Identification

Numero CAS

7440-02-0

Nom scientifique (FR)

Nickel

Nom scientifique (EN)

Nickel

Autres dénominations scientifiques (Autre langues)

NICHEL ; Nickel ; nikkelpoeder ; nikl ; níquel

Code EC

Code SANDRE

Numéro CIPAC

Formule chimique brute

\(\ce{ Ni }\)

Code InChlKey

PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N

Code SMILES

[Ni]

Classement transport

Classification CLP

Type de classification

Harmonisée

ATP insertion

ATP01

Description de la classification

Classification harmonisée selon réglement 1272/2008 ou CLP

Mentions de danger
Mention du danger - Code H317
Mention du danger - Texte Peut provoquer une allergie cutanée
Classe(s) de dangers Sensibilisation respiratoire/cutanée
Libellé UE du danger -
Limites de concentration spécifique -
Facteur M -
Estimation de toxicité aigüe -
Fiche ECHA

Méthodes analytiques

Introduction

Air

Eau

Sol

Autres milieux

Programmes

Généralités

Poids moléculaire

58.71 g/mol

Tableau des paramètres

Tableau des paramètres
Nom de valeur Valeur Température Pression Granulométrie Humidité Norme / Ligne directrice Méthode Commentaire Source
Densité 8.9 - UNEP p.290
Pression de vapeur 133 Pa
à 1810°C
UNEP p.290
Point d'ébullition 2730 °C
valeurs étendues : 2730-2913 °C
INERIS (2006)
Point de fusion 1455 °C UNEP p.290
Coefficient de partage octanol/eau (Log Kow) -0.57 - Calcul US EPA (2011)
Ceci est un aperçu

Ce tableau comporte un trop grand nombre d'entrées pour permettre son affichage complet. Pour un affichage complet, utilisez l'une des options ci-dessus.

Matrices

Atmosphère

Le nickel émis dans l’atmosphère par des sources anthropiques l’est principalement sous forme d’aérosols, ce qui couvre une très large gamme de taille de particules : 5,4 µm seraient le diamètre moyen des particules d’origine anthropique contenant du nickel (ATSDR, 1997). Les émissions de centrales électriques sont associées à des particules de plus petite taille que celles émises par des fonderies. Les particules contenant du nickel peuvent atteindre des demi-vies de l’ordre d’une semaine à un mois (Hertel et al., 1991 ; ATSDR, 1997). Des données de terrain confirment que le nickel peut être transporté via le compartiment atmosphérique sur de très longues distances.

La nature du nickel présent dans des particules d’origine anthropique varie selon l’origine de ces particules (Hertel et al., 1991 ; ATSDR, 1997). Ainsi, les émissions de nickel issues de la combustion d’huiles se présentent principalement sous forme de sulfates. Les cendres volantes provenant de la combustion du charbon contiennent majoritairement du nickel sous forme d’oxydes complexes de fer. L’extraction minière et la fonte du minerai de latérite émettent dans l’atmosphère des silicates de nickel et des oxydes fer-nickel. Le raffinage des mattes conduit à des émissions de nickel métallique et de sulfure de nickel.

Milieu eau douce

A l’état divalent le nickel peut former une large gamme de composés et constitue le seul état d’oxydation important du nickel (d’autres états d’oxydation comme le nickel(+4) peuvent être présents dans quelques complexes ou oxydes). La plupart des complexes formés par le nickel le sont avec un nombre de coordination de six. Ainsi, en milieu aqueux, le nickel est présent comme ion hexahydraté [Ni(H2O)6]2+. Le nickel reste très faiblement absorbé par la plupart des organismes vivants, mais est associé en grande partie à la matière particulaire (Kabata-Pendias et Pendias, 1992 ; ATSDR, 1997).

Des anions présents naturellement, comme OH-, SO42- ou Cl-, ne forment des complexes avec le nickel que dans une faible proportion. Le complexe Ni(OH)2 devient l’espèce dominante au-delà d’un pH égal à 9,5. En présence de soufre en milieu aqueux anaérobie, du sulfate de nickel se forme, ce qui limite la solubilité du nickel (ATSDR, 1997).

Tableau des paramètres
Nom de valeur Valeur Température Pression Granulométrie Humidité Norme / Ligne directrice Méthode Commentaire Source
Coefficient de partage eau matière en suspension 26303 L.kg-1
pour Ni2+
UNEP p.290
Ceci est un aperçu

Ce tableau comporte un trop grand nombre d'entrées pour permettre son affichage complet. Pour un affichage complet, utilisez l'une des options ci-dessus.

Milieu eau de mer

Milieu sédiment eau douce

Tableau des paramètres
Nom de valeur Valeur Température Pression Granulométrie Humidité Norme / Ligne directrice Méthode Commentaire Source
Coefficient de partage eau sédiment 7079 L.kg-1
pour Ni2+
UNEP p.290
Ceci est un aperçu

Ce tableau comporte un trop grand nombre d'entrées pour permettre son affichage complet. Pour un affichage complet, utilisez l'une des options ci-dessus.

Milieu sédiment marin

Milieu terrestre

Bien plus que la teneur totale, la spéciation et l’état physico-chimique du nickel sont des paramètres essentiels à considérer afin d’évaluer son comportement dans l’environnement et en particulier sa biodisponibilité. Ainsi, le nickel incorporé dans certains réseaux minéraux peut se révéler inerte. Dans les sols, les principales formes du nickel, et en particulier NiOH+, sont adsorbées à la surface d’oxydes amorphes de fer, d’aluminium ou de manganèse (Kabata-Pendias and Pendias, 1992 ; McGrath, 1995 ; ATSDR, 1997) et dans une moindre mesure à la surface de minéraux argileux.

La mobilité du nickel augmente aux pH faibles, alors que l’adsorption sur certains composés adsorbants du sol peut devenir irréversible en milieu alcalin. Si le pH est le paramètre influençant le plus la mobilisation du nickel dans les sols, il faut également tenir compte de la concentration en sulfates (qui réduisent l’adsorption du nickel par complexation) et de la surface spécifique des oxydes de fer présents dans le sol (Hertel et al., 1991 ; McGrath, 1995 ; ATSDR, 1997). La présence de cations tels que Ca2+ ou Mg2+ entraîne également une diminution de l’adsorption du nickel sur les composés du sol, résultat de phénomènes de compétition.

Tableau des paramètres
Nom de valeur Valeur Température Pression Granulométrie Humidité Norme / Ligne directrice Méthode Commentaire Source
Coefficient de partage carbone organique/Eau (Koc) 13.22 L.kg-1 Calcul US EPA (2011)
Coefficient de partage eau/sol 726 L.kg-1
pour Ni2+
UNEP p.290
Ceci est un aperçu

Ce tableau comporte un trop grand nombre d'entrées pour permettre son affichage complet. Pour un affichage complet, utilisez l'une des options ci-dessus.

Persistance

Biodégradabilité

Non pertinent

Dégradabilité abiotique

Non pertinent

Atmosphère

Milieu eau douce

Milieu eau de mer

Milieu sédiment eau douce

Milieu sédiment marin

Milieu terrestre

Conclusion sur la persistance

Bioaccumulation

Organismes aquatiques

Le nickel est en cours d’évaluation au sein de l’Union Européenne dans le cadre du règlement CEE 793/93 sur l’évaluation des risques des substances existantes. Les premiers résultats présentés dans l’évaluation des risques (CE, 2002b) mettent en évidence une faible bioconcentration du nickel chez les différentes espèces testées et le fait qu’apparemment le nickel ne se bio-amplifierait pas le long de la chaîne trophique. Cependant, les études portant sur la bio-accumulaton du nickel chez les organismes sont généralement limitées à des courtes durées d’exposition (rien n’indique qu’un équilibre ait été atteint) ou à des études de terrain (concentrations mesurées dans l’environnement et durée d’exposition la plupart du temps inconnues). L’ensemble des données recueillies dans le cadre de l’évaluation européenne des risques donnent des BCF entre 0,8 et 104 pour les poissons, de 10 à 39 pour les crustacés et de 2 à 191 pour les mollusques d’eau douce (CE, 2002b).

Organismes d'eau douce

Facteurs de bioconcentration (BCF) du nickel pour différents organismes d'eau douce.

Facteurs de bioconcentration (BCF) du nickel pour différents organismes d'eau douce.

Espèce

BCF

Référence

Algues :

Euglena gracilis

2 000

Cowgill, 1976

Scenedesmus obliquus 

30 - 300

Watras et al., 1985

Plantes :

Elodea densa 

200

Mortimer, 1985

Ipomea aquatica

40

Low et Lee, 1981

Crustacés :

Daphnia pulex 

4 050

Cowgill, 1976

Daphnia magna 

2 020

Cowgill, 1976

2 – 12

Watras et al., 1985

Organismes d'eau marine

Une seule étude valide pour le milieu marin a été trouvée dans la littérature sur des mollusques (Zaroogian et Johnson, 1984). Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau suivant.

Facteurs de bioconcentration (BCF) du nickel pour différents organismes marins.

Facteurs de bioconcentration (BCF) du nickel pour différents organismes marins.

Espèces

Durée

Ceau

(µg L-1 )

BCF

(L kg -1  pf)

Référence

Mollusques

Crassostrea virginica

12 sem

5

231

Zaroogian et Johnson, 1984

Crassostrea virginica

12 sem

10

156

Mytilus edulis

12 sem

5

336

Mytilus edulis

 12 sem

10

197

  pf :  poids frais. La conversion de poids sec en poids frais s’effectue en multipliant le BCF en poids sec par un ratio selon  les indications du  RIVM (2000) : mollusques (12 %) d’après Hendricks (1995).

Zaroogian et Johnson (1984) ont exposé des huîtres de l’espèce Crassostrea virginica et des moules de l’espèce Mytilus edulis à des solutions de nickel de 5 et 10 µg Ni L-1 dans de l’eau de mer naturelle (29 à 32 ‰ NaCl) renouvelée en continu (20 L min-1). Après une période d’acclimatation d’un mois, 3 essais contenant 5 individus pour chaque concentration testée et un témoin sont réalisés. Les concentrations de nickel de chaque essai sont déterminées une fois par semaine.

Sur l’ensemble des essais, Crassostrea virginica a accumulé en moyenne 9,6 et 13 µg Ni g-1 pour 5 et 10 µg Ni L-1 respectivement après 12 semaines de traitement, tandis que M. edulis a accumulé respectivement 10,4 et 16,4 µg Ni g-1. Les modes d’assimilation du nickel diffèrent entre les deux mollusques : l’accumulation chez Mytilus edulis commence lentement au début de l’exposition puis augmente rapidement, alors que le taux d’accumulation de Crassostrea virginica augmente rapidement dès le début de l’exposition, puis stagne un moment avant de suivre une nouvelle augmentation rapide. Les valeurs de BCF correspondantes sont présentées dans le tableau ci-dessus. Par ailleurs, l’épuration du nickel chez les deux organismes suit la même tendance : environ la moitié du nickel présent dans les tissus est éliminée deux semaines après arrêt de l’exposition, les pertes dans les semaines suivantes sont non significatives. Les  BCF ont été déterminés après la phase d’accumulation. Par conséquent les valeurs obtenues surestiment le potentiel de bioconcentration des espèces car la phase d’épuration n’est pas prise en compte. Par ailleurs, rien n’indique qu’un équilibre a été atteint avant la phase d’épuration.

Des valeurs de BCF élevées allant jusqu’à 59 600 L kg-1 ont été reportées par Wilson (1983) sur un mollusque bivalve fouisseur Cerastoderma edule. Il n’a pas été possible pour le moment de valider cette étude. Par ailleurs cette valeur est certainement le résultat d’une accumulation par différentes voies à savoir la colonne d’eau et le sédiment. Il faudra par conséquent faire d’autant plus attention au compartiment sédimentaire. Pour l’empoisonnement secondaire cette valeur ne sera cependant pas prise en compte pour le moment.

Organismes terrestres

Hertel et al. (1991) et McGrath (1995) proposent une gamme de concentrations en nickel dans les végétaux cultivés sur des sols non contaminés et de nature non serpentine : de 0,05 à 5 mg/kg (poids sec).

Plusieurs études conduisent à proposer des facteurs de bioconcentrations (BCF) pour des végétaux consommables qui seraient cultivés sur des sols présentant des teneurs en nickel au-delà des teneurs médianes observées sur le territoire français (Baize, 1997).

Dans l’étude de Cawse et al. (1976), le sol du site d’une usine d’extraction d’étain a été prélevé sur les premiers 45 cm, puis séché à l’air, débarrassé des matériaux les plus grossiers (de diamètre supérieur à 2 cm), et homogénéisé avant que des lots de 500 g ne soient individualisés. Chaque lot est utilisé pour remplir un pot en plastique de 18 cm de diamètre.

Les végétaux étudiés sont le pois (dwarf french « Phoenix stringless »), la carotte (« early scarlet horn »), la laitue (cabbage « fortune ») et le radis (« scarlet globe »). Une herbe (Festuca rubra) est également abordée dans cette étude, mais n’est pas présentée ici. Pour chaque végétal, trois graines sont plantées, chacune dans un pot différent. De l’azote est apporté à la période de l’ensemencement sous forme de solution de NH4NO3, de sorte que chaque pot reçoive environ 50 mg d’azote. Les tissus aériens ont été coupés au couteau, puis rincés trois fois à l’eau distillée. Les racines des carottes et des radis ont été grattées au couteau pour éliminer tout élément visible de sol, puis ont été rincées trois fois à l’eau distillée. Tous les échantillons de plante sont ensuite séchés au four à 60°C pendant une nuit. Les parties comestibles des plantes ont fait l’objet d’analyses de concentration en nickel total, exprimées en poids sec. Le tableau suivant donne les valeurs de BCF calculées à partir des résultats de cette étude. L’étude ne précise pas la nature du sol utilisé.

Dans l’étude de Yaman (2000), sept sites agricoles ont été sélectionnés (les caractéristiques générales de ces sols ne sont pas précisées). Sur chacun de ces sites, un échantillon de sol a été prélevé jusqu’à 10 cm de profondeur, et des échantillons de fruits ont été collectés à moins de 2 m du point de prélèvement de sol. Les fruits étudiés sont la griotte, la cerise, la mûre, et la fraise (les espèces ne sont pas précisées). Les fruits ont été lavés à l’eau courante du robinet, puis rincés deux fois à l’eau distillée, et enfin déposés sur un papier-filtre. Les échantillons de fruits et de sols ont été séchés à 85 °C. Des prises de 2 à 3 g d’échantillons (de fruits et de sols) ont été réduites en cendres après passage pendant 4 heures dans un four à 480°C. Un mélange de 1 ml d’acide nitrique (65%) et de 0,5 ml de peroxyde d’hydrogène (35%) a été ajouté à 1 g de cendres, pour tous les échantillons, l’ensemble étant agité et séché sur une plaque chauffante à basse température. Les résidus ont été dissous dans une solution d’acide nitrique à 1,5 mol/l et dilués à 30 ml. Les analyses de concentrations en nickel ont été conduites, sur matière sèche, à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique à la flamme. Le tableau suivant donne les valeurs de BCF calculées à partir des résultats de cette étude. Seuls sont présentés les résultats relatifs aux sols dont les teneurs en nickel sont supérieures aux teneurs médianes observées sur le territoire français (Baize, 1997).

Fruit

Sol

pH

[Ni] mesurée dans sol (mg/kg en poids sec)

[Ni] mesurée dans fruit (mg/kg en poids sec)

BCF calculé, expri-mé en poids sec

griotte

sol 1

6,4

85 ± 5

0,8 ± 0,07

de  0,008  à  0,011

sol 3

6,4

38 ± 2

0,7 ± 0,07

de  0,016  à  0,021

cerise

sol 6

6,6

370 ± 17

1,2 ± 0,09

de  0,003  à  0,004

mûre

sol 1

6,4

90 ± 5

1,4 ± 0,12

de  0,013  à  0,018

sol 3

6,4

32 ± 2

1,1 ± 0,10

de  0,029  à  0,040

fraise

sol 6

6,5

380 ± 20

0,9 ± 0,10

de  0,002  à  0,003

Dans le non contaminé (dénommé « sol non contaminé »), un sol exposé à des sources de pollution diffuses près d’un grand centre urbain (dénommé « sol moyennement contaminé »), et un sol provenant d’une ancienne décharge (dénommé « sol fortement contaminé ») ; seul les résultats relatifs à ce dernier sol sont présentés ci-après, les teneurs en nickel dans les deux autres types de sol étant très en deçà des teneurs médianes observées sur le territoire français (Baize, 1997). A partir de chacun de ces sols, des tas de 12 m par 12 m et de 0,5 m de profondeur ont été réalisés en un même endroit. Les sols de ces tas ont été fertilisés avec des niveaux équivalents (non précisés) d’azote, de phosphore et de potassium. Dans chacun des trois tas, 5 légumes en 10 répliquats ont été réalisées. Les 5 légumes sont la laitue (Lactuca sativa), la pomme de terre (Solanum tuberosum), la carotte (Daucus carota), le radis (Raphanus sativus) et le haricot vert (Phaseolus vulgaris). Les légumes ont été récoltés après avoir atteint la maturité. Tous les échantillons de légumes ont été lavés avant analyse jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de particules de terre visibles. Les échantillons de carottes et de pommes de terre ont été séparés en deux ensembles : la peau des légumes a été conservée pour un ensemble et a été épluchée pour l’autre ensemble. Les répliquats provenant d’un même tas de sol ont été coupés en petits morceaux, mixés et séparés en plusieurs échantillons (3 à 5) pour l’analyse. Les analyses de sols et de légumes ont été réalisées sur la matière sèche. Tous les échantillons de sols ont subi une attaque à l’acide nitrique à 120 °C, avant que leur teneur en nickel ne soit analysée par ICP-AES. Tous les échantillons de légumes ont été digérés sous pression en présence d’acide nitrique à 160 °C, avant que leur teneur en nickel ne soit analysée par Spectrométrie d’Absorption Atomique avec correction Zeeman dans un four en graphite. Le tableau suivant donne les valeurs de BCF calculées à partir des résultats de cette étude.

« Sol fortement contaminé »

pH = 8,3   [Ni] = 49 mg/kg (poids sec)          matières organiques = 19%   argile+limons = 18%

Végétal

[Ni] mesurée dans végétal (µg/kg en poids sec)

BCF calculé, exprimé en poids sec

laitue

86

0,002

haricot vert

484

0,010

radis

76

0,002

pomme de terre avec peau

63

0,001

pomme de terre épluchée

73

0,001

carotte avec peau

245

0,005

carotte épluchée

200

0,004

La même étude de Samsøe-Petersen et al. (2002) porte également sur certains fruits et baies : la poire (pyrus communis), la prune (prunus domestica), la mûre (rosa pilicatus), le sureau (sambucus nigra), le cassis (ribes nigrum), le groseillier  rouge (ribes rubrum) et le groseiller à maquereaux (ribes uva-crispa). La noisette (corylus avellana) est également abordée dans cette étude, mais n’est pas présentée ici. Les échantillons ont été prélevés parmi 9 « jardins partagés » existants dans les environs d’une grande agglomération. Ces jardins potagers ont été regroupés selon leurs niveaux de contamination en : faiblement contaminés, moyennement contaminés et fortement contaminés ; seul les résultats relatifs à ce dernier jardin sont présentés ci-après, les teneurs en nickel dans les deux autres catégories de jardin étant très en deçà des teneurs médianes observées sur le territoire français (Baize, 1997). La nature des sols concernés n’a pas été précisée. Tous les échantillons de fruits ont été lavés avant analyse jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de particules de terre visibles. Les échantillons d’un même site, ou issus de jardins présentant un niveau similaire de contamination, ont été coupés en petits morceaux, mixés et séparés en plusieurs sous-échantillons (2 à 11) pour l’analyse. Les analyses de sols et de fruits ont été réalisées sur la matière sèche. Tous les échantillons de sols ont subi une attaque à l’acide nitrique à 120°C, avant que leur teneur en nickel ne soit analysée par ICP-AES. Tous les échantillons de fruits ont été digérés à l’acide nitrique dans un four à micro-ondes, avant que leur teneur en nickel ne soit analysée par Spectrométrie d’Absorption Atomique avec correction Zeeman dans un four en graphite. Le tableau suivant donne les valeurs de BCF calculées à partir des résultats de cette étude.

« Jardins fortement contaminés »

48 mg/kg < [Ni] < 58 mg/kg   (poids sec)

Végétal

[Ni] mesurée dans végétal (µg/kg en poids sec)

BCF calculé, exprimé en poids sec

poire

70

0,0012  à  0,0015

prune

37

0,0006  à  0,0008

mûre

75

0,0013  à  0,0016

sureau

113

0,0019  à  0,0024

cassis + groseillier rouge

67

0,0012  à  0,0014

groseillier à maquereaux

47

0,0008  à  0,0010

Dans l’étude de Tüzen (2003), les échantillons de sol sont prélevés, sur une profondeur de 15 cm environ, dans des sols agricoles non contaminés, où sont cultivés les végétaux étudiés. Les caractéristiques générales des sols prélevés ne sont pas données dans l’étude. La tomate (espèce non précisée) est le seul végétal décrit ci-après (le poivre, le maïs et cinq variétés de champignons étant également abordés dans cette étude). Les échantillons de sol sont séchés à 110°C, broyés afin de passer au tamis à 0,2 mm, et conservés dans des bocaux en polyéthylène. Pour la digestion des échantillons de sol, 0,25 g de sol sont mis en contact pendant 26 mn dans un four à micro-ondes avec 6 ml de HCl (30%), 2 ml de HNO3 (65%) et 2 ml de HF (40%). Les échantillons de tomate sont nettoyés à l’eau distillée, séchés pendant 24 heures à 105°C, broyés et homogénéisés, et conservés dans des bocaux en polyéthylène. Pour la digestion des échantillons de tomate, 0,25 g de tomate sont mis en contact pendant 23 mn dans un four à micro-ondes avec 6 ml de HNO3 (65%) et 1 ml de H2O2 (30%). Les teneurs en nickel dans les échantillons ainsi préparés ont été analysées par Spectrométrie d’Absorption Atomique dans un four en graphite. Le tableau suivant donne la valeur de BCF proposées par cette étude.

Concentration en nickel dans le sol (mg/kg poids sec)

Concentration en nickel dans la tomate (µg/kg poids sec)

BCF proposée dans l’étude

32

60

0,002

Organismes sédimentaires

Conclusion sur la bioaccumulation

Introduction

Toxicocinétique

Equivalents biosurveillance

Toxicité aiguë

Toxicité à dose répétées

Effets généraux

Effets cancérigènes

Effets génotoxiques

Effets sur la reproduction

Effets sur le développement

Autres Effets

Valeurs accidentelles

Valeurs seuils de toxicité aigüe françaises

Autres seuils accidentels

Valeurs réglementaires

Valeurs guides

Valeurs de référence

Introduction

AVERTISSEMENT AU LECTEUR

Du fait d’une toxicité différente des composés du nickel, il appartient à l’utilisateur de définir le contexte le plus adapté à sa situation et de juger de l’adéquation des valeurs rapportées en fonction de sa connaissance historique et géographique du site.

De nombreux composés du nickel existent et ils ne peuvent être tous cités de manière exhaustive. Seuls les principaux composés sont rapportés ci-dessous.

Ces derniers peuvent être regroupés en fonction de leur solubilité :

les composés très solubles dans l’eau : le chlorure de nickel, le sulfate de nickel, le nitrate de nickel, l’acétate de nickel et,

les composés peu solubles dans l’eau : l’oxyde de nickel et le sous sulfure de nickel.

Les composés très solubles dans l’eau présentant une toxicité similaire, ces derniers sont considérés dans ce document sous l’appellation « nickel et composés ». En revanche, l’oxyde de nickel présentant une faible solubilité et le sous sulfure de nickel, des atomes de souffre, ces deux substances sont considérées de façon indépendante.

 

Principaux composés du nickel

 

Substance chimique

nickel

Numéro CAS

7440-02-0

Formule moléculaire

Ni

 

Substance chimique

acétate de nickel

Numéro CAS

373-02-4

Formule moléculaire

Ni(CH3CO2)2

Structure moléculaire

 

Substance chimique

chlorure de nickel

Numéro CAS

7718-54-9

Formule moléculaire

NiCl2

 

Substance chimique

nitrate de nickel

Numéro CAS

13138-45-9

Formule moléculaire

Ni(NO3)2

Structure moléculaire

https://commons.wikimedia.org/w/thumb.php?f=Nickel_nitrate.png&w=140

 

Substance chimique

sulfate de nickel

Numéro CAS

7786-81-4

Formule moléculaire

NiSO4

 

Substance chimique

oxyde de nickel

Numéro CAS

1313-99-1

Formule moléculaire

NiO

 

PRINCIPALES ÉTUDES

Le paragraphe rapporte les études sur lesquelles s’appuient les Valeurs Toxicologiques de Référence (VTR).

 

Effets à seuil - Exposition aiguë par inhalation

Graham et al. (1978)

Espèce étudiée : Souris.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 16/sexe/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : dichlorure de nickel, aérosols (particules inférieures à 3 µm)

Temps et fréquence d’exposition : exposition unique de 2 heures.

Concentrations d’exposition : 0 - 100 - 250 - 375 - 490 µg Ni.m-3.

Protocole : une suspension d’érythrocytes de mouton est administrée par voie intrapéritonéale deux heures après l’exposition par inhalation. La production d’anticorps en réponse aux érythrocytes de mouton est observée jusqu’à 4 jours après l’exposition.

Lot témoin : oui.

Résultats / effets observés : une inhibition dose dépendante de la production d’anticorps anti-érythrocytes de mouton a été observée 24 heures après l’exposition à partir de la dose de 250 µg Ni.m-3.

Dose critique : une NOAEC de 100 µg Ni.m-3 est déterminée pour l’inhibition de la production d’anticorps anti-érythrocytes de mouton.

Qualité de l’étude : 2, les méthodes utilisées pour l’exposition des animaux ainsi que le dosage de la production d’anticorps anti-érythrocytes de mouton ne sont pas précisées et seuls les effets immunologiques ont été observés.

 

Effets à seuil - Exposition sub-chronique par inhalation

NTP (1996a)

Espèce étudiée : Rats.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 10 /sexe/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : sulfate de nickel hexahydraté, aérosols (particules de 2,5 µm)

Temps et fréquence d’exposition : 6 h/jour, 5 j/semaine, pendant 13 semaines.

Concentrations d’exposition : 0 - 0,12 - 0,25 - 0,5 - 1 et 2 mg.m-3 de sulfate de nickel hexahydraté soit 0 - 0,03 - 0,06 - 0,11 - 0,22 et 0,44 mg Ni.m-3.

Protocole : au cours de l’étude, l’évolution du poids corporel est suivie, des observations cliniques sont réalisées, de même que les éventuelles modifications hématologiques ou du poids des organes des animaux. Des examens microscopiques sont réalisés sur tous les organes. Le diamètre moyen aérodynamique des particules est de 2,5 µm pour la plus faible concentration testée, 2,24 µm pour l’intermédiaire et 2,25 µm pour la plus forte concentration.

Lot témoin : oui.

Résultats / effets observés : au cours de l’étude un des rats exposés à des concentrations de
0,44 mg Ni.m-3 est mort. Les poids corporels des animaux exposés n’ont pas été significativement différents de ceux du lot témoin et aucun effet clinique n’a été observé. Une augmentation dose dépendante significative de l’incidence et de la sévérité des lésions pulmonaires inflammatoires a été constatée pour toutes les concentrations à partir de 0,11 mg Ni.m-3 (infiltrats interstitiels, macrophages alvéolaires, inflammation chronique caractérisée par un léger épaississement des cloisons alvéolaires). Une hyperplasie lymphoïde des ganglions lymphatiques bronchiques et/ou médiastinaux est constatée chez les males exposés à 0,11 mg Ni.m-3 et plus. Une atrophie de l’épithélium olfactif et une hyperplasie de l’épithélium alvéolaire sont observées chez les mâles et les femelles exposés à 0,11 - 0,22 -
0,44 mg Ni.m-3, et chez les femelles exposées à 0,06 mg Ni.m-3.

Dose critique : Selon l’effet critique retenu la dose critique peut être différente. Dans le cas où l’hyperplasie de l’épithélium alvéolaire est considérée comme effet critique, une NOAEC de 0,03 mg Ni.m-3 est déterminée. En revanche, si l’hyperplasie de l’épithélium alvéolaire n’est pas considérée comme un effet néfaste, les effets inflammatoires (infiltrats interstitiels) sont retenus comme effet critique, une NOAEC de 0,06 mg Ni.m-3 est déterminée.

Qualité de l’étude : 1 (étude de bonne qualité suivant un protocole proche de celui des lignes directrices OCDE et réalisée selon les Bonnes Pratiques de Laboratoire).

Benson et al. (1990)

Espèce étudiée : Rats et souris.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 10/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : sous sulfure de nickel, aérosols (particules de 2,4 µm).

Temps et fréquence d’exposition : 6 h/jour, 5 j/semaine, pendant 13 semaines.

Concentrations d’exposition : 0 - 0,11 - 0,22 - 0,44 - 0,88 et 1,8 mg Ni.m-3

Lot témoin : oui.

Protocole : Un examen clinique est réalisé quotidiennement ainsi qu’un examen macroscopique (poumons, foie, reins, testicules, cerveau, thymus) au sacrifice des animaux complété par un examen microscopique en cas de lésion. La morphologie, le nombre, la mobilité des spermatozoïdes sont analysés ainsi qu’une cytologie vaginale.

Résultats / effets observés : Des modifications histologiques au niveau des poumons ont été observées pour toutes les concentrations telles qu’une inflammation chronique, une fibrose et une hyperplasie alvéolaire. Une augmentation du poids des poumons a également été constatée.Dose critique : Une LOEC (rats) et une NOEC (souris) de 0,1 mg Ni.m-3 de nickel ont été déterminées pour les effets pulmonaires.

Qualité de l’étude : 1 (étude de bonne qualité réalisée selon un protocole semblable à celui des lignes directrices de l’OCDE).

 

Effets à seuil - Exposition chronique par inhalation

NTP (1996b)

Espèce étudiée : Rats.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 53-55 /sexe/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : sulfate de nickel hexahydraté, aérosols (particules de 2,5 µm).

Temps et fréquence d’exposition : 6 h/jour, 5 j/semaine, pendant 2 ans.

Concentrations d’exposition : 0 - 0,12 - 0,25 et 0,5 mg.m-3 de sulfate de nickel hexahydraté soit 0 - 0,03 - 0,06 et 0,11 mg Ni.m-3.

Protocole : au cours de l’étude, des observations cliniques sont réalisées, l’évolution du poids corporel est suivie, de même que les éventuelles modifications hématologiques ou du poids des organes des animaux. Des examens microscopiques sont réalisés sur tous les organes. Le diamètre moyen aérodynamique des particules est de 2,5 µm pour la plus faible concentration testée, 2,24 µm pour l’intermédiaire et 2,25 µm pour la plus forte concentration.

Lot témoin : oui.

Résultats / effets observés : aucun effet n’est observé au niveau des poids corporels, du taux de survie ou de la survenue de signes cliniques. Le seul changement lié au traitement se situe au niveau du tractus respiratoire. Une inflammation chronique des poumons est observée, ainsi qu’une hyperplasie avec infiltration des macrophages alvéolaires, une protéinose alvéolaire et une fibrose, pour les deux plus fortes doses testées (respectivement 91 et 98 animaux atteints sur 106, contre seulement 28 chez les témoins et 24 à la plus faible dose). L’inflammation se caractérise par une accumulation, plus ou moins prononcée, de macrophages, neutrophiles et débris cellulaires à l’intérieur des espaces alvéolaires. Pour la plus forte dose, une augmentation significative de l’incidence des hyperplasies des ganglions lymphatiques bronchiques et une atrophie de l’épithélium olfactif apparaissent.  

Dose critique : en se basant sur les effets respiratoires observés pour les deux plus fortes doses testées (inflammation chronique pulmonaire, fibrose, hyperplasie des ganglions lymphatiques et atrophie de l’épithélium olfactif), la NOAEC peut être fixée à 0,03 mg Ni/m3.

Qualité de l’étude : 1 (étude de bonne qualité suivant un protocole proche de celui des lignes directrices OCDE et réalisée selon les Bonnes Pratiques de Laboratoire).

NTP (1996c)

Espèce étudiée : Souris.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 74 à 79/sexe/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : oxyde de nickel hexahydraté, aérosols (particules de 2,8 µm)

Temps et fréquence d’exposition : 6 h/jour, 5 j/semaine, pendant 2 ans.

Concentrations d’exposition : 0 - 1,25 - 2,5 et 5 mg.m-3 d’oxyde de nickel soit 0 - 1 - 2 et 4 mg Ni.m‑3.

Lot témoin : oui.

Protocole : au cours de l’étude, l’évolution du poids corporel est suivie, de même que les éventuelles modifications hématologiques ou du poids des organes des animaux, et des observations cliniques sont réalisées. Des examens microscopiques sont de plus réalisés sur tous les organes. Le diamètre moyen aérodynamique des particules est de 2,8 µm.

Résultats / effets observés : en plus des effets cancérigènes de l’oxyde de nickel, des lésions non cancéreuses ont aussi été observées au niveau des poumons : bronchiolisation, protéinose alvéolaire, inflammation alvéolaire pour tous les groupes, dont la sévérité augmente avec la dose d’exposition, hyperplasie épithéliale alvéolaire. Une hyperplasie lymphoïde est observée chez les mâles exposés à 2 et 4 mg Ni.m-3 et chez tous les groupes de femelles. Les poids corporels moyens des femelles exposées à 4 mg Ni.m-3 étaient légèrement inférieurs à ceux des témoins au cours de la deuxième année de l'étude.  

Dose critique : les effets étant observés pour toutes les doses testées, aucune NOAEC ne peut être déterminée. Une LOAEC est donc fixée à 0,5 mg Ni.m-3.

Qualité de l’étude : 1 (étude de bonne qualité suivant un protocole proche de celui des lignes directrices OCDE et réalisée selon les Bonnes Pratiques de Laboratoire).

Camner et Johansson (1992) ; Curstedt et al. (1983) ; Johansson et al. (1983) ; Lundborg et Camner (1981)

Espèce étudiée : Lapins.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 4-8/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : nickel métal, aérosols (particules de 1 µm).

Temps et fréquence d’exposition : 6 h/jour, 5 j/semaine, pendant 1 à 8 mois.

Concentrations d’exposition : environ 0,1 mg Ni.m-3 sous forme de nickel métal.

Lot témoin : non.

Protocole : un examen microscopique pulmonaire est réalisé ainsi qu’une analyse lipidique du lavage bronchoalvéolaire.

Résultats / effets observés : l’exposition au nickel induit de légères modifications de la morphologie et de la fonction des cellules alvéolaires (augmentation de la densité et du nombre des cellules alvéolaires de type II), une augmentation des concentrations en phosphatidylcholines disaturées dans le poumon et de la production de surfactant.

Dose critique : une LOAEC de 0,1 mg Ni.m-3 est déterminée pour les effets pulmonaires.

Qualité de l’étude : 3, les concentrations d’exposition ne sont pas clairement détaillées, absence de lot témoin, méthodes analytiques non précisées, sexe non précisé, faible nombre d’animaux.

Spiegelberg et al. (1984)

Espèce étudiée : Rats.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 12/groupe.

Voie d’exposition : inhalation.

Substance - forme chimique : oxyde de nickel, aérosols (particules de 0,4 µm).

Temps et fréquence d’exposition : exposition continue pendant 4 mois.

Concentrations d’exposition : 0 - 0,025 - 0,15 mg Ni.m-3.

Lot témoin : oui.

Protocole : La réponse du système immunitaire humoral est testée en injectant par voie intrapéritonéale une suspension d’érythrocytes de mouton à la fin de la période d’exposition. Les rats sont sacrifiés 5 jours après, le sang et la rate sont collectés. La production d’anticorps en réponse aux érythrocytes de mouton est également déterminée. A la fin de l’exposition, les macrophages alvéolaires sont isolés à partir de lavages bronchoalvéolaires. L’activité phagocytaire est ensuite mesurée et les cellules subissent un examen microscopique.

Résultats / effets observés : des effets sur le système immunitaire humoral sont observés notamment une inhibition de la production d’anticorps en réponse aux érythrocytes de mouton, une augmentation du nombre de granulocytes, de lymphocytes alvéolaires et de macrophages alvéolaires multinucléés.

Dose critique : une LOAEC de 0,025 mg Ni.m-3 est déterminée pour les effets immunitaires au niveau pulmonaire.

Qualité de l’étude : 1.

 

Effets à seuil - Exposition chronique par voie orale

Nielsen et al. (1999)

Type d’étude : étude sur des volontaires.

Lieu d’étude : Danemark.

Nombre de personnes étudiées : 20 femmes appariées sur l’âge (20 à 65 ans) sensibilisées au nickel, présentant de l’eczéma sur les mains lié à une exposition au nickel.

Voie d’exposition : eau de boisson.

Niveau d’exposition / formes chimiques : dose unique de 12 µg Ni.kg-1.

Groupe témoin : oui, 20 femmes (19 à 69 ans) et présentant de l’eczéma sur les mains mais non lié au nickel.

Symptômes observés : aggravation d’eczéma existant.

Méthode développée dans l’étude : les femmes appartenant aux deux groupes ont bu la solution contenant 12 µg Ni.kg-1 le matin (précédé de 12 heures de jeûne) et ont ensuite été maintenues à jeun pendant 4 heures. Des échantillons d’urine et de sang ont été prélevés à intervalles réguliers afin de suivre l’absorption et l’élimination du nickel. En parallèle, l’aggravation ou non de l’eczéma pré existant est observée.

Résultats de l’étude : la moitié des femmes sensibilisées au nickel présente une exacerbation de leur eczéma après l’ingestion de l’eau. Dans le groupe témoin, aucune modification n’est observée.

Qualité de l’étude : 2, les volontaires ont été exposées à une dose unique.

Ambrose et al. (1976)

Espèce étudiée : Rats.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 50/sexe/groupe.

Voie d’exposition : orale, via la nourriture.

Temps et fréquence d’exposition : tous les jours, pendant 2 ans.

Doses d’exposition : 0 - 100 - 1 000 - 2 500 ppm de nickel sous forme de sulfate de nickel soit 0 - 5 - 50 et 125 mg Ni.kg-1.j-1.

Lot témoin : oui.

Résultats / effet(s) observé(s) : les animaux exposés aux deux plus fortes doses (50 et 125 mg Ni.kg-1.j-1) présentent une diminution du poids corporel significative à partir de la 26ème semaine pour les femelles et au bout d’un an pour les mâles. Cette diminution du poids s’accompagne d’une augmentation du poids du cœur et d’une diminution du poids du foie, par rapport au poids corporel. Aucun effet n’est mis en évidence pour la plus faible dose testée. La très grande majorité des examens histopathologiques réalisés sont négatifs et donc non retenus comme effet critique par les auteurs.

Dose critique : en se basant sur la diminution du poids des animaux exposés aux deux plus fortes doses, le NOAEL peut être fixé à 5 mg Ni.kg-1.j-1.

Qualité de l’étude : 2, au cours de cette étude, une forte mortalité des animaux a été observée et ce, même chez les témoins. L’interprétation de ces résultats pouvait donc être remise en cause mais d’autres auteurs (ABC, 1986) ont aussi déterminé un NOAEL de 5 mg.kg-1.j-1, confirmant les résultats d’Ambrose et al. (1976).

NiPERA (2000) ; SLI (2000b)

Espèce étudiée : rats Sprague Dawley.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 28/sexe/groupe.

Voie d’exposition : orale, par gavage.

Temps et fréquence d’exposition : tous les jours, 10 semaines avant l’accouplement, pendant la gestation et jusqu’au 21ème jour postnatal.

Doses d’exposition : 0 - 0,22 - 0,56 - 1,12 - 2,23 mg Ni.kg-1.j-1, sous forme de sulfate de nickel hexahydraté.

Protocole : étude de reprotoxicité sur deux générations. Les rats de la génération parent-F0 ont été exposés 10 semaines avant l’accouplement, pendant la gestation et jusqu’au 21ème jour postnatal. La génération descendance-F1 a été exposée in utero et pendant la lactation par exposition de la mère puis par gavage du 22ème jour postnatal jusqu’au 92ème jour postnatal.

Lot témoin : oui.

Résultats / effet(s) observé(s) : Aucun effet sur la viabilité et la croissance de la descendance F2 n'a été observé. Des différences statistiquement significatives ont été observées chez les animaux de la génération F0 : diminution du poids du foie chez les mâles pour des doses élevées, diminution du poids du cerveau chez les femelles recevant des doses moyennes, et une augmentation du poids du foie chez les femelles pour des doses supérieures ou égales à 0,56 mg Ni.kg-1.j-1. Les auteurs n’ont pas considéré ces effets comme toxicologiquement significatifs. Chez les animaux exposés à la plus forte dose une mortalité précoce de la descendance F1 a été observée. Les rapports entre le nombre de nouveau-nés morts sur le nombre total de nouveau-nés dans les groupes témoins et recevant une dose de 2,23 mg Ni.kg-1.j-1 sont respectivement de 2,2 (témoins) et 4,2.

Dose critique : en se basant sur la mortalité précoce de la descendance chez les animaux exposés à la plus forte dose, le LOAEL peut être fixé à 2,23 mg Ni.kg-1.j-1 et le NOAEL à 1,12 mg Ni.kg-1.j-1.

Qualité de l’étude : 2, aucune information n’est disponible sur les mesures analytiques des concentrations d’exposition.

SLI (2000a)

Espèce étudiée : rats Sprague Dawley.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 8/sexe/groupe.

Voie d’exposition : orale, par gavage.

Temps et fréquence d’exposition : tous les jours, deux semaines avant l’accouplement jusqu’à la fin de la gestation.

Doses d’exposition : 0 - 2,2 - 4,4 - 6,6 - 11 - 17 mg Ni.kg-1.j-1, sous forme de sulfate de nickel hexahydraté.

Protocole : étude de reprotoxicité sur une génération. Les rats de la génération parent-F0 ont été exposés 14 jours avant l’accouplement, pendant la gestation et jusqu’à la fin de la gestation.

Lot témoin : oui

Résultats / effet(s) observé(s) : Une augmentation significative du nombre de portées présentant des pertes post-implantations a été observée. Le nombre de portée présentant des pertes post-implantations pour les doses de 0 - 2,2 - 4,4 - 6,6 - 11 - 17 mg Ni.kg-1.j-1, est respectivement de 2/8, 5/8, 6/8, 6/7, 7/7 et 8/8. Le nombre de petits morts au jour 0 de lactation a été augmenté de façon significative dans toutes les concentrations d'exposition à l'exception de la dose de 11 mg Ni.kg‑1.j-1 (1/128, 12/100, 10/106, 10/92, 4/89 et 23/80 pour des doses respectives de 0 - 2,2 - 4,4 - 6,6 - 11 - 17 mg Ni.kg-1.j-1). Aucun effet sur la survie des petits pendant la lactation et plusieurs semaines après le sevrage n’a été observé. Aucun effet sur les parents n’a été observé.

Dose critique : en se basant sur les pertes post-implantations, le LOAEL peut être fixé à 2,2 mg Ni.kg-1.j-1. Un NOAEL de 17 mg Ni.kg-1.j-1 est également déterminé pour la toxicité chez les parents.

Qualité de l’étude : 2, aucune information n’est disponible sur les mesures analytiques des concentrations d’exposition.

Smith et al. (1993)

Espèce étudiée : rats femelles Long Evans.

Sexe et nombre d’animaux par lot : 34/groupe.

Voie d’exposition : orale, via l’eau de boisson.

Temps et fréquence d’exposition : tous les jours, 11 semaines avant l’accouplement puis pendant deux périodes successives d’accouplement, gestation et lactation.

Doses d’exposition : 0 - 1,3 - 6,8 - 31,6 mg Ni.kg-1.j-1, sous forme de chlorure de nickel.

Protocole : étude de reprotoxicité sur deux générations. Les rats ont été exposés pendant 11 semaines avant l’accouplement puis pendant deux périodes successives d’accouplement, gestation et lactation.

Lot témoin : oui.

Résultats / effet(s) observé(s) : une diminution statistiquement significative du poids corporel a été observée chez les rats exposés aux concentrations de 6,8 et 31,6 mg Ni.kg‑1.j-1. Le poids à la naissance et le gain de poids n’ont pas été altérés chez la descendance (excepté chez les mâles pour la plus forte dose). Les rapports entre le nombre de nouveau-nés morts sur le nombre total de nouveau-nés, dans les groupes témoin et exposés, montrent une augmentation significative de la mortalité précoce par rapport au lot témoin quelle que soit la dose. Aucun effet significatif sur la consommation alimentaire et les signes cliniques n’a été observé.

Dose critique : en se basant sur la mortalité précoce de la descendance chez les animaux exposés, un LOAEL de 1,3 mg Ni.kg-1.j-1 a été déterminé.

Qualité de l’étude : 2, aucune information n’est disponible sur les mesures analytiques des concentrations d’exposition.

 

Effets sans seuil- Exposition chronique par inhalation

L’OMS, l’US EPA, l’OEHHA et Santé Canada ont établi des VTR pour les effets cancérigènes sans seuil suite à une exposition par inhalation au nickel et ses composés, aux poussières de raffinerie de nickel et au sous sulfure de nickel. Ces organismes se basent sur plusieurs études épidémiologiques de cancérogenèse, réalisées sur des travailleurs (raffinerie de nickel, usine d’agglomérés, fabrique d’alliages,…)  (Anderson et al., 1996 ; Andersen et al., 1992 ; Chovil et al., 1981 ; Enterline et Marsh, 1982 ; Magnus et al., 1982 ; Peto et al., 1984 ; Roberts et al., 1983 ; Muir et al., 1984 ; Doll et al., 1990). Ces études sont résumées ci-après.

Andersen (1992) ; Andersen et al. (1996)

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective.

Lieu d’étude : Norvège.

Nombre de personnes étudiées : 379 travailleurs de raffinerie de nickel ayant travaillé au moins pendant 3 ans entre 1916 et 1940 et 4 385 travailleurs de raffinerie de nickel ayant travaillé au moins un an entre 1946 et 1983. Les données concernant le tabagisme des travailleurs sont disponibles pour 95 % de la cohorte.

Voie d’exposition : air ambiant.

Niveaux d’exposition / forme chimiques : faible de 0,1 à 0,4 mg.m-3 par an ; moyen de 0,5 à 1,9 mg.m-3 par an ; élevé de 2 à 8 mg.m-3 par an et très élevé > 8 mg.m-3 par an. Les analyses ont uniquement été réalisées pour le nickel total, les formes chimiques ne sont donc pas connues.

Durée d’exposition : de 1953 à 1993.

Groupe témoin : oui.

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons ou un cancer nasal.

Méthode développée dans l’étude : détermination de ratio d’incidence standardisé ou SIR, de risque relatif RR par standardisation indirecte et régression de Poisson.

Résultats de l’étude : durant l’étude, 203 nouveaux cas de cancer des poumons ont été recensés, contre les 68 attendus, correspondant à un SIR de 3 (95 % IC : 2,6-3,4). De même, 32 cas de cancer nasal ont été répertoriés contre 1,6 attendus en conditions normales, soit un SIR de 18 (95 % IC : 12-25). La régression de Poisson réalisée a permis de déterminer un excès de risque pour le cancer des poumons, en association à l’exposition à des formes solubles de nickel, de 3, de même qu’un effet multiplicatif du tabagisme. En effet, le RR pour les travailleurs exposés n’ayant jamais fumé est de 1,1 (95 % IC : 0,2-5,1) contre 5,1 (95 % IC : 1,3-20,5) pour les travailleurs ayant fumé.

Qualité de l’étude : 1.

Chovil et al. (1981) ; Doll et al. (1990) ; Muir et al. (1984) ; Roberts et al. (1983)

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective.

Lieu d’étude : Ontario (Etats-Unis).

Nombre de personnes étudiées : 495 travailleurs exposés à de fortes concentrations en nickel, travaillant dans une usine d’agglomérés de l’INCO (International Nickel Company). Les données concernant le tabagisme des travailleurs ne sont pas disponibles.

Voie d’exposition : air ambiant.

Niveaux d’exposition / forme chimiques : 400 mg.m-3 en 1950, 100 mg.m-3 jusqu’en 1958 soit une moyenne de 158 mg.m-3 avant 1952 et 73 mg.m-3 après 1952. Les formes chimiques majoritairement représentées sont l’oxyde de nickel, le sous sulfure de nickel et le nickel métallique.

Durée d’exposition : au moins cinq ans d’exposition entre 1948 et 1963, travailleurs ensuite suivis de 1963 à 1978.

Groupe témoin : oui.

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons.

Méthode développée dans l’étude : détermination de ratio de mortalité standardisé ou SMR.

Résultats de l’étude : sur les 495 travailleurs de l’usine concernée, 85 décès ont été recensés dont 37 à la suite d’un cancer des poumons. Le SMR correspondant est de 8,71 (90 % IC : 6,49 – 11,45) soit un excès de risque relatif de 1,4.

Qualité de l’étude : 2, seule étude avec des données d’exposition mesurées pendant la période de l’étude mais les données concernant le tabagisme des travailleurs ne sont pas disponibles.

Enterline et Marsh (1982)

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective.

Lieu d’étude : Virginie (Etats-Unis).

Nombre de personnes étudiées : 1 855 employés par INCO dans une raffinerie de nickel ou une fabrique d’alliages à Huntington. 266 travailleurs de la raffinerie ont été retenus.

Voie d’exposition : air ambiant.

Niveaux d’exposition / forme chimiques : 0,01 à 5 mg.m-3, principalement sous forme d’oxyde de nickel.

Durée d’exposition : au moins un an d’exposition avant 1948 et jusqu’en 1977.

Groupe témoin : oui.

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons.

Méthode développée dans l’étude : détermination de ratio de mortalité standardisé ou SMR.

Résultats de l’étude : sur les 266 travailleurs de la raffinerie de nickel, 113 décès ont été recensés dont 8 à la suite d’un cancer des poumons. Le SMR correspondant est de 1,12 (90 % IC : 0,56 – 2,02), pour les travailleurs exposés pendant au moins vingt années, soit un excès de risque relatif de 8,5.

Qualité de l’étude : 3, facteurs confondants non pris en compte.

{Grimsrud, 2003}

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective

Lieu d’étude : Kristiansand, Norvège

Nombre de personnes étudiées : 5 297 travailleurs ayant travaillé dans la raffinerie de nickel de Kristiansand en Norvège.

Voie d’exposition : air ambiant

Niveaux d’exposition / forme chimiques : 0,03 à 5,3 mg.m-3, poussières et aérosols de nickel soluble, oxyde de nickel, nickel métal

Durée d’exposition : au moins un an d’exposition entre 1910 et 1977

Groupe témoin : oui

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons

Méthode développée dans l’étude : détermination de ratio de mortalité standardisé ou SMR

Résultats de l’étude : les résultats de cette étude montrent une forte relation dose réponse entre la concentration/durée d’exposition et l’apparition de cancer, principalement chez les travailleurs exposés au nickel soluble. Le SMR correspondant est de 1,3, 1,8 et 3,1 chez les travailleurs exposés à des concentrations respectives de 0,01-0,34, 0,35-1,99 et plus de 2 mg.m-3.an-1.

Qualité de l’étude : 2, les concentrations entre 1973 et 1994 ont été mesurées, en revanche, celles antérieures à 1973 uniquement mesurées. Les facteurs confondants (tabagisme et exposition à d’autres agents cancérogènes) ont été pris en compte.

Magnus et al. (1982)

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective.

Lieu d’étude : Norvège.

Nombre de personnes étudiées : 2 247 salariés d’une raffinerie de nickel. Les données concernant le tabagisme des travailleurs sont disponibles pour 97 % de la cohorte.

Voie d’exposition : air ambiant.

Niveaux d’exposition / forme chimiques : 3 à 35 mg Ni.m-3 (estimé à partir de l’étude de Peto et al., 1984). Aucune donnée disponible sur les formes physiques de nickel.

Durée d’exposition : au moins trois années d’exposition avant 1969 puis suivi jusqu’en 1979 (10 années minimum requises).

Groupe témoin : oui.

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons.

Méthode développée dans l’étude : détermination de ratio de mortalité standardisé ou SMR.

Résultats de l’étude : 82 salariés sont décédés des suites d’un cancer des poumons, correspondant à un SMR de 3,73 (90 % IC : 3,08-4,48), soit un excès de risque relatif de 1,3.

ICNCM a ensuite réalisé un suivi de cette cohorte jusqu’en 1984 : 77 cas de décès suite à un cancer des poumons ont alors été recensés, correspondant à un SMR de 2,62 (90 % IC : 2,15-3,16) et 3 morts suite à un cancer nasal (contre 0,66 attendus) ont été répertoriés (Doll et al.,1990).

Qualité de l’étude : 3, pas de données d’exposition au nickel provenant de cette usine.

Peto et al. (1984)

Type d’étude : étude de cohorte rétrospective.

Lieu d’étude : Pays de Galle.

Nombre de personnes étudiées : 967 travailleurs d’une raffinerie de nickel ont été retenus. Les données concernant le tabagisme des travailleurs ne sont pas disponibles.

Voie d’exposition : air ambiant.

Niveaux d’exposition / forme chimiques : 3 à 35 mg Ni.m-3. Aucune donnée disponible sur les formes physiques de nickel.

Durée d’exposition : depuis 1910.

Groupe témoin : oui.

Symptômes observés : décès suite à un cancer des poumons ou un cancer nasal.

Méthode développée dans l’étude : les employés ont été répartis en deux groupes (faible et forte exposition) en fonction du nombre d’années passées aux fours ou aux aires de travail.

Résultats de l’étude : 145 salariés sont morts des suites d’un cancer des poumons. Le SMR du groupe regroupant les travailleurs faiblement exposés est 3,7 alors que celui des travailleurs fortement exposés est de 14.

ICNCM a ensuite réalisé un suivi de cette cohorte jusqu’en 1984 : 172 personnes sont décédées d’un cancer des poumons (SMR = 3,93 ; 90 % IC : 3,45-6,60) et 74 d’un cancer nasal. Cette cohorte est la seule dans laquelle un excès de risque significatif pour les décès par cancer nasal est observé, en même temps qu’un excès de risque de mortalité par cancer des poumons.

Qualité de l’étude : 3, niveaux d’exposition estimés a posteriori, aucune mesure disponible pour la période concernée par l’étude de la cohorte, absence de données concernant le tabagisme des travailleurs.

 

CLASSIFICATION

Les classifications du CLP, de l’IARC et l’US EPA sont rapportées. Elles peuvent être complétées si besoin par des éléments d’informations.

Pour le nickel et ses composés, la classification harmonisée de l’Union européenne (CE, 2008) concernant la cancérogénicité, la mutagénicité et la reproduction est rapportée ci-après :

- nickel (7440-02-0) :                              Carc. 2, H351

- nickel tétracarbonyle (13463-39-3) :    Carc. 2, H351 ; Repr. 1B, H360D

- acétate de nickel (373-02-4) :              Muta. 2, H341 ; Carc. 1A, H350 ; Repr. 1B, H360D

- chlorure de nickel (7718-54-9) :           Muta. 2, H341 ; Carc. 1A, H350 ; Repr. 1B, H360D

- nitrate de nickel (13138-45-9) :            Muta. 2, H341 ; Carc. 1A, H350 ; Repr. 1B, H360D

- oxyde de nickel (1313-99-1) :              Carc. 1A, H350

- sulfate de nickel (7786-81-4) :             Muta. 2, H341 ; Carc. 1A, H350 ; Repr. 1B, H360D

- sous sulfure de nickel (12035-72-2) :  Muta. 2, H341 ; Carc. 1A, H350

Les composés du nickel sont classés par l’IARC dans le groupe 1 et le nickel métallique est classé dans le groupe 2B (CIRC, 2012).

Le sous sulfure de nickel et les poussières de raffinerie de nickel sont classés par l’US EPA dans la classe A (substances cancérigènes pour l’homme) (US EPA (IRIS), 1991a, 1991b) et le nickel tétracarbonyle dans la classe B2 (substances probablement cancérigènes pour l’homme) (US EPA (IRIS), 1996).

D’après la classification harmonisée de l’Union Européenne des composés du nickel, il apparait clairement que les substances suivantes sont cancérogènes et mutagènes et doivent donc être considérées comme à effet sans seuil : acétate de nickel, chlorure de nickel, nitrate de nickel, sulfate de nickel et sous sulfure de nickel.

En ce qui concerne le nickel et ses autres composés, bien que l’Union Européenne ne les a pas classé comme mutagène, l’OMS considère que le nickel et ses composés doivent être considérés comme des substances à effet sans seuil (OMS, 2000).

Valeurs de l'ANSES et/ou de l'INERIS

Description

Effets à seuil - Exposition sub-chronique par inhalation

Nickel et composés

L’ATSDR propose un MRL de 0,2 µg Ni.m-3 pour une exposition sub-chronique par inhalation au nickel et ses composés (ATSDR, 2005).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude réalisée chez des rats F344 mâles et femelles (10 animaux par sexe et par concentration), exposés à 0 - 0,03 - 0,06 - 0,11 – 0,22 et 0,44 mg Ni.m-3 sous forme de sulfate de nickel hexahydraté (diamètre aérodynamique médian en masse = 1,81 - 3,08 µm), 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 13 semaines (NTP, 1996a). Une hyperplasie de l'épithélium alvéolaire associée à une légère accumulation de macrophages observée entre 0,03 et 0,11 mg Ni.m-3 n’a pas été considérée par les auteurs comme un effet néfaste. En revanche, des infiltrats interstitiels ont été observés chez les mâles exposés à 0,11 mg Ni.m-3, ainsi qu'une inflammation chronique caractérisée par un léger épaississement des cloisons alvéolaires. Une NOAEC de 0,06 mg Ni.m-3 a donc été déterminée pour les effets inflammatoires. Pour tenir compte d’une exposition continue, cette valeur a été ajustée à 0,011 mg Ni.m-3 (0,06 mg Ni.m-3 x 6h/24h x 5j/7j). Pour tenir compte des différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, un facteur « regional deposited dose ratio (RDDR) » de 0,474 a été utilisé, ce qui conduit à une NOAECHEC (human equivalent concentration) de 0,0052 mg Ni.m-3. Ce RDDR a été déterminé à partir d’un logiciel de l’US EPA intégrant les paramètres suivants : diamètre moyen des particules 2,11 µm (déviation standard sigma g de 2,7), poids des rates par défaut 0,124 kg, volume minute 101,3 mL et surface pulmonaire 0,34 m2.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 30 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine et un facteur 3 pour les différences pharmacodynamiques entre l’animal et l’homme (les différences pharmacocinétiques ayant été prises en compte par le facteur RDDR).

Calcul : 0,0052 mg Ni.m-3 x 1/30 = 0,000173 mg Ni.m-3 (arrondi à 0,2 µg Ni.m-3)

 

Effets à seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés solubles

L’ANSES propose de retenir la valeur de référence (ReV) de 0,23 µg Ni.m-3 établi par la Texas Commission of Environmental Quality (TCEQ, 2011) pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (Anses, 2015).

Cette valeur a été établie à partir de la même étude chez les rats que celle retenue par l’ATSDR (NTP, 1996b). La même NOAEC de 0,03 mg Ni.m-3 a été définie pour les effets pulmonaires (inflammation chronique, fibrose pulmonaire) et le même ajustement temporel a été réalisé : 0,03 mg Ni.m-3 x 6h/24h x 5j/7j = 0,0054 mg Ni.m-3. Un ajustement dosimétrique a été réalisé afin de tenir compte des différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, un facteur « regional deposited dose ratio (RDDR) » de 1,313 a été utilisé, ce qui conduit à un NOAECHEC (human equivalent concentration) de 0,007 mg Ni.m-3.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 30 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, et un facteur 3 pour les différences pharmacodynamiques entre l’animal et l’homme (les différences pharmacocinétiques ayant été prises en compte lors de l’ajustement dosimétrique).

Calcul : 0,007 mg Ni.m-3 x 1/30 = 0,234 µg Ni.m-3 (arrondi à 0,23 µg Ni.m-3)

Sous-sulfure de Nickel 

Santé Canada propose une CA de 1,8.10-2 µg Ni.m-3 pour l’exposition chronique par inhalation au sous sulfure de nickel (Santé Canada, 2021).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude chez des rats et des souris exposés à du sous sulfure de nickel par inhalation 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 90 jours à des concentrations de 0,11 à 1,8 mg Ni.m-3 de nickel (Benson et al., 1990 ; Dunnick et al., 1989). Une LOEC (rats) et une NOEC (souris) de 0,1 mg Ni.m-3 de nickel ont été déterminées pour les effets pulmonaires, soit une valeur de 0,0178 mg Ni.m-3 de nickel pour tenir compte d’une exposition continue (0,1 x 6h/24h x 5j/7j).

Facteur d’incertitude : un facteur total de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, et un facteur 10 pour l’extrapolation à une exposition chronique.

Calcul : 0,0178 mg Ni.m-3 x 1/1 000 = 0,0000178 mg Ni.m-3 (arrondi à 1,8.10‑5 mg Ni.m-3)

Oxyde de Nickel 

L’OEHHA propose un REL de 2.10-2 µg Ni.m-3 pour l’exposition chronique par inhalation à l’oxyde de nickel (OEHHA, 2012).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude chez des souris B6CF1 mâles et femelles exposées à de l’oxyde de nickel par inhalation 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 104 semaines (NTP, 1996c). Pour les effets pulmonaires (protéinose alvéolaire), une BMCL05 de 117 µg Ni.m-3 a été déterminée, soit une valeur de 20,9 µg.m-3 pour tenir compte d’une exposition continue (117 µg Ni.m-3 x 5j/7j x 6h/24h). Afin de prendre en compte les différences de dépôt pulmonaire entre la souris et l’homme, un facteur d’ajustement dosimétrique (DAF) de 0,096 a été utilisé, ce qui conduit à une BMCL05 équivalente pour l’homme de 2 µg Ni.m-3. Ce DAF a été déterminé à l’aide du modèle Multiple Path Particle Dosimetry (MPPD2) en intégrant les paramètres suivants : diamètre moyen des particules de 2,8 µm, écart type géométrique de 1,87 µm, densité 7,45 g.cm-3.

Facteur d’incertitude : un facteur total arrondi à 100 a été appliqué correspondant à un facteur 3 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 30 pour la variabilité au sein de la population humaine (10 pour les différences pharmacodynamiques et 3 pour les différences pharmacocinétiques).

Calcul : 2 µg Ni.m-3 x 1/100 = 0,02 µg Ni.m-3

 

Effets à seuil - Exposition chronique par voie orale

Nickel et composés 

L’EFSA propose une TDI de 13.10-3 mg Ni.kg-1.j-1 pour une exposition chronique par voie orale au nickel et ses composés (Efsa, 2020).

Cette valeur a été proposée en 2015 et reprise en 2020 sans changement. Cette valeur est établie à partir de deux études de reproduction. La première étude est une étude sur une génération dans laquelle des rats femelles ont été exposées à des doses de 0 - 2,2 - 4,4 - 6,6 - 11 - 17 mg Ni.kg-1.j-1 sous forme de sulfate de nickel hexahydraté par gavage deux semaines avant l’accouplement jusqu’à la fin de la gestation (SLI,  2000a). La deuxième étude est une étude sur deux générations où les rats femelles ont été exposées à des doses de 0 - 0,2 - 0,6 - 1,1 - 2,2 mg Ni.kg-1.j-1 sous forme de nickel hexahydraté par gavage 10 semaines avant accouplement jusqu’à la fin de la lactation (SLI,  2000b). L’analyse de l’incidence des portées avec des pertes post-implantation dans ces deux études a permis de déterminer la BMDL10 de 1,3 mg Ni.kg‑1.j-1. Cette valeur a été retenue pour l’étude sur deux générations.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 100 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine et un facteur 10 pour l’extrapolation des données animales à l’homme.

Calcul : 1,3 mg Ni.kg-1.j-1 x 1/100 = 0,013 mg Ni.kg-1.j-1

 

Effets sans seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés 

L’ANSES propose de retenir le ERUi de 1,7.10-4 (µg Ni.m-3)-1 établi par la Texas Commission of Environmental Quality (TCEQ, 2011) pour le nickel et ses composés (Anses, 2015).

Cette valeur a été déterminée à partir des études de études épidémiologiques de cancérogénèse effectuées sur des travailleurs de raffinerie de nickel (Grimsrud et al., 2003 ; Enterline et Marsh, 1982) qui présentaient une augmentation de l’incidence des cancers du poumon. L’exposition a été ajustée pour une exposition à une durée de vie entière puis les données ont été traitées par un modèle d’extrapolation linéaire.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,059 µg Ni.m-3 (10-5 / 2,6.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,0059 µg Ni.m-3 (10-6 / 2,6.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

Sous-sulfure de Nickel 

L’US EPA (IRIS) propose un ERUi de 4,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1 pour le sous sulfure de nickel (1991b).

Les poussières de raffinerie de nickel sont constituées d’environ 50 % de sous sulfure de nickel. Ainsi, la valeur de l’ERUi du sous sulfure de nickel a été obtenue en multipliant par deux la valeur de l’ERUi calculée pour les poussières de raffinerie de nickel.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,021 µg Ni.m-3 (10-5 / 4,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,0021 µg Ni.m-3 (10-6 / 4,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

Selon les recommandations de l’US EPA, ce risque unitaire ne devrait pas être utilisé si la concentration de nickel dans l’air dépasse 20 µg Ni.m-3.

Synthèse

Effets à seuil - Exposition aiguë par inhalation

L’INERIS propose de ne pas retenir la valeur de l'OEHHA de 0,2 µg Ni.m-3 pour une exposition aiguë de 1 heure par inhalation au nickel et ses composés (excepté le nickel carbonyle).

L’OEHHA (2012) propose une valeur pour une exposition aiguë de 1 heure par inhalation basée sur la réponse immunitaire à des érythrocytes de mouton. Dans l’étude de Graham et., al (1978) seuls les effets immunologiques ont été observés. Aucune autre analyse, telle que celle de l’appareil respiratoire, n’a été réalisée. Il n’est donc pas possible d’assurer que l’effet critique retenu permette également de couvrir les effets pulmonaires. Ainsi, sur la base de ces éléments, l’INERIS propose de ne pas retenir cette valeur.

La valeur de l'OEHHA déterminée pour une exposition de 8 heures n’est pas retenue par l’INERIS.

L’OEHHA (2012) propose une valeur pour une exposition aiguë de 8 heures par inhalation basée sur les effets pulmonaires. Cette valeur est basée sur une étude subchronique de 13 semaines. Les effets observés au bout d’une exposition de 13 semaines (hyperplasie alvéolaire) ne semblent pas pertinents pour une exposition de 8 heures. Ainsi, sur la base de ces éléments, l’INERIS propose de ne pas retenir cette valeur.

 

Effets à seuil - Exposition sub-chronique par inhalation

L'INERIS propose de retenir la valeur de 0,2 µg Ni.m-3 pour une exposition sub-chronique par inhalation au nickel et ses composés (ATSDR, 2005).

L’ATSDR (2005) est le seul organisme à proposer une valeur pour une exposition sub-chronique par inhalation. Cette valeur est établie à partir d’une étude de qualité satisfaisante réalisée chez les rats exposés au sulfate de nickel hexahydraté pendant 13 semaines (NTP, 1996a). Un facteur d’incertitude global de 30 a été utilisé correspondant à un facteur intra-espèces 10 et un facteur inter-espèces 3 pour prendre en compte les différences pharmacodynamiques entre l’animal et l’homme (les différences pharmacocinétiques étant déjà prises en compte par l’application du facteur RDDR). Les facteurs d’incertitude appliqués sont donc adaptés. Cette valeur est la seule disponible pour une exposition subchronique et sa construction est satisfaisante, elle est donc retenue.

Cette valeur est retenue par l’INERIS

L’étude source est de qualité satisfaisante et les facteurs d’incertitude appliqués sont adaptés.

Indice de confiance : élevé

 

Effets à seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés solubles

L'INERIS propose de retenir la valeur de l'Anses de 0,23 µg.m-3 pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (hors oxyde de nickel).

Quatre organismes proposent une VTR pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (ATSDR, 2005 ; ANSES 2015 ; OEHHA, 2012 ; RIVM, 2001). L’OEHHA et le RIVM excluent l’oxyde de nickel des composés concernés par la VTR et l’OEHHA est le seul organisme à proposer en sus une VTR pour l’oxyde de nickel. La VTR retenue pour l’oxyde de nickel est donc préconisée dans le cas où cette forme de nickel est considérée. La qualité de cette valeur est discutée ci-après.

Les valeurs pour le nickel et ses composés sont établies à partir d’une étude chronique de bonne qualité réalisée chez des rats exposés par inhalation pendant 2 ans (NTP, 1996b) et pour le même effet critique (effets pulmonaires). L’ATSDR, l’ANSES et le RIVM considèrent la même NOAEC de 30 µg Ni.m-3 et l’OEHHA détermine une BMDL05 de 30,5 µg Ni.m-3, les résultats des deux approches sont donc comparables.

La valeur du RIVM n’est pas retenue car contrairement à celle de l’ATSDR, de l’ANSES et de l’OEHHA, elle ne prend pas en compte les paramètres aérodynamiques et morphologiques permettant une extrapolation à l’homme et utilise par défaut un facteur 10, moins abouti.

En ce qui concerne la prise en compte des différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, l’OEHHA et l’ATSDR/ANSES utilisent une approche différente. L’ATSDR et l’ANSES déterminent un facteur « regional deposited dose ratio (RDDR) » de 0,506 et 1,313 respectivement à partir du diamètre moyen des particules, de l’écart type, du poids des rats, du volume minute et de la surface pulmonaire. Les variations entre les deux valeurs sont dues à l’utilisation de paramètres et de modèles différents. L’OEHHA détermine un facteur d’ajustement dosimétrique (DAF) de 0,26 à partir du diamètre moyen des particules, de l’écart type et de la densité des particules. Selon l’ATSDR, l’approche de l’OEHHA ne permet pas de prendre en compte le dépôt pulmonaire chez les enfants.

L’OEHHA applique un facteur d’incertitude 10 pour les différences pharmacodynamiques intra-espèces afin de prendre en compte la sensibilité accrue des enfants quand l’ATSDR et l’ANSES ne prennent qu’un facteur 3. Le facteur d’incertitude intra-espèces prenant en compte les différences pharmacocinétiques de 3 est le même que celui de l’ATSDR et l’ANSES.

Ainsi l’ATSDR et l’ANSES prennent en compte la variabilité pharmacodynamique intra-espèce par un calcul spécifique du dépôt pulmonaire, l’OEHHA par l’ajout d’un facteur pharmacodynamique. Les données toxicologiques disponibles chez les enfants ne montrent pas de sensibilité accrue des enfants suite à l’inhalation de nickel et ses composés. Par conséquent, les valeurs de l’ANSES et de l’ATSDR qui présentent la même construction (excepté la valeur de RDDR) semblent plus pertinentes. Ainsi, l’INERIS propose de retenir la valeur de l’ANSES qui est la valeur la plus récente.

Indice de confiance : élevé

Sulfate de Nickel

L’INERIS propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation au sulfate de nickel, la valeur retenue pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses dérivés.

Santé Canada (2021) propose une valeur pour une exposition chronique par inhalation à partir d’une étude réalisée chez les rats et souris exposés au sulfate de nickel pendant 2 ans (NTP, 1996b). Cette valeur est déterminée sur la base des lésions nasales et pulmonaires. Un facteur d’incertitude globale 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 10 pour l’utilisation d’une LOAEC.

Comme décrit ci-dessus, l’ATSDR, le RIVM et l’OEHHA ont établi une valeur pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses dérivées à partir de la même étude (NTP, 1996b) réalisée chez des rats exposés pendant 104 semaines au sulfate de nickel hexahydraté.

La valeur de Santé Canada étant établie à partir de la même étude chronique mais ne prenant pas en compte les différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, l’Ineris propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation au sulfate de nickel, la valeur de l’Anses de 0,023 µg Ni.m-3 déterminée pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses dérivés, selon le choix de l’Ineris détaillé précédemment.

 
Nickel métal

L'INERIS propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation au nickel métal, la valeur retenue pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses dérivés.

Santé Canada (2010) propose une valeur pour une exposition chronique par inhalation à partir d’une étude réalisée chez les lapins exposés au nickel métal pendant huit mois (Camner et Johansson, 1992 ; Curstedt et al., 1983 ; Johansson et al., 1983 ; Lundborg et Camner, 1981). Les effets critiques correspondent à de légères modifications de la morphologie et de la fonction des cellules alvéolaires et une LOEC a été établie pour ces effets. Un facteur d’incertitude de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, et un facteur 10 pour tenir compte de l’insuffisance des données de cancérogénicité, de l’extrapolation à une exposition chronique et pour les limites de l’étude. Aucun facteur d’incertitude prenant en compte l’utilisation d’une LOEC n’a été jugé nécessaire car les effets critiques observés ont été considérés comme mineurs.

Santé Canada ajoute un facteur d’incertitude supplémentaire afin de prendre en compte la cancérogénicité des poussières de nickel métal. Cependant, l’ajout de ce facteur est jugé inadapté car il prend en compte les effets cancérigènes alors qu’il s’agit d’une VTR à seuil. D’autre part, le choix des effets critiques est discutable.

Par conséquent l’INERIS propose de ne pas retenir cette valeur.

L’INERIS propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation au nickel métal, la valeur du TCEQ de 0,023 µg Ni.m-3 déterminée pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés, selon le choix de l’INERIS détaillé précédemment.

Sous-sulfure de Nickel 

L'INERIS propose de retenir la valeur de 1,8.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition chronique par inhalation au sous sulfure de nickel (Santé Canada, 2021).

Santé Canada (2021) propose une valeur pour une exposition chronique par inhalation à partir d’une étude de qualité satisfaisante réalisée chez les rats et souris exposés au sous sulfure de nickel pendant 90 jours (Benson et al., 1990 ; Dunnick et al., 1989). L’effet critique est la survenue d’effets pulmonaires. Un facteur d’incertitude de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, et un facteur 10 pour l’extrapolation à une exposition chronique.

Bien que la durée d’exposition de 90 jours soit courte pour rendre compte d’effets chroniques et que le facteur d’incertitude global soit élevé, cette valeur est retenue mais est considérée comme de faible qualité.

Indice de confiance : faible

Oxyde de Nickel 

L’INERIS propose de retenir la valeur de 2.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition chronique par inhalation à l’oxyde de nickel (OEHHA, 2012).

Deux organismes proposent une VTR identique pour une exposition chronique par inhalation à l’oxyde de nickel (OEHHA, 2012 ; Santé Canada, 2010). La valeur déterminée par Santé Canada est construite à partir d’une étude expérimentale subchronique de 4 mois de 1984 et celle de l’OEHHA à partir d’une étude chronique de 104 semaines de 1996 très bien documentée. D’autre part, l’OEHHA établit une BMCL05 pour les effets pulmonaires (protéinose alvéolaire) alors que Santé Canada détermine une LOAEC pour une augmentation du nombre de granulocytes et de lymphocytes alvéolaires ainsi qu’une augmentation du nombre de macrophages alvéolaires multinucléés.

Santé Canada applique un facteur d’incertitude global de 1 000 correspondant à un facteur 10 pour la variabilité inter-espèces, 10 pour la variabilité intra-espèce et 10 pour tenir compte de l’extrapolation à une exposition chronique et de l’utilisation d’une LOEC.

L’OEHHA applique un facteur d’ajustement dosimétrique (DAF) afin de prendre en compte les différences de dépôt pulmonaire entre la souris et l’homme ainsi qu’un facteur d’incertitude global de 100. Ce facteur correspond à un facteur 3 pour la variabilité inter-espèces et un facteur 30 pour la variabilité intra-espèce (10 pour les différences pharmacodynamiques et 3 pour les différences pharmacocinétiques). Le facteur d’incertitude intra-espèce a été établi afin de prendre en compte la sensibilité accrue des enfants, toutefois à notre connaissance aucune donnée toxicologique disponible ne montre une sensibilité accrue des enfants suite à l’inhalation d’oxyde de nickel.

Les VTR proposées par Santé Canada et l’OEHHA sont discutables. Santé Canada se base sur une étude subchronique de 4 mois dont la durée n’est pas pertinente. L’OEHHA se base sur une étude de 104 semaines et un effet critique pertinent d’une exposition chronique à l’oxyde de nickel, en revanche la prise en compte de la potentielle sensibilité des enfants suite à une exposition par inhalation ne semble pas justifiée.

Malgré cela, l’INERIS propose de retenir la valeur de l’OEHHA, puisqu’elle est basée sur l’étude clé la plus pertinente.

Indice de confiance : moyen

Effets à seuil - Exposition chronique par voie orale

Nickel et composés solubles

L'INERIS propose de retenir la valeur de 0,013 mg Ni.kg-1.j-1 pour une exposition chronique par voie orale au nickel et ses dérivés (Efsa, 2020).

Six organismes proposent une VTR pour une exposition chronique par voie orale au nickel et ses dérivés (US EPA, 1996 ; OMS, 2022 ; OEHHA, 2012 ; RIVM, 2001 ; Efsa, 2020 ; Santé Canada, 2021).

Santé Canada propose deux valeurs l’une spécifique au chlorure de nickel et l’autre au sulfate de nickel. La valeur spécifique au chlorure de nickel n’est pas clairement détaillée, elle ne peut pas être retenue. La valeur déterminée pour des expositions au sulfate de nickel par Santé Canada (2021) repose sur la précédente valeur de l’OMS. Cette valeur est basée sur une étude chez des volontaires n’ayant reçu qu’une seule administration, ce qui n’est pas adapté pour l’élaboration d’une VTR chronique (Nielsen et al., 1999). De plus, cette valeur est basée sur un LOAEL et aucun facteur d’incertitude n’est ajouté. Elle n’est donc pas retenue.

Les valeurs établies par l’US EPA et le RIVM sont basées sur la même étude expérimentale chronique chez le rat exposé via la nourriture (Ambrose et al., 1976), le même NOAEL de 5 mg.kg-1.j-1 et les mêmes effets critiques (augmentation du ratio du poids du cœur par rapport au poids corporel, et une diminution du ratio du poids du foie par rapport au poids corporel) ont été retenus. Cette étude est de qualité satisfaisante.

Les valeurs de l’OEHHA, de l’Efsa et de l’OMS sont basées sur la même étude de reprotoxicité sur deux générations chez le rat exposé par gavage (NiPERA, 2000 ou SLI, 2000b) et sur un NOAEL de 1,12 mg Ni.kg-1.j-1 déterminé pour les effets sur la descendance (mortalité précoce). Cette étude est de bonne qualité. La valeur de l’Efsa et celle de l’OMS s’appuient sur ces résultats afin de déterminer une BMDL10 alors que l’OEHHA détermine un LOAEL. L’effet critique retenu par l’OEHHA, l’OMS et l’EFSA est plus pertinent que celui retenu par l’US EPA et le RIVM. Les études de reprotoxicité sont de bonne qualité, et les facteurs d’incertitude appliqués par l’OEHHA, l’OMS et l’Efsa sont identiques et adaptés pour la construction des valeurs.

La valeur de l’Efsa utilisant une étude de reprotoxicité et déterminant une BMDL10 permettant de prendre en compte l’intégralité de la relation dose réponse semble plus pertinente.

Par conséquent, l’INERIS propose de retenir la valeur de l’EFSA.

Indice de confiance : élevé

 

Effets sans seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés 

L'INERIS propose de retenir la valeur de l'Anses de 1,7.10-4 (µg.m-3)-1 pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés.

Trois organismes proposent un excès de risque unitaire pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (ANSES, 2015 ; OMS, 2000 ; OEHHA, 2011). Ces valeurs sont construites à partir d’études épidémiologiques chez des travailleurs de raffineries de nickel présentant une augmentation de l’incidence des cancers du poumon et sont quantitativement très proches. Les études retenues par l’OMS (Andersen, 1992 ; Anderssen et al, 1996) et par l’OEHHA (Chovil et al., 1981 ; Roberts et al., 1983 ; Muir et al., 1984) sont de bonne qualité et réalisées sur des cohortes de taille semblable (de 1 850 à 2 250 individus). Une des études retenues par l’ANSES (Grimsrud et al., 2003) est également de bonne qualité et réalisée sur une cohorte plus importante de l’ordre de 5 000 travailleurs. L’étude de Enterline et Marsh (1982) également retenue est de moins bonne qualité mais les modélisations réalisées avec les données de cette étude sont cohérentes avec celles de l’étude de Grimsrud et al. (2003). L’ANSES et l’OEHHA utilise un modèle d’extrapolation linéaire et la construction de leur valeur est relativement bien détaillée. En revanche, l’OMS ne fournit aucun détail quant au calcul de sa valeur. Par conséquent, au vu de l’étude disposant de la cohorte la plus importante, l’INERIS propose de retenir la valeur de l’ANSES pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés.

Cette valeur est basée sur plusieurs études épidémiologiques de qualité satisfaisante.

Indice de confiance : élevé

Composés solubles du Nickel

La construction des deux valeurs établies par Santé Canada pour une exposition chronique par inhalation au nickel mélange de composés inorganiques, oxydes de nickel, sulfures de nickel et dérivés solubles n’est pas assez détaillée et sur la base des informations disponibles, ces deux valeurs ne sont pas retenues.

Poussières de raffinerie de nickel

L'INERIS propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation aux poussières de raffinerie de nickel, la valeur retenue pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés.

Un seul organisme (US EPA, 1991) propose une valeur pour une exposition aux poussières de nickel. Cette valeur a été établie à partir d’études épidémiologiques chez des travailleurs de raffineries de nickel présentant une augmentation de l’incidence des cancers du poumon (Chovil et al., 1981 ; Enterline et Marsh, 1982 ; Magnus et al., 1982 ; Peto et al., 1984). L’étude de Chovil et al. (1981) est de bonne qualité, mais en revanche, les trois autres études sont de faible qualité. La construction de cette valeur est transparente.

Les composés de nickel retrouvés dans les raffineries sont semblables à ceux des poussières de nickel (principalement de l’oxyde, du sous sulfure et du nickel métallique) et les valeurs déterminées pour le nickel et ses composés ainsi que pour les poussières de nickel sont très proches.

Ainsi, l’INERIS propose de retenir pour une exposition chronique par inhalation aux poussières de raffinerie de nickel, la valeur de l’Anses déterminée pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés, selon le choix de l’INERIS détaillé précédemment.

Sous-sulfure de Nickel 

L'INERIS propose de retenir la valeur de 4,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1 pour une exposition chronique par inhalation au sous sulfure de nickel.

Un seul organisme (US EPA, 1991) propose une valeur pour une exposition au sous sulfure de nickel. Cette valeur est déterminée par extrapolation à partir de celle des poussières de raffinerie de nickel qui a été retenue par l’INERIS selon le choix décrit ci-dessus. Par conséquent, l’INERIS propose de retenir cette valeur par défaut dans le cas spécifique d’une exposition chronique par inhalation au sous sulfure de nickel.

Indice de confiance : faible

 

 

Autres valeurs des organismes reconnus

Description

Effets à seuil - Exposition aiguë par inhalation

Nickel et composés

L’OEHHA propose un REL de 0,2 µg Ni.m-3 pour une exposition aiguë de 1 heure par inhalation au nickel et ses composés (excepté le nickel carbonyle) (OEHHA, 2012).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude chez des souris exposées à 0 - 100 - 250 - 375 - 490 µg.m-3 de nickel sous forme dichlorure de nickel (aérosols, particules inférieures à 3 µm) pendant 2 heures (Graham et al., 1978). Une inhibition de la production d’anticorps en réponse à des érythrocytes de mouton a été observée 24 heures après l’exposition. Une relation dose-réponse est constatée et une BMCL de 165 µg Ni.m-3 a été déterminée. Un ajustement temporel pour une durée d’exposition de 1 heure a été réalisé en utilisant la loi de Haber : Cn x T = K avec n = 2, d’où une BMCL de 233 µg Ni.m‑3.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 3 pour l’incertitude associée au niveau de réponse de la BMCL, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, un facteur 30 pour la variabilité au sein de la population humaine afin de prendre en compte la sensibilité accrue des enfants (3 pour les différences pharmacodynamiques et 10 pour les différences pharmacocinétiques).

Calcul : 233 µg Ni.m-3 x 1/1 000 = 0,233 µg Ni.m-3 (arrondi à 0,2 µg Ni.m-3)

L’OEHHA propose un REL de 6.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition aiguë de 8 heures par inhalation au nickel et ses composés (OEHHA, 2012).

Cette valeur a été établie à partir d’études chez des rats mâles et femelles exposés à des concentrations de 0,12 à 0,5 mg.m-3 de nickel sous forme de sulfate de nickel hexahydraté (soit de 0,03 à 0,44 mg Ni.m-3), 6,2 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 13 semaines (NTP, 1996a). Une NOAEC de 30 µg Ni.m-3 pour une exposition de 13 semaines a été déterminée pour les effets pulmonaires (hyperplasie de l’épithélium alvéolaire). Afin de prendre en compte les différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, un facteur d’ajustement dosimétrique (DAF) de 0,264 a été utilisé. Ce DAF a été déterminé à l’aide du modèle Multiple Path Particle Dosimetry (MPPD2) en intégrant les paramètres suivants : diamètre moyen des particules de 2,5 µm, écart type géométrique de 2,38 µm, densité 2,07 g.cm-3. Un ajustement a également été réalisé pour tenir compte d’une exposition continue. Une NOAEC équivalente pour l’homme de 5,65 µg Ni.m-3 a donc été déterminée (30 µg Ni/m3 x 0,264 x 5/7 jours/semaine).

Facteur d’incertitude : un facteur total de 100 a été appliqué correspondant à un facteur 3 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 30 pour la variabilité au sein de la population humaine afin de prendre en compte la sensibilité accrue des enfants (10 pour les différences pharmacodynamiques et 3 pour les différences pharmacocinétiques).

Calcul : 5,65 µg Ni.m-3 x 1/100 = 0,0565 µg Ni.m-3 (arrondi à 0,06 µg Ni.m-3)

 

Effets à seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés solubles

L’ATSDR propose un MRL de 9.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition chronique par inhalation au nickel (ATSDR, 2005).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude chez des rats F344 mâles et femelles exposés à 0 - 0,03 - 0,06 et 0,11 mg Ni.m-3 sous forme de sulfate de nickel hexahydraté (diamètre aérodynamique médian en masse = 2,24 - 2,50 µm), 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 2 ans (NTP, 1996b). Des lésions pulmonaires caractérisées par une inflammation chronique, une hyperplasie avec infiltration des macrophages alvéolaires, une protéinose alvéolaire et une fibrose ont été constatées aux concentrations de 0,06 et 0,11 mg Ni.m-3. Une NOAEC de 0,03 mg Ni.m-3 a été définie pour les effets pulmonaires (inflammation chronique, fibrose pulmonaire). Pour tenir compte d’une exposition continue, cette valeur a été ajustée à 0,0054 mg Ni.m-3 (0,03 mg Ni.m-3 x 6h/24h x 5j/7j).

Pour tenir compte des différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, un facteur « regional deposited dose ratio (RDDR) » de 0,506 a été utilisé, ce qui conduit à un NOAECHEC (human equivalent concentration) de 0,0027 mg Ni.m-3. Ce RDDR a été déterminé à partir d’un logiciel de l’US EPA intégrant les paramètres suivants : diamètre moyen des particules 2,5 µm (déviation standard sigma g de 2,38), poids des rates par défaut 0,229 kg, volume minute 167,3 mL, surface pulmonaire 0,34 m2.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 30 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, et un facteur 3 pour les différences pharmacodynamiques entre l’animal et l’homme (les différences pharmacocinétiques ayant été prises en compte par le facteur RDDR).

Calcul : 0,0027 mg Ni.m-3 x 1/30 = 9.10-5 mg Ni.m-3

L’OEHHA propose un REL de 1,4.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (excepté l’oxyde de nickel) (OEHHA, 2012).

Cette valeur a été établie à partir de la même étude réalisée chez des rats F344/N exposés à du sulfate de nickel hexahydraté par inhalation 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 104 semaines (NTP, 1996b). L’OEHHA a conclu que les résultats de cette étude réalisée avec du nickel hexahydraté et la VTR qui en dérive étaient applicables au nickel et ses composés (solubles) à l’exception de l’oxyde de nickel.

Pour les effets sur les poumons (protéinose alvéolaire), une BMCL05 de 30,5 µg Ni.m-3 a été déterminée, soit une valeur de 5,4 µg Ni.m-3 pour tenir compte d’une exposition continue
(30,5 µg Ni.m-3 x 5j/7j x 6h/24h).

Afin de prendre en compte les différences de dépôt pulmonaire entre le rat et l’homme, un facteur d’ajustement dosimétrique (DAF) de 0,26 a été utilisé par l’OEHHA, ce qui conduit à une BMCL05 équivalente chez l’homme de 1,4 µg Ni.m‑3. Ce DAF a été déterminé à l’aide du modèle Multiple Path Particle Dosimetry (MPPD2) en intégrant les paramètres suivants : diamètre moyen des particules de 2,5 µm, écart type géométrique de 2,38 µm, densité 2,07 g.cm-3.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 90 (arrondi à 100) a été appliqué correspondant à un facteur 3 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 30 pour la variabilité au sein de la population humaine afin de prendre en compte la sensibilité accrue des enfants (10 pour les différences pharmacodynamiques et 3 pour les différences pharmacocinétiques).

Calcul : 1,4 µg Ni.m-3 x 1/100 = 0,014 µg Ni.m-3

Le RIVM propose une CTA de 5.10-2 µg Ni.m-3 pour une exposition chronique par inhalation au nickel et ses composés (excepté l’oxyde de nickel) (Baars et al., 2001).

Cette valeur a été établie à partir de la même étude réalisée chez des rats F344/N exposés à du sulfate de nickel hexahydraté par inhalation, 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 104 semaines (NTP, 1996b). Pour les effets sur les poumons, l’épithélium nasal et les ganglions lymphatiques, une NOAEC de 30 µg Ni.m-3 a été déterminée, soit une valeur de 5,4 µg Ni.m-3 pour tenir compte d’une exposition continue (30 µg Ni.m-3 x 5j/7j x 6h/24h).

Facteur d’incertitude : Le RIVM a appliqué un facteur total de 100 correspondant à un facteur d’incertitude 10 pour la variabilité au sein de la population humaine et un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme.

Calcul : 5,4 µg Ni.m-3 x 1/100 = 0,054 µg Ni.m-3 (arrondi à 0,05 µg Ni.m-3)

Indice de confiance : élevé pour la VTR élaborée

Sulfate de Nickel

Santé Canada propose une CA de 2.10-2 µg Ni.m-3 pour l’exposition chronique par inhalation au sulfate de nickel (Santé Canada, 2021).

Cette valeur a été obtenue à partir d’une étude réalisée chez des rats F344/N et les souris exposés à du sulfate de nickel hexahydraté par inhalation 6 heures par jour, 5 jours par semaine, pendant 2 ans, à des doses de 0 - 0,03 - 0,06 et 0,11 mg Ni.m-3 de nickel pour les rats et 0 - 0,06 - 0,11 et 0,22 mg Ni.m-3 de nickel pour les souris (NTP, 1996b).

Une toxicité de l’appareil respiratoire a été observée comprenant une inflammation pulmonaire, une inflammation chronique active, des hyperplasies des macrophages et des lymphoïdes, une protéinose alvéolaire et une fibrose, une atrophie de l’épithélium olfactif. Ces effets conduisent à retenir une LOAEC de 0,06 mg Ni.m-3, soit une valeur de 0,011 mg Ni.m-3 pour tenir compte d’une exposition continue (0,06 mg Ni.m-3 x 5j/7j x 6h/24h).

.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 10 pour l’extrapolation à une exposition chronique.

Calcul : 0,011 mg Ni.m-3 x 1/1 000 = 0,000011 mg Ni.m-3 (arrondi à 2,0.10‑5 mg Ni.m‑3)

Nickel métal

Santé Canada propose une CA de 1,8.10-2 µg Ni.m-3 pour l’exposition chronique par inhalation au nickel métal (Santé Canada 2021).

Cette valeur a été obtenue à partir d’une étude réalisée chez des lapins exposés à du nickel métal, 6 heures par jour, 5 jours par semaine, jusqu’à huit mois, à la concentration de 0,1 mg Ni.m-3 (Camner et Johansson, 1992 ; Curstedt et al., 1983 ; Johansson et al., 1983 ; Lundborg et Camner, 1981). De légères modifications de la morphologie et de la fonction des cellules alvéolaires ont été observées : augmentation de la densité des cellules alvéolaires de type II et augmentation des concentrations en phosphatidylcholines disaturées dans le poumon. Une LOEC de 0,1 mg Ni.m-3 a été déterminée (Johansson et al., 1983), soit une valeur de 0,0178 mg Ni.m-3 pour tenir compte de l’ajustement à une exposition continue (0,1 mg Ni.m-3 x 5j/7j x 6h/24h).

Facteur d’incertitude : un facteur total de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, et un facteur 10 pour tenir compte de l’insuffisance des données de cancérogénicité, de l’extrapolation à une exposition chronique et pour les limites de l’étude.

Calcul : 0,0178 mg Ni.m-3 x 1/1 000 = 0,0000178 mg Ni.m-3 (arrondi à 1,8.10‑5 mg Ni.m-3)

Oxyde de Nickel 

Santé Canada propose une CA de 2,5.10-2 µg Ni.m-3 pour l’exposition chronique par inhalation à l’oxyde de nickel (Santé Canada, 2021).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude réalisée chez des rats exposés de façon continue à 0,025 et 0,150 mg Ni.m-3 de nickel sous forme d’oxyde de nickel (produit par décomposition d’acétate de nickel) pendant 4 mois (Spiegelberg et al., 1984). Une LOEC de 0,025 mg Ni.m-3 a été déterminée pour les effets pulmonaires (augmentation du nombre de granulocytes et de lymphocytes alvéolaires, augmentation du nombre de macrophages alvéolaires multinucléés).

Facteur d’incertitude : un facteur total de 1 000 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 10 pour tenir compte de l’extrapolation à une exposition chronique et de l’utilisation d’une LOEC.

Calcul : 0,025 mg Ni.m-3 x 1/1 000 = 2,5.10-5 mg Ni.m-3

 

Effets à seuil - Exposition chronique par voie orale

Nickel et composés 

L’OEHHA propose une REL de 1,1.10-2 mg Ni.kg-1.j-1 pour une exposition chronique par voie orale au nickel et ses composés (OEHHA, 2012).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude de reprotoxicité sur deux générations réalisée chez des rats Sprague-Dawley exposés à 0 - 0,22 - 0,56 - 1,12 - 2,23 mg Ni.kg-1.j-1 sous formede sulfate de nickel hexahydraté par gavage (NiPERA, 2000). Les rats de la génération parent-F0 ont été exposés 10 semaines avant l’accouplement, pendant la gestation et jusqu’au 21ème jour postnatal. La génération descendance-F1 a été exposée in utero et pendant la lactation via la mère puis par gavage du 22ème jour postnatal jusqu’au 92ème jour postnatal. Pour la plus forte dose, une mortalité précoce de la descendance est observée. Un LOAEL de 2,23 mg Ni.kg-1.j-1 et un NOAEL de 1,12 mg Ni.kg-1.j-1 ont été déterminés.

Facteur d’incertitude : un facteur total 100 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme et un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine.

Calcul : 1,12 mg Ni.kg-1.j-1 x 1/100 = 0,0112 mg Ni.kg-1.j-1 (arrondi à 0,011 mg Ni.kg-1.j-1)

L’US EPA (IRIS) propose une RfD de 2.10-2 mg Ni.kg-1.j-1 pour le nickel et ses composés (US EPA, 1996).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude réalisée chez des rats exposés à 0 - 100 - 1 000 - 2 500 ppm de nickel sous forme de sulfate de nickel (soit 0 - 5 - 50 - 125 mg Ni.kg-1.j-1) dans la nourriture, pendant 2 ans (Ambrose et al., 1976). Une réduction significative du poids corporel a été observée à la plus forte concentration chez les mâles et les femelles. Pour les deux plus fortes concentrations, une augmentation du ratio du poids du cœur par rapport au poids corporel, et une diminution du ratio du poids du foie par rapport au poids corporel ont été observées chez les femelles. Un LOAEL de 50 mg Ni.kg-1.j-1 et un NOAEL de 5 mg Ni.kg-1.j-1 ont été déterminés.

Facteur d’incertitude : un facteur total 300 a été appliqué correspondant à un facteur 10 pour la variabilité au sein de la population humaine, un facteur 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme, et un facteur 3 pour tenir compte de certaines limitations dans les études de reproduction (notamment concernant l’analyse statistique et des températures trop élevées lors de l’étude qui rendent délicate l’utilisation de certains résultats).

Calcul : 5 mg.kg-1.j-1 x 1/300 = 0,0166 mg.kg-1.j-1 (arrondi à 0,02 mg.kg-1.j-1)

Indice de confiance : L’US EPA attribue un indice de confiance faible pour la qualité de l’étude source, et moyen pour la complétude de la base de données et de la VTR élaborée.

Le RIVM propose un TDI de 5.10-2 mg Ni.kg‑1.j-1 pour une exposition chronique par voie orale au nickel et ses dérivés (Baars et al., 2001).

Cette valeur a été établie à partir de la même étude (Ambrose et al., 1976) que celle décrite précédemment et utilisée par l’US EPA (1996) pour le calcul de la RfD (0,02 mg Ni.kg-1.j-1). Un LOAEL de 50 mg Ni.kg‑1.j‑1 et un NOAEL de 5 mg Ni.kg-1.j-1 ont été déterminés.

Facteur d’incertitude : un facteur total de 100 a été appliqué correspondant à un facteur de 10 pour la variabilité au sein de la population humaine et un facteur de 10 pour l’extrapolation de données animales à l’homme.

Calcul : 5 mg Ni.kg-1.j-1 x 1/100 = 0,05 mg Ni.kg-1.j-1

Indice de confiance : le RIVM attribue un indice de confiance élevé pour sa VTR.

L’OMS propose une TDI de 1,3.10-2 mg Ni.kg-1.j-1 pour une exposition chronique par voie orale au nickel (OMS, 2022).

Cette valeur reprend la valeur de l’Efsa décrite ci-dessous. Elle repose sur une étude sur deux générations chez le rat (SLI, 2000b). L’effet critique retenu est l’augmentation de l’incidence des pertes post-implantatoires par portée chez les rats. Une BMDL10 1,3 mg.kg-1.j-1 a été calculée.

Facteur d’incertitude :

Un facteur 100 est appliqué pour tenir compte de la variabilité inter et intra espèces.

Calcul : 1,3 mg.kg-1.j-1 x1/100 =13 µg.kg-1.j-1

Santé Canada propose une DJT de 1,2.10-2 mg Ni.kg-1.j-1 pour l’exposition chronique par voie orale au sulfate de nickel (2021).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude épidémiologique (expositions contrôlées) exposées via l’eau potable par voie orale à des doses de 12 µg Ni.kg-1.pc (Nielsen et al., 1999). L’observation étant réalisée à 72 h après l’exposition. Cette construction repose sur celle de la précédente valeur de l’OMS.

Facteur d’incertitude : Aucun facteur n’a été appliqué.

Santé Canada propose une DJT de 1,3.10-3 mg Ni.kg-1.j-1 pour l’exposition chronique par voie orale au chlorure de nickel (Santé Canada, 2021).

Cette valeur a été établie à partir d’une étude expérimentale sur la reproduction chez le rat (Smith et al., 1993) exposé via l’eau potable avant l’accouplement pendant la période d’accouplement, la gestation et la lactation aux doses de 0 - 1,3 - 6,8 - 31,6 mg Ni.kg-1.j-1, sous forme de chlorure de nickel. L’effet critique retenu est la léthalité périnatale qui survient dès la plus faible dose soit le LOAEL de 1,3 mg Ni.kg-1.j-1.

Facteur d’incertitude : Un facteur d’incertitude 1 000 a été retenu correspondant à un facteur 10 pour la variabilité inter espèce, un facteur 10 pour la variabilité intra espèce et un facteur 10 l’utilisation d’un LOAEL.

Calcul : 1,3 mg Ni.kg-1.j-1 x 1/1 000 = 0,0013 mg Ni.kg-1.j-1

 

Effets sans seuil - Exposition chronique par inhalation

Nickel et composés 

L’OEHHA propose un ERUi de 2,6.10-4 (µg Ni.m-3)-1 pour le nickel et ses composés (OEHHA, 2011).

Cette valeur a été déterminée à partir des études épidémiologiques de cancérogénèse menées chez des travailleurs de raffinerie de nickel de l’Ontario (Chovil et al., 1981 ; Roberts et al., 1983 ; Muir et al., 1984) qui présentaient une augmentation de l’incidence des cancers du poumon. L’exposition a été ajustée pour une exposition à une durée de vie entière puis les données ont été traitées par un modèle d’extrapolation linéaire.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,038 µg Ni.m-3 (10-5 / 2,6.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,0038 µg Ni.m-3 (10-6 / 2,6.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

L’OMS propose un ERUi de 3,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1 pour le nickel (OMS, 2000).

Cette valeur a été déterminée à partir d’études épidémiologiques de cancérogénèse effectuées chez des travailleurs de raffinerie de nickel de Norvège (Andersen, 1992 ; Andersen et al., 1996) dans lesquelles une augmentation de l’incidence des cancers du poumon a été constatée. En utilisant un risque estimé de 1,9 et une exposition de 2,5 mg Ni.m-3, une exposition vie entière de 155 µg Ni.m-3, un excès de risque unitaire de 3,8.10-4 a été calculé.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,026 µg Ni.m-3 (10-5 / 3,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,0026 µg Ni.m-3 (10-6 / 3,8.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

 
Composés solubles du nickel

Santé Canada propose un ERUi de 1,3.10-3 (µg.m-3)-1 pour inorganiques oxygénés, sulfurés et les dérivés solubles du nickel (Santé Canada, 2021).

Cette valeur a été déterminée à partir des études épidémiologiques de cancérogénèse menées chez des travailleurs de raffinerie et d’extraction de nickel de l’Ontario et de Norvège (Doll et al., 1990). Elle est établie en considérant la mortalité par cancer du poumon, du nez, des reins de la prostate et de la cavité buccale. Une valeur de concentration tumorigène 5 % (TC05) de 0,04 (mg Ni.m-3)-1 a été déterminée. Une valeur de 1,3 (mg.m-3)-1 a été établie, soit une valeur de 1,3.10-3 (µg.m-3)-1. Aucune information complémentaire n’est disponible sur la construction de cette valeur.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,0077 µg.m-3 (10-5 / 1,3.10-3 (µg.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,00077 µg.m-3 (10-6 / 1,3.10-3 (µg.m-3)-1).

Poussières de raffinerie de nickel

L’US EPA (IRIS) propose un ERUi de 2,4.10-4 (µg Ni.m-3)-1 pour les poussières de raffinerie de nickel (US EPA, 1991a).

Cette valeur a été calculée à partir des études épidémiologiques de cancérogénèse effectuées sur des travailleurs de raffinerie de nickel (Chovil et al., 1981 ; Enterline et Marsh, 1982 ; Magnus et al., 1982 ; Peto et al., 1984) présentant une augmentation de l’incidence des cancers du poumon. Les données ont été traitées par un modèle d’extrapolation additif et multiplicatif. Selon les recommandations de l’US EPA, ce risque unitaire ne devrait pas être utilisé si la concentration de nickel dans l’air dépasse 40 µg Ni.m-3.

La concentration associée à un risque de 10-5 est de 0,042 µg Ni.m-3 (10-5 / 2,4.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

La concentration associée à un risque de 10-6 est de 0,0042 µg Ni.m-3 (10-6 / 2,4.10-4 (µg Ni.m-3)-1).

Introduction

Dangers

Description

Ecotoxicité aquatique

Paramètres d’écotoxicité aiguë :

Organismes d'eau douce

Puisqu'un grand nombre de données d’écotoxicité sur organismes d’eau douce est disponible (CE, 2002b), seuls les résultats des tests d’écotoxicité chroniques sont reportés.

Organismes marins

À l’exception des études Aquatox (1995) et US EPA (1987) qui ne précisent pas la méthodologie utilisée, les résultats présentés dans le tableau suivant sont valides.

Substance testée

Espèce

Critère d’effet1

N/M

C/S/R2

Valeur mg Ni L-1

Référence

Algues

NiCl2

Gymnodinium splendens

NOEC3 48 h

M / S

200

Wilson et Freeberg, 1980

NiCl2

I. galbana

NOEC3 48 h

M / S

200

Wilson et Freeberg, 1980

NiCl2

T. Pseudonana

NOEC3 48 h

M / S

50

Wilson et Freeberg, 1980

NiCl2

G. Halli

NOEC348 h

M / S

100

Wilson et Freeberg, 1980

Nématodes

Nickel

Monhystera disjuncta

NOEC4 96 h

M / S

4 000

Vranken et al., 1988

Annélides

NiCl2

Nereis virens

LC50 168 h

M / S

25 000

Eisler et Hennekey, 1977

Crustacés

Nickel

Cancer magister (zoés)

LC50 96 h

M / S

250

Martin et al., 1981

Nickel

Heteromysis formosa

LC50 96 h

-

150

Aquatox, 1995

NiCl2

Pagurus longicarpus

LC50 168 h

M / S

30  000

Eisler et Hennekey, 1977

Nickel

Mysidopsis bahia

LC5096 h

-

510

Aquatox, 1995

Nickel

Nitrocra spinipes

LC50 96 h

-

2 080

Aquatox, 1995

NiCl2

Corophium volutator

LC50 192 h

M / R

3200

Bryant et al., 1985

Echinodermes

NiCl2

Asterias forbesi

LC50 168 h

M / S

13 000

Eisler et Hennekey, 1977

Mollusques

Nickel

Villorita cyprinoides

LC5096 h

-

61

Abraham et al., 1986

NiSO4

Crassostrea gigas (embryons)

LC50 48 h

M / S

350

Martin et al., 1981

Nickel

Crassostrea gigas

LC50 96 h

-

1180

Aquatox, 1995

Nickel

Crassostrea gigas

EC50 96 h

-

1210

Aquatox, 1995

NiSO4

Mytilus edulis (embryons)

LC50 48 h

M / S

890

Martin et al., 1981

NiCl2

Macoma baltica

LC50 192 h

M / R

36 000

Bryant et al., 1985

NiCl2

Nassarius obsoletus

LC50 168 h

M / S

16 000

Eisler et Hennekey, 1977

NiCl2

Mya  arenia

LC50  168 h

M / S

112 000

Eisler et Hennekey, 1977

Nickel

Macoma baltica

LC5096 h

-

95 000

Aquatox, 1995

Nickel

Mercenaria mercenaria

EC50 c 48 h

-

310

Aquatox, 1995

Poissons

Nickel

Menidia menidia

LC50 96 h

-

7 900

Aquatox, 1995

NiCl2

Fundulus heteroclitus

LC50  168 h

M / S

150  000

Eisler et Hennekey, 1977

NiCl2

Chelon labrosus

LC50 96 h

M / C

118 300

Taylor et al., 1985

Nickel

Menidia peninsulae

LC50 96 h

-

38 000

US-EPA, 1987

Nickel

Leiostomus xanthums

LC50 96 h

-

70 000

US-EPA, 1987

 

 1 Les effets observés portent sur la reproduction (r), la biomasse (b), la croissance (c) ou la mortalité (m).

 N : concentration Nominale ; M : concentration Mesurée ;  S : essai effectué dans des conditions Statiques ; R: Renouvellement à intervalles réguliers ;  C : renouvellement en Continu de la solution d’essai.

 3 « Maximum Non-Toxic Level » selon les auteurs. Concentration maximale de nickel à laquelle l’augmentation de la croissance (mesurée par le taux de chlorophylle a) de la population était significativement supérieure à 65 % de l’augmentation de la population témoin durant 48 heures.

 4 « No Effect Level » selon les auteurs.

Paramètres d’écotoxicité chronique :

Les données présentées proviennent du rapport d’évaluation des risques du nickel actuellement en cours au sein de l’Union Européenne (CE, 2002b).

Organismes d'eau douce

Substance testée

Espèce

Critère d’effet

N/M
C/S/R
2

Valeur
mg Ni L-1

Référence

Algues

NiCl2

Selenastrum capricornutum

NOEC 72 h

S

45

Janssen, 1993

NiSO4

Selenastrum capricornutum

NOEC 72 h

S

121

Janssen, 1993

Cnidaires

NiCl2

Hydra littoralis

NOEC 12 j

N / S

60

Santiago-Fandino, 1983

Crustacés

NiCl2

Daphnia magna

NOEC1 21 j

R

15

Biesinger et Christensen, 1972

 

NiCl2

Daphnia magna

NOEC2 21 j

R

13

Kszos et al., 1992

NiCl2/ Ni(NO3)

Ceriodaphnia dubia

NOEC 7 j

R

3,8

Kszos et al., 1992

NiCl2

Daphnia magna

NOEC 70 j

R

40

Muzinger, 1990

NiSO4

Daphnia magna

NOEC

R

5

Lazareva, 1985

Poissons

NiSO4

Brachydanio rerio

NOEC 8 j

R

40

Dave et Xiu, 1991

NiCl2

Ictalurus salmoides (œufs)

LC10 28 j

R

38

Birge et Black, 1980

NiSO4

Pimephales promelas

NOEC 30 j

C

109

Lind et al., 1978

NiCl

Carassius auratus

LC10 28 j

R

414

Birge et Black, 1980

NiCl2

Micropterus salmoides

LC1028 j

R

113

Birge et Black, 1980

NiCl2

Pimephales promelas

NOEC 32 j

C

57

Birge et al., 1984

NiCl2

Salmo gairdneri (œufs)

NOEC c 75 j

C

35

Nebeker et al., 1985

Ni(NO3)

Salmo salar (oeufs)

NOEC40 j

R

50

Grande et Andersen, 1983

Insectes

Nickel

Chironomus riparius

NOEC4 30 j

R

780

Powlesland et George, 1986

Limno-philadae

NiCl2

Clistoronia

magnifica

NOEC 19 sem

C

55

Van Frankenhuysen et Geen, 1987

Batraciens

NiCl2

Gastrophryne carolinensis

NOEC 7 j

R

4,1

Birge et Black, 1980

NiCl2

Xenopus laevis

EC10

S

84,5

Hopfer et al., 1991

NiCl2

Ambystoma opacum larve

LC10

R

60,4

Birge et Black, 1980

 

1 - 16 % des effets sur la reproduction, par conséquent NOEC = EC 16 / 2 = 30 / 2 = 15 mg Ni L-1

2 - 29 % des effets sur la reproduction, par conséquent NOEC = EC 29 / 3 = 40 / 2 = 13 mg Ni L-1 

3 - 20 % des effets sur la mortalité, par conséquent NOEC = EC 20 / 2 = 100 / 2 = 50 mg Ni L-1 

4 - NOEC = MATC  / √2 = 1100 / √2 = 780 mg Ni L-1 

Organismes marins

Les résultats de test d’écotoxicité à long terme sur organismes marins sont reportés dans le tableau ci-dessous.

 

Substance testée

Espèce

Critère d’effet

N/M

C/S/R2

Valeur
mg Ni L-1

Référence

Algues

NiCl2

I. galbana

NOEC 8 j

M / C

40

Wilson et Freeberg, 1980

NiCl2

G. halli

NOEC 6 j

M / C

40

Wilson et Freeberg, 1980

Mollusque

Nickel

Mytulis edulis

NOEC 8 j

N / C

200

Strömgren, 1982

NiCl2

Haliotis rufescens (juvéniles)

NOEC 20 j

M / C

21,5

IMS, 1998

Crassostrea gigas (larves 51 jours)

NOEC 14 j

N / S

51

Watling, 1983

Crustacés

Nickel

Mysidopsis bahia

NOEC 36 j

M / C

30

Gentile et al., 1982

NiCl2

Mysidopsis intii

NOEC 28j

M / C

10

IMS, 1998

Polychètes

NiCl2

Ctenodrilus serratus

NOEC 28 j

N / S

45

Petrich et Reish, 1979

Poissons

NiCl2

Atherinops affinis

NOEC 40 j

M / C

3240

IMS, 1998.

 
 

1- 11 à 20 % d’effets ont été observés sur la croissance, en conséquence NOEC = EC 20 / 2 = 10 / 2 = 5 mg Ni/L.

Wilson et Freeberg (1980) ont étudié l’influence de la toxicité du nickel sur la croissance de deux espèces de microalgues marines G. halli et I. galbana pendant 6 et 8 jours respectivement. Les concentrations de nickel dans le milieu d’essai choisies par les auteurs (0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,4 ; 1 ; 5 ; 20 ; 40 ; 50 ; 80 et 100 mg Ni/L) sont obtenues à l’aide d’un système dynamique dans de l’eau de mer artificielle (28 ‰ ; 28°C et 12°C respectivement). Les tests ont été répétés trois fois chacun. Des concentrations de 0,05 à 40 mg Ni/L n’ont pas conduit à des changements significatifs dans la croissance de la population ou le taux de chlorophylle chez les deux espèces. Il en a été déduit une NOEC (6 j) de 40 mg Ni/L pour G. halli et une NOEC (8 j) également de 40 mg Ni/L pour I. galbana.

Stömgren (1982) a exposé des moules de l’espèce Mytilus edulis à des concentrations allant de 10 à 200 mg Ni/L. Les aquariums sont alimentés en continu avec de l’eau de mer non filtrée (33,7 ‰ et 8,7°C). Les concentrations n’ont pas été contrôlées et aucune information n’est fournie sur la mortalité des organismes durant l’expérience. Le critère d’effet est la croissance mesurée par l’augmentation de la longueur de la coquille des moules. L’auteur n’a noté aucun effet sur la 

croissance ou le comportement des individus exposés à 200 mg Ni/L au bout de 8 jours, d’où une concentration sans effet de 200 mg Ni/L.

Watling (1983) a exposé des larves de l’huître Crassostrea gigas (âgées de 51 jours) à des concentrations de nickel de 10 et 20 mg Ni/L. Les essais ont été répétés trois fois. Aucune information sur la qualité de l’eau de mer ou sur un suivi analytique des concentrations dans le milieu n’est disponible. L’exposition au nickel a entraîné une réduction de la croissance des larves au bout de 14 jours, cependant les individus ont tous retrouvé une taille proche de celle observée dans le groupe témoin après 14 jours en eau de mer non contaminée en nickel. 20 % d’effets sur la croissance ont été observés pour la concentration d’exposition de 10 mg Ni/L, d’où une NOEC (14 j)= EC 20 /2 = 5 mg Ni/L.

L’Institut des Sciences Marines de l’Université de Californie (IMS, 1998) a réalisé des essais de toxicité chronique sur trois organismes marins : Atherinops affinis, Haliotis rufescens et Mysidopsis intii. Les trois tests ont été réalisés dans des conditions équivalentes : eau de mer naturelle (34 ‰ et 20°C ) renouvelée en continu et filtrée (1 mm). Les essais ont été répétés 4 fois chacun. Un suivi analytique des concentrations testées dans le milieu d’exposition a été réalisé. Parmi les quatre effets mesurés durant 40 jours pour A. affinis, la survie des larves (9-15 jours) a été le critère le plus sensible : NOEC (40 j) = 3240 mg Ni/L. Pour H. rufescens, aucun effet sur la longueur de la coquille n’a été observé à la concentration de 21,5 mg Ni/L. La concentration sans effet observé sur la croissance pour cette espèce est donc : NOEC (40 j) = 21,5 mg Ni/L. Pour la troisième espèce testée, M. intii, les auteurs n’ont pas observé de mortalité pour une concentration de 10 µg/L, d’où une NOEC (28j) =  10,0 mg Ni/L.

L’effet de la toxicité du nickel sur la reproduction des annélides polychètes Capitella capitata, Neanthes arenaceodendata, et Ctenodrilus serratus a été étudié par Petrish et Reish (1979). Les individus (20 à 50) ont été exposés à des solutions de nickel de 0,1 - 0,5 - 1,0 - 1,5 et 2,0 mgNiCl2 /L dans de l’eau de mer naturelle filtrée à 0,45 mm mais non renouvelée durant 28 jours. Aucune information n’est donnée concernant un suivi analytique des concentrations dans le milieu. Les résultats montrent que Ctenodrilus serratus est l’espèce la plus sensible. À 2,0 mgNiCl2/L, tous les individus sont vivants mais aucun ne s’est reproduit d’où une NOEC (28 jours) = 0,1 mg NiCl2 /L = 45 mg Ni/L.

Gentile et al. (1982) ont exposé Mysidopsis bahia à des concentrations de 30, 61, 141 et 297 mg Ni/L durant 36 jours. Les essais, répliqués six fois, ont été réalisés dans de l’eau de mer naturelle (30 ‰ et 21°C ) filtrée (15 mm) et renouvelée en continu. Les concentrations dans le milieu ont été surveillées deux fois par semaine. Aucun effet sur la croissance, la reproduction et la survie n’a été observé chez les individus testés à 30 µg/L. Par conséquent, la concentration sans effet retenue est : NOEC (36 j) = 30 mg Ni/L.

Organismes du sédiment

Aucun résultat de test d’écotoxicité sur sédiment n’est disponible dans la littérature.

 

Ecotoxicité terrestre

Aucun résultat fiable de test d’écotoxicité sur sol n’est disponible dans la littérature.

 

Effet sur les prédateurs

US EPA (IRIS), (2000) rapporte une NOAEL de 5 mg/kg de poids corporel /jour lors d'un essai chronique par voie orale sur rat, d'après un essai de Ambrose et al. (1976). L'expérience a duré deux ans. Le guide technique européen (CE, 2002b) propose des facteurs de conversion en fonction des espèces afin de se rapporter à une concentration dans la nourriture. Pour Rattus norvegicus de plus de 6 semaines, le rapport poids corporel sur le taux de prise de nourriture journalière proposé est de 20.

D'où NOEC = 100 mg/kg de nourriture ingérée.

Valeurs de danger

Synthèse

Valeurs écotoxicologiques

Introduction

Dans cette rubrique, sont reportées des valeurs de référence pour la protection des écosystèmes aquatiques et de la santé humaine via l’environnement.

Elles peuvent avoir un statut de « Valeur réglementaire » si elles sont issues

  1. de réglementations européennes et issues par exemple de dossiers d’évaluation des risques dans le cadre de processus d’autorisation de mise sur le marché des substances chimiques (c’est le cas des Concentrations Prédites Sans Effet pour l’environnement (PNEC) issues des dossiers réglementaires sous REACh ou dans le cas de la réglementation des produits biocides) ou issues de « Normes de Qualité Environnementale » (NQE) de la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE) ;
  2. de réglementations françaises telles que les arrêtés de mise en application de la DCE à l’échelle nationale.

Elles peuvent être des « Valeurs guides » lorsque ce sont des propositions scientifiques de l’INERIS qui ne sont pas reportées dans des textes réglementaires. C’est le cas de toutes les valeurs établies par l’INERIS pour guider l’évaluation de la qualité des milieux aquatiques pour les substances qui n’ont pas, ou pas encore, un statut réglementaire dans le contexte de la DCE.
Les « Valeurs Guides Environnementales » (VGE) et les « Normes de Qualité Environnementale » (NQE) sont les outils consacrés pour l’évaluation de la qualité des eaux de surface, dont l’établissement est basé sur une même méthodologie européenne dédiée (E.C., 2018).
Leur construction, d’un point de vue méthodologique, est donc similaire.

Valeurs guides

Description

Concentrations prévisibles sans effet pour l'environnement (PNEC) - Propositions de l'INERIS

Compartiment aquatique

Il n’existe pas suffisamment de données chroniques en milieu marin sur le nickel pour utiliser la méthode par extrapolation statistique.

Des données d’écotoxicité chroniques sur organismes marins sont disponibles pour au moins 5 groupes taxonomiques. La NOEC la plus faible est celle déterminée par Watling (1983) sur des larves d’huîtres, NOEC (14 jours) = 5 µg/L. La validité de ce test est discutable car ce dernier a été réalisé sans suivi analytique des concentrations dans le milieu. Cependant, d’autres études sur des invertébrés d’eau douce reportent des valeurs du même ordre de grandeur. Il ne semble pas y avoir de différences de sensibilité entre les espèces marines et d’eau douce, par conséquent cette valeur sera utilisée pour déterminer la PNEC en appliquant un facteur d’extrapolation de 10.

D’où :

PNECEAU = 5 /10 = 0,5 µg/L

A titre indicatif, les valeurs de PNEC proposées pour le compartiment aquatique (toutes eaux confondues) par l’Union Européenne (CE, 2002a) sont de 0,4 µg/L par l’utilisation des facteurs d’extrapolation et de 0,8µg/L par la méthode par extrapolation statistique (facteur d’extrapolation de 5).

Compartiment sédimentaire

Étant donné qu’aucun test d’écotoxicité sur sédiment n’a été trouvé dans la littérature, une concentration sans effet peut être déterminée à partir de la méthode du coefficient de partage. Cette dernière est très discutable notamment dans le cas des métaux pour lesquels les phénomènes de répartition entre les différents compartiments et les phénomènes de spéciation sont encore mal connus. Elle est cependant proposée par défaut.

PNECsédiment marin  = Ksed/eau / RHOsed ´ PNECeau marine ´ 1 000

PNECeau            = concentration prévue sans effet pour le compartiment aquatique

RHOsed              = densité du sédiment (valeur par défaut: 1300 kg/m3)

KSED-eau              = coefficient de partage entre les sédiments et l'eau (m3/m3)

                 = FeauSED + FsolidSED ´ KpSED ´ RHOsolid

                 = 3 972 m3/m3

FeauSED : fraction d'eau dans les sédiments (défaut : 0,8 m3/m3)

FsolidSED : fraction solide dans les sédiments (défaut : 0,2 m3/m3)

KpSED: coefficient de partage eau-sédiments (7 943 l/kg)

RHOsolid: densité de la phase solide (défaut 2,5 kg/L)

D’où :

PNECSE 1,5 mg/kg (poids humide) = 4 mg/kg (poids sec)

Empoisonnement secondaire

Une PNEC pour tenir compte de l’empoisonnement secondaire peut être estimée avec un facteur d’extrapolation de 30 (CE, 2002a) sur la NOEC obtenue sur mammifère.

D’où :

PNECorale = 3,3 mg/kg de nourriture ingérée

Synthèse

PNECEAU 0,5 µg/L

PNECSED (poids humide)

PNECSED (poidssec)

1,5 mg/kg

4 mg/kg

PNECORALE 3,3 mg/kg

Valeurs réglementaires

Introduction

FTE 2015 Importer

Le nickel est un métal, son numéro CAS est 7440-02-0. Les principaux composés du nickel, étudiés dans cette fiche, sont le nickel tétracarbonyle (CAS 13463-39-3), l'acétate de nickel (CAS 373-02-4), l'oxyde de nickel (CAS 1313-99-1), l'hydroxyde de nickel (CAS 12054-48-7), le carbonate de nickel (CAS 3333-67-3), le chlorure de nickel (CAS 7718-54-9), le nitrate de nickel (CAS 13138-45-9), le sulfure de nickel (CAS 12035-72-2) et le sulfate de nickel (CAS 7786-81-4).

Le nickel est un métal ubiquitaire, très répandu dans la croûte terrestre. Les sources de nickel sont à la fois naturelles et anthropiques. La majorité du nickel naturel provient des minerais.

Le nickel est utilisé dans de nombreux secteurs : les aciers inoxydables (contenant 8 à 12 % Ni), les alliages de nickel (contenant 25 à 100 % Ni), le traitement de surface (nickelage), les aciers alliés (contenant moins de 4 % Ni), les batteries (Cd-Ni, NiMH1), la monnaie, la chimie (catalyseur).

En France, la source principale de nickel dans l'environnement est une source anthropique, liée aux activités industrielles.

La production mondiale de nickel était, en 2011, de 1 897.103 tonnes de nickel, dont 58.103 tonnes dans l'Union européenne.

Les émissions françaises de nickel vers l'environnement sont répertoriées par différents organismes : le CITEPA pour les émissions atmosphériques, l'IREP et l'E-PRTR pour les données des industriels aux émissions atmosphériques, vers les eaux et les sols. Tous milieux confondus, selon E-PRTR, les émissions industrielles étaient d'environ 60 tonnes en 2011.

De nombreux sites industriels sont recensés comme contaminés ou ayant été contaminés au nickel, dans toutes les régions françaises, d'après la base de données BASOL.

Le nickel est présent sous forme d'ions Ni2+ dans les systèmes aquatiques. En présence de soufre et en milieu anaérobie, il se forme du sulfate de nickel. Dans les sols, la mobilité du nickel augmente aux pH faibles, en milieu alcalin, le nickel est majoritairement adsorbé. Le nickel, bien que pouvant parcourir de grandes distances via le compartiment atmosphérique, est peu présent dans les particules en suspension.

Le nickel est à l'heure actuelle difficilement substituable. Des techniques de réductions des émissions industrielles existent pour les effluents aqueux, notamment dans les domaines de la chimie et des traitements de surface. Il existe aussi des techniques de réductions des émissions lors des opérations minières ou du traitement des minerais.

Une bibliographie importante est disponible sur le nickel et ses principaux composés. Afin de ne pas alourdir cette fiche à l’excès, nous n’avons présenté ici que les données et références les plus significatives. Ce document ne se veut donc pas exhaustif mais indicatif des aspects technico-économiques du nickel et de ses principaux composés.

Abstract

Nickel is a metal, its CAS number is 7440-02-0. The main compounds of nickel, which are studied in this sheet, are nickel tetracarbonyl (CAS 13462-39-3), nickel acetate (CAS 373-02-4), nickel oxide (CAS 1313-99-1), nickel hydroxide (CAS 771854-9), nickel chloride (CAS 7718-54-9), nickel nitrate (CAS 13138-45-9), nickel sulphide (CAS 12035-72-2) and nickel sulphate (CAS 7786-81-4).

Nickel is a ubiquitous metal, very common in the Earth's crust. Nickel sources are both natural and anthropogenic. Most of natural nickel comes from ores.

Nickel is used in many applications: stainless steels (containing 8 to 12% Ni), nickel alloys (containing 25 to 100% Ni), surface treatment (nickel plating), steel (containing less than 4% Ni), batteries (NiCd, NiMH2), mint, chemistry (catalyser).

In France, the main source of nickel in environment is an anthropogenic source, related to industries.

In 2011, the global production of nickel was 1897 thousand tons of nickel and 58 thousand tons for the European Union.

The French emissions of nickel to environment are registered by different organizations: the CITEPA for atmospheric emission, IREP and E-PRTR for emissions to atmosphere, water and soil. According to E-PRTR, industrial emissions were about 60 tons for all medias for 2011.

According to the database BASOL, many industrial sites are registered as polluted by nickel or having been polluted by nickel in all regions.

Nickel is present as ions Ni2+ in aquatic systems. With sulfur and in anaerobic conditions nickel sulfate is formed. In soil nickel mobility is greater at low pH. In alkaline environment nickel is mainly adsorbed. Even if nickel can travel on long distance via atmosphere, it is not very present in particles.

At the moment, nickel is hardly substitutable. Techniques exist to reduce industrial emissions in aqueous effluents, mainly in chemistry and surface treatment. There are techniques to reduce emissions during mining operations and ore treatment.

[1] Ni-Cd : Nickel-Cadmium, NiMH : Nickel Métal Hydrure.

[2] NiCd: Nickel Cadmium, NiMH: Nickel –metal hydride.

Tableaux de synthèse

Généralités

Généralités
Réglementations

FTE 2015 Importer

L'usage du nickel est interdit dans les (alliages pour) bijoux dans le cadre de REACH (Annexe XVII). Les composés du nickel ne sont pas actuellement dans la liste des SVHC de REACH, mais des analyses préliminaires sont en cours qui pourraient éventuellement conduire à leur inclusion future (notamment des études conduites en France par l'ANSES pour l'oxyde et le sulfate de Nickel).

Le nickel et ses composés ne sont pas cités dans la liste de l'annexe I du règlement (CE) 689/2008 relatif à l'export et à l'import de substances dangereuses. Ils ne sont donc pas soumis aux notifications d'exportations.

Certains composés du nickel étant carcinogènes (NiO), les dispositions générales relatives à ces composés, notamment en matière de protection des travailleurs, s'appliquent, et des limites spécifiques peuvent exister dans des règlementations nationales dans l'UE (voir 1.3.1 ci-dessous pour les valeurs limites en France).

Le nickel et ses composés sont cités dans l'annexe 1 de la circulaire du 5 janvier 2009 relative à la mise en œuvre de la 2ème phase de l'action RSDE pour les ICPE soumise à autorisation. Cette annexe regroupe les listes par secteurs d'activité industrielle des substances dangereuses. Le nickel et ses composés sont cités pour tous les secteurs d'activité.

Le nickel appartient aussi à la liste des micropolluants à mesurer dans les stations de traitement des eaux usées traitant une charge brute de pollution supérieure ou égale à 600 kg DBO5/jour (Circulaire du 29 septembre 2010 relative à la surveillance de la présence de micropolluants dans les eaux rejetées au milieu naturel par les stations de traitement des eaux usées).

Le nickel et ses composés sont cités dans la directive n°2013/39/UE du 12 août 2013 modifiant les directives 2000/60/CE et 2008/105/CE en ce qui concerne les substances prioritaires pour la politique dans le domaine de l'eau. Ils sont listés en tant que substances prioritaires mais pas en tant que substances prioritaires dangereuses.

La directive précédemment citée fixe des normes de qualité environnementale (NQE) pour le nickel et ses composés :

  • NQE moyenne annuelle : 4 µg.L-1 de nickel pour les eaux de surfaces intérieures ;
  • NQE moyenne annuelle : 8,6 µg.L-1 de nickel pour les autres eaux de surfaces ;
  • NQE concentration maximale acceptable : 34 µg.L-1 de nickel pour les eaux de surfaces.

Pour les engrais organiques, divers seuils en métaux lourds sont fixés par les législations européennes et nationales. Les seuils pour le nickel sont repris dans le Tableau 411 .

Tableau 4. Seuils de nickel pour les engrais organiques.

Tableau 4 Seuils de nickel pour les engrais organiques

Pour les engrais minéraux, il n'existe pas de règlementation européenne, néanmoins l'évaluation du règlement CE 2003/2003 relatif aux engrais14 préconise d'inclure dans le règlement des dispositions concernant les teneurs maximales en métaux lourds.

[11] (consulté en février 2014). http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/chemicals/files/fertilizers/annexes_16jan2012_en.pdf

[12] European Compost Network.

[13] Joint Research Center.

[14] (consulté en février 2014). http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/chemicals/files/fertilizers/final_report_2010_en.pdf

Le décret n° 2012-232 du 17 février 2012 relatif à la déclaration annuelle des substances à l'état nanoparticulaire précise que le seuil de la déclaration est fixé à 100 g/an pour la fabrication, l'importation ou la mise sur le marché de nanomatériaux.

Le nickel appartient à la liste des 823 substances du plan micropolluants 2010-201315 .

Le nickel est cité dans la liste des substances et matières nuisibles ou nocives dont le rejet dans la zone du protocole est assujetti à permis spécial. Il s'agit du protocole relatif à la protection de la mer Méditerranée contre la pollution résultant de l'exploration et de l'exploitation du plateau continental, du fond de la mer et de son sous-sol auquel l'Union européenne a adhéré par la décision n°2013/5/UE du 17 décembre 2012.

Le nickel ne fait pas partie des substances potentiellement préoccupantes définies par OSPAR16 .

[15] http://www.developpement-durable.gouv.fr/Les-micropolluants-dans-les.html (consulté en décembre 2013).

[16] Convention OSPAR : Convention pour la protection du milieu marin de l'Atlantique du nord-est. http://www.ospar.org/content/content.asp?menu=30200304000000_000000_000000 (consulté en janvier 2014).

Classification CLP Voir la classification CLP
Valeurs et normes appliquées en France

FTE 2015 Importer

L'arrêté du 26 décembre 2012 modifiant l'arrêté du 31 janvier 2008 concerne le registre et la déclaration annuelle des émissions polluantes et des déchets. L'exploitant de l'installation doit déclarer ces rejets dès lors que les seuils d'émissions décrits dans l'annexe II de cet arrêté sont dépassés. Les seuils de rejets de nickel et ses composés (exprimés en tant que Ni) sont :

  • de 50 kg.an-1 dans l'air (à l'exception des installations d'incinération de déchets non dangereux et des installations d'incinération de déchets dangereux, pour lesquelles ce seuil est fixé à 0 kg.an-1) ;
  • de 20 kg.an-1 ou 20 g.j-1our dans l'eau ;
  • de 20 kg.an-1 dans le sol.

L'arrêté du 2 février 1998 relatif aux prélèvements et à la consommation d'eau ainsi qu'aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation indique que :

Pollution de l'air

Rejets d'antimoine, chrome, cobalt, cuivre, étain, manganèse, nickel, vanadium et zinc, et de leurs composés : si le flux horaire total d'antimoine, chrome, cobalt, cuivre, étain, manganèse6 , nickel, vanadium, zinc6 et de leurs composés (gazeux et particulaires) dépasse 25 g/h, la valeur limite de concentration est de 5 mg.m-3 (exprimée en Sb+Cr+Co+Cu+Sn+Mn+Ni+V+Zn).

Pollution des eaux superficielles

Les rejets respectent les valeurs limites de concentrations suivantes : nickel et ses composés (en Ni) 0,5 mg.L-1 si le rejet dépasse 5 g.j-1.

Dans le cas de la fabrication ou de la transformation de nickel, la valeur limite de concentration est 2 mg.L-1.

Epandage des boues

L'annexe I de l'arrêté précise les seuils à respecter en éléments-traces pour l'épandage des boues issues du traitement des eaux usées. Ces seuils sont présentés dans le Tableau 3.

Le Tableau 3 précise les teneurs limites en éléments-traces dans les boues, les valeurs limites en éléments-traces dans les sols et le flux maximum en éléments-traces apporté par les déchets ou effluents pour les pâturages ou sols de pH inférieurs à 6.

Tableau 3. Seuils de nickel applicables aux épandages de boues issues du traitement des eaux usées sur les sols agricoles.

Tableau 3 Seuils de nickel applicables aux épandages de boues issues du traitement des eaux usées sur les sols agricoles

[6] En cas de fabrication de monoxyde de zinc (ZnO) et de bioxyde de manganèse (MnO2), la valeur limite de concentration pour respectivement le zinc et le manganèse est de 10 mg.m-3 .

En France, le nickel est concerné par les rubriques suivantes de la Nomenclature des Installations Classées (selon le Décret n°53-578 du 20 mai 1953 relatif à la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement, mis à jour par le Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable)5 :

  • -1110: Fabrication industrielle de substances ou préparations très toxiques ;
  • -1111: Emploi ou stockage de substances ou préparations très toxiques ;
  • -1130: Fabrication industrielle de substances et préparations toxiques ;
  • -1131: Emploi ou stockage de substances et préparations toxiques ;

-2565 : Revêtement métallique ou traitement (nettoyage, décapage, conversion, polissage, attaque chimique, etc.) de surface (métaux, matières plastiques, semi-conducteurs, etc.) par voie électrolytiques ou chimique.

[5] La liste des rubriques mentionnée est indicative et ne se veut pas exhaustive. (consulté en décembre 2013). http://www.ineris.fr/aida/sites/default/files/gesdoc/30296/Nomenclature_octobre.pdf

En France, les valeurs utilisées pour la qualité de l'air en milieu de travail sont publiées par l'INRS7 :

VME8 = 1 mg.m -3 (en Ni) pour le nickel (métal et grillage de mattes), l'oxyde de nickel, l'hydroxyde de nickel, le carbonate de nickel et le sulfure de nickel.

-3 VME = 0,12 mg.m (en Ni) pour le tétracarbonyle de nickel.
-3 VME = 0,1 mg.m (en Ni) pour le sulfate de nickel.

[7] INRS 2012 – Valeurs limites d'exposition professionnelle aux agents chimiques en France (consulté en décembre 2013).

[8] VME : valeurs moyennes d'exposition.

Qualité de l'air

Le décret 2010-1250 du 21 octobre 2010 relatif à la qualité de l'air fixe pour le nickel une valeur cible de 20 ng.m-3 de nickel en moyenne calculée sur une année civile du contenu total de la fraction « PM 109 », avec un volume d'échantillonnage mesuré dans les conditions ambiantes10 . Cette valeur est la même que celle de la règlementation européenne correspondante.

Qualité des eaux de consommation

Le décret 2001/1220 du 20 décembre 2001 impose, de même qua la règlementation européenne correspondante, une limite de qualité aux eaux destinées à la consommation humaine. Les eaux doivent respecter une valeur inférieure ou égale à 20 µg.L-1 de nickel.

Contact avec la peau

L'annexe XVII « Restrictions applicables à la fabrication, à la mise sur le marché et à l'utilisation de certaines substances dangereuses et de certaines mélanges et articles dangereux » du règlement européen REACH impose des restrictions l'usage de nickel ou ses composés pour la fabrication de produits ayant un contact prolongé avec la peau. Ainsi les boucles d'oreilles et les piercings ne doivent pas entraîner des transferts dans l'organisme supérieurs à 0,2 µg.cm -2 par semaine. Les bijoux (y compris les montres), les fermetures éclairs, les boutons et rivets métalliques destinés à l'habillement sont interdits s'ils entraînent des transferts supérieurs à 0,5 µg.cm -2 par semaine.

L'oxyde de nickel est interdit dans les cosmétiques par la règlementation européenne de ce secteur.

[9] «PM 10»: particules en suspension dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 10 µm.    

[10] Conditions ambiantes: température de 25°C et pression de 100 kPa.  

Volume de production

Volume de production

Consommation

Consommation

Présence dans l'environnement

Présence dans l'environnement

Réduction des émissions et substitutions

Réduction des émissions et substitutions

Production et utilisation

Production et ventes

Données économiques

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de la Société Chimique de France (SCF), la teneur moyenne de l'écorce terrestre en nickel est de 75 ppm. Dans les minerais, le nickel est souvent associé au fer (Fe), au cuivre (Cu), au chrome (Cr) et au cobalt (Co).

De plus, d'après cette source et European Commission (2001a), on distingue deux principaux types de minerais :

  • Les minerais sulfurés (65 % de la production), sous forme de pentlandite, (Ni,Fe)9S8, associée, en général, à de la pyrrhotite (Fe7S8), de la pyrite (FeS2) et de la chalcopyrite (CuFeS2). Les exploitations minières de ce type de minerais sont, en général, souterraines.

    Ces minerais ont des teneurs de 0,7 à 3 % de nickel et contiennent du cuivre (environ 1 %), des platinoïdes, du cobalt, de l'argent et de l'or, qui sont récupérés. Le nickel est concentré par flottation à des teneurs de 10 à 15 % de Ni.

    Ces minerais sont principalement exploités en Australie de l'Ouest, en Russie, au Canada (Manitoba, Labrador et Ontario19), en Chine, en Afrique Australe, en Finlande.

  • Les minerais oxydés (35 % de la production de Ni). Ces minerais sont exploités à ciel ouvert et ne peuvent pas être concentrés par voie physique. Ils ne contiennent pas de cuivre ni de métaux précieux, mais renferment du cobalt. Parmi eux, on distingue :
    • Les minerais silicatés (saprolites) qui se forment par substitution du magnésium de la serpentine (3MgO,2SiO2,2H2O) par du nickel : on obtient ainsi de la garniérite. Ce minerai est caractéristique de la Nouvelle-Calédonie où l'on observe le plus important gisement mondial de minerais oxydés, sa teneur en nickel est de 2,3 à 3 % et le minerai contient, outre le magnésium et la silice, 10 à 30 % de fer et de cobalt. Ces minerais sont également exploités à des teneurs plus faibles en Indonésie, en République Dominicaine, aux Philippines, au Brésil, …
    • Les latérites nickelifères (limonites) dans lesquelles le nickel se substitue au fer dans la goethite (FeOOH). Ces minerais se caractérisent par leur pauvreté en nickel (de 1 à 1,5 %) et en cobalt (0,1 à 0,2 %) et une relative richesse en fer (40 à 50 %) et en chrome (2 à 5 %). Ils sont exploités à Cuba, en Australie (Queensland), en Grèce et sont présents en couverture de tous les gisements de minerais silicatés. Ils sont exploités, depuis 1987, par des "petits mineurs" de Nouvelle Calédonie20 , par Eramet et par Vale, la production étant exportée en Australie pour être traitée par hydrométallurgie ou transformée en Calédonie à Goro (ouverte en 2010).

[19] La mine de Sudbury constitue le plus important gisement mondial de minerais sulfurés. Les réserves prouvées sont de 59,8 millions de tonnes de minerai tout-venant.

[20] Le terme « petits mineurs » désigne, les sociétés autres que la SLN qui travaillent dans les mines. Elles exploitent des concessions et vendent par elles-mêmes le minerai à des acheteurs étrangers ou bien elles le revendent à la SLN voire même, elles exploitent une mine pour le compte de la SLN (Société Le Nickel).

Selon Eramet via la SCF, la production mondiale de nickel était en 2011 de 1 897 000 tonnes de nickel contenu (dont 58,0.103 pour l'Union européenne et 122,9.103 pour la Nouvelle-Calédonie). Selon la SCF, la production métallurgique mondiale de nickel toujours en 2011 atteignait 1 589 000 tonnes de nickel contenu dans le nickel raffiné, les sels et les ferronickels (dont 119 000 pour l'Union européenne et 40 000 pour la Nouvelle-Calédonie).

De même, depuis le milieu des années 1990, plus d'un million de tonnes de nickel sont produites annuellement. Ce chiffre de production est dix à douze fois plus faible que pour le cuivre, et 800 fois plus faible que pour l'acier (site internet CNUCED21).

Selon le site internet de la Société Chimique de France en 2012, les réserves mondiales sont estimées à 75 millions de tonnes de métal contenu (dont 60 % de minerais latéritiques et 40 % de minerais sulfurés). La répartition de ces réserves en 2012 est la suivante (en millions de tonnes) : Australie : 20, Nouvelle-Calédonie : 12, Brésil : 7,5, Russie : 6,1, Cuba : 5,5, Indonésie : 3,9, Afrique du Sud : 3,7, Canada : 3,3, Chine : 3,0 et Madagascar : 1,6.

La Nouvelle-Calédonie représenterait le quart des réserves mondiales de minerai latéritique, d'après le site internet du CNUCED.

[21] Conférence des Nations Unies sur le Commerce et le Développement : (consulté en décembre 2013). http://r0.unctad.org/infocomm/francais/nickel/plan.htm

Le paragraphe suivant est repris du site internet CNUCED :

« L'offre mondiale est parfois difficile à prévoir, notamment pour le nickel en provenance de Fédération de Russie. Ce pays possède en effet des stocks de métal importants et leur écoulement aléatoire influence fortement le marché à court terme. Mais l'offre varie également en fonction des mises en chantier d'usines, de la découverte de nouveaux gisements ou encore en raison de sanctions spécifiques telles que celles pratiquées dans le cadre de la loi américaine Helms-Burton concernant Cuba.

En outre, des facteurs exogènes tels que les prix des déchets d'inox, produits substituables au nickel primaire, les grèves dans un certain nombre d'entreprises ou les changements dans les volumes des stocks (…) contribuent à l'instabilité de l'offre. »

Selon le site internet de la SCF, en 1995, l'exploitation et le traitement du nickel représentaient 30 % du PIB du Territoire et employaient environ 3 000 personnes.

Toujours selon la SCF, en 2012, la production de la Nouvelle-Calédonie a été de 131 816 tonnes de nickel contenu (soit 9,7 millions de tonnes de minerai humide).

Les exportations de minerais, en croissance, sont estimées à 61 250 tonnes de nickel contenu (soit 4,65 millions de tonnes de minerai). Elles sont dirigées principalement vers la Corée du Sud, l'Australie et le Japon. Les exportations sont effectuées, en grande partie par des mineurs indépendants de la Société le Nickel (SLN(. Le minerai en provenance de Nouvelle Calédonie représente la moitié de l'approvisionnement des producteurs japonais de ferronickel.

Depuis le début de l'exploitation des gisements de Nouvelle-Calédonie, 155 millions de tonnes de minerai ont été extraites (3,3 millions de tonnes de Ni). L'extraction a culminé en 1971 avec 7,7 millions de tonnes de minerai (jusqu'en 1950, la teneur exploitée dépassait 5 %, actuellement la teneur est comprise entre 2,3 et 2,8 %).

La SLN exploite les mines de Thio, de Kouaoua, de Népoui Kopéto, de Tiébaghi et depuis 2007 de Poum. La production a été en 2012 de 3,8 millions de tonnes de minerai. D'autres producteurs exploitent des gisements à Ouaco, Poya, Nakety, Kouaoua et Goro. Le gisement de la SLN de Kaala-Gomen est exploité par des sous-traitants. Au total, il y a 13 centres miniers (Figure 1). La société Inco détient 85 % (le BRGM 15 %) des droits d'exploitation de la zone de Goro (sud de l'île) dont les réserves seraient de 165 millions de tonnes de minerai à 1,57 % de nickel et 0,16 % de cobalt.

Figure 1. Les mines de nickel en Nouvelle-Calédonie, d'après le site internet de la SCF reprenant un document du Sénat : projet de loi de finances pour 2007 : outre-mer.

Selon le site internet CNUCED : « Les secteurs minier et métallurgique représentent 80 % de la valeur des exportations calédoniennes. Dans ce contexte, il est à noter que seuls 45 % du minerai extrait est traité sur place (…). Afin d'encourager les investissements, notamment d'infrastructures de traitement du nickel sur l'île, le Congrès de Nouvelle-Calédonie a adopté à l'unanimité le 27 juin 2001 une loi mettant en place un régime fiscal propice aux investissements dans la métallurgie du nickel. »

Le BREF sur les métaux non-ferreux (Commission Européenne, 2001a) propose une schématisation du principe général de production du nickel à partir de minéraux oxydés.

Figure 2. Principe de production du nickel à partir de minerais oxydés, d'après European Commision (2001a).

Un schéma analogue existe également pour les minerais sulfurés. Mais comme ces derniers ne sont pas exploités en France ce document n'est pas repris dans cette fiche. De plus, selon le site internet de la SCF et dans le cas précis du minerai oxydé de Nouvelle-Calédonie, le process est détaillé dans les paragraphes suivants (§2.2.5.1 à 2.2.5.6).

Le minerai, riche en eau (25 %), est séché, puis, après ajout de 50 kg d'anthracite par tonne de minerai sec, calciné à 1000°C dans des fours rotatifs. Une première réduction des oxydes métalliques a ainsi lieu, à l'état solide.

Le minerai est ensuite réduit (désulfuration et soufflage d'oxygène), en phase liquide, dans des fours électriques22 . Le métal (ferronickel de 1ère fusion) sur lequel surnagent des scories est coulé : les scories sont granulées à l'aide d'eau de mer et utilisées pour des remblaiements.

[22] Le rendement des fours typiquement utilisés est de 97% et la consommation électrique est de 19 000 kWh.t-1 de Ni.  

L'affinage du ferronickel de 1ère fusion consiste à enlever des proportions variables de carbone, de soufre et de silice élémentaire selon la qualité désirée de ferronickel, et le fer pour l'obtention des mattes.

Une tonne de minerai donne 110 kg de ferronickel (contenant de 24 à 29 kg de Ni).

Selon le site de la SCF, en 2012, les exportations calédoniennes de ferronickel correspondent à 44 858 tonnes de Ni contenu.

La production de mattes s'effectue à partir du minerai réduit en phase liquide par sulfuration et déferrage par injection de soufre liquide. Cette étape aboutit à une "matte synthétique" (contenant de 10 à 15 % de soufre).

Un affinage secondaire, donne des mattes de "qualité industrielle" constituées de sulfure de nickel (75 % de Ni et 25 % de S). Les mattes contiennent en outre un peu de fer et du cobalt qui est récupéré lors de l'élaboration du nickel.

En 2012, l'usine de Doniambo (société SLN, de Nouméa en Nouvelle-Calédonie), consommait 3 à 4 millions de t.an-1 de minerais bruts et 900 000 MWh.an-1 d'électricité.

Cette usine possédait en 2012 une capacité de production de 75 000 t.an-1 de Ni contenu (contre 55 000 en 1996) (dont 80 % en ferronickel et 20 % en matte). Cette usine fonctionne avec un personnel de 1 400 personnes.

La totalité du ferronickel calédonien (44 858 tonnes en 2012) est exportée. La société Eramet est le 2ème producteur mondial de ferronickel.

La totalité des mattes est exportée vers la métropole pour être transformée à l'usine SLN/Eramet de Sandouville (situé à 10 km du Havre). Cette installation, qui date de 1978, a traité, en 2012, 13 417 tonnes de mattes calédoniennes dont 10 800 tonnes de cathodes et 2 080 tonnes de Ni pour la production de chlorure de nickel cristallisé et en solution (effectifs : 200 personnes).

L'ensemble du process décrit ci-dessus en repris de façon schématique dans la Figure 3 ci-après.

Figure 3. Schématisation de la filière néo-calédonienne de production de nickel, d'après le site internet CNUCED.

Le recyclage du nickel recouvre environ 25 % de la demande totale de nickel (RPA, 2000). De plus, selon le site internet de la SCF, le recyclage fournit 50 % du nickel destiné à la production des aciers inoxydables (le Ni contenu dans les aciers inoxydables est réutilisé lors du recyclage de ces aciers) et 20 % des autres utilisations.

Selon le site internet de la SCF, en 2012, aux Etats-Unis, le recyclage a représenté 95 100 tonnes, soit 43 % de la consommation. Dans l'Union européenne ; le taux de recyclage est de 45 %.

Selon Eramet (2005), le recyclage s'effectue directement chez les utilisateurs (cas de l'industrie sidérurgique pour ce qui concerne les chutes et les meulures d'acier inoxydable) ou par l'intermédiaire des industriels de la récupération (cas des catalyseurs usagés).

Selon le site internet de l'ENIA, en 2002, la consommation française de nickel équivalait à 90.103 tonnes (soit 13 % de la consommation européenne). Sur ces 90.103 tonnes, 40 % sont originaire de la filière de recyclage.

La Figure 20 (repris du site internet de la société Eramet) présente l'évolution de l'offre de nickel dans le monde occidental. Cette figure permet de visualiser la relative stabilité dans le temps de la production de nickel en Nouvelle-Calédonie.

Figure 20. Offre de nickel dans le monde occidental, d'après le site internet d'Eramet.

Selon le site internet de l'ENIA, la totalité de la valeur ajoutée71 créée par les industries du nickel primaire, intermédiaire et de produits manufacturés est estimée à 6 G€.an-1 selon la répartition indiquée au Tableau 14. Ce secteur industriel emploie 105 000 salariés français.

Tableau 14. Répartition de la valeur ajoutée du nickel par secteur industriel, selon le site internet de l'ENIA.

Tableau 14 Répartition de la valeur ajoutée du nickel par secteur industriel

[71] Augmentation du prix d'un article à chaque étape de sa fabrication à l'exception du coût initial du nickel (site internet de l'ENIA).

[72] La totalité de ces emplois n'est probablement pas attribuable au seul nickel. 73 (consulté en janvier 2014). http://www.nickelinstitute.org/~/media/Files/SocioEconomicWeinbergReports/SocioEconomicImpactNickel-29Jan04-FinalReport-logo_.ashx

Selon le site internet Nickel Institute73 , la totalité de la valeur ajoutée créée par les industries du nickel primaire, intermédiaire et de produits manufacturés est estimée à 40 G€ en 2004 selon la répartition indiquée Tableau 15. Ce secteur industriel emploie 465 000 salariés européens.

Tableau 15. Répartition de la valeur ajoutée du nickel par secteur industriel en 2004, selon le site internet de Nickel Institute.

Tableau 15 Répartition de la valeur ajoutée du nickel par secteur industriel en 2004

[73] http://www.nickelinstitute.org/~/media/Files/SocioEconomicWeinbergReports/SocioEconomicImpactNickel-29Jan04-FinalReport-logo_.ashx (consulté en janvier 2014).

Selon Eranet (2005), le cours du nickel au LME74 connaît depuis une trentaine d'années des fluctuations parfois rapides et de grande amplitude (du fait des phénomènes de spéculation et d'amplification propres aux marchés des matières premières) : cf. Figure 21. En 2004, le prix moyen du marché était de 13,9 $.kg-1 ou 11,4 €.kg-1 .

Figure 21. Prix du nickel au London Metal Exchange, d'après Eramet, 2005.

Selon le site internet CNUCED :

« A court terme, la volatilité des prix du nickel est très importante (environ 16,5 % entre janvier 1998 et janvier 2006). Un certain nombre de facteurs sous-tendent cette instabilité. Au niveau de l'offre : les incertitudes liées aux approvisionnements et en particulier ceux relatifs à la situation de Cuba, de la Fédération de Russie ou encore des Philippines, ainsi que le nombre limité de producteurs ont un impact sur le prix du nickel. Dans ce cadre également, l'impact des arrêts momentanés de production de certains grands groupes pour cause de négociations d'accords collectifs tend à renforcer cette volatilité. Du coté de la demande, la situation d'autres secteurs tels que celui de la sidérurgie influence fortement le développement des cours du nickel. La substitution possible avec les déchets d'inox pour certaines applications peut également jouer un rôle en cas de forte variation des prix de ces deux produits. Finalement, dans un marché étroit (au niveau de l'offre) et relativement segmenté, la variabilité des stocks est une source importante d'instabilité des cours. Cette volatilité inhérente à la situation spécifique du marché du nickel attire ponctuellement les fonds d'investissements, renforçant encore ce phénomène et engendrant un développement parfois erratique des cours. ».

[74] LME : London Metal Exchange ou Bourses des Métaux de Londres.

Depuis 1950, la consommation de nickel dans le monde occidental croit de 4 % par an. La consommation mondiale suit cette même croissance depuis 1992. Eramet (2005) indique que la plus forte croissance de l'usage du nickel lié à la production d'aciers inoxydables (5 %.an-1) est compensée par une croissance plus faible des autres secteurs (construction, monnaie, superalliages pour l'aéronautique et alliages à base de nickel destinés aux industries électroniques).

Cette croissance de 4 %.an-1 devrait se maintenir dans les années à venir. En effet, les usages de cet élément pour la fabrication des aciers inoxydables devraient s'intensifier (RPA, 2000). De plus, la majorité des moteurs d'avion sont constitués à plus de 30 % de nickel et ce secteur est supposé connaître une croissance annuelle de 5,3 % jusqu'en 2015 (Anyadike, 1999).

Le principal producteur de nickel français (nickel électrolytique) est la société Eramet, en 2013, cette société et ses filiales (Le Nickel SLN ; Erasteel) étaient responsables de :

  • la production de la moitié du nickel produit en France et en Nouvelle-Calédonie ;
  • la production de la quasi-totalité du nickel sous forme de produits finis en France et en Nouvelle-Calédonie.

Ainsi, en 2012, cette société était à l'origine de la production de 56 447 tonnes de nickel (ferronickel et matte) pour un effectif moyen de 3 000 personnes, un chiffre d'affaires de 898 M€75 et des investissements de 146 M€.

En Nouvelle-Calédonie, sa filiale SLN exploite d'importants gisements de minerai. Elle transforme le minerai dans son usine métallurgique de Doniambo, à proximité de Nouméa. En France, la raffinerie de Sandouville près du Havre, produit du nickel de haute pureté et des sels de nickel à partir d'un produit intermédiaire (la matte de nickel) élaborée à Doniambo (site internet d'Eramet).

[75] Chiffre uniquement lié à l'activité «nickel ».  

La société Inco développe actuellement un projet de site industriel de production de nickel en Nouvelle-Calédonie. Ce projet, initié en 2001, porte le nom de "Goro Nickel" et porte sur la construction d'une unité de traitement hydrométallurgique des latérites du Sud néo-calédonien par la lixiviation du minerai à l'acide sulfurique sous pression. L'objectif affiché pour ce site industriel est la production annuelle de 54 000 tonnes de nickel et ce pour une durée d'une vingtaine d'années.

L'impact économique de ce projet correspond à la création de 2 500 emplois directs ou induits, soit 5 % de la population active, et l'équivalent de 10 à 12 % du produit intérieur brut (PIB) annuel du territoire, grâce aux importations et aux exportations (Pitoiset, 2003).

Une demande "d'autorisation d'exploiter des installations classées" a été publiée en 2004 (Goro Nickel, 2004). A ce jour, suite à des modifications dans le projet industriel, une nouvelle demande d'autorisation est en cours de rédaction.

D'après le site internet de l'ENIA, environ 106 t d'acier inoxydable et d'autres alliages sont produites en France pour une valeur de 1,6 G€.an-1 .

D'après le site internet de la SCF, les producteurs français d'aciers inoxydables sont Aperam (transformation d'acier inoxydable brut en tôles laminées), Industeel (production des tôles hyper lourdes et d'aciers inoxydables), Ugitech (production d'acier inoxydable brut et de produits longs) et Aubert & Duval.

La société française SAFT est un acteur majeur du marché des accumulateurs Ni-Cd. Seul fabricant français, elle emploie 4 000 personnes dans le monde, dont 2 000 en France réparties sur trois sites. Son chiffre d'affaires global est d'environ 598 millions d'euros ; la moitié environ est réalisée en France. La production d'accumulateurs Ni-Cd pour l'industrie représente 50 % à 60 % de son activité (premier rang en Europe). L'emploi du couple Ni-Cd subsiste pour des piles et batteries rechargeables grand public, mais est désormais marginal pour des batteries de téléphones mobiles et d'ordinateurs portables. En revanche, leur emploi reste important pour les outils portables (Drag, 2000 dans Brignon et al., 2005).

Aucune information n'a été obtenue à ce sujet.

Une estimation de coût des dommages globaux des émissions atmosphériques de nickel a été effectuée par Rabl (2005) : 3,8 € par kg de nickel valeur comprise (entre 0,3 et 20 €.kg-1). L'auteur précise que 95 % du coût des dommages sont imputables aux impacts sur la santé, soit 3,6 €.kg-1 de nickel émis.

Procédés de production

FTE 2015 Importer

Selon European Commision (2001a) et INERIS (2005), le nickel est obtenu principalement à partir de minerais de nickel sulfurés (pyrrhotite, nickeliferreuse, pentlandite, chalcopyrite) dans lesquels sont également présents le fer et le cuivre. Le minerai est broyé, enrichi par flottation et séparation magnétique suivie d'un grillage et d'une fusion. La matte obtenue est ensuite traitée par un procédé pyrométallurgique (grillage de l'oxyde et réduction en métal) ou hydrométallurgique (formation d'une solution de sel de nickel et réduction en métal).

Le nickel brut obtenu peut ensuite être purifié par une méthode électrolytique ou par un procédé dans lequel le métal brut et l'oxyde de carbone réagissent à 200/300°C pour former du nickel carbonyle qui se décompose sélectivement d'abord en nickel et monoxyde de carbone puis dans des délais plus longs en carbonyles des autres éléments présents. Ce procédé permet d'obtenir du nickel pur à plus de 99,9 %.

Le nickel tétracarbonyle est formé par réaction du monoxyde de carbone avec de la poudre de nickel à 50°C.

L'oxyde de nickel est obtenu en chauffant du nickel à une température supérieure à 400°C en présence d'oxygène.

L'acétate de nickel est produit par réaction de l'oxyde noir de nickel avec l'acide acétique.

Le chlorure de nickel est formé par réaction de l'acide chlorhydrique avec le nickel.

Le nitrate de nickel est obtenu par réaction entre l'acide nitrique fumant et le nitrate de nickel hexahydraté.

Le sulfate de nickel est formé par dissolution d'oxyde ou d'hydroxyde de nickel dans de l'acide sulfurique.

Le sulfure de nickel ou sous sulfure de nickel est obtenu lors de la production de nickel à partir de minerais sulfurés.

Utilisations

Introduction (varitétés d'utilisations)

FTE 2015 Importer

Comme de nombreux autres métaux, les applications du nickel à l'état pur sont beaucoup moins importantes que celles sous forme d'alliage avec d'autres composants (site internet CNUCED). Ainsi, le nickel est utilisé pour la fabrication de plus de 300 000 produits repartis entre les secteurs industriels, militaires, des transports, de la marine, de l'architecture et des produits destinés au public.

D'après le site ESIS de la Commission Européenne23 , le nickel a été rapporté par les industriels de l'Union européenne comme substance HPV (high production volume). Il s'agit de substances produites ou importées à plus de 1 000 tonnes par an.

Selon le site de la SCF, en 2011 et dans le monde, les différents secteurs d'utilisation de nickel sont :

- aciers inoxydables (8 à 12 % Ni) : 65 % ;

- alliages de nickel (25 à 100 % Ni) : 12 % ;

- nickelage : 9 % ;

- aciers alliés et fonderie (<4 % Ni) : 7 % ;

- batteries : 3 % ;

- monnaies : 1 %.

Figure 4. Répartition de la consommation mondiale de nickel primaire par secteur, d'après le site internet de la SCF.

De plus, toujours d'après Eramet (2005), le nickel est consommé à 64 % sous forme de métal (électrolytique, briquettes, billes), 22 % de ferronickel, 12 % d'oxyde métallurgique et produits dérivés et 2 % de produits spéciaux (poudres, sels, produits pour la galvanoplastie).

Le nickel entre dans la composition de nombreux alliages en raison de ses caractéristiques de dureté et de résistance à la corrosion. De plus, selon le site internet d'Environnement Canada, outre l'exploitation minière, la fonte, l'affinage de métaux, la production d'alliages et le recyclage de métaux, le nickel et ses principaux composés sont utilisés dans une vaste gamme d'applications industrielles dans les secteurs de la fabrication d'automobiles et de la construction navale ainsi que dans les industries électrique, pétrolière, alimentaire et chimique.

Selon l'INERIS (2005), le nickel est associé au cuivre, au fer et au manganèse pour fabriquer du monel24 , au fer et au chrome pour donner des aciers inoxydables et du chromel ou inconel25 , à l'aluminium, au chrome et au soufre pour obtenir l'alumel26 .

Selon l'INRS27 (2009), le nickel est également employé dans la production d'alliages non ferreux utilisés par exemple dans la fabrication de pièces de monnaie, d'outils, d'ustensiles de cuisine et de ménage… Par exemple, il est associé au cuivre et au zinc pour fabriquer du maillechort28 . De plus, cet élément est utilisé dans la fabrication de pigments minéraux pour métaux et céramiques ainsi que pour réaliser des revêtements électrolytiques des métaux (nickelage).

Selon le site internet du Nickel Institute29 , le nickel est également employé minoritairement dans les secteurs de la fabrication :

  • de réacteurs et turbines d'avions ;
  • de structures de véhicules (tels que les trains, avions, métros, …) ;
  • de métaux à mémoire de forme ;
  • d'équipements pour la cuisine et la salle de bain ;
  • d'équipements pour les industries pétrochimiques et pharmaceutiques ;
  • d'instruments médicaux ;
  • de CD, DVD et disques Blue-ray.

les soupapes et les pompes (consulté en janvier 2014). http://www.alloywire.com/french/monel_alloy_400.html

[23] (consulté en décembre 2013). http://esis.jrc.ec.europa.eu/index.php?PGM=hpv

[24] Le monel est un alliage d'une grande robustesse et d'une excellente résistance à la corrosion dans de nombreuses situations acides et alcalines, il convient en particulier aux conditions de réductions. Il possède également une bonne ductilité et une bonne conductivité thermique. Parmi ses applications on compte : l'ingénierie navale, le traitement chimique et des hydrocarbures, les échangeurs de chaleur,

[25] L'inconel est un alliage d'une bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion à températures élevées utilisé notamment pour les composants de fours, le traitement chimique et alimentaire et le ingénierie nucléaire : (consulté en janvier 2014). http://www.alloywire.com/french/inconel_alloy_600.html

[26] L'alumel est un alliage d'une bonne résistance à l'oxydation et à températures élevées utilisé notamment pour constituer l'élément négatif du thermocouple de type K. Ce thermocouple peut être utilisé jusqu'à 1250°C dans des atmosphères oxydantes et est probablement le thermocouple le plus commun : (consulté en janvier 2014). http://www.goodfellow.com/catalogue/GFCat4I.php?ewd_token=noyssmFfhxYcc4gPLY7zXdMHtYFyoi&n=Hl6EK9Xcyg17YI66cDowFdpJuFTinL&ewd_urlNo=GFCat411&Catite=NI100260&CatSearNum=1

[27] (consulté en janvier 2014). http://www.inrs.fr/accueil/produits/bdd/doc/fichetox.html?refINRS=FT%2068

[28] Bonne usinabilité, excellent pour travail à froid et excellente soudabilité. Son comportement lors d'un formage à chaud est médiocre. Ses applications comprennent rivets, visserie, fermeture éclair, éléments optiques et bijoux fantaisie : (consulté en janvier 2014). http://www.goodfellow.com/catalogue/GFCat4I.php?ewd_token=orQCg5DJj2qub4t7rz0ggtpvgorWEk&n=jXAlfgv6DwtfneBxEY64315imQ2IQN&ewd_urlNo=GFCat4B11&Catite=CU100400&CatSearNum=2

[29] (consulté en janvier 2014). http://www.nickelinstitute.org/NickelUseInSociety/AboutNickel/WhereWhyNickelIsUsed.aspx

Vue d'ensemble des composés chimiques du nickel et de leur utilisation

FTE 2015 Importer

Les composés du nickel ayant été enregistrés dans REACH (selon la base publique de l'ECHA consultée en Février 2014), pour des usages autres que des intermédiaires de synthèse et à des tonnages supérieurs à 100 tonnes sont présentés dans le tableau ci-après.

Tableau 6. Composés du nickel enregistré dans REACH.

Tableau 6 Composés du nickel enregistré dans REACH

Plus en détail, le nickel tétracarbonyle est employé dans la fabrication de poudre de nickel de haute pureté. Il est également utilisé comme catalyseur en synthèse organique. Plusieurs autres composés du nickel (par exemple le nickel bis(2-éthylhexanoate) sont utilisés comme catalyseurs, notamment catalyseurs de polymérisation (Rieger, 2006).

L'acétate de nickel est utilisé comme mordant30 pour les textiles, comme intermédiaire dans la fabrication d'autres composés de nickel et comme catalyseur.

L'oxyde de nickel est utilisé dans la fabrication de sels de nickel, dans la fabrication de ferrites utilisées dans l'industrie électronique, dans la production de catalyseurs et pour le nickelage. Il est également employé comme colorant pour le verre, utilisé dans les peintures sur porcelaine, dans des composants électroniques et comme catalyseur.

L'hydroxyde de nickel est utilisé dans le domaine des batteries.

Le carbonate de nickel est employé (à hauteur de 2700 tonnes/an de nickel dans l'UE en 2000) pour la fabrication de catalyseurs (25 %), le nickelage électrolytique (75 %) et d'autres usages (5 %) (Danish EPA, 2008c31). Il est utilisé, selon les données SIDS (Screening Information Dataset) de l'OCDE32 , en Europe de l'Ouest, dans le nickelage, la production de catalyseurs, la production de pigments et dans les composants électroniques.

Le chlorure de nickel est employé (à hauteur de 1670 t Ni/an dans l'UE en 2001) pour le nickelage électrolytique, pour la production de catalyseurs (72 % des tonnages), en tant qu'intermédiaire pour la production de nickel par électrolyse (26 %), et divers autres usages (Danish EPA, 2008b33) (pour fabriquer des encres sympathiques et comme réactif de laboratoire). Il sert également à piéger l'ammoniac dans les masques à gaz. Selon les données SIDS (Screening Information Dataset) de l'OCDE, en Europe de l'Ouest, le chlorure de nickel est utilisé à 71 % pour le nickelage et à 29 % pour la production de catalyseurs.

Le nitrate de nickel est employé (à hauteur de 3 300 tonnes/an de nitrate de nickel dans l'UE en 2002) pour la production de catalyseurs (76 % des tonnages), comme intermédiaire dans la production de batteries nickel-cadmium (12 % des tonnages) et dans le prétraitement chimique des métaux (12 % des tonnages) (Danish EPA, 2008d34). Selon les données SIDS (Screening Information Dataset) de l'OCDE, en Europe de l'Ouest, la production de catalyseurs et les batteries représentent 92,5 % de la production total de nitrate de nickel de l'Union européenne.

Le sulfate de nickel est utilisé dans les bains de nickelage souvent conjointement avec le chlorure de nickel. Une alternative à ce mélange est celui constitué de fluoborate de nickel, ou le sulfamate de nickel (et d'usage important notamment pour la fabrication de robinetterie en « nickel-chrome ») (Danish EPA, 2008e). Le sulfate de nickel est aussi employé comme intermédiaire dans la fabrication de carbonate de nickel et de sulfate d'ammonium et de nickel. C'est le principal intermédiaire pour la fabrication de sels de nickel. Il sert à produire des catalyseurs et est employé comme mordant13 pour les textiles. Il est également employé pour le noircissement du zinc et du bronze. Il est utilisé 3 400 tonnes/an de nickel en 2000 de sulfate de nickel dans l'UE (Danish EPA, 2008e 35).

Le sulfure de nickel est utilisé dans la production de catalyseurs et dans l'hydrogénation des composés de soufre en pétrochimie.

Le nickel bis(dihydrogen phosphate) est notamment un composant de produits pour le traitement de surface de métaux (phosphatation).

Le nickel bis(sulphamidate) est utilisé en traitement de surface des métaux, pour la production de batteries, ainsi que celle d'autres sels de nickel, d'après le site internet Nickel Consortia.

Certains pigments (comme le antimony nickel titanium oxide yellow) contiennent du nickel, et peuvent être employés dans la coloration de matériaux comme des plastiques.

Enfin, les scories de la production de ferronickel, produites en grandes quantités, qui étaient considérées principalement comme des déchets, tendent à être progressivement réutilisées dans plusieurs domaines :

  • matériau abrasif pour procédés de sablage industriel ;
  • additifs améliorant les caractéristiques mécaniques du ciment ou de céramiques ;
  • additifs d'asphaltes, employé pour apporter des propriétés antidérapantes.

Les scories de ferronickel ont été enregistrées, à la date de rédaction de ce document, dans le cadre de REACH par deux sociétés européennes pour des bandes de tonnage importantes (100 000 – 1 000 000 tonnes).

[30] Dans l'industrie textile, le mordant est un composé chimique qui joue le rôle de lien entre la fibre textile et le colorant naturel : (consulté en janvier 2014). http://www.scrd.net/scrd_new/francais/textile_colorants_naturels_intro.html

[31] (consulté en février 2014). http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/2929A8CB-8A5B-43C9-BB67-506D847E960E/0/Ni_carbonate_EU_RAR_HH

[32] (consulté en janvier 2014). http://webnet.oecd.org/HPV/UI/handler.axd?id=9ce00cf2-296e-459f-a92e-aec0c9771a7b

[33] (consulté en février 2014). http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/BD706A72-29DD-4021-ABAE-BE3D66FD9BAE/0/Ni

[34] (consulté en février 2014). http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/21D4A773-AA98-4160-91CA-BB1444238BC9/0/Ni_nitrate_EU_RAR_HH_March_2008_finaldraft.pdf

[35] (consulté en février 2014). http://www.mst.dk/NR/rdonlyres/8DBA0CD9-5845-4C3D-832F-70E12B87F27C/0/Ni_sulfate_EU_RAR_HH_March_2008_finaldraft.pdf

Les nanoparticules

FTE 2015 Importer

D'après l'ANSES36 (2013), les composés nanoparticulaires du nickel ayant été enregistrés dans le cadre de la réglementation sur les nanoparticules, ainsi que leurs usages, sont les suivants :

Tableau 7. Composé nanoparticulaires du nickel, d'après l'ANSES (2013).

Tableau 7 Composé nanoparticulaires du nickel

[36] Bilan 2013 de déclarations des substances importées, fabriquées ou distribuées en France en 2012. (consulté en mars 2014). http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Rapport_public_format_final_20131125.pdf

Réalisation d'alliages contenant du nickel

FTE 2015 Importer

Selon le site internet CNUCED, le nickel est actuellement l'additif le plus répandu dans les alliages modernes. La proportion de nickel dans l'alliage est très variable selon les propriétés souhaitées. Le Tableau 8 présente quelques-uns de ces alliages ainsi que la proportion de nickel contenu.

Tableau 8. Proportions de nickel contenu dans différents types d'alliages, selon le site internet CNUCED.

Tableau 8 Proportions de nickel contenu dans différents types d’alliages

A ce jour, plus des quatre cinquièmes de la production mondiale de nickel sont utilisés dans la fabrication d'alliages. Plus de 3000 sortes d'alliages sont recensés, leurs qualités tant physiques que mécaniques ou chimiques sont très variables et modulables en fonction du domaine et de l'emploi que l'on souhaite en faire.

Aciers inoxydables

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de la SCF, les aciers inoxydables sont des aciers alliés présentant une résistance élevée à la corrosion à chaud ou à froid dans de nombreux milieux. Cette résistance chimique est due à la présence de chrome (à des teneurs supérieures à 10,5 %), qui protège, par passivation (formation d'oxyde Cr2O3 à l'interface alliage-film passif), la surface de l'alliage. La résistance à la corrosion atmosphérique est multipliée par cent par rapport aux aciers courants.

Il existe deux principaux types d'aciers inoxydables : les aciers au chrome ainsi que les aciers au chrome-nickel.

  • Aciers au Chrome-Nickel : la nuance de base contient 18 % de Cr et 10 % de Ni (nuance 18-10). Ils allient une grande résistance à la corrosion avec une bonne aptitude à la déformation facilitant la mise en forme. Ce sont les aciers inoxydables les plus utilisés, dans les industries chimiques, alimentaires, les couverts de table... Ils représentent 76 % de la production d'aciers inoxydables du monde occidental.
  • Les aciers austéno-ferritiques contiennent 4 à 7 % de Ni. Ils sont surtout utilisés pour élaborer des aciers moulés.
  • Production 2011 (Source ISSF37 via le site internet de la SCF) : France 300.103 tonnes, Monde 33 991.103 tonnes et Union européenne 7 528.103 tonnes.
  • Utilisation (en % de la consommation mondiale de nickel) : Europe 34 % (Figure 5 d'après le site internet de la société Eramet, chiffres de 2000).

Figure 5. Consommation d'acier inoxydable par zone en 2000, d'après le site internet d'Eramet.

  • Secteurs d'utilisation en 2011, dans le monde (site internet de la SCF38) :

Utilisations diverses :

  • Chimie : l'utilisation des aciers inoxydables a débuté en 1920, dans l'industrie de l'acide nitrique ;
  • Equipements ménagers : tambours de lave-linge, éviers, couverts, plats, casseroles, ...
  • Pièces de monnaie : utilisation mondiale d'environ 180 000 t.an-1 ;
  • Bâtiment : en France, 3 millions de m 2 de toits sont recouverts d'inox. En France, le bâtiment représente 10 % de la consommation d'aciers inoxydables ;
  • Véhicules et transports : trains, métro, pots d'échappements, ...
  • Agro-alimentaire : industries du chocolat, des produits laitiers, cuves et fûts des brasseries, cuves viticoles (17 % du vin français est stocké dans de l'acier inoxydable ; 70 % des fûts à bière sont en acier inoxydable). En Europe de l'Ouest, le marché est de 3,7 millions de cuves par an dont 250 000 en France. La consommation mondiale d'acier inoxydable dans ce secteur est de 30 000 t.an-1 ;
  • Nucléaire : outre la cuve principale du réacteur Super Phénix l'acier inoxydable est également utilisé dans l'industrie nucléaire pour stocker des déchets à haute et moyenne activité. La consommation d'acier inoxydable dans ce secteur est, en France, de 7 500 t.an-1 .

[37] International Stainless Steel Forum.

[38] (consulté en janvier 2014). http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/mater/acin/cadacin.htm

Superalliages

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de la SCF, ces alliages résistent mécaniquement et chimiquement à de hautes températures. Ils sont, par exemple, à la base du développement des turboréacteurs utilisés en aéronautique39 .

Ces superalliages sont en général destinés à l'aéronautique, aux réacteurs chimiques, à la cryogénie et aux centrales thermiques (site internet CNUCED). Selon le site internet de la SCF, ils constituent plus de 50 % de la masse des moteurs aéronautiques où ils sont présents dans :

  • les disques de compresseurs et de turbines, et certains arbres, dont les températures de fonctionnement atteignent 650°C ;
  • les aubes dont la température est portée à 1000°C ;
  • les chambres de combustion où la température peut atteindre 1500-1800°C.

[39] L'amélioration du rendement des turbines aéronautiques est liée à l'accroissement de la température d'entrée de la turbine. L'accroissement moyen de cette température depuis 1970 a été d'environ 15°C.an-1 , la contribution relative aux matériaux étant d'environ 7°C.an-1 .

Nickelage

FTE 2015 Importer

Selon le site internet CNUCED, le nickel possède comme qualité d'être inoxydable à l'air dans des conditions normales et d'offrir un bel éclat. Il peut donc être employé afin de nickeler des pièces en fer (qui s'oxydent à l'air), en cuivre ou en laiton (qui perdent facilement leur éclat).

Selon le site internet de la SCF, les pièces appelées « chromées » sont en fait essentiellement nickelées. Elles sont constituées d'acier recouvert par une couche de 20 à 30 mm de nickel sur laquelle est déposée une mince pellicule de chrome (de 0,2 à 0,3 mm) ou parfois d'un autre métal destinée uniquement à faciliter l'entretien. Selon le site internet de SFTS40 , les principaux secteurs d'activité dans lesquels le nickelage intervient sont :

  • les équipements collectifs ;
  • les équipements médicaux (lits, fauteuils, …) ;
  • les cycles ;
  • les équipements publicitaires (présentoirs, …) ;
  • l'outillage ;
  • les équipements de loisir ;
  • les équipements de manutention ;
  • l'automobile et les poids-lourds ;
  • la ventilation ;
  • l'électronique ;
  • la tôlerie ;
  • le bâtiment ;
  • la tringlerie ;
  • les équipements agro-alimentaires ;
  • la mécanique ;
  • le matériel agricole ;

Le nickelage a lieu selon deux méthodes (électrolytique ou chimique) :

  • Nickelage par électrolyse : méthode la plus courante. La pièce à revêtir constitue la cathode, l'anode est formée de "carrés" de nickel pur placés dans des paniers en titane. La solution du bain d'électrolyse contient des composés du nickel, notamment du sulfate et du chlorure de Ni2+ .
  • Nickelage par réduction chimique : les pièces à revêtir sont immergées dans une solution d'ions Ni2+ contenant un réducteur. On obtient ainsi des dépôts très durs, d'épaisseur uniforme.

En France comme dans les autres pays de l'UE, l'activité de production d'acier traité zinc-nickel a augmenté de façon continue entre 1992 et 2001 et connu une légère baisse en 2002 (European Commission, 2005a).

[40] Société Forézienne de Traitement de Surface.

Autres aciers

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de la SCF, du nickel peut également être incorporé à d'autres aciers (aciers de construction) afin d'en augmenter la résistance mécanique. Par exemple :

  • 9 % de nickel sont introduits dans les aciers afin de les rendre résistants au froid ;
  • 36 % de nickel sont introduits afin d'obtenir un acier possédant un coefficient de dilatation nul.

Ainsi, selon le site de la SCF, d'autres utilisations minoritaires du nickel métallique peuvent être rapportées, par exemple :

  • Cupro-nickel : Cu et Ni sont miscibles en toutes proportions. Ces alliages possèdent une excellente résistance à la corrosion par l'eau de mer. Leurs propriétés mécaniques et chimiques sont d'autant meilleures que la teneur en Ni est plus élevée. Les cupronickels à 40-45 % de Ni ont leur résistivité qui ne varie pas en fonction de la température (utilisation dans les thermocouples) ;
  • Maillechorts : de 9 à 26 % de Ni (et de 17 à 28 % de Zn). Leurs propriétés sont intermédiaires entre celles des laitons et des cupronickels et ils sont utilisés en orfèvrerie ;
  • Alliages Ni-Cr : 60 % de Ni (Cr : 35 %, Si : 2 %, Mo : 1 %, Fe : 1 %) utilisés pour réaliser des couronnes et bridges dentaires ;
  • Alliages Inconel 600 : alliages à base de Ni (contenant au minimum 72 % de Ni + Co, 14 à 17 % de Cr et 6 à 10 % de Fe selon le site internet Special Metals41). Ces alliages qui étaient utilisés pour certaines pièces des réacteurs nucléaires à eau pressurisée des centrales françaises sont sensibles à la corrosion sous contrainte et les pièces présentent des fissures. Ils sont remplacés par l'Inconel 690 (contenant au minimum 58 % de Ni, 27 à 31 % de Cr et 7 à 11 % de Fe selon le site internet Special Metals42) ;
  • Développement de l'utilisation d'un alliage Zn-Ni (à 13 % de Ni) pour la galvanisation de tôles pour automobiles ;
  • Alliages divers : pièces de monnaie de l'Union européenne de 1 et 2 € : la pièce de 1 € est laiton de nickel pour l'anneau extérieur et comporte trois couches (cupro-nickel, nickel, cupro-nickel) pour la partie centrale, la pièce de 2 € est en cupro-nickel pour l'anneau extérieur et comporte trois couches (laiton de nickel, nickel, laiton de nickel) pour la partie centrale (site internet de l'Euro43) ;
  • Catalyseur (Ni-Al) d'hydrogénation pour la fabrication de l'acide adipique ;
  • Alliages (Ni-Ti) à mémoire de forme : l'alliage TiNi (50/50 atomique) a été le premier alliage à mémoire de forme fabriqué industriellement.

[41] (consulté en janvier 2014). http://www.specialmetals.com/documents/Inconel%20alloy%20600%20(Sept%202008).pdf

[42] (consulté en janvier 2014). http://www.specialmetals.com/documents/Inconel%20alloy%20690.pdf

[43] (consulté en janvier 2014). http://www.ecb.europa.eu/euro/coins/common/html/index.fr.html

Batteries

FTE 2015 Importer

Dans le cadre de l'arrêté du 26 juin 2001, l'ADEME a été chargée de la mise en place de l'Observatoire des piles et accumulateurs. Chaque année, les acteurs de la filière doivent transmettre une déclaration relative aux flux mis sur le marché, collectés, valorisés ou éliminés. Les données issues des déclarations pour l'année 2012 sont les suivantes. Plus de 141 millions d'accumulateurs de moins de 1 kg (dits portables), soit plus de 8 708 tonnes ont été mis sur le marché. 2 160 tonnes sont des accumulateurs Ni-Cd (Nickel -Cadmium), 952 tonnes des accumulateurs Ni-Cd (Nickel -Cadmium), 865 tonnes des accumulateurs au plomb, 1 740 tonnes des accumulateurs NiMH (Nickel Métal Hydrure) et 5 114 tonnes des accumulateurs Li-ion (Lithium-ion). Ces deux dernières technologies se développent très rapidement.

Selon le site de la SCF, dans le domaine des accumulateurs (piles rechargeables) Ni-Cd, la matière constituant l'anode est un mélange pulvérulent d'hydroxyde de nickel et de graphite, celle constituant la cathode est un mélange d'hydroxyde de cadmium mélangé à d'autres substances.

Selon Robert et Alzieu (2005), il apparaît que les performances techniques de l'accumulateur nickel-cadmium sont assez largement comparables à celles des accumulateurs au plomb. Néanmoins, ce bilan est influencé défavorablement par deux facteurs. Les prix du nickel et du cadmium, ainsi que ceux des procédés de fabrication, conduisent à un coût de l'énergie stockée largement supérieur à celui associé à l'accumulateur au plomb. Enfin, la manipulation du cadmium n'est pas sans danger pour la santé et la mise au rebut des batteries usagées présente un risque pour l'environnement. Dans ces conditions, pour l'Europe de l'Ouest, le marché de l'accumulateur nickel-cadmium représente aujourd'hui environ 10 % de celui de l'accumulateur au plomb.

Les applications grand public sont en décroissance rapide, alors que les applications industrielles (ferroviaire, aviation, véhicules électriques) se maintiennent. Les accumulateurs Ni-Cd ne représentent cependant que 2 % des accumulateurs industriels, leur immense majorité étant au plomb (Commission européenne, 2003).

La société française SAFT est un acteur majeur de ce marché. Seul fabricant français, elle emploie 4 000 personnes dans le monde. Son chiffre d'affaires global est d'environ 598 millions d'euros pour l'année 2012 (site internet SAFT). La production d'accumulateurs Ni-Cd pour l'industrie représente 50 % à 60 % de son activité (premier rang en Europe).

L'emploi du couple Ni-Cd subsiste pour des piles et batteries rechargeables grand public, mais est désormais marginal pour des batteries de téléphones mobiles et d'ordinateurs portables. En revanche, leur emploi reste important pour les outils portables (Noréus, 2000).

Selon Robert et Alzieu (2005), l'accumulateur nickel-fer a des performances spécifiques et une durée de vie comparables à celles du couple nickel-cadmium, mais l'accumulateur nickel-fer est pénalisé par un rendement de charge faible, une autodécharge importante et un comportement médiocre à basse température. Par contre, le fer est un matériau plus pratique d'emploi que le cadmium du fait de son faible prix et de son absence de toxicité.

Dans cette situation contrastée, le développement de l'accumulateur nickel-fer a été lent et limité à quelques pays, dont les États-Unis, tandis que ses applications se sont longtemps identifiées à celles du nickel-cadmium (stationnaire, installations de secours et d'alarme, traction lourde...). Elles se sont étendues, quelques années durant, de façon limitée, au véhicule électrique. Aujourd'hui, ce type d'accumulateur n'a plus les faveurs des acteurs influents du domaine.

Selon Robert et Alzieu (2005), cet accumulateur est habituellement désigné par le symbole Ni-MH. Un gain significatif en énergie volumique favorise le développement du système Ni-MH au détriment du système Ni-Cd. Cela étant, l'accumulateur Ni-MH est le siège d'une autodécharge et est médiocrement adapté aux régimes rapides en charge comme en décharge. Par contre, l'accumulateur Ni-MH fait beaucoup mieux en régime impulsionnel (utile dans le domaine du véhicule hybride44).

Dans le domaine des équipements autonomes ou portables et des voitures électriques, les accumulateurs Ni-MH, après avoir dépassé, aussi bien en nombre d'unités qu'en capacité globale, les accumulateurs Ni-Cd, sont aujourd'hui en perte de vitesse devant le Li-ion.

[44] Le développement du véhicule hybride paraît plus probable aujourd'hui que celui du véhicule électrique, l'adoption de l'accumulateur Ni-MH suppose des gains en puissance spécifique. Cette perspective n'est pas irréaliste, car l'accumulateur Ni-MH, plus récent que les deux autres systèmes, dispose certainement d'une marge de progression. Les véhicules hybrides, aujourd'hui commercialisés, portent d'ailleurs témoignage de ces progrès (Robert et Alzieu, 2005).

Une société a récemment mis en service une unité pilote de production de batteries nickel-zinc. Bien que la composition de ce type de batterie reste confidentielle, l'évolution du marché45 ainsi que les qualités affichées par le producteur46 suggèrent de suivre l'évolution de ce type de batteries dans les années à venir.

Selon France ST (2005), ce nouveau type de batterie parvient à éviter la dissolution du zinc pendant la phase de décharge (qui, jusqu'à présent, se reformait de manière anarchique pendant la recharge, ce qui avait pour conséquence d'encrasser la batterie et de provoquer des courts-circuits).

[45] le marché des batteries pèse 20 milliards d'euros en 2004 et devrait atteindre 70 milliards d'ici 2014-2019 (Barbotin, 2004).

[46] Performances approchant celle de batteries lithium pour un coût inférieur.

Les batteries ZEBRA (Zero Emission Batteries Research Activity) sont à base de chlorure de nickel pour l'électrode positive et de sodium pour l'électrode négative. Cette technologie a été mise au point pour les applications véhicules électriques, transport lourd et transport public. Elle semble réservée à des marchés de niche et est considérée par certains promoteurs de cette filière comme une technologie de transition.

[47] ( ). http://www.ineris.fr/centredoc/ve-technologies-batteries-couv-ineris.pdf

Usage du nickel dans le secteur de l'automobile (hors batteries)

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de la SCF, les automobiles produites aux États-Unis contiennent environ 1 kg de nickel ainsi, l'industrie automobile représente de 6 à 8 % de la consommation de Ni du monde (pièces nickelées et alliages).

Ainsi, selon le site euro-inox48 , l'acier inoxydable et les pièces dites chromées sont couramment utilisés dans l'échappement automobile. Des pièces diverses telles que des tuyaux flexibles et des colliers de serrage sont utilisés dans le compartiment moteur où la résistance à la corrosion est d'une importance primordiale. Par ailleurs, il existe un potentiel de développement dans les applications structurales. Grâce à leurs remarquables caractéristiques mécaniques, les composants en acier inoxydable peuvent être plus légers que leurs homologues réalisés en « alliage léger ». Leur aptitude à la consolidation permet également d'améliorer l'absorption d'énergie.

De nos jours les pièces "chromées" sont très fortement concurrencées par les plastiques (en particulier pour les pièces chromées esthétiques : pare-chocs). Néanmoins, pour les années à venir, un certain usage des pièces nickelées en automobile devrait se maintenir via le phénomène « tuning ».

[48] (consulté en janvier 2014). http://www.euro-inox.org/

Chimie

FTE 2015 Importer

Selon le site internet de Nickel Institute et European Commission (2003), le rôle du nickel comme catalyseur dans des processus chimiques est peut-être la moins connue de ses utilisations. Plusieurs composés du nickel sont aussi utilisés comme catalyseurs, dont notamment le chlorure de nickel, le sulfure de nickel, le sulfate de nickel, le nitrate de nickel, le disulfure de nickel, le nickel bis(2-ethylhexanoate), l'oxyde de nickel et le nickel tétracarbonyle. Cependant, les catalyseurs à base de nickel finement divisé sont indispensables à plusieurs réactions importantes, y compris l'hydrogénation d'huiles végétales, la reformulation des hydrocarbures ainsi que la production d'engrais, de pesticides et des fongicides.

Plus en détail, le site internet de la SCF présente l'exemple d'un catalyseur (Ni-Al) destiné à l'hydrogénation pour la fabrication de l'acide adipique. De même, on rapporte également l'hydrogénation de l'acide oléique (acide cis-9-octadecenoïque C17H33COOH), liquide, en acide stéarique (acide octadecanoïque C17H35COOH), solide, sur du nickel finement divisé. Cette hydrogénation est encore largement utilisée de nos jours dans de nombreux domaines (alimentation, pharmacie, savonnerie, parfumerie, peinture,...) et le nickel reste le catalyseur phare.

La liste complète des réactions réalisées en présence d'un catalyseur contenant du nickel est impossible à dresser dans le cadre de cette fiche, néanmoins, on peut se reporter au rapport publié en 2003 (European Commission) pour plus de détails. On peut toutefois donner un aperçu des composés organiques qui font intervenir le nickel comme catalyseur :

  • Alcools (ethylhexanol, isopropanol, oxo alcools);
  • Amines aliphatiques (ethyl et isopropylamines) et amines aromatiques ;
  • Nitriles ;
  • Toluène Di Isocyanate (TDI) ;
  • Cyclohexane.

Dans le cas de l'ethylhexanol, on emploie de l'ordre d'un kg de nickel par tonne de produit, et les pertes de catalyseur, inférieures à 0,4 kg par tonne de produit, sont recyclées pour récupérer le nickel.

Dans le cas du cyclohexane, le procédé en phase aqueuse utilise quelques tonnes de recyclage par an pour une usine typique, qui est recyclé pour récupérer le métal.

Le nickel est employé comme catalyseur dans l'oxydation catalytique des COV (European Commission, 2002).

En dehors de l'emploi comme catalyseur, le nickel est aussi utilisé comme réactifs pour produire des composés organométalliques, comme des dithiocarbamates métalliques. Ce composé (nickel dithiocarbamate), est utilisé comme additif antidégradant pour caoutchoucs, et protège les pièces en caoutchouc pendant leur durée de vie contre les dégradations liées à l'oxygène de l'air ou à l'ozone. Il est produit en France par MLPC International (Groupe Arkema) sur le site de Lesgor en Aquitaine.

Enfin, le nickel est présent, en combinaison avec du graphite, dans certains élastomères conducteurs à base de silicone.

Rejets dans l’environnement

Sources naturelles

FTE 2015 Importer

La teneur moyenne de l'écorce terrestre en nickel est de 75 ppm 49 . Cette teneur peut varier selon la localisation de 0,7 à 259 mg Ni/kg50 .

Le FOREGS51 construit des cartes montrant les concentrations en nickel dans 26 pays européens et dans différents milieux (sol couche profonde et de surface, humus, sédiments de cours d'eau et de plaines alluviales et l'eau). Ces cartes montrent de grandes différences entre les régions. Ainsi le sud de la Scandinavie, le nord de l'Allemagne, la Pologne et les pays baltes présentent des teneurs en nickel inférieures à 6 mg/kg, tandis que la Grèce, le nord de l'Italie, la Slovénie et la Croatie présentent des teneurs supérieures à 40 mg/kg (supérieure à 80 mg/kg dans le cas de la Grèce). La France présente des teneurs variant entre 10 et 40 mg/kg selon les régions et le type de sol.

Bennett (1981) a estimé (tous milieux confondus) les rejets naturels de nickel à l'échelle mondiale :

  • poussières éoliennes: 4 800 t.an-1 ;
  • volcans: 2.500 t.an-1 ;
  • végétation: 800 t.an-1 ;
  • incendies de forêts: 200 t.an-1 ;
  • poussières de météorites: 200 t.an-1 ;
  • projections d'eau de mer: 9 t.an-1 ;

Le total de ces rejets atteint 8,5.103 t.an-1 .

[49] Site internet de la société chimique de France : (consulté en décembre 2013). http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm

[50] (consulté en décembre 2013). http://www.nickelinstitute.org/Sustainability/EnvironmentalQuality/Soil.aspx

[51] Forum of the European Geological Surveys : Atlas Géochimique de l'Europe : (consulté en décembre 2013). http://weppi.gtk.fi/publ/foregsatlas/

Sources non-intentionelles

FTE 2015 Importer

Sans objet

Émissions anthropiques totales

FTE 2015 Importer

Dans le cadre de l'étude « Source screening of priority substances under the WFD » (Directive Européenne « Water Framework Directive »ou Directive Cadre sur l'Eau établie en 2000) une évaluation datée de 2003 a été menée pour le nickel (cf. Tableau 9).

Selon le site internet de l'IREP52 (registre français des émissions polluantes), en France, pour l'année 2012, 248 établissements industriels étaient répertoriés en tant qu'émetteurs de nickel dans l'environnement (air, eau, sol). Parmi ces établissements, 64 rejetaient du nickel dans l'air, 126 dans l'eau directement, 20 dans l'eau indirectement et 72 dans les sols. Tous milieux confondus, les rejets industriels de nickel sont donc extrêmement diffus et disséminés à l'échelle du territoire national.

Tableau 9. Source et importance des voies de contamination en nickel des eaux de surface, d'après WFD, 2003.

Tableau 9 Source et importance des voies de contamination en nickel des eaux de surface

Les rejets de nickel par les industries productrices ou utilisatrices de nickel sont estimés dans le Tableau 10.

Tableau 10. Estimation des rejets de nickel, d'après Danish EPA, 2008a.

Tableau 10 Estimation des rejets de nickel

[*] vers les eaux de surface et les égouts

[**] vers les égouts

[52] Registre Français des Emissions Polluantes (consulté en janvier 2014). http://www.pollutionsindustrielles.ecologie.gouv.fr/IREP/index.php

[53] L'Union européenne a une série de règles communes sur l'octroi d'autorisations aux installations industrielles. Ces règles sont exposées dans la directive IPPC de 1996.

Émissions atmosphériques

FTE 2015 Importer

En France, selon l'INS54 , les émissions de nickel en 2007 étaient réparties sur le territoire comme le montre la figure ci-après.

Figure 6. Répartition des émissions de nickel en France en 2007, d'après l'INS.

Les départements ayant émis le plus de nickel en 2007 étaient le Nord, l'Aisne, la Seine-Maritime, les Yvelines, la Seine-et-Marne, la Marne, le Bas-Rhin, la Loire-Atlantique, le Rhône et les Bouches-du-Rhône.

Figure 7. Secteurs émettant du nickel en France en 2007, d'après l'INS.

Les deux secteurs émettant le plus de nickel en France en 2007 étaient la combustion dans les industries de l'énergie et de la transformation d'énergie (53 %) et la combustion dans l'industrie manufacturière (32 %).

Selon le site internet du CITEPA55 , le nickel et ses composés sont principalement rejetés dans l'air par les sous-secteurs industriels suivants (sous-secteurs prépondérants en 2011 pour la France métropolitaine) :

Ces mêmes données peuvent être présentées sous forme graphique dans la Figure 8.

Figure 8. Secteurs industriels responsables des rejets atmosphériques de nickel et de ses composés, d'après les données du CITEPA, 2011.

Les rejets atmosphériques ont représenté 76 tonnes en 2011. Ce chiffre correspond au minimum des rejets jamais rapportés (rejets suivis depuis 1990). La diminution observée de 1990 à 2011 équivaut à – 75 % (Figure 9).

Selon les chiffres publiés par le CITEPA (2013), deux secteurs prédominent majoritairement dans les émissions de nickel : l'industrie manufacturière (consommation de fioul lourd et installations sidérurgiques) et la transformation d'énergie (en grande majorité le raffinage du pétrole) avec respectivement 50 % et 38 % des émissions totales en France métropolitaine en 2011. Les émissions de nickel sont essentiellement expliquées par de la présence de ce métal à l'état de traces dans le fioul lourd. La baisse des émissions de nickel est due à une diminution de la consommation de fioul lourd.

Figure 9. Émissions de nickel dans l'air en France métropolitaine, en tonnes, d'après CITEPA, 2013.

Selon INERIS (2006), le nickel émis dans l'atmosphère par des sources anthropiques l'est principalement sous forme d'aérosols, ce qui couvre une très large gamme de taille de particules56 . Les émissions des centrales électriques sont associées à des particules de plus petite taille que celles émises par des fonderies. Les particules contenant du nickel peuvent atteindre des demi-vies de l'ordre d'une semaine à un mois (Hertel et al., 1991 ; ATSDR, 1997).

La nature du nickel présent dans des particules d'origine anthropique varie selon l'origine de ces particules (Hertel et al., 1991 ; ATSDR, 1997). Ainsi, les émissions de nickel issues de la combustion d'huiles se présentent principalement sous forme de sulfates. Les cendres volantes provenant de la combustion du charbon contiennent majoritairement du nickel sous forme d'oxydes complexes de fer. L'extraction minière et la fonte du minerai de latérite émettent dans l'atmosphère des silicates de nickel et des oxydes fer-nickel. Le raffinage des mattes conduit à des émissions de nickel métallique et de sulfure de nickel.

Le site européen E-PRTR regroupe les émissions des 27 Etats membres de l'Union européenne ainsi que l'Islande, le Liechtenstein, la Norvège, la Serbie et la Suisse. Selon le site internet E-PRTR57 , les émissions de nickel atmosphériques françaises représentent 17 % des émissions européennes totales en 2011.

Le site internet E-PRTR, pour la France, pour 205 établissements répertoriés, rapporte 58 établissements émettant du nickel vers l'atmosphère pour l'année 2011 et des émissions de nickel de 41,2 tonnes (soit environ 54 % des émissions rapportées par le CITEPA).

[54] Inventaire National Spatialisé : (consulté en mars 2014). http://90.83.82.201/ins-webapp/

[55] Centre Interprofessionnel Technique d'Etudes de la Pollution Atmosphérique : (consulté en janvier 2014). http://www.citepa.org/fr/pollution-et-climat/polluants/metaux-lourds/nickel

[56] Selon l'ATSDR (1997) le diamètre moyen des particules d'origine anthropique contenant du nickel est de 5,4 μm.

[57] Registre européen des rejets et des transferts de polluants : (consulté en janvier 2014). http://prtr.ec.europa.eu/PollutantReleases.aspx

Émissions vers les eaux

FTE 2015 Importer

Le nickel et ses composés peuvent atteindre les eaux de surface s'ils sont présents dans les eaux usées rejetées par des sites industriels.

Au niveau européen, le site internet E-PRTR présente les émissions directes (Figure 10) de nickel et de ses composés vers l'eau (année 2011) pour 1 125 installations industrielles.

Figure 10. Emissions de nickel vers l'eau en Europe en 2011, d'après le site internet E-PRTR.

Selon le site internet E-PRTR, les émissions françaises de nickel vers les eaux de surface représentent 6 % des émissions européennes totales. Il convient de préciser que ces données d'émission n'incluent pas la Nouvelle-Calédonie58 .

Le BREF sur les installations de traitement des déchets dangereux indique que la concentration moyenne dans leurs effluents en Europe varie de <0,01 à 0,1 mg.L-1 (en 2002, pour 9 installations répertoriées) (European Commission, 2005c).

D'après (European Commission, 2005), les valeurs typiques d'émissions de nickel par les aciéries (sites non équipés de système de traitement des effluents gazeux) sont 0,015 mg.Nm-3 (mg.m-3 à 0°C et sous une pression de 1.013 bar). D'autre part, lorsque des telles installations sont équipées de systèmes de "lavage" des effluents gazeux, les teneurs en nickel observées dans les rejets liquides atteignent 0,04 à 0,23 mg.L-1 .

[58] De par son statut territorial particulier (Pays d'Outre Mer ou POM), la Nouvelle-Calédonie n'est pas soumise aux obligations liées à la Directive Cadre sur l'Eau.

Parmi les 248 établissements industriels émetteurs de nickel répertoriés sur le site internet IREP (France métropolitaine, Guyane, Guadeloupe, Martinique et Réunion uniquement), seuls 146 établissements émettent ce métal vers l'eau (émissions directes et/ou indirectes). Ainsi, ces émissions sont estimées pour l'année 2012 à respectivement 16,1 tonnes et 2,4 tonnes pour les émissions directes et indirectes.

Les activités principales de ces établissements industriels sont reprises ci après en fonction de l'importance des rejets observés (Figure 11).

Figure 11. Activités rejetant du nickel vers les eaux en 2011, d'après le site internet E-PRTR.

L'Agence de l'eau Seine-Normandie (2004) précise l'origine et l'importance des différents flux de nickel vers les eaux superficielles du bassin Seine-Normandie (le flux total moyen de nickel sur ce bassin est estimé à 75 t.an-1). Ces flux sont représentés de façon graphique dans la Figure 12.

Figure 12. Sources d'émission vers les eaux superficielles du bassin Seine-Normandie ; P : rejets ponctuels, D : rejets diffus, d'après les données de l'AESN, 2004.

Ce graphique souligne l'importance des rejets diffus (l'érosion et le drainage entraînent à eux-seuls plus de 40 % des rejets). De ce fait, même la suppression de tous les rejets ponctuels serait largement insuffisante pour respecter un objectif de « zéro rejets et pertes ».

Parmi les sources à l'origine des rejets diffus de nickel on peut citer :

  • Certains procédés de production industriels de métaux utilisent des matières premières contenant des quantités importantes de nickel (en particulier pour l'extraction du fer et du cuivre). Bien qu'aucune information ne soit disponible sur le sujet, cette voie de production accidentelle ne peut-être totalement écartée (en particulier via des pollutions accidentelles historiques).
  • Rejets de nickel liés à l'usage d'aciers inoxydables en tant que matériau de construction (toitures à Paris par exemple). A la suite d'expériences de vieillissement d'aciers inoxydables

en laboratoire Wallinder et al. (2006), ont démontré que les quantités de nickel relarguées par ce phénomène entraînent la présence de nickel dans l'environnement.

  • Rejets diffus agricoles, du fait de la présence naturelle de nickel dans les sols, et aussi de la présence artificielle en provenance d'engrais phosphatés (la majorité du nickel présent dans les roches phosphorées se retrouve dans l'acide phosphorique, cf. Commission Européenne, 2004).

Émissions vers les sols

FTE 2015 Importer

Pour les 248 établissements industriels émetteurs de nickel répertoriés sur le site internet IREP, seuls 72 sont répertoriés comme émetteurs de nickel vers les sols et les émissions sont estimées pour l'année 2012 à 23,4 tonnes.

Pour les 205 établissements répertoriés sur le site E-PRTR, seuls 28 émettaient du nickel vers les sols en 2011 et ses émissions étaient estimées à 3,20 tonnes.

Selon le site internet E-PRTR, en 2011, les rejets vers les sols concernent les secteurs suivant :

  • Fabrication de pâte à papier à partir du bois ou d'autres matières fibreuses : 51,2 % ;
  • Fabrication de papier et de carton et d'autres produits dérivés du bois : 20,6 % ;
  • Traitement et transformation destinés à la fabrication de produits alimentaires et de boissons : 13,1 % ;
  • Elimination des déchets non dangereux : 10,7 % ;
  • Fabrication industrielle de produits pharmaceutiques de base : 2,2 % ;
  • Traitement et transformation du lait : 1,5 % ;
  • Abattoirs : 0,8 %.

Selon le site internet E-PRTR, 32 établissements rejettent du nickel vers les sols, dont 28 en France. Les émissions françaises de nickel vers les sols représentent 91 % des émissions européennes totales.

Rejets dans l'environnement

FTE 2015 Importer

Selon INERIS (2006), le nickel à l'état divalent peut former une large gamme de composés et constitue le seul état d'oxydation important du nickel (d'autres états d'oxydation comme le nickel(+4) peuvent être présents dans quelques complexes ou oxydes). Ainsi, le nickel reste très faiblement absorbé par la plupart des organismes vivants, mais est associé en grande partie à la matière particulaire (Kabata-Pendias et Pendias, 1992 ; ATSDR, 1997).

Dans les systèmes aquatiques, le nickel existe généralement (selon le pH) sous forme d'ions Ni2+ .

Selon INERIS (2006), les anions présents naturellement (OH -, SO4 2-ou Cl -) ne forment des complexes avec le nickel que dans une faible proportion : par exemple, le complexe Ni(OH)2 ne devient l'espèce dominante qu'au delà d'un pH égal à 9,5. En présence de soufre en milieu aqueux anaérobie, du sulfate de nickel se forme, ce qui limite la solubilité du nickel (ATSDR, 1997).

Le nickel est présent dans les eaux de surface en tant que sels solubles adsorbés ou associés avec des particules argileuses, de la matière organique ou d'autres substances. Le nickel forme des complexes solubles, forts avec OH-, SO4 2-et HCO3 -, cependant ces espèces sont en minorité par rapport à l'ion Ni2+ (Danish EPA, 2008a).

Le nickel est un des métaux les plus mobiles quand il est rejeté dans les eaux, particulièrement dans les eaux polluées, dans lesquelles des éléments organiques vont garder le nickel soluble (Danish EPA, 2008a).

Selon le site internet de l'IFREMER, le transport du nickel vers le milieu marin s'effectue via les fleuves sous formes particulaire et via l'atmosphère, conséquence de l'utilisation des combustibles fossiles et la production de métaux non ferreux. Dans le milieu marin, l'affinité du nickel pour les oxyhydroxydes de fer ou de manganèse constitue la caractéristique essentielle de son comportement géochimique.

Dans les eaux interstitielles des sédiments anoxiques60 on observe des concentrations très faibles de nickel dissous, qui peuvent être attribuées à sa précipitation sous forme de sulfure : dans ce cas le nickel est piégé dans le sédiment. Par contre, dans les sédiments oxiques61 les eaux interstitielles sont fortement enrichies en nickel dissous.

[60] Sédiments au sein desquels l'oxygène est absent et donc indisponible aux réactions physico-biochimiques.

[61] Sédiments au sein desquels l'oxygène est présent et donc disponible aux réactions physico-biochimiques.

Bien plus que la teneur totale, la spéciation et l'état physico-chimique du nickel sont des paramètres essentiels à considérer afin d'évaluer son comportement dans l'environnement et en particulier sa biodisponibilité. Ainsi, le nickel incorporé dans certains réseaux minéraux peut se révéler inerte. Dans les sols, les principales formes du nickel, et en particulier NiOH+ , sont adsorbées à la surface d'oxydes amorphes de fer, d'aluminium ou de manganèse (Kabata-Pendias et Pendias, 1992 ; McGrath, 1995 ; ATSDR, 1997) et dans une moindre mesure à la surface de minéraux argileux.

La mobilité du nickel augmente aux pH faibles, alors que l'adsorption sur certains composés adsorbants du sol peut devenir irréversible en milieu alcalin. Si le pH est le paramètre influençant le plus la mobilisation du nickel dans les sols, il faut également tenir compte de la concentration en sulfates (qui réduisent l'adsorption du nickel par complexation) et de la surface spécifique des oxydes de fer présents dans le sol (Hertel et al., 1991 ; McGrath, 1995 ; ATSDR, 1997). La présence de cations tels que Ca2+ ou Mg2+ entraîne également une diminution de l'adsorption du nickel sur les composés du sol, résultat de phénomènes de compétition.

Dans les sols alcalins, les composants majeurs sont Ni2+ et Ni(OH)-, dans les sols acides, les espèces majoritaires sont Ni2+ , NiSO4 et NiHPO4 (Danish EPA, 2008d).

Le nickel rejeté dans les sols va filtrer vers les eaux souterraines ou être lessivé dans les eaux de surface (Danish EPA, 2008d).

Selon Ontario (2001), le nickel présent dans l'air (dissous ou particules en suspension) peut avoir été rejeté par des activités humaines ou suite à des phénomènes naturels (éruptions volcaniques, incendies de forêts et combustion de météorites dans la haute atmosphère). Le Haut Comité de Santé Publique (2000) estime la participation anthropique aux émissions atmosphériques de nickel à 85 % des émissions totales : les principales sources d'émission humaines sont la métallurgie du nickel, la combustion de fiouls et charbons, l'incinération des déchets et la sidérurgie. On le trouve dans l'air sous différentes formes chimiques (sulfures, oxydes...).

Des données de terrain confirment que le nickel peut être transporté via le compartiment atmosphérique sur de moyennes à longues distances. Néanmoins, d'après le site internet d'Environnement Canada, dans l'atmosphère, le nickel est généralement présent en faibles concentrations dans les particules en suspension ; son temps de séjour est de 5 à 8 jours. D'autre part, d'après la même source, le seul composé gazeux notable du nickel, le tétracarbonylnickel, se décompose dans l'air avec une demi-vie de moins d'une minute.

Pollutions historiques et accidentelles

FTE 2015 Importer

En France, le site internet BASOL59 du Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable recense les sites pollués au nickel :

  • 20 sites son mis en sécurité et/ou doivent faire l'objet d'un diagnostic ;
  • 184 sites sont en cours d'évaluation ;
  • 128 sites sont en cours de travaux ;
  • 447 sites ont été traités avec surveillance et/ou restriction d'usage ;
  • 27 sites ont été traités et sont libres de toute restriction.

[59] Base de données BASOL sur les sites et sols pollués (ou potentiellement pollués) appelant une action des pouvoirs publics, à titre préventif ou curatif.

Présence environnementale

Atmosphère

FTE 2015 Importer

Selon le site internet « Public Health » de la Commission européenne, des mesures sur les espèces de nickel présentes dans l'air ambiant (mesures moyennes journalières) ont été effectuées en deux sites à Dortmund (Allemagne) : cf. Tableau 12.

Tableau 12. Mesures des espèces de nickel présentes dans l'air ambiant, d'après le site internet Public Health.

Tableau 12 Mesures des espèces de nickel présentes dans l’air ambiant

Marlière et al. (2002), fournissent quelques indications quantitatives quant à la présence de nickel dans l'air de différents types de site (typologie définit par l'occupation des sols) :

  • sites industriels et urbains : de 70 à 95 ng.m -3 ;
  • sites industriels urbains et sub-urbains : de 4 à 140 ng.m -3 (moyenne de 33) ;
  • sites urbains : de 3 à 100 ng.m-3 ;
  • sites ruraux : 3 et 9 ng.m-3 (deux concentrations indiquées).

Motelay-Massei et al. (2005) ont mesuré les dépôts atmosphériques humides et solides de nickel (Fig. 3.2) sur cinq stations situées le long de la Seine.

Figure 19. Dépôts atmosphériques de nickel pour cinq stations françaises ; NDG : Notre-Dame-de-Gravenchon, d'après Motelay-Massei et al., 2005.

En généralisant la valeur la plus basse de dépôt de nickel atmosphérique (0,34 mg.m -2 .an -1 à Evreux) à la surface totale de la France (550 000 km²) on peut estimer un minima de dépôts annuel de nickel par voie atmosphérique : 187 tonnes. Pour cette même année, les rejets vers les eaux étaient estimés à 61 tonnes.

Aquatique

FTE 2015 Importer

Dans les cours d'eau, les valeurs de nickel relevées sont comprises entre 0,03 et 24,6 µg.L-1, avec une médiane de 1,91 µg.L-1.

Figure 13. Distribution géographique du nickel dans les milieux aquatiques, d'après le site internet du FOREGS.

Terrestre

FTE 2015 Importer

Selon le site internet du CNB (Comité National sur l'épandage des Boues d'épuration), les éléments-traces métalliques sont naturellement présents dans les roches à l'origine des différents types de sol (roches-mères). Les principales roches associées au nickel sont les roches magmatiques ultrabasiques.

Selon le site internet du CNB :

  • « Les teneurs des sols en éléments métalliques dépendent donc directement de la nature des roches-mères sur lesquelles ils se sont formés. La concentration d'un élément, lorsqu'il n'y a pas eu d'apport extérieur (dû à l'activité humaine), constitue le fonds géochimique naturel de cet élément. Il varie d'une zone géographique à une autre en fonction de la roche-mère.

Pour un même lieu, il peut varier selon la nature des travaux agricoles : par exemple, un labour profond qui fait remonter en surface des éléments issus de la roche-mère. »

Ce même site présente des concentrations en nickel dans les sols issues de suivis mis en place dans le cadre des plans d'épandage des boues d'épuration. Pour le nickel ces valeurs atteignent :

  • au minimum 0,1 g.t-1 de sol sec ;
  • à la médiane 20,4 g.t-1 ;
  • au 9ième décile64 41,8 g.t-1 .

En considérant une couche arable de 25 à 30 cm de sol (3 500 tonnes de terre par hectare), il est possible d'estimer les stocks en nickel pour un hectare de terre arable :

  • au minimum 350 g.ha-1 ;
  • à la médiane 71 400 g.ha-1 ;
  • au 9ième décile 146 300 g.ha-1 .

La Nouvelle-Calédonie, la Réunion sont un cas particulier, avec des sols souvent particulièrement riches en nickel

Sédiments de cours d'eau

La valeur médiane en nickel total dans les sédiments est de 23 mg/kg, avec une gamme de 1 à 1 460 mg/kg.

Figure 14. Distribution géographique du nickel dans les sédiments des cours d'eau, d'après le site internet du FOREGS.

Sédiments de plaines alluviales

La valeur médiane en nickel total dans les sédiments varie en 2 et 1 080 mg/kg, avec une valeur médiane de 22 mg/kg.

Figure 15. Distribution géographique du nickel dans les sédiments des plaines alluviales, d'après le site internet du FOREGS.

Sols

La valeur médiane en nickel est de 21,8 mg/kg dans les sous-sols, avec une gamme allant de < 2,0 mg/kg à 2 400 mg/kg. Dans la couche supérieure, la valeur médiane est de 18,0 mg/kg, avec des valeurs allant jusqu'à 2 690 mg/kg.

Figure 16. Distribution géographique du nickel dans les couches profondes des sols, d'après le site internet du FOREGS.

Figure 17. Distribution géographique du nickel dans les couches superficielles des sols, d'après le site internet du FOREGS.

Humus

La valeur médiane en nickel total est de 3,80 mg/kg, avec des valeurs comprises entre < 0,3 mg/kg et 74,9 mg/kg.

Figure 18. Distribution géographique du nickel dans l'humus, d'après le site internet du FOREGS.

Boues de stations d'épurations

Selon le site internet du CNB, les boues d'épuration concentrent les contaminants présents dans les eaux usées. Le taux de capture des contaminants (y compris le nickel) par les boues se situe entre 70 et 90 % des quantités entrantes dans la station d'épuration. Les teneurs des boues en contaminants varient selon la qualité des eaux entrantes et les traitements de stabilisation et/ou de déshydratation appliqués aux boues. Le chaulage, par exemple, diminue les valeurs observées par effet de dilution.

Le site internet du CNB (Comité National sur l'épandage des Boues d'épuration) reprend des données collectées à travers des enquêtes ou des campagnes de mesure menées par l'ADEME, en 1995, l'Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse et Recyval en 1998 et SYPREA en 2000. En ce qui concerne le nickel, la valeur moyenne observée correspond à 40 g.t-1 (matière sèche). Ce chiffre est à mettre en parallèle avec la valeur limite réglementaire de 200 g.t-1 (matière sèche).

Selon le site internet du CNB, une analyse statistique plus approfondie permet d'identifier des situations à faible niveau de contamination et des situations comparativement moins bonnes. Néanmoins, les données les plus récentes (SYPREA, 2000 cité par le site internet du CNB) confirment la baisse continue des teneurs en éléments métalliques des boues d'épuration.

[64] 9e décile : valeur maximale observée pour 90% des résultats.  

Synthèse

Les valeurs ci-dessous sont extraites du site internet du FOREGS62. Les pays ayant participé à la campagne de mesure sont : l’Albanie, l’Autriche, la Belgique, la Croatie, la République tchèque, le Danemark, l’Estonie, la Finlande, la France, l’Allemagne, la Grèce, la Hongrie, l’Irlande, l’Italie, la Lettonie, la Lituanie, les Pays-Bas, la Norvège, la Pologne, le Portugal, la Slovaquie, la Slovénie, l’Espagne, la Suède, la Suisse et le Royaume-Uni.

Tableau 11. Teneurs en nickel dans les différents milieux, d’après le FOREGS.

Tableau 11. Teneurs en nickel dans les différents milieux, d’après le FOREGS

[62] http://weppi.gtk.fi/publ/foregsatlas/text/Ni.pdf (consulté en janvier 2014).

Perspectives de réduction

Réduction des rejets

Réduction des émissions industrielles

FTE 2015 Importer

Selon (European Commission, 2001a), l'industrie de la métallurgie du nickel peut respecter les performances environnementales suivantes :

  • 10 à 300 g de poussière de nickel formés par tonnes de nickel produite ;
  • 0,1 à 10 mg.L-1 de liquide de lavage des gaz (dont 10 à 60% de matière en suspension).

Après traitement de ces rejets, les émissions de nickel peuvent être abaissées à des valeurs non quantifiables pour les poussières et à moins de 0,1 mg.L-1 pour les rejets liquides.

Selon (European Commission, 2005), au sujet du traitement de surface des métaux et des plastiques, avant traitement, les émissions aqueuses de nickel sont estimées à moins de 2 mg.L-1 . Celles-ci peuvent être ramenées à des valeurs négligeables en appliquant les meilleures techniques de traitement des effluents disponibles.

Le Tableau 13 présente un récapitulatif des différentes techniques de traitement des effluents contenant du nickel et/ou des ses composés. Ces techniques (décrites ci-après) sont dédiées au traitement des effluents liquides, spécialement dans le domaine de la chimie, mais aussi pour le traitement d'effluents de traitement de surface, ou encore l'effluents provenant du lavage de gaz contenant du nickel (industrie métallurgique, incinération de déchets,…).

Tableau 13. Récapitulatif des techniques et de leur efficacité vis à vis de la dénickelisation des effluents aqueux d'après Degrémont, 2005.
* : élimination de 0 à 20% ; ** : de 20 à 50% ; *** : de 50 à 80% ; **** : de 80 à 100%

Tableau 13 Récapitulatif des techniques et de leur efficacité vis à vis de la dénickelisation des effluents aqueux

La clarification regroupe les processus suivants : coagulation, floculation et décantation.

Le coagulant ajouté à l'eau a pour rôle de transformer les métaux lourds dissous dans l'eau en composés insolubles qui précipiteront. On utilisera alors un procédé de décantation ou de filtration pour finir le traitement.

Les taux de nickel peuvent être réduits de 0 à 20% (Degrémont, 2005). On doit veiller à séparer le nickel des composés cyanurés avec lesquels il forme des complexes stables qui ne pourront pas être traités (European Commission, 2005a).

Le phénomène physique à l'œuvre au sein des filtres à charbon actif67 est l'adsorption, c'est à dire l'adhésion des matières à filtrer sur la surface d'un solide, sans réaction chimique. L'utilisation de la filtration par charbon actif en poudre permet une adsorption moyenne du nickel (Degrémont, 2005).

Ces procédés sont utilisés notamment dans le traitement des effluents des activités de traitement de surface (nickelage). Dans cette industrie, les émissions de nickel concernent les milieux aquatiques et les sols, mais très peu le compartiment atmosphérique (European Commission, 2005a)

[67] On dénomme également «filtres CAG » les filtres à charbon actif granulaire.  

Lorsqu'il est utilisé comme catalyseur, le nickel est récupéré et recyclé en grande partie. Une optimisation des taux de récupération est de recyclage pourrait parfois être envisageable.

Des procédés spécifiques sont utilisés dans le domaine de la chimie pour les effluents liquides fortement chargés en métaux et notamment en nickel (European Commission, 200368) :

  • cristallisation pour des effluents provenant de la fabrication de dithiocarbamates métalliques (pour des concentrations dans l'effluent comprises entre 50 et 250 ppm) ;
  • cristallisation pour des effluents provenant de la fabrication de certains élastomères métalliques (pour des concentrations dans l'effluent comprises entre 50 et 400 ppm).

Dans ces deux cas, les concentrations en nickel après traitement pouvant être atteintes sont de 1 mg.L-1.

  • précipitation suivie d'un procédé de séparation. La performance du procédé est très variable.

[68] Best Available Techniques Reference Documents: Common Waste Water and Waste Gas Treatment/ Management Systems in the Chemical Sector (consulté en janvier 2014). http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/cww.html

Le secteur ayant fait l'objet d'une action prioritaire du Service des Installations Classées, les émissions ont été réduites dans ce secteur ces dernières années.

Les niveaux d'émissions atmosphériques suivants peuvent être atteints par certaines installations pour le nickel (d'après European Commission, 2005a) : 0,01 à 0,1 mg/Nm3

Un moyen important pour réduire les émissions est d'augmenter l'efficacité de l'emploi du nickel en minimisant les pertes de nickel lors des opérations de rinçage, en recyclant les eaux de rinçage :

  • pour un fonctionnement en circuit « fermé », une efficacité de 95 % peut parfois être atteinte (on utilise alors des traitements de type membranaire) ;
  • pour un fonctionnement sans circuit fermé, l'efficacité peut parfois être portée à 80-85 %.

A tous les stades de l'extraction du minerai de nickel, des précautions doivent être prises pour protéger l'environnement69 :

  • contrôle de la circulation des eaux de ruissellement pour éviter les entraînements de matériaux fins : réseau de drainage, bassins de décantation, barrages filtrants ;
  • aucun rejet volontaire de matériaux dans la nature, ni au moment du traçage des pistes, ni au moment de l'exploitation (stockage des stériles en décharges contrôlées et stabilisées) ;
  • revégétalisation des surfaces dénudées en fin d'exploitation, notamment le sommet des décharges de latérites ;
  • contrôle des rejets de poussières, selon le site internet de la société Eramet, la mise en place de différents dispositifs de captage (électrofiltres, filtres à manche) permet de diminuer des trois quarts les émissions de poussières.

[69] Selon Eramet (2005), le principal polluant rejeté pour l'industrie minière du nickel est le SO2 (originaires des minerais sulfurés).

Dans le domaine des minerais latéritiques, des essais menés en usine pilote sur le site futur de l'usine de Goro Nickel en Nouvelle-Calédonie permettent d'estimer les rejets de nickel potentiellement induits par cette future installation et d'apprécier sa performance environnementale (Goro Nickel, 2004b). Ces rejets concernent uniquement les effluents liquides :

  • les valeurs attendues moyennes annoncées correspondent à 0,5 mg.L-1 de nickel ;
  • les valeurs attendues maximales annoncées correspondent à 2 mg.L-1 de nickel ;
  • le flux moyen au débit nominal de 1 500m3.h-1 annoncé correspond à 0,75 kg.h-1 .

Pour atteindre ces valeurs, il est envisagé de mettre en place un process de traitement des effluents à base de précipitation des métaux sous forme d'hydroxydes insolubles par neutralisation avec du calcaire et de la chaux à ph > 7.

Autres possibilités envisageables

FTE 2015 Importer

Selon Eramet (2005), des perspectives s'ouvrent actuellement avec la valorisation de certains sous-produits tels que les poussières des aciéries électriques élaborant des aciers inoxydables. Néanmoins, à ce jour l'impact de ces mesures est difficilement chiffrable.

En ce qui concerne le recyclage des batteries, l'ADEME70 indique que, pour l'année 2012, 1 973 tonnes d'accumulateurs Ni-Cd et 2 904 tonnes des NiMH ont été mises en vente et 900 tonnes d'accumulateurs NiCd, et 250 tonnes de NiMH ont été traités.

Le taux de collecte pour les piles et accumulateurs portables a été, en 2012, de 35,4 %.

[70] Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (consulté en janvier 2014). http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=0114256509FEE2CF7274229C10450B92_tomcatlocal1386078272092.pdf

Une société chargée de traitement des sols indique qu'à ce jour, aucune problématique de nickel seul ne leur a été soumise, néanmoins, la problématique nickel se retrouve fréquemment associée à celle d'autres métaux (en particulier le chrome et le cuivre).

La principale difficulté technique réside dans la spéciation du nickel (certaines formes complexées du nickel sont solubles). La rémédiation consiste donc en la stabilisation de ces sols (fabrication de complexes de nickel insolubles par ajout d'un agent chimique et modification du pH des sols). Ce premier traitement chimique peut s'accompagner d'un traitement physique secondaire : emprisonnement des complexes dans une matrice cristalline étanche.

Le coût de ces techniques est évalué entre 50 et 500 €.t-1 de sol à traité en fonction de la complexité de la pollution (pollution simple ou multi-pollution).

L'efficacité de ce procédé permet d'atteindre des seuils de lixiviation des déchets inférieurs à 50 mg.kg-1 de matière sèche (valeur limite pour l'acceptation en centre de stockage des déchets ultime de classe 1).

Ce type de techniques a été mis en œuvre :

  • en 1994, pour le traitement in-situ de terres polluées par des métaux lourds (chrome, nickel et cuivre) : 3 000 m 3 de sols situés à Clamecy (Nièvre) où étaient initialement situés des bassins de décantation d'effluents industriels ;
  • en 1996, pour la stabilisation de boues de dragage polluées par des métaux lourds et des composés organiques (chrome, nickel, zinc et cuivre) : sédiments à teneurs métalliques trop importantes pour que l'épandage soit autorisé.

Le site internet