sur les vieilles maisons et bâtiments. © iStockphoto.com/Glenn Bo Contrairement au zinc ou au fer, dire, il n'y a aucun rôle biologique pour le plomb dans le corps. C'est juste une toxine. Ton corps, cependant, traite le plomb comme le calcium, donc il s'accumule dans les endroits où le calcium est stocké, comme tes os. Parce que le calcium joue un rôle essentiel dans la communication entre les cellules nerveuses, contraction musculaire et hormones, le plomb peut interférer avec ces processus.
Le plomb affecte le cerveau et le système nerveux, cœur et vaisseaux sanguins, reins, système digestif et système reproducteur. Comme il affecte chaque système, plomb produit une variété de symptômes.
Ces symptômes seront facilement détectés en cas de saturnisme aigu avec des niveaux de plombémie relativement élevés. Mais ils peuvent ne pas être perceptibles dans les cas moins aigus, ne faisant surface qu'au cours d'une exposition chronique à mesure que les niveaux de plomb dans le sang augmentent progressivement.
L'effet prédominant de l'empoisonnement au plomb chez les enfants est sur leur cerveau. Le cerveau d'un enfant n'est pas complètement « câblé » comme votre maison. Au lieu, au fur et à mesure que le cerveau d'un enfant se développe, de nouveaux circuits neuronaux se forment en réponse à de nouvelles expériences, l'apprentissage et les souvenirs (les neuroscientifiques appellent cette capacité à former de nouvelles connexions plasticité ). Ces circuits impliquent un ou plusieurs neurones communiquant avec d'autres dans diverses parties du cerveau en envoyant et en recevant des messages chimiques appelés neurotransmetteurs . Les nouveaux circuits utilisent le neurotransmetteur, glutamate .
Maintenant, parce que le corps ne distingue pas très bien le plomb du calcium, le plomb peut interférer avec la libération de glutamate par la cellule présynaptique et un récepteur spécial dans la cellule postsynaptique appelé récepteur NMDA. Cette interférence perturbe la plasticité si importante dans le développement du cerveau des enfants.
Le meilleur traitement contre le saturnisme est la prévention. Les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis recommandent que tous les enfants de 6 ans et moins soient testés pour le plomb. Si vous avez des sources potentielles de plomb dans votre maison - peinture à base de plomb écaillée ou tuyaux en plomb - alors vous ou un professionnel devriez essayer de les éliminer (par un nettoyage professionnel, peindre sur de la vieille peinture ou enlever des matières dangereuses).
Si la plombémie est élevée, les médicaments sur ordonnance comme Succimer peuvent réduire la plombémie. Dans les cas extrêmes d'exposition au plomb, comme un accident du travail, alors les niveaux toxiques de plomb peuvent être éliminés par thérapie de chélation . Dans cette thérapie, un agent chélatant tel que l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) est perfusé dans la circulation sanguine. L'agent se lie au plomb. Les reins excrètent ensuite l'EDTA lié au plomb. De nouveau, ce traitement est généralement réservé aux cas extrêmes de saturnisme.
Nous ne sommes pas les seuls corps affectés négativement par le plomb. Le plomb pénètre dans l'environnement à partir d'eau contaminée - eau provenant de tuyaux de drainage en plomb, l'eau de pluie contenant du plomb provenant de la pollution de l'air ou l'eau de pluie qui filtre à travers les sols contaminés. L'eau contaminée s'écoule dans les eaux souterraines et les écosystèmes aquatiques. Le plomb affecte négativement les organismes des parties inférieures de la chaîne alimentaire dans ces écosystèmes aquatiques, comme le plancton (plantes et animaux microscopiques) et les mollusques. Lorsque ces organismes meurent, ils se décomposent et libèrent leur plomb dans l'environnement. Lorsqu'ils sont mangés par des organismes situés plus haut dans la chaîne alimentaire, comme le poisson, mammifères marins, oiseaux et humains, puis le plomb s'accumule dans les tissus de ces organismes supérieurs, produisant ainsi plus d'effets néfastes.
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Comment les cellules nerveuses communiquentVotre cerveau et votre système nerveux sont constitués de cellules nerveuses ou neurones (pour plus d'informations, lire Comment fonctionne votre cerveau). Comme les fils du système électrique de votre maison, les cellules nerveuses établissent des connexions entre elles dans des circuits appelés voies neuronales . Contrairement aux fils dans votre maison, les cellules nerveuses ne se touchent pas, mais rapprochez-vous à synapses . Au niveau de la synapse, les deux cellules nerveuses sont séparées par un petit espace ou fente synaptique . Le neurone émetteur est appelé le présynaptique cellule, tandis que celui qui reçoit s'appelle le postsynaptique cellule. Les cellules nerveuses envoient des neurotransmetteurs dans une direction unidirectionnelle à travers la synapse de la cellule présynaptique à la cellule postsynaptique.
Sources
