L’arsenic est un oligo-élément qui se situe juste en dessous du phosphore - essentiel pour tous les êtres vivants - dans le tableau périodique. Cette étroite parenté chimique fait que les cellules ne sont pas toujours en mesure de distinguer les deux éléments. "C’est sur ce risque de confusion que repose la toxicité de l’arsenic", explique Lenny Winkel, professeur à l’Institut de biogéochimie et de dynamique des polluants de l’EPF Zurich et à l’Institut de recherche sur l’eau Eawag.
Prélever des échantillons à 2877 mètres d’altitude
Winkel et son équipe s’intéressent depuis de nombreuses années à ce poison environnemental, dont on estime qu’environ 31 tonnes circulent dans l’atmosphère autour de la Terre. Afin d’en savoir plus sur le comportement et la répartition de l’arsenic dans l’air, les chercheurs ont mené une campagne de mesure complexe à la station de recherche du Pic du Midi dans les Pyrénées. La station est située à 2877 mètres d’altitude et permet donc de collecter des échantillons qui ne sont en grande partie pas influencés par les sources de pollution locales.Au Pic du Midi, les chercheurs ont notamment découvert que les nuages contiennent en moyenne nettement plus d’arsenic que l’eau de pluie. Mais que ceux qui craignent de s’empoisonner lors de la prochaine averse se rassurent : "L’arsenic est très fortement dilué dans l’atmosphère", explique Winkel. En fait, les chercheurs ont dû optimiser leur méthode de mesure pour pouvoir détecter l’arsenic. "La limite de mesure est maintenant de 1 à 2 nanogrammes par litre, elle est donc jusqu’à vingt fois plus basse que la limite de mesure des méthodes précédentes", constatent les chercheurs dans leur article récemment publié.
Des modèles de transport caractéristiques
Un modèle sophistiqué des mouvements des masses d’air et des analyses chimiques des nuages et de l’eau de pluie ont permis aux chercheurs d’identifier différents modèles de transport caractéristiques. Et donc de déterminer l’origine de l’arsenic dans les échantillons. Si un échantillon contenait par exemple beaucoup de sodium, les chercheurs en ont déduit que l’arsenic avait dû se mélanger avec le sel en suspension dans la mer (donc avec du chlorure de sodium) sur son chemin vers les Pyrénées."Les êtres vivants contribuent davantage au cycle global de l’arsenic par leur métabolisme qu’on ne le pensait jusqu’à présent".
Cependant, l’équipe de Winkel a trouvé des quantités plus élevées de carbone organique dissous dans d’autres échantillons. "Il peut provenir de sources naturelles comme les plantes et le pollen. Mais il peut aussi être dû à la pollution humaine provenant des transports ou de l’industrie", explique Esther Breuninger, première auteure de l’article. Puis elle ajoute : "Quoi qu’il en soit, le carbone organique dissous indique que l’arsenic a dû survoler des masses terrestres avant d’atterrir dans notre échantillon".
Des processus biologiques plus importants que prévu
Winkel et son équipe ont détecté plusieurs types d’arsenic dans les échantillons d’eau de pluie. Outre l’arsenic inorganique attendu, ils ont ainsi trouvé des composés d’arsenic dits méthylés. De tels composés se forment lorsque des bactéries, des algues, des plantes ou des champignons absorbent de l’arsenic inorganique et excrètent ensuite le poison sous une forme transformée - peut-être pour se protéger eux-mêmes. Il ressort des analyses des chercheurs que l’arsenic est transformé par les organismes vivants aussi bien dans la mer que sur la terre ferme."Jusqu’à présent, on pensait que les activités humaines, comme la combustion du charbon ou la fonte des minerais, étaient principalement responsables de l’arsenic atmosphérique", explique M. Winkel. Mais dans certains échantillons de nuages, les composés méthylés constituaient la majeure partie de l’arsenic détecté. "Ces résultats montrent que les processus biologiques jouent un rôle plus important que ce que l’on pensait jusqu’à présent", explique Winkel.
Il s’agit maintenant de mieux prendre en compte la contribution des processus biologiques dans les modèles du cycle global de l’arsenic. "Apparemment, les êtres vivants contribuent par leur métabolisme à mobiliser les pollutions historiques à l’arsenic et à les répartir globalement via l’atmosphère", résume Winkel.
