Phosphore

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Modèle:Autre4 Modèle:Infobox Élément/Phosphore

Le phosphore est l'élément chimique de numéro atomique 15, de symbole P. C'est un membre du groupe des pnictogènes.

Le corps simple phosphore se présente sous plusieurs formes de couleurs différentes : blanc-jaune, rouge et violet-noir. Très pur, le phosphore « blanc » est transparent ; plus généralement il est blanc ambré, légèrement malléable avec une faible odeur d'ail. Les formes rouge et noire peuvent se présenter en poudre ou cristallisées.

Le nom dérive du mot grec Modèle:Langue, qui signifie « porteur de lumière » et évoque la planète Vénus, l'étoile du berger. Cette origine a été attribuée au fait que le phosphore blanc émet de la lumière visible dans l'obscurité quand il est exposé à l'air, par chimiluminescence.

En raison du fait qu'il est indispensable à la vie et d'une consommation mondiale qui pourrait dépasser les ressources disponibles avant une centaine d'années, l'ONU et divers scientifiques le classent comme matière première minérale critique, qu'il faudrait apprendre à économiser et mieux recycler.

Histoire

Lors de la découverte du phosphore, seulement 13 autres éléments chimiques étaient déjà connus (tableau ci-dessous), contre 118 aujourd'hui (cf. Liste des éléments chimiques). Comme les autres éléments, il ne fut reconnu comme tel que grâce aux travaux de Lavoisier, quelques années plus tard<ref name=Angewandte>Modèle:Article</ref>.

Éléments connus lors de la découverte du phosphore<ref>Modèle:Lien web.</ref>
Élément C S Cu Au Ag Fe Sn Sb Hg Pb As Zn Bi
Année ? ? -5000 -3000 -3000 -2500 -2100 -1600 -1500 -1000 1250 1500 1500

Ses différents découvreurs lui donnèrent beaucoup de noms différents : Phosphorus fulgurans ou Lumen conflans (Kunckel), Noctiluca aërea (Boyle), Lumiere condensée ou encore Phosphorus igneus puis Phosphorus pyropus par Leibnitz. Tous ses noms sont en rapport avec la forte lumière que celui-ci produit lors de sa combustion à l’air libre.

Une triple découverte

Fichier:Joseph Wright of Derby The Alchemist.jpg
L'alchimiste découvrant le phosphore (Joseph Wright, 1771)
Fichier:Luc Viatour phosphore poudre.jpg
Phosphore en poudre dans l'obscurité.

La découverte de cet élément est attribuée à l'alchimiste allemand Hennig Brandt en 1669 à partir de l'urine. Le procédé resta longtemps secret, mais malgré tout, le chimiste allemand Jean Kunckel, puis le physicien anglais Robert Boyle réussirent peu de temps après à trouver leur propre voie de synthèse.

Au cours de ses recherches de la pierre philosophale, c'est-à-dire l'art de convertir les métaux vils ou imparfaits en or et en argent, Brandt s'était imaginé qu'en ajoutant de l'extrait d'urine aux métaux dont il voulait opérer la transmutation, il réussirait plus sûrement dans son entreprise. Mais au lieu d'obtenir ce qu'il cherchait avec tant d'ardeur, il obtint un corps nouveau, blanc, lumineux par lui-même et brûlant avec une énergie sans exemple : le phosphore.

Surpris de l'apparition de ce corps, il en envoya un échantillon à Kunckel, chimiste allemand, qui s'empressa de le montrer à son ami Modèle:Lien. Celui-ci le trouva si merveilleux qu'il se rendit immédiatement à Hambourg dans l'intention d'acheter le secret de sa préparation. Il l'obtint moyennant deux cents rischedales<ref name=Mémoire>Modèle:Article</ref> (ancienne monnaie d'Europe du Nord) et son silence. Mais Kunckel désirait lui aussi vivement le connaître, et voyant que Kraft, malgré leur amitié, ne le lui confierait pas, il se résolut à le découvrir par la voie de l'expérience. Il y parvint en 1674, après beaucoup de tentatives infructueuses et devint ainsi le deuxième découvreur du phosphore, et se vantait dans le Modèle:44e de son Laboratoire chimique de savoir en synthétiser un plus pur que son ami<ref name=Mémoire/>.

La troisième personne à découvrir une méthode pour l'isoler est le chevalier Boyle. En 1679, il avait pu voir un morceau de phosphore apporté par Kunckel pour le montrer au roi et à la reine d'Angleterre et réussir à savoir que le phosphore était une substance tirée du corps humain<ref name=Mémoire/>. Ses essais portèrent leurs fruits en 1680.

En 1692 à Paris, Homberg donne dans un Mémoire à l’Académie royale des sciences<ref name=hom>Modèle:Article.</ref> la recette de préparation du phosphore brûlant de Kunckel : faire évaporer sur un petit feu de l’urine jusqu’à ce qu’il reste une matière noire. Mettez à putréfier celle-ci dans une cave, puis rajoutez du sable (ou de l’argile) et de l’eau et distillez. Après avoir produit du flegme, du sel volatile et d’huile noire, Modèle:Citation (Hombert<ref name=hom/>).

Dans son Cours de chymie qui connut un immense succès, Nicolas Lémery donna la recette de la préparation du phosphore, non pas dans les premières éditions (1675, 1677, 1679, 1681, 1683) mais à partir des rééditions de 1687<ref>Cours 1697.</ref>.

Découverte publique

Hellot dans les Mémoires de l'Académie pour l'année 1737<ref name=Mémoire/> fait une description publique détaillée d'une méthode de synthèse du phosphore à partir de l'urine. Il explique le Modèle:Date- comment un étranger divulgua pour la première fois tout le mystère du procédé qui jusqu'ici était jalousement gardé par ses premiers inventeurs. Celui-ci l'exécuta en présence de quatre commissaires nommés par l'Académie des Sciences, Duhamel, Dufay, Geoffroy et, lui-même.

La recette était enfin devenue publique.

Dans la même année, Rouelle la répéta dans ses Cours de Chimie. Tout le monde y a accès depuis ce temps<ref name=Mémoire/>. Cette préparation consiste à faire évaporer à siccité l'urine putréfiée, et à chauffer ensuite fortement le résidu dans une cornue de grès dont le col, par une allonge, plongeait dans l'eau. Il était ensuite moulé en cylindres et stocké dans de l'eau préalablement bouillie et à l'abri de la lumière<ref name=Dico/>.

Même si Margrall ajouta quelques années après un sel de plomb (nitrate de plomb<ref name=Dico/>) à l'urine épaissie par évaporation, c'est ainsi que, pendant longtemps, le phosphore fut préparé. Le phosphore resta encore longtemps une curiosité, et un des objets les plus précieux que l'on pouvait voir. On ne le trouvait que dans les laboratoires des principaux chimistes, et les cabinets de quelques gens riches, amateurs de nouveautés.

Démocratisation

Fichier:Crâne mouton.jpg
Crâne de mouton

En 1769, le Suédois Johan Gottlieb Gahn découvrit que le phosphore était présent dans la poudre d'os calcinée puis décomposée par l'acide sulfurique. Peu de temps après, il publia, avec Scheele, un procédé qui lui permit de s'en procurer des quantités assez considérables à partir d'os de bœufs ou de moutons<ref name=GUERIN>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Ce nouveau protocole<ref name=GUERIN/> consiste à faire brûler les os jusqu’à ce qu’ils soient friables, puis mélangés avec du carbonate de calcium (Modèle:Fchim) et d’autres sels. On ajoute ensuite l’acide sulfurique. Puis après réaction et lavages, on le sèche avec du charbon, avant de faire chauffer le tout dans une cornue remplie d’eau.

On note que combiné à l'hydrogène, il produit un gaz inflammable. Cela peut expliquer les feux-follets causés par la décomposition de matières riches en phosphore dans les marais<ref name=Dico/>. On comprend aussi que c'est sa présence qui fait luire dans le noir certaines matières organiques telles que la laitance et les œufs de poissons, la chair de certains mollusques (huîtres), certains squelettes frais de poissons, la substance cérébrale ou le foie de certains animaux. On lui attribue aussi (à tort parfois) la phosphorescence de certains organismes marins et Modèle:Citation<ref name=Dico/>.

Troisième mode de synthèse

Fichier:The site of secondary mining of Phosphate rock in Nauru, 2007. Photo- Lorrie Graham (10729889683).jpg
Site d'extraction de roches phosphorées sur l'ile de Nauru (2007)

La méthode de synthèse actuelle a été mise au point en 1867 par les chimistes E. Aubertin Modèle:Référence souhaitée et M. Boblique<ref>Modèle:Ouvrage</ref>. Elle permet d’extraire le phosphore de roches phosphorées. Cela permet de se procurer du phosphore en plus grande quantité et à un meilleur prix.

Le protocole consiste à chauffer les roches entre 1400-1500 °C avec du sable et du coke. Il se forme alors le phosphore blanc Modèle:Fchim selon la réaction : Modèle:Indente

En pratique, le minerai est ordinairement une phosphorite, de formule générale Modèle:Fchim :

Le procédé initial a été amélioré par J.B. Readman en 1888<ref>Modèle:Article.</ref> en ajoutant l’utilisation d’un four électrique. Malgré un rendement de près de 90 %, la formation d’une tonne de phosphore blanc par cette méthode requiert tout de même Modèle:Unité environ.

Travaux importants

Fichier:Streichholz.jpg
Allumette

Grands noms

Le phosphore étant devenu plus commun, les chimistes purent plus facilement en étudier les propriétés.

Les travaux les plus remarquables qui aient été faits sur ce corps sont dus à :

  • Pelletier, qui l'a combiné avec le soufre et beaucoup de métaux<ref name=JLT/> ;
  • Lavoisier, qui nous a fait connaître ses combinaisons avec l'oxygène<ref name=JLT/> ;
  • M. Dulong et à M. Davy, qui ont étudié ses divers acides<ref name=JLT/> ;
  • M. Berzelius, qui a étudié non seulement ceux-ci, mais encore leurs combinaisons avec les bases<ref name=JLT>Louis Jacques Thénard (Barón.), Traité de chimie élémentaire, théorique et pratique, suivi d'un essai sur la philosophie chimique et d'un précis sur l'analyse, Louis Hauman et Compagnie, 1836. Livre numérique Google</ref>.

Première utilisation : l'allumette

Les premières allumettes (Modèle:Langue en espagnol<ref>Modèle:Lien web.</ref>) utilisaient du phosphore blanc dans leur composition, la toxicité du phosphore les rendait d'ailleurs assez dangereuses : leur usage entraîna des empoisonnements accidentels.

De plus, l'inhalation des vapeurs de phosphore entraînait, chez les ouvriers des fabriques d'allumettes, une nécrose des os de la mâchoire, connue sous le nom de nécrose phosphorée.

Lorsque le « phosphore rouge » fut découvert, son inflammabilité et sa toxicité plus faibles poussèrent à son adoption comme une alternative moins dangereuse pour la fabrication des allumettes.

Propriétés

Les phosphores blancs et rouges ont une structure quadratique.

Il existe un « phosphore noir » allotrope, ayant une structure similaire à celle du graphite : les atomes sont arrangés en couches hexagonales, et il est conducteur électrique.

Le phosphore blanc est constitué de molécules tétraédriques P4. C'est un corps toxique qui s'oxyde lentement à l'air à température ambiante. On le conserve toujours sous l'eau. Le phosphore blanc se transforme en phosphore rouge sous l'influence de la lumière.

Le phosphore rouge est constitué de molécules de longueur indéterminée, mais très grande. On peut lui donner à titre d'exemple la formule P2 000. Il n'est ni toxique ni facilement inflammable. Le phosphore rouge se transforme en phosphore blanc (gazeux) sous l'influence de la chaleur, soit Modèle:Tmp.

Production

Gisements

Les phosphates sont des minéraux assez fréquents en quantité faible et dispersée, dont la concentration a généralement une origine animale (guano d'oiseaux ou de chauve-souris accumulés durant des milliers ou millions d'années sur des sites dortoirs ou de reproduction).

Le phosphore provient de roche phosphatée transformée chimiquement. Entre 120 et Modèle:Nobr de tonnes de roches sont extraites chaque année depuis les trente dernières années, correspondant à Modèle:Nobr de tonnes de phosphore purifié par an<ref name="Use of Phosphorus and its resource availability">Commission européenne : utilisation du phosphore.</ref>.

Les roches phosphatées exploitables se concentrent cependant en peu d'endroits : Maroc (plus du tiers des réserves mondiales), Chine (un peu plus du quart des réserves mondiales), Afrique du Sud, États-Unis. De plus ces réserves pourraient être épuisées avant un siècle<ref>Vaccari D, http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-phosphore-une-crise-imminente-23913.php Phosphore : une crise imminente], Pour la Science, janvier 2010, Modèle:P..</ref>. Les ressources prouvées sont de Modèle:Nobr de tonnes en 2012 selon l'USGS<ref name=USGS2012/> et la production annuelle est d'environ Modèle:Nobr de tonnes extraites en 2011<ref name=USGS2012>USGS, Phosphate Rock (consulté le Modèle:Date-).</ref>.

Une future pénurie

Modèle:Article détaillé

Les gisements géologiques accessibles de vingt-six éléments du tableau de Mendeleïev sont en voie de raréfaction, comme le cuivre, l'or, le zinc, le platine, l'uranium, le phosphore… or le phosphore est crucial pour l'agriculture et plus largement pour la vie sur terre<ref name="S&V">Sciences et Vie, Modèle:N°, mai 2012, Alerte à la pénurie, Modèle:P..</ref>,<ref>Phosphore : une crise imminente Pour la Science.fr, janvier 2010, Modèle:P.. David Vaccari directeur du Département d'ingénierie civile, environnementale et océanographique de l'Institut de technologie Stevens (Modèle:Langue, États-Unis).</ref>.

Modèle:Début citationIl suffit de penser que cet élément forme la structure même de l'ADN, qu'il pilote la respiration - ainsi que la photosynthèse chez les plantes - ou encore le métabolisme cellulaire. C'est pourquoi chaque être humain en réclame à peu près deux grammes par jour. […] Au vu de la consommation actuelle couplée à l'épuisement des gisements de qualité à travers le monde, les chercheurs de l'Modèle:Langue (Australie) annoncent un pic de production du phosphore au milieu des années 2030, et estiment les réserves à Modèle:Nobr. Cette prévision, quoique controversée, suscite néanmoins une vive angoisse : pourra-t-on extraire assez de phosphore pour nourrir les Modèle:Nobr d'habitants prévus en 2050 ? De plus, avertit Jean-Claude Fardeau, de l'Institut national de la recherche agronomique, il n'y a aucun substitut possible au phosphore, véritable facteur limitant du vivant. Indispensable à l'homme et surtout à l'agriculture, ignorer ce problème [celui d'une future pénurie en phosphore] pourrait mettre en péril la sécurité alimentaire mondiale conclut Andrea Ulrich, de l'Modèle:Langue (École polytechnique fédérale de Zurich). Car, si les ressources s'épuisent, il est bien certain que la demande en phosphore ne disparaîtra jamais<ref name="S&V"/>…Modèle:Fin citation

En 2009, la Chine produisait 35 % du phosphore mondial, les États-Unis 17 %, et le Maroc (et dans une moindre mesure le Sahara Occidental) 15 %. Les États-Unis ont mis fin à leurs exportations, cependant que la Chine les a fortement réduites<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

La plupart des engrais à base de phosphore sont dérivés du phosphate naturel extrait en Chine, aux États-Unis, au Maroc et au Sahara occidental. C’est une ressource non-renouvelable : aux taux d’extraction actuels, on estime que la Chine et les États-Unis disposent chacun d’un approvisionnement d’environ trente ans dans leurs réserves récupérables connues de phosphate naturel. La plupart des pays sont des importateurs nets de minerai.

Une source alternative potentielle de phosphore est le recyclage des déchets en contenant. Ces déchets sont principalement des urines, os, déchets alimentaires, eaux usées et excréments. Les lieux densément habités et les zones d'élevage en produisent beaucoup. Ils sont également proches de zones agricoles qui recherchent du phosphore comme engrais. Vers 2015, dans le monde 72 % environ des zones cultivées sont riches en fumier.

Vers 2015, 68 % des régions cultivées peuplées sont situées dans des pays tributaires des importations de phosphore (ex : Inde, Brésil et une grande partie de l’Europe). Des chercheurs estiment que ces pays pourraient devenir autarciques en phosphore, améliorer leur sécurité alimentaire, et avoir un développement plus soutenable en recyclant le phosphore présent dans leurs propres déchets<ref>[Animal poo could propel nations towards food independence Manure, food waste and similar sources could be recycled to curb reliance on imported phosphate rock used for agriculture], Nature, Biogeochemistry Modèle:Date- | Earth’s Future.</ref>.

Récupération de phosphore dans les eaux usées et les effluents d'élevage

Une tonne de fumier contient de 2 à 3 kg de phosphore (et également Modèle:Unité/2 d'azote et Modèle:Unité/2 de potassium)<ref>Le guide Clause (guide pratique complet de jardinage), Modèle:36eModèle:Éd., p. 607.</ref>. Dans ces conditions, des associations (telles que Zero Waste France) refusent de voir les biodéchets (qui pourraient en outre fournir du biogaz dans le cadre de la méthanisation) finir en décharge ou dans des incinérateurs<ref>Biodéchets, sur cniid.org</ref>.

Des solutions de compostage des déchets humains ou utilisation des excreta (en y intégrant l'urine) permettraient de produire des fertilisants contenant du phosphore plus facilement accessible aux plantes. Dans le digestat de méthanisation issus d'effluents d'élevage, le phosphore peut être présent à raison de 9 à 20 g/kg de matière sèche, et être aussi disponible pour les plantes que le triple superphosphate<ref>Modèle:Article.</ref>.

En France, la station d'épuration de Nîmes a testé en 2016 un procédé de récupération du phosphore (déphosphatation) dit « Extraphore »<ref>« Extraphore : une méthode novatrice de recyclage du phosphore dans le traitement des eaux usées », Saur, 20 octobre 2016</ref>,<ref>« Extraphore optimise la déphosphatation », Environnement magazine, 10 août 2016</ref> avec des tests qui en 2016 ont confirmé un possible développement à échelle industrielle<ref>Le groupe Saur a testé sur la station d’épuration de Nîmes son procédé Extraphore pour récupérer dans les boues d'épuration le phosphore, 25 octobre 2016.</ref>. D’autres travaux sont menés à Irstea pour développer des procédés biologiques d’acidification des boues d'épuration (mais aussi des effluents d'élevage) permettant le relargage du phosphore accumulé par les bactéries déphosphatantes. La voie biologique adoptée par les chercheurs permet de diminuer les coûts du phosphore recyclé par rapport aux méthodes chimiques, rendant ce produit aussi compétitif que les engrais chimiques importés<ref>Modèle:Lien web</ref>. Le déploiement du procédé à l'échelle semi-industriel est en cours en 2018.

Aliments à forte teneur en phosphore

Selon une idée reçue, le poisson serait bon pour la mémoire car il contiendrait beaucoup de phosphore. Cette idée reçue est fausseModèle:Référence insuffisante<ref>Idée reçue fausse : manger du poisson ne participe pas forcément au développement de la mémoire.</ref>.

Dans l'organisme humain, le phosphore est présent dans les cellules où il sert de support à l'énergie (adénosine triphosphate).

La phosphorémie est le taux de phosphore sous forme phosphate inorganique présent dans le plasma. Un excès de phosphore alimentaire déclenche une hyperphosphatémie appelée aussi l'hyperphosphorémie temporaire qui inhibe la synthèse de vitamine D.

Utilisation

Phosphore

  • Allumettes et pyrotechnie : le phosphore sous sa forme rouge est l'élément igniteur des allumettes et d'un grand nombre de dispositifs pyrotechniques.
  • Alliage : involontaire dans l'acier, car étant présent dans les minerais de fer, il provoque un effondrement des caractéristiques mécaniques, en particulier de la résilience à basse température, et parfois un alliage volontaire est réalisé avec le bronze, où il permet une usinabilité améliorée. Par contre les pièces en bronze phosphoreux soudées ou brasées donnent une très mauvaise tenue mécanique.

Phosphate

De loin, les utilisations les plus répandues du phosphore sont :

  • engrais minéraux : élément essentiel entrant dans la composition des engrais minéraux (NPK), sous forme monohydrogénophosphate CaHPO4 ou dihydrogénophosphate Ca(H2PO4)2. Cette utilisation du phosphore représenterait à elle seule 80 % de l'utilisation totale<ref name="Use of Phosphorus and its resource availability" /> ;
  • pâte dentifrice : agent polisseur sous forme de dihydrogénophosphate et comme apporteur de fluor Na2PO3F ;
  • additif stabilisant (Modèle:NrE, Modèle:NrE) : des phosphates de sodium ou de potassium, substances « tampons » ont un effet stabilisateur dans des compositions alimentaires ;
  • par les êtres vivants : le phosphore entre dans la composition de l’ATP et de l’ADP, de certains lipides tels que les lécithines, et est un constituant des molécules d'ADN.

Acide phosphorique : H3PO4

L'acide phosphorique a de nombreuses applications :

  • détartrant : la solution d'acide phosphorique est un des détartrant pour les appareils sanitaires et ménagers, tels les cafetières électriques ;
  • additif alimentaire (Modèle:NrE) : agent acidifiant dans les boissons gazeuses ;
  • nutriment : dans le traitement des eaux, le phosphore est ajouté à un réacteur biologique pour assurer la survie et la croissance des bactéries ;
  • protection contre la corrosion des aciers par trempage des pièces dans cet acide (opération dite de phosphatation). Il en résulte une pellicule noire, fine, stable et poreuse qui est une excellente base dans l'accrochage des peintures anti-rouille.

Usages militaires

Modèle:Article détaillé

Les bombes, obus et grenades incendiaires au phosphore ont été largement utilisées pendant et depuis la Seconde Guerre mondiale, par exemple lors du bombardement de Dresde.

Le protocole Modèle:III de la Convention sur certaines armes classiques (CCAC), entré en vigueur en 1983, interdit les armes incendiaires contre des civils, et même contre des bases militaires situées Modèle:Citation.

Le phosphore blanc peut aussi servir à créer des écrans de fumée permettant de couvrir ses troupes sur un théâtre d'opérations.

Modèle:Double image

Dosage

Un protocole de dosage a été validé en France par l'AFNOR<ref>AFNOR, 1990, Dosage des orthophosphates, des phosphates et du phosphore total. In: AFNOR (Éd.), Eaux Méthodes d'essais, Paris, Modèle:P..</ref>.

Les ions phosphate réagissent avec une solution acide contenant des ions molybdate et antimoine pour former un complexe antimonyl-phosphomolybdate. Ce complexe est ensuite réduit par l'acide ascorbique pour former un complexe de bleu de molybdène de couleur vive. L'absorbance est alors mesurée pour déterminer la concentration.

Écologie

Cycle du phosphore

Modèle:Article détaillé Le phosphore tend à être lessivé vers les mers sous l'action du lessivage par les pluies, du haut du bassin versant vers la mer. L'érosion éolienne peut transporter des quantités significatives de phosphore vers des zones très éloignées (dont du Sahara jusqu'en Amazonie, via des aérosols visibles de satellite).

Autrefois, c'étaient surtout les migrations d'oiseaux marins ou piscivores (via leurs fientes enrichies en phosphore) et plus encore les migrations de saumons qui constituaient le mécanisme principal de « retour à la terre » du phosphore. Après leur phase de croissance en mer et leur remontée, en mourant par dizaines de millions dans les rivières des hauts de bassin versant après y avoir pondu, les saumons remontaient et libéraient des quantités importantes de phosphore recyclées dans les écosystèmes situés en amont des bassins versants, via leurs squelettes et cadavres particulièrement riches en phosphore, et via les urines et excréments des animaux qui chassaient ou pêchaient les saumons lors de leur remontée (ours en particulier). Aujourd'hui les saumons ont fortement régressé ou ont disparu sur une grande partie de leur ancienne aire de répartition, et l'agriculture intensive se fournit en phosphates de guano ou de synthèse, importés.

Le phosphore dans les sols

Eutrophisation

Le phosphore, abondamment gaspillé par l'agriculture intensive et certaines unités de traitement des eaux usées, et fortement présent dans les lessives notamment dans les années 1980, est avec le nitrate un des grands responsables de l'eutrophisation.

En France, depuis les années 1970 l'amélioration des pratiques culturales a permis de réduire significativement les apports en engrais minéraux phosphatés par unité de surface, et les bandes enherbées (localement obligatoires le long de cours d'eau) pourraient encore contribuer à le réduire dans l'environnement<ref>Duchemin, M. et Majdoub, R. (2004), Les bandes végétales filtrantes : de la parcelle au bassin versant, Vecteur Environnement, 37(2), 36-50.</ref>. Malgré cela, la teneur en phosphore des sols agricoles augmente globalement, bien que de manière inégale selon les régions : augmentation en Bretagne, Pays de la Loire, Champagne-Ardenne et Aquitaine, et diminution au nord, au centre et à l'ouest. En Bretagne, par exemple, cette hausse est causée par l'emploi des effluents issus de l'élevage intensif pour la fertilisation des sols<ref>Commissariat général au développement durable, Le phosphore dans les sols, nécessité agronomique, préoccupation environnementale, juin 2009</ref>.

Le mécanisme eutrophisant du phosphore est complexe, variant selon les environnements et différent de celui des nitrates avec lesquels il interfère aussi. Selon une étude faite dans de vrais lacs et dans des Modèle:Citation, la charge du milieu en phosphore n'est un bon prédicteur de l'eutrophisation que si l'on introduit un facteur de correction tenant bien compte du renouvellement de l'eau, alors que la correction selon le sédiment a un rôle mineur<ref>Schindler, D.W., Fee, E.J. et Ruszczynski, T. (1978), Phosphorus input and its consequences for phytoplankton standing crop and production in the Experimental Lakes Area and in similar lakes, Journal of the Fisheries Board of Canada, 35(2), 190-196 (résumé)</ref>.

Toxicologie, écotoxicologie

Le phosphore est un oligoélément indispensable Modèle:Incise pour de nombreux organismes vivants, et sous forme de phosphate notamment pour les plantes. Sous formes solubles et solubilisées notamment, le phosphore a servi de médicament (extrait de l'urine humaine jusqu'en 1774). Mais quand il est pur, et sous certaines de ses formes, c'est un puissant toxique et corrosif de l'organisme.

Il a néanmoins été utilisé dans des expériences de « physique amusante » ou de magie en causant des blessures parfois sérieuses chez les expérimentateurs.

Puis certains médecins lui ont attribué des vertus médicales merveilleuses, notamment administré sous forme de « Pilules lumineuses » contenant une poudre de phosphore finement divisée associée à d'autres ingrédients, dont Kunckel semble avoir eu l'idée ; il était réputé prolonger la vieillesse, revigorer l'organisme, Modèle:Citation. On l'a prétendu fébrifuge, anti-rhumatismal, anti-goutteux, anti-chlorolique, et semble-t-il parfois efficace contre des Modèle:Citation, certaines Modèle:Citation, Modèle:Citation, Modèle:Citation, Modèle:Citation ou Modèle:Citation, etc., mais sa toxicité a rapidement été manifeste chez l'Homme (1/Modèle:8e de grain suffit parfois à déterminer des Modèle:Citation (Observation de M. Loebelstein-Loebel, d'Iéna. On se demanda ensuite si ces effets médicaux sont vraiment dus au phosphore, où à ses sels, ou aux synergies avec d'autres ingrédients ; ainsi en 1798, la société de médecine de Paris questionne Modèle:Citation (question restée sans réponse). […] Modèle:Citation<ref name=Dico/>.

F.V. Mérat et A.J. de Lens, dans leur Dictionnaire universel de matière médicale et de thérapeutique (Modèle:Vol.<ref name=Dico>F. V. Mérat et A. J. de Lens, Dictionnaire universel de matière médicale et de thérapeutique, Modèle:Vol., Société Belge de Librairie (Bruselas), 1837 (Lien via Google Livres ou Livre retapé)</ref> rappellent qu'après que le phosphore ait été découvert dans l'urine, puis utilisé comme médicament, sa toxicité a été largement observée chez l'Homme et confirmée expérimentalement chez l'animal par Modèle:Nobr sur des chiens, Modèle:Nobr sur des chats, des cochons d'Inde, des poules et des pigeons, des jeunes coqs et des grenouilles, enfin Modèle:Nobr, Brera, Mugetti, Worbe et Bogros sur des chiens, prouvent, la plupart, que le phosphore agit à la manière des poisons corrosifs ; que les accidents une fois développés ne peuvent que difficilement être entravés par les secours de l'art. (…) Dissous ou divisé dans l'huile, et aussi à l'état de fusion dans l'eau chaude (Modèle:Nobr), la combustion, qui en est rapide produit, semble-t-il, de l'acide phosphorique ; l'inflammation est alors des plus vives, les douleurs atroces, les vomissements opiniâtres, et la mort arrive au milieu des mouvements convulsifs les plus horribles. Injectée dans les veines ou dans la plèvre, cette même huile phosphorée donne lieu, dans l'espace de quelques minutes, à des flots de vapeurs blanches chargées d'acide phosphatique, qui à chaque expiration s'échappent de la gueule de l'animal (Magendie, Além. pour servira Phi* t. de la transpiration pulmonaire ; Bibl. méd., XXXII, 19) : la mort dans ce cas a lieu par asphyxie et résulte de l'inflammation subite des poumons<ref name=Dico/>.

Son usage s'est ensuite fortement réduit, mais il a été utilisé dans les armes chimiques et munitions incendiaires, et son isotope radioactif a été utilisé comme « radiotraceur », dans des éléments solides (métal ou alliage par exemple<ref>Schuehmacher, J.J. et Guiraldenq, P. (1983), Étude comparée de l'autodiffusion du fer et du phosphore dans l'alliage amorphe Modèle:Nobr à l'aide de radiotraceurs (59Fe-32P), Acta Metallurgica, 31(12), 2043-2049.</ref>) ou chez des espèces vivantes (pour le suivi de la pollinisation par exemple, via des pollens marqués au soufre ou au phosphore radioactif<ref>Charrier A. (1971), Étude de le pollinisation des caféiers cultive sur la côte-Est malgache par marquage du pollen au phosphore et au soufre radioactifs. In L'énergie nucléaire et ses applications biologiques à Madagascar : colloque mai 1971…, Modèle:N°, Modèle:P., École nationale supérieure agronomique.</ref>, pour le suivi de microbes ou virus dans l'organisme<ref>Colimon, R. et Mazeron, M.C. (1984), Méthodes de diagnostic direct appliquées à la mise en évidence du cytomégalovirus dans le sang, Revue Française de Transfusion et Immuno-hématologie, 27(3), 323-329</ref>) ou encore pour le suivi de mouches afin d'étudier leur rôle épidémiologique (1957)<ref>Chura-Bura, B. L. (1957), Emploi des isotopes radioactifs dans l'étude du rôle épidémiologique des mouches, Journal of Hygiene, Epidemiology, Microbiology, and Immunology, 249.</ref>. On a aussi tenté de l'utiliser comme médicament dans les années 1950, aux débuts de la médecine nucléaire, par exemple contre la leucose chronique (1955)<ref>Degand, C. E. (1955), Étude de l'action du phosphore radio-actif sur 75 cas de leucoses chroniques (thèse de doctorat)</ref> ou pour traiter des tissus calcifiés (1958)<ref>Dallemagne, M.J. et Fabry, C. (1958), Étude critique de l'emploi des isotopes radioactifs dans le problème des tissus calcifiés, Orca, 169.</ref> ou pour détecter des néoplasmes intraoculaires<ref>Thomas CI, Stroraasli JP et Friedell HL (1965), Radioactive phosphorus in the detection of intraocular neoplasms: A report of 150 cases, American Journal of Roentgenology, 95(4), 935-941.</ref>, comprendre ou traiter des cancers<ref>Rivier, J. (1957), Valeur clinique de la rétention phosphorée chez les cancéreux, Oncology, 10(1), 29-53.</ref>, ou pour l'étude de certaines maladies (Modèle:Ex maladie de Vaquez (1967)<ref>Koulischer, L., Frühling, J. et Henry, J. (1967), Observations cytogénétiques dans la maladie de Vaquez, European Journal of Cancer (1965), 3(3), 193-201.</ref> ou de cancers (1946)<ref>Forssberg, A. (1946), A study of the distribution of radioactive phosphorus in three cases of cancer, Acta Radiologica [Old Series], 27(1), 88-92.</ref>).

Mutagénicité : un autre problème environnemental est posé par la radioactivité de certains isotopes du phosphore.

  • Les terrils ou crassiers de phosphogypse découlant de la production industrielle d'engrais contiennent des éléments radioactifs, et que les engrais phosphatés sont aussi une source de cadmium toxique qui s'accumule dans les champs ou pollue l'environnement.
  • L'isotope radioactif stable du phosphate est sous certaines formes (phosphates) très bioassimilable (il est notamment incorporé dans l'adénosine triphosphate<ref>Poulaert, G. et Chantrenne, H. (1952), Introduction de phosphore radio-actif dans l'acide adénosinetriphosphorique, Archives of Physiology and Biochemistry, 60(4), 550-551.</ref>) ; il est mutagène<ref>De Loose R. (1963), L'action mutagène du Phosphore radio-actif (32P) chez Dactylis glomerata Lemba RvP, Revue de l'agriculture, 947.</ref>.

Le phosphore en excès a aussi des effets écotoxiques en tant qu'eutrophisant.

Notes et références

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Voir aussi

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Bibliographie

Articles connexes

Liens externes

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