Le nickel (Ni) et l’eau

Comment et sous quelle forme le nickel réagit-il avec l’eau ?

Dans des conditions normales, le nickel ne réagit pas avec l’eau.

Solubilité du nickel et des composés du nickel

Le nickel élémentaire est insoluble dans l’eau à T=20^oC et à une pression de 1 bar. Toutefois, les composés du nickel peuvent être solubles dans l’eau. Le chlorure de nickel est le plus soluble : 553 g/L à 20^oC, contre 880 g/L à 99,9^oC. Le carbonate de nickel a une solubilité dans l’eau de 90 mg/L, tandis que d’autres composés du nickel, tels que l’oxyde de nickel, le sulfure de nickel et le tétracarbonyle de nickel, sont insolubles dans l’eau.

Pourquoi le nickel est-il présent dans l’eau ?

Le nickel peut être présent dans l’ardoise, le grès, les minéraux argileux et le basalte. Sa principale source est la pentlandite. Cet élément s’accumule dans les sédiments et participe à divers cycles biologiques.
Le nickel peut parvenir dans l’eau à partir de sources ponctuelles comme diffuses. Les émissions diffuses de nickel peuvent provenir des centrales électriques, des incinérateurs de déchets et des industries métallurgiques. Diverses industries rejettent directement du nickel dans les eaux de surface. Il est utilisé dans des alliages destinés au traitement des eaux de surface polluées par les métaux lourds, dans les batteries nickel-cadmium, comme catalyseur et comme pigment. Le nickel pur est souvent utilisé comme revêtement protecteur sur des objets en acier et en cuivre. Les alliages nickel-cuivre sont utilisés depuis très longtemps dans la fabrication des pièces de monnaie. D’autres alliages servent à fabriquer des ustensiles de cuisine, des bijoux et des turbines. Le nickel peut être utilisé comme agent anticorrosion. L’acétate de nickel est utilisé comme mordant dans l’impression textile ; le carbonate de nickel, tout comme le chlorure de nickel, sert de catalyseur pour le durcissement des graisses et la fabrication de peintures pour céramique. Le tétracarbonyle de nickel est un sous-produit de la purification du nickel et est utilisé dans divers procédés de production.
Les composés du nickel sont également utilisés en agriculture. Les engrais phosphatés contiennent des traces de nickel. Le nickel est souvent présent dans les sols agricoles proches des industries utilisant des combustibles fossiles. La matière organique adsorbe souvent le nickel, si bien que le charbon et le pétrole contiennent des traces de cet élément. Des composés du nickel peuvent aussi se trouver dans les boues, ainsi que dans les scories et les cendres volantes des incinérateurs de déchets. Un meilleur tri des déchets serait utile, car jusqu’à 60 % du nickel peut être recyclé.

Quels sont les effets du nickel présent dans l’eau sur l’environnement ?

Le nickel est nécessaire à l’alimentation de nombreux organismes, mais peut être toxique à doses plus élevées. Le nickel métallique et certains autres composés du nickel sont tératogènes et cancérogènes pour les mammifères. La concentration de nickel dans les plantes est généralement de 1 μg/g ; les concentrations supérieures à 50 μg/g sont toxiques. Le thé présente une teneur exceptionnellement élevée en nickel, de 7,6 mg/kg de feuilles sèches. Le nickel freine la croissance des algues à des concentrations comprises entre 0,5 et 10 ppm. Les poissons semblent moins sensibles au nickel, mais cette sensibilité varie selon les espèces. Pour Daphnia hyalina, la CL₅₀ sur 48 heures est de 1,9 ppm. La toxicité chronique du nickel pour Daphnia magna se situe entre 30-150 ppb. La CL₅₀ pour les homards marins se situe entre 150 et 300 ppm. Des concentrations de nickel de 0,6-36 ppm (masse sèche) ont été relevées dans les organes d’oiseaux se nourrissant principalement d’organismes aquatiques. Chez le rat, le nickel s’accumule surtout dans les poumons, où ses concentrations sont 4-40 fois plus élevées que dans les autres organes.
Environ 70 espèces végétales accumulent des concentrations exceptionnellement élevées de nickel, pouvant atteindre 10 000 ppm (masse sèche). Pour les semences de plantes ordinaires, une concentration de 0,5-2 ppm de nickel dans les substrats liquides est considérée comme toxique. La plupart des plantes tolèrent relativement bien le nickel, mais de nombreuses espèces de céréales sont généralement plus sensibles. L’ajout d’eau contenant 40 ppm de nickel peut entraîner la mort de ces céréales. Le chaulage du sol peut réduire rapidement l’absorption de nickel. En revanche, de fortes concentrations de nickel peuvent déplacer d’autres métaux lourds. Les boues contenant plus de 200 ppm de nickel (masse sèche) ne doivent pas être épandues sur les sols agricoles.
Les cinq isotopes naturels du nickel sont tous stables. Huit autres isotopes sont considérés comme instables.

Quels sont les effets du nickel présent dans l’eau sur la santé ?

Le corps humain contient environ 10 mg de nickel. Le nickel étant nécessaire à l’alimentation de certains organismes, il pourrait également avoir une importance pour l’être humain. Il n’a toutefois pas été démontré qu’il soit essentiel pour l’être humain, et aucun besoin alimentaire humain en nickel n’a été établi. Le nickel joue probablement un rôle dans la conversion de l’urée en ammoniac par l’enzyme uréase. Seule une faible fraction du nickel ingéré avec les aliments et l’eau potable est absorbée par le tube digestif.
L’inhalation de nickel présente un risque plus élevé que le nickel présent dans l’eau. Elle peut provoquer un cancer du poumon ou des tumeurs nasales. La cancérogénicité du nickel serait probablement due au remplacement, par le nickel, des ions zinc et magnésium sur l’ADN polymérase. Ces observations ont principalement été faites chez des travailleurs exposés aux composés du nickel par inhalation.
De nombreuses personnes développent une dermatite après un contact cutané avec le nickel. Il en va de même pour les solutions de nickel. Les allergies au nickel sont plus fréquentes chez les femmes que chez les hommes. Les composés du nickel peuvent être toxiques à forte concentration, mais ils sont souvent insolubles dans l’eau, ce qui limite les risques potentiels. Par exemple, le tétracarbonyle de nickel est insoluble dans l’eau, mais il n’en reste pas moins toxique et cancérogène.
L’ingestion de doses plus élevées de nickel provoque généralement des vomissements, entraînant son élimination rapide de l’organisme.

Quelles techniques de traitement de l’eau permettent d’éliminer le nickel ?

Le nickel peut être éliminé de l’eau par adsorption sur charbon actif. La coagulation est une autre option envisageable. Le nickel peut également être éliminé par précipitation sous forme d’hydroxyde de nickel à pH alcalin ; le pH nécessaire et le taux d’élimination obtenu dépendent de la composition de l’eau, notamment de la présence d’agents complexants.

Dernière révision : 31 octobre 2026 par Lenntech.

Sources françaises complémentaires : BRGM / SIGES Bretagne : fond hydrogéochimique de référence des eaux souterraines ; Union européenne : directive (UE) 2020/2184 relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine (version française).

Bibliographie et les autres éléments et leur interaction avec l’eau