Le terme « montée du mercure » évoque spontanément l'image d'une augmentation de la température, qu'il s'agisse de la lecture d'un thermomètre ou des conditions météorologiques. Cependant, ce concept revêt une double signification. D'une part, il fait référence à la dilatation du métal mercure dans un thermomètre, permettant la mesure de la température. D'autre part, il exprime une augmentation des températures ambiantes, qu'elles soient d'origine naturelle ou influencées par les activités humaines. Enfin, et de manière plus insidieuse, la « montée du mercure » peut désigner l'augmentation de la présence de ce métal lourd toxique dans l'environnement et les organismes vivants, une problématique de santé publique majeure. Cet article se propose d'explorer ces différentes facettes, démystifiant les mécanismes en jeu et soulignant les enjeux associés.
Le Mercure en Tant qu'Indicateur de Température : Une Histoire de Dilatation
Le mercure, un métal blanc argenté, brillant, dense et mobile, a longtemps été appelé « vif argent » ou « Quicksilver » pour toutes ces raisons. Son symbole chimique Hg vient de son nom latin « hydrargyrum » ; on trouve encore parfois le mot hydrargyrisme pour parler de l’intoxication au mercure. Le mot « mercure » est apparu au 17e siècle.
Le principe du thermomètre repose sur le fait que certaines propriétés chimiques ou physiques d'un corps sont modifiées lorsque la température change. Une propriété simple des matériaux est le changement de volume d'une masse de matériau donnée, connu sous le nom de dilatation thermique. Pour utiliser cette propriété afin d'indiquer la température avec le plus de précision possible, il faut trouver les matériaux dont la dilatation est la plus importante avec la température. C'est en particulier le cas des métaux. Par ailleurs, il est plus facile de manipuler un métal liquide qu'un métal solide, car on peut l'utiliser sous une forme très fine, comme l'intérieur du tube de verre du thermomètre. Cela a pour effet d'augmenter de manière très visuelle la longueur de la colonne de métal au cours de la dilatation. Il existe peu de métaux liquides à température ambiante, et le mercure en fait partie.
Le mercure n'est pas, loin s'en faut, le seul corps à posséder cette propriété. Mais il présente plusieurs avantages qui ont conduit à répandre son usage thermométrique. Sa gamme de travail est très étendue et commode, allant de -38 °C (température de congélation) à plusieurs centaines de °C. De plus, il ne mouille pas les parois de verre : après s'être dilaté, il se rétracte sans coller à la paroi du capillaire, et il ne monte pas dans le tube par capillarité. Cette propriété est très importante pour la précision de la mesure. Son coefficient de dilatation est assez élevé pour un métal : 0,017 2 % par degré.
L'alcool, rougi par un colorant pour être visible, est également un bon liquide thermométrique avec une température de congélation très basse et un coefficient de dilatation assez élevé pour un liquide (0,11 % par degré). Cependant, son usage est limité vers les hautes températures à cause de sa vaporisation. De plus, ce liquide « colle » un peu aux parois des capillaires qui ne doivent donc pas être trop fins pour que l'alcool ne monte pas par capillarité et pour qu'il redescende lorsque la température diminue. Du fait de ces capillaires assez gros, les thermomètres à alcool ne sont jamais aussi précis que les thermomètres à mercure.
Thermomètres à mercure et à alcool
Aujourd'hui, l'emploi des thermomètres à mercure doit être évité, et ils sont d'ailleurs interdits, car ce métal est toxique. Quoique certaine, la toxicité du métal lui-même n'est pas trop grande, mais elle est aggravée par le fait qu'il est très difficile de ramasser le mercure qui se répand en formant des petites gouttes très mobiles en cas de casse.
Quand le Mercure Indicateur S'emballe : Les Vagues de Chaleur Terrestres
Au-delà de sa fonction de mesure, l'expression « le mercure va grimper » est couramment utilisée pour annoncer des hausses de température ambiante, souvent associées à des phénomènes météorologiques intenses. La France métropolitaine, par exemple, se retrouve parfois à l'intersection de courants d'air contraires qui empêchent les températures de retomber, générant des épisodes de chaleur exceptionnels.
Le Blocage Anticyclonique en Oméga
Un des phénomènes à l'origine de ces hausses significatives du mercure est le blocage anticyclonique en oméga. Dans cette configuration, un anticyclone, caractérisé par une pression élevée, fait remonter des courants d'air chaud depuis le sud. Il vient alors repousser les dépressions, à pression basse, qui circulent d'ouest en est, et peut provoquer une bulle de chaleur. Le pays se retrouve alors bloqué, sans que les courants d'air frais venus de l'Atlantique ne puissent balayer l'Hexagone. Cette situation de blocage oméga peut parfois durer plusieurs jours. Elle avait, par exemple, conduit à la canicule d'août 2003, pire vague de chaleur de l’histoire du pays. Un épisode exceptionnel, mais qui risque de se faire plus fréquent.
Le Dôme de Chaleur : Un Couvercle sur l'Atmosphère
Un autre phénomène météorologique majeur entraînant une augmentation du mercure est le dôme de chaleur, également appelé coupole anticyclonique. Il désigne une vaste zone de haute pression s'installant en altitude au-dessus d'un territoire et agissant comme un verrou météorologique. L'air y descend, se comprime et se réchauffe, tandis que l'absence de perturbations et de nuages maintient un ciel dégagé et des vents très faibles. Cette descente d'air intensifie la chaleur en journée et bloque tout renouvellement atmosphérique, si bien que les températures restent anormalement élevées, y compris la nuit, alimentant ainsi des vagues de chaleur prolongées et intenses.
Le dôme de chaleur se constitue à l'image d'une casserole sur laquelle on aurait mis un couvercle pour faire bouillir l'eau : les hautes pressions atmosphériques enferment l'air chaud et la compression fait chauffer l'air au sein du dôme. S'il y a régulièrement des dômes de chaleur dans l'atmosphère, le réchauffement climatique les rend plus intenses. Généralement d'une durée de quelques jours, il peut persister pendant une semaine, voire deux semaines dans les cas les plus extrêmes.
Conseils pour Gérer les Fortes Chaleurs
Face à ces montées du mercure, il est essentiel d'adopter des gestes de prévention pour protéger sa santé. Pour bien dormir malgré un mercure qui reste élevé, il est conseillé de bien fermer les volets en journée afin de garder la chambre fraîche, d'aérer une fois le soir tombé, et de privilégier les vêtements et les draps en coton. Éviter les activités sportives en fin de journée, puisque la chaleur accumulée peut mettre plusieurs heures à se dissiper, est également recommandé. Il est crucial d'éviter les boissons alcoolisées et de boire au moins 1,5 litre d'eau dans la journée. N'hésitez pas à humidifier votre air mais aussi votre corps. Un petit coup de pouce peut être de glisser votre oreiller dans un sac, puis dans votre congélateur quelques heures pour vous endormir la tête au frais. Plus généralement, les services de météorologie et de santé rappellent les gestes essentiels : se mettre à l'ombre ou dans un lieu climatisé autant que possible, boire régulièrement sans attendre la soif, fermer volets et fenêtres durant la journée et aérer la nuit, et veiller particulièrement aux personnes âgées, malades ou isolées. En cas de malaise, il convient de composer le 15 pour obtenir un secours rapide.
Thermomètres à mercure et à alcool
Le Mercure dans l'Environnement et la Santé : Un Enjeu Mondial
Au-delà des variations de température, la « montée du mercure » prend une dimension plus préoccupante lorsqu'il s'agit de la présence de ce métal lourd dans l'environnement et de ses impacts sur la santé humaine. Le mercure est un élément naturellement présent dans l’air, l’eau et les sols. L’exposition au mercure, même à de petites quantités, peut causer de graves problèmes de santé et constitue une menace pour le développement de l’enfant in utero et pendant les premières années de vie. L’OMS considère que le mercure constitue l’une des 10 substances chimiques gravement préoccupantes pour la santé publique.
Les Sources du Mercure Environnemental
Le mercure est naturellement présent dans des matières brutes comme le charbon, le pétrole et d’autres combustibles fossiles. Divers processus naturels, dont les éruptions volcaniques, la météorisation des roches et les courants sous-marins, peuvent faire passer du mercure de la croûte terrestre dans des plans d’eau, les sols et l’atmosphère. Le mercure est transporté autour de la planète en suivant des voies complexes pendant des décennies. Sous sa forme élémentaire (sa forme pure), le mercure s’évapore facilement et peut entrer dans le cycle du mercure ou être transporté sur de grandes distances par des courants d’air mondiaux.
Cependant, les activités humaines sont la cause principale des rejets de mercure. Le mercure peut se retrouver dans l’environnement suite à des activités humaines comme la combustion de charbon, l’extraction de métaux de minerais, la production de ciment et l’utilisation et l’élimination de produits contenant du mercure, comme des dispositifs d’éclairage fluorescents et certains types de piles.
Combustion du charbon : La combustion du charbon est la principale source d'émissions de mercure d'origine humaine dans l'atmosphère terrestre. La combustion du charbon pour la production d'électricité a traditionnellement augmenté parallèlement à la croissance économique, de même que ses émissions de mercure, qui ont plus que triplé depuis 1970. La combustion du charbon par les ménages est également une source importante d'émissions de mercure et un danger pour la santé humaine.
Exploitation minière : Les dépôts géologiques de mercure les plus courants sont ceux de cinabre, un minéral de sulfure de mercure pouvant être composé de jusqu’à 86 % de mercure. Dans certaines régions de la planète, les procédés à petite échelle d’extraction minière de l’or avec du mercure constituent également une source significative de pollution au mercure. L’exploitation artisanale et à petite échelle de l’or représente la plus grande demande de mercure au monde, c’est aussi la source d’émissions combinées de mercure dans l’air et l’eau la plus importante. Les chercheurs d’or clandestins ou « orpailleurs », utilisent largement le mercure métal pour amalgamer les pépites d’or éventuellement présentes dans l’eau des rivières. La catastrophe liée à ces pratiques d’orpaillage réside dans le fait que tous les fleuves et rivières de cette grande zone amérindienne sont massivement pollués par du mercure métal. Toutes les populations de cette zone sont exposées au méthylmercure, le mercure métal des orpailleurs étant transformé en méthyl-mercure par les micro-organismes aquatiques.
Produits contenant du mercure : Le mercure est présent dans de nombreux produits et endroits auxquels on ne pense pas forcément. Cela inclut les amalgames dentaires, les piles bouton, les lampes fluorescentes, certains types de peintures, les thermomètres et les sphygmomanomètres. Si le mercure ne pose aucun risque pour l'environnement ou la santé si les piles sont utilisées et recyclées de façon appropriée, si les piles se retrouvent dans un incinérateur ou dans un site d'enfouissement inapproprié, le mercure qu'elles contiennent peut s'échapper et contaminer l'air ou les eaux souterraines. De même, toutes les lampes fluorescentes contiennent du mercure et doivent donc être manipulées et recyclées avec soin.
Le Cycle du Mercure et ses Transformations
Lorsque le mercure pénètre dans l’environnement, il peut être stocké dans la végétation, les plans d’eau et les sols. De plus, le mercure déposé par des sources naturelles ou anthropiques peut être réémis par des processus naturels et se retrouver de nouveau dans l’atmosphère. Le mercure élémentaire s’évaporant, il peut être facilement transporté dans l’air et se retrouver à des milliers de kilomètres de son point de départ.
Une fois dans l’environnement, le mercure peut être transformé par des bactéries en méthylmercure. C’est le phénomène dit de « biométhylation » du mercure qui fut alors mis en évidence. Celui-ci va ensuite s’accumuler biologiquement dans les poissons et les crustacés (on parle d’accumulation biologique lorsque la concentration d’une substance est plus forte dans un organisme donné que dans son environnement). Un autre phénomène est la bioamplification : les gros poissons mangent les petits poissons, le mercure organique s’accumule tout au long de la chaîne alimentaire jusqu’à l’homme. Étant en bout de chaîne, l’homme reçoit alors la dose maximale de mercure organique quand il consomme par exemple de l’espadon, du thon et du flétan.
Le mercure existe de façon schématique sous différentes formes : le mercure élémentaire ou mercure métal, les sels de mercure inorganique et le mercure organique. Ce sont les propriétés du mercure métal qui ont longtemps fait le succès du mercure dans l’industrie.
Mercure métal : La toxicité du mercure métal pour l’homme vient de sa grande volatilité à température ambiante, c’est le risque « vapeur ». Raison pour laquelle toute présence de mercure métal dans des dispositifs « grand public » (thermomètre, baromètre, etc.) a été interdite en 1999. Ingéré, le mercure métal ne passe pas la barrière digestive et n’est donc pas absorbé dans l’organisme.
Mercure inorganique : À part quelques accidents individuels, il n’y a pas de véritable enjeu de santé publique avec cette forme de mercure. On le trouve sous forme de sels de mercure inorganiques dans certains laboratoires, dans quelques piles bouton, mais rien de bien important pour la santé de l'homme.
Mercure organique : En population générale, l’enjeu principal du mercure est le mercure organique auquel l’homme est souvent exposé à travers son alimentation. De façon quasi « imparable » et malheureusement quasi « définitive » : ce dont l’homme est largement responsable. Toxique pour le système nerveux central, il a entraîné de graves complications neurologiques chez les personnes exposées. Jusqu’en 1989 le mercure organique était utilisé comme fongicide pour détruire les champignons microscopiques présents dans les céréales en particulier.
Impacts sur la Santé Humaine
Le mercure est toxique pour la santé humaine et constitue une menace particulière pour le développement de l’enfant in utero et pendant les premières années de vie. Tous les humains sont exposés à un certain niveau de mercure. L’exposition humaine se produit principalement par l’inhalation de vapeurs de mercure élémentaire au cours des processus industriels et par la consommation de poissons et de crustacés contaminés. Chez certaines populations de pêcheurs de subsistance, on estime qu’entre 1,5 et 17 enfants sur 1000 présenteraient des problèmes cognitifs causés par la consommation de poissons contenant du mercure.
Le mercure a de nombreuses incidences sur la santé : il peut notamment entraîner des lésions rénales et du système nerveux et des problèmes de peau. L’exposition du fœtus au méthylmercure présente un danger pour l’enfant à naître. Les sels inorganiques du mercure sont corrosifs pour la peau, les yeux et le tractus gastro-intestinal, et peuvent induire une toxicité rénale s’ils sont ingérés.
Des troubles neurologiques et comportementaux peuvent être observés après l’inhalation ou l’ingestion de différents composés du mercure, ou après une exposition cutanée à ceux-ci. Les symptômes sont des tremblements, une insomnie, des pertes de mémoire, des effets neuromusculaires, des maux de tête et des dysfonctionnements cognitifs et moteurs. Des signes infracliniques légers de toxicité pour le système nerveux central peuvent être observés chez les travailleurs et travailleuses exposés à un taux de mercure élémentaire dans l’air de 20 μg/m3 ou plus pendant plusieurs années. Des effets rénaux ont été signalés, allant d’une augmentation des protéines dans l’urine à une insuffisance rénale.
Il est important de noter que l’éthylmercure, présent dans le thiomersal utilisé comme conservateur dans certains vaccins, est très différent du méthylmercure. Il est rapidement métabolisé par l’organisme et ne s’y accumule pas. L’OMS contrôle étroitement, depuis plus de 20 ans, les données scientifiques relatives au thiomersal utilisé comme conservateur dans certains vaccins et parvient toujours à la même conclusion : aucune donnée ne montre que le thiomersal, aux quantités auxquelles il est utilisé dans les vaccins, représente un risque pour la santé.
Thermomètres à mercure et à alcool
La Tragédie de Minamata : Un Épisode Historique
Un véritable suspense policier s’est déroulé dans les années 50 au Japon. L’histoire commence par l’apparition de pathologies neurologiques sévères au sein de familles de pêcheurs habitant le long de la baie de Minamata. Les adultes présentaient des paralysies sévères, des troubles neuropsychiques ; quant aux enfants, ils étaient nombreux à présenter des malformations sévères avec des troubles neurologiques et psychiques très handicapants, quand ils n’étaient pas morts nés. Ces faits se sont déroulés sur plusieurs années et malgré de nombreuses expertises le mystère restait total ! Le bilan final fera état d’environ 600 morts et 3 000 malades !
À cette époque l’épidémiologie était encore une science balbutiante et les analyses toxicologiques des liquides biologiques (sang, urine…) encore assez rudimentaires. Ce furent des toxicologues venus d’Écosse, nous dit l’histoire, qui vont découvrir le « pot aux roses ». Comment ? Ils ont d’abord repris tous les dossiers médicaux des malades pour en chercher les points communs. Leur conclusion : les pathologies décrites ressemblaient bien à ce que l’on connaissait alors de la toxicité du mercure organique. Or l’usine Chisso déversait pour l’essentiel du mercure métal dans le Pacifique ! Comme nous l’avons vu, seules les vapeurs du mercure métal sont toxiques pour l’homme et ingéré il ne passe pas la barrière digestive. Le phénomène dit de « biométhylation » du mercure fut alors mis en évidence, où un radical méthyle CH3 est ajouté au mercure métal déversé par l’usine. Ce ne fut qu’en 2010, soit un demi-siècle plus tard, que les survivants de cette affaire dramatique, souvent porteurs de handicaps majeurs, furent enfin indemnisés par l’entreprise Chisso et par l’État Japonais.
Des Solutions et des Efforts de Réduction
Le défi pour les gouvernements est de s’assurer que les niveaux de mercure dans l’environnement n’excèdent pas les concentrations prévues dues aux sources naturelles. De nombreux pays et de nombreuses juridictions ont mis en œuvre des lois, des règlements, des politiques, des initiatives et des ententes conçus pour réduire la menace posée par le mercure.
Convention de Minamata : Les rejets continus de mercure dans l’environnement du fait des activités humaines, la présence de mercure dans la chaîne alimentaire et les effets nocifs avérés sur la santé des êtres humains ont conduit à l’adoption de la Convention de Minamata sur le mercure en 2013. Celle-ci oblige les gouvernements Parties à prendre plusieurs mesures, en particulier pour la réduction des émissions atmosphériques de mercure et pour l’abandon de certains produits contenant du mercure. Un amendement de 2023 à la Convention de Minamata interdit après 2025 la fabrication, l’importation ou l’exportation de certains produits contenant du mercure ajouté. La liste inclut des piles et des batteries, des commutateurs et des relais, des lampes fluorescentes, des appareils de mesure non électroniques, des cosmétiques, etc.
Innovations sans mercure : La bonne nouvelle, c'est qu'une vaste gamme de solutions de rechange sûres et efficaces aux produits contenant du mercure a été mise au point.
- Obturations dentaires : Les scientifiques ont mis au point un certain nombre de solutions de rechange sans mercure pour les obturations, comme les obturations composites, les obturations en verre ionomère, et les inlays en porcelaine ou en or.
- Piles : Les scientifiques ont mis au point une gamme de piles sans mercure, y compris des piles au lithium, à l'argent et des piles alcalines, qui peuvent fonctionner aussi bien que leurs homologues contenant du mercure.
- Éclairage : Les ampoules à diode électroluminescente (DEL), qui sont également éco-énergétiques, sont une alternative populaire à l'éclairage fluorescent, et les DEL ne contiennent pas de mercure.
- Peintures : Il existe de nombreuses solutions de rechange abordables et efficaces aux peintures au mercure, qui sont maintenant largement disponibles dans le monde entier.
- Dispositifs médicaux : Les thermomètres numériques sont largement disponibles, et il est également possible de trouver des thermomètres à liquide qui contiennent une substance sans mercure qui n'est pas toxique. Des solutions de rechange sans mercure aux sphygmomanomètres au mercure ont été mises au point et se sont révélées tout aussi précises et efficaces.
Gestion des risques : Le mercure est un excellent exemple de la difficulté à gérer un risque en santé environnementale. La gestion de risques est le fait du décideur : c’est le rôle en France de nos agences sanitaires, ici l’ANSES, et de nos ministres concernés par le sujet. Ces décideurs peuvent s’appuyer, ou non, sur les conclusions des experts scientifiques. La difficulté est accrue par le fait que les poissons peuvent être contaminés par de nombreux autres polluants que le mercure, PCB et dioxines entre autres. La gestion de risque va en permanence chercher un équilibre entre - il faut manger du poisson - et - attention aux toxiques contenus dans le poisson.
Les « Pôles Chauds » de Mercure : Un Phénomène Astronomique
Le terme « Mercure » ne désigne pas seulement le métal ou une mesure de température, mais aussi la planète la plus proche du soleil. Sur cette planète, des phénomènes de « chaleur » particuliers ont été observés, notamment en lien avec le bassin Caloris, le plus gros cratère météoritique connu de Mercure. Son nom vient du latin caloris (chaleur) car il est situé à l'un des deux « pôles chauds » de la planète.
Contrairement à la Terre où l'équateur est la zone la plus chaude en raison de l'angle d'incidence des rayons solaires et de la rotation, sur Mercure, l'explication de ces « pôles chauds » est liée à sa rotation et son orbite uniques. Mercure a une résonance spin-orbite de 3:2, ce qui signifie qu'elle tourne sur elle-même trois fois pendant qu'elle fait deux fois le tour du Soleil. Cette résonance, combinée à une excentricité orbitale notable, fait que le Soleil apparaît brièvement immobile dans le ciel de Mercure à deux endroits précis de son orbite. Ces points correspondent aux longitudes où le bassin Caloris et son antipode se trouvent lors du passage de Mercure à son périhélie (le point de son orbite le plus proche du Soleil).
À ces moments, les rayons solaires frappent ces régions de manière prolongée et quasi verticale, entraînant une accumulation de chaleur bien supérieure à d'autres zones de la planète. C'est ce phénomène particulier qui crée ces « pôles chauds » sur Mercure, où la chaleur est concentrée non pas à l'équateur, mais à des longitudes spécifiques déterminées par sa mécanique céleste. La planète Mercure présente des défis uniques pour comprendre sa thermique en raison de son orbite et de sa rotation complexes, qui diffèrent significativement de celles de la Terre.