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Sur cette page : Oxyde de Fer et hématite par Edouard Bastarache, Iron oxide and Hematite by Edouard Bastarache
 
 
OXYDE de FER et HÉMATITE

par Édouard Bastarache
 
 
Le fer (Fe) est un métal abondant, il constitue 5% de la croûte terrestre.
 
Les minerais de fer les plus communs sont :
 
1-Hématite (Fe2O3),
2-Magnétite (Fe3O4),
3-Limonite (Fe2O3.H2O),
4-Sidérite (FeCO3).
 
Il est important de se rappeler que la plupart des minerais extraits peuvent contenir de 10 à 12% de silice libre. Les composés du fer ont beaucoup d'applications, et les pigments contenant de l'oxyde de fer sont employés dans les enduits et comme colorants dans la céramique, le verre, les plastiques, le caoutchouc etc.
 
Niveaux environnementaux et exposition :
 
A - Sol :
Par rapport à la plupart des autres métaux, la concentration moyenne du fer dans le sol est très élevée, 5000 mg/kg.
 
B - Air :
Dans les régions éloignées et non-industrialisées du monde, la concentration atmosphérique est inférieure à 1 ng/m³. Des valeurs plus élevées sont retrouvées dans les secteurs urbains, près des usines produisant du fer et de l'acier.
 
C - Diète :
L'apport quotidien en fer varie considérablement selon les proportions d'aliments riches et pauvres en fer qui constituent le régime, mais dans la plupart des pays industriels, il varie typiquement de 9 à 35 mg/day
 
Apport et distribution :
 
Le fer est un métal essentiel et il participe au transport et à l'utilisation de l'oxygène. L'absorption du fer par l'appareil gastro-intestinal est ajustée par une homéostasie fine. Dans les conditions normales, environ 5% à 15% du fer des aliments est absorbé, mais l'absorption augmente considérablement dans le cas de déficience en fer ou lorsque les stocks de fer sont bas. Normalement, le corps humain contient environ 3 à 5 g de fer. Les deux tiers de cette quantité sont liés à l'hémoglobine dans le sang.
Environ 20% à 30% du fer corporel est emmagasiné dans des protéines de stockage (ferritine et hémosidérine) L'élimination est lente et a lieu principalement par l'intermédiaire du saignement et par la desquamation de cellules muqueuses. Dans certaines conditions pathologiques, une plus grande absorption du fer par l'appareil gastro-intestinal peut mener à des dépôts de fer dans divers organes et à des lésions secondaires (hémochromatose).
Dans d'autres maladies, la déposition du fer est une séquelle du processus pathologique (hémosidérose).
 
A-Hémochromatose :
Anomalie héréditaire du métabolisme caractérisée par une absorption accrue de fer qui aboutit après la cinquantaine à une pigmentation cutanée, une cirrhose du foie et parfois à un diabète sucré.
D'autres structures peuvent être touchés :
- l'hypophyse,
- les gonades,
- le cœur,
- les articulations.
 
B-Hémosidérose :
On distingue habituellement l'hémosidérose, qui est une surcharge en fer des tissus, de l'hémochromatose qui comporte des lésions tissulaires dues à l'accumulation martiale(fer).
 
1 - Généralisée :
Elle peut être secondaire à l'hémolyse chronique, aux anémies sidéroblastiques, à l'administration excessive de fer par voie parentérale ou, en cas d'anémie sidéroblastique, par voie buccale. Elle se rencontre aussi dans la maladie de Kashin-Beck qui survient dans les régions où l'eau potable est riche en sels de fer.
 
2 - Localisée :
- au poumon, lors des hémorragies à répétition comme dans la sténose mitrale; dans l'hémosidérose pulmonaire idiopathique
- au rein, comme dans l'hémolyse intravasculaire, l'hémoglobinurie nocturne paroxystique;
- au foie, dans la porphyrie cutanée tardive.
 
Les expositions professionnelles au fer se produisent pendant l'extraction, autant au fond qu'à ciel ouvert, dans des fonderies de fer et d'acier, dans la soudure à l'arc, lors du traitement de divers métaux; et dans le polissage de l'argent (employant de fines particules d'oxyde de fer).
 
Effets Toxiques :
 
A-Ingestion :
Les sels solubles de fer, comme ceux trouvés dans les comprimés usuels de fer consommés dans le traitement ou la prophylaxie de l'anémie ferriprive, sont potentiellement très toxiques. Lors de doses excédant 0.5 mg de fer, les effets toxiques avec vomissements, ulcérations de la muqueuse gastrointestinale, et saignements intestinaux peuvent se produire. Dans les cas graves, des dommages au foie et au rein peuvent également se produire.
 
B-Inhalation :
 
1-Sidérose :
L'inhalation de fer, principalement sous forme de fumées d'oxyde de fer, peut provoquer des changements radiologiques pulmonaires dû au dépôt des particules de fer inhalées. La poussière déposée dans les poumons produit des images aux rayons-x qui peuvent être difficiles à distinguer de la pneumoconiose fibrotique. Cela peut porter plusieurs noms : sidérose, pneumoconiose du fer, pneumoconiose de l'hématite, pigmentation de fer du poumon, et poumon du soudeur, reflétant le fait qu'on l'a rencontrée dans beaucoup de groupes professionnels exposés aux fumées d'oxyde de fer, y compris les polisseurs d'argent. La plupart des spécialistes considèrent ces changements radiologiques du poumon comme bénins sans aucune influence sur la fonction pulmonaire et ne progressant pas vers la fibrose.
 
2-Sidéro-silicose :
La sidérose est parfois associée à la silicose parmi les mineurs de minerai de fer si l'exposition à la silice libre est assez sévère pour causer des changements fibrotiques avec détérioration subséquente de la fonction pulmonaire.
 
Cancérogénèse :
 
Quoiqu'une plus grande incidence du cancer du poumon ait été observée parmi des mineurs d'hématite exposés à l'oxyde de fer, vraisemblablement comme résultante de l'exposition concomitante au gaz radon, il n'y a aucune évidence que l'oxyde de fer seul soit cancérogène, autant chez l'homme que chez l'animal. Dans une importante étude d'une cohorte (10,403 sujets) de mineurs de minerai de fer du Minnesota (hématite), on n'a pas démontré de mortalité accrue pour le cancer du poumon. Cette étude est d'un intérêt particulier, parce que les niveaux de radon des minerais de fer du Minnesota, contrairement à la plupart des autres mines de fer examinées, étaient bas. En outre, le tabagisme était interdit sous terre, et les véhicules au carburant diesel n'étaient pas utilisés.
Aucune preuve n'a été rencontrée dans une étude d'un risque accru de cancer du poumon dans une usine produisant l'acide sulfurique à partir de la pyrite (FeS2) où les ouvriers avaient été exposés à de la poussière d'oxyde de fer à des concentrations très élevées (50 à 100 mg/m³).
 
Ainsi il semble raisonnable de conclure que les oxydes de fer ne sont pas cancérogènes.
 
Limite d'exposition au Québec :
 
VEMP (Valeur d'Exposition Moyenne Pondérée) = 5mg/m³
 
 
 
 
Références :
 
1-Occupational Medicine,Carl Zenz, dernière édition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger; dernière édition.
3-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., dernière édition.
4-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R. dernière édition.
5-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, 4e édition.
 
 
 
 

 
Edouard Bastarache M.D.
(Médecin du Travail et de l'Environnement)
 
Auteur de « Substitutions de matériaux céramiques complexes »
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
   
 
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Summary, French version
 
On this page : Iron oxide and hematite by Edouard Bastarache, Oxyde de Fer et Hematite par Édouard Bastarache
 
 
IRON OXIDE and HEMATITE

by Edouard Bastarache
 
 
Iron (Fe) is an abundant metal, constituting about 5% of the earth's crust.
 
Common iron ores are :
 
1-Hematite (Fe2O3),
2-Magnetite (Fe3O4),
3-Limonite (Fe2O3.H2O),
4-Siderite (FeCO3).
 
Of importance is that most ores mined may contain between 10% and 12% free silica. Iron compounds have many applications , and iron oxide pigments are used in coatings and as colorants in ceramics, glass, plastics, rubber and the like.
 
Environmental Levels and Exposure :
 
A-Soil :
In comparison to most other metals, the average concentration of iron in soil is very high, 5000 mg/kg.
B-Air :
In remote and non-industrialized areas of the world, the atmospheric concentration is less than 1 ng/m³.Higher values are found in urban areas and close to iron- and steel-producing plants.
C-Diet :
The daily intake of iron varies greatly with the proportions of iron-rich and iron-poor items that comprise the diet, but in most industrial countries, it typically ranges from 9 to 35 mg/day.
 
Uptake and Distribution :
 
Iron is an essential metal and takes part in oxygen transport and utilization. Absorption of iron from the gastrointestinal tract is adjusted to a fine homeostasis. Under normal conditions, about 5% to 15% of iron in food is absorbed, but the uptake increases considerably in the case of iron deficiency or depleted iron stores. Normally, the human body contains about 3 to 5 g of iron. Two thirds of this amount is bound to hemoglobin in the blood.
About 20% to 30% iron in the body is stored in storage proteins (ferritin and hemosiderin) Elimination is slow and takes place mainly via bleeding and by desquamation of mucosal cells
Increased gastrointestinal uptake and deposition of iron in various organs may lead to secondary lesions in these organs. In other diseases, iron deposition is a sequella of pathologic processes.
 
A-Hemochromatosis :
A hereditary metabolism anomaly characterized by increased absorption of iron which ends up after the age of fifty in cutaneous pigmentation, liver cirrhosis and sometimes diabetes. Other organs may be affected:
-pituitary,
-gonads,
-heart,
-articulations.
 
B-Secondary hemosiderosis :
One usually distinguishes hemosiderosis, which is an iron overload of tissues, from hemochromatosis which comprises tissue lesions due to martial (iron) accumulation.
 
1-Generalized :
It may be secondary to chronic hemolysis, sideroblastic anemias, excessive iron intake by parenteral route or, in the case of sideroblastic anemia, by oral route.
It is also found in Kashin-Beck's disease, a disease encountered in regions where drinking water is very rich in iron salts.
 
2-Localized :
· within the lungs, due to repetitive hemorrhages as in mitral stenosis, in idiopathic pulmonary hemosiderosis;
· within the kidneys, as in intravascular hemolysis, paroxysmal nocturnal hemoglobinuria;
· within the liver, in porphyria cutanea tarda.
 
Occupational exposures to iron occur during mining, both underground or open-pit, in iron and steel foundries, during arc-welding, in connection with various metal processing activities; and in silver polishing (using fine iron oxide as a polishing rouge).
 
Toxic Effects
 
A-Ingestion :
Ingestion of soluble iron salts, such as those found in common iron tablets taken in the treatment or prophylaxis of iron-deficiency anemia, are potentially very toxic. In doses exceeding 0.5 mg of iron, toxic effects with vomiting, ulceration of the gastro-intestinal mucosa, and intestinal bleeding may occur. In severe cases, liver and kidney damage may also develop.
 
B-Inhalation :
 
1-Siderosis:
Inhalation of iron, mainly in the form of iron oxide fumes, can give rise to roentgenologic changes in the lung due to deposition of inhaled iron particles. The retained dust produces x-ray shadows that may be indistinguishable from fibrotic pneumoconiosis. It has been named siderosis, iron pneumoconiosis, hematite pneumoconiosis, iron pigmentation of the lung, and "arc welder's lung", reflecting the fact that it has been seen in many occupational groups exposed to iron oxide fumes, including silver polishers.
Most specialists regard these roentgenologic lung changes to be benign without having any influence on the lung function or progressing to fibrosis.
 
2-Sidero-silicosis:
Siderosis is sometimes associated with silicosis among iron ore miners if the exposure to free silica is severe enough to cause fibrotic changes and subsequent deterioration of the pulmonary function.
 
Carcinogenesis :
 
Altough an increased incidence of lung cancer has been observed among hematite miners exposed to iron oxide, presumably as a result of concomitant radon gas exposure, there is no evidence that iron oxide alone is carcinogenic to man or animals. In a large (10,403) cohort study of Minnesota iron ore (hematite) miners, they did not show any increased mortality in lung cancer. This study is of particular interest, for the radon levels in Minnesota iron ores, in contrast to most of the other iron ore mines examined, was low. In addition, smoking was prohibited underground, and diesel fuel vehicles were not used. No evidence was found in a study for an increased lung cancer risk in a plant producing sulfuric acid from pyrite (FeS2) where workers had been exposed to iron oxide dust at very high concentrations (50 to 100 mg/m³).
 
Thus it seems reasonable to conclude that iron oxides are not carcinogenic.
 
 
Quebec's exposure limit :
 
VEMP (Valeur d'Exposition Moyenne Pondérée) = 5mg/m³
 
 
 
 
References :
 
1-Occupational Medicine,Carl Zenz, last edition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger; last edition.
3-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., last edition.
4-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R.R. last edition.
5-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, 4th edition.
 
 
 

 
Edouard Bastarache M.D.
(Occupational & Environmental Medicine)
 
Author of " Substitutions for raw ceramic materials "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
   
 
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