ETM : inventaire des concentrations lchelle de La Runion sols, dchets et vgtaux et spciation mobilit

1
ETM inventaire des concentrations à léchelle
de La Réunion (sols, déchets et végétaux)et
spéciation (mobilité-biodisponibilité)

•        Emmanuel Doelsch
• CIRAD-UR Risque Environnemental lié au Recyclage
•  La Réunion

2
Eléments traces métalliques (ETM)
ubiquistes, potentiellement toxiques
3
La Réunion

• Population 1990 595 800 2003 753
  600 2030 1 029 000
• Déchet déchets municipaux 8/an déchets
  organiques 903 000 t (2002)

limiter limpact environnemental (contexte
insulaire)
Inventaire des concentrations en ETM (sols,
déchets et végétaux) Source de ces ETM
4
5 km
CNES - Spot Image 2003
5
Climat tropical et océanique
5 km
CNES - Spot Image 2003
6
Origine volcanique Climat tropical et
oceanique Orographie compacte
7
Carte pédologique simplifiée (Raunet, 1991)
8
Carte pédologique simplifiée (Raunet, 1991)
9
Carte pédologique simplifiée (Raunet, 1991)
10
Carte pédologique simplifiée (Raunet, 1991)
11
Stratégie déchantillonnage

• 39 sites déchantillonnage
• sols ont été échantillonnés de 1 à 3 horizons
• 84 échantillons de sol
• pH, MO, Fe2O3, Al2O3, SiO2, Mn
• Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb et Zn

Analyses
12
Résultats et discussion
Caractéristiques de la population totale (84
échantillons de sol)
La Réunion
13
Résultats et discussion
Caractéristiques de la population totale (84
échantillons de sol)
La Réunion
Sols mondiaux
(Kabatias-Pendias, 2001)
Sources des ETM contamination ou fond
pédogéochimique naturel ?
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Résultats et discussion

• Le cas du Pb
• Concentration en Pb inférieure à la LD pour 83
  des échantillons

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Résultats et discussion

• Le cas du Pb
• Concentration en Pb inférieure à la LD pour 83
  des échantillons
• Concentration présente toujours le même profil
  forte décroissance

Ce comportement indique des contaminations
locales des sols (abandon de batteries)
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Résultats et discussion
Evolution des concentrations ETM le long des
profils de sols
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Résultats et discussion

• Evolution des concentrations ETM le long des
  profils de sols
• concentration Cd décroit avec la profondeur

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Résultats et discussion

• Evolution des concentrations ETM le long des
  profils de sols
• concentration Cd décroit avec la profondeur
• Hg, Cr, Cu, Ni et Zn concentrations sont
  constantes

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Résultats et discussion
Comparaison des teneurs en ETM entre les sols
cultivés et non cultivés
Ce comportement pourrait sexpliquer par les
pratiques agricoles (engrais phosphatés sont
riches en Cd)
20
Résultats et discussion
Hg
Roches basiques (basaltes) 0,01-0,09 ppm
(Kabatia-Pendias, 2002) Sols bassin parisien -
moyenne 0,05 ppm (Baize et al., 2001) Sols de La
Réunion - moyenne 0,19 ppm
Les fortes concentrations en Hg des sols
sexpliqueraient par lactivité volcanique
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Résultats et discussion
Relation entre les concentrations en ETM des sols
et lorigine de la roche mère

• sols developpés sur du matériel volc. du Piton
  des Neiges
• sols developpés sur du matériel volc. du Piton
  de la Fournaise
• sols developpés sur des formations superficielles

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Résultats et discussion
Relation entre les concentrations en ETM des sols
et lorigine de la roche mère
Cr
Les concentrations en Cr, Cu, Ni et Zn des sols
résulteraient de lhéritage des roches mères
23
Résultats et discussion
Relation entre les concentrations en ETM des sols
et lorigine de la roche mère
Cu
2.1 My
0.43 My
0.012 My
Na2OK2O
ROCKS
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Résultats et discussion
Relation entre les concentrations en ETM des sols
et lorigine de la roche mère
Cu
Na2OK2O
ROCKS
25
Résultats et discussion
Relation entre les concentrations en ETM des sols
et lorigine de la roche mère
Cu
PF
PdN
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Les concentrations en Cr, Cu, Ni et Zn des sols
de La Réunion sont principalement expliquées par
le fond pédo-géochimique naturel
27
Résumé

• Cd pratiques agricoles
• Pb contamination locale
• Hg origine géogène (activité volcanique)
• Cr, Cu, Ni, Zn fond pédogéochimique naturel

85 des sols étudiés présentent des teneurs en Ni
supérieures aux valeurs limites (50 ppm) au-delà
desquelles lépandage des boues de STEP est
interdit (59 for Cr, 10 for Cu and 3 for Zn).
28
Législation en terme de recyclage agricole des
déchets
1. Recyclage des boues de STEP
29
Boue de STEP
Zn
30
Législation en terme de recyclage agricole des
déchets
2. Matières fertilisantes amendements
organiques et composts
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Compost de déchet vert (2600 t/an Réunion)
Production en plein essor (plateformes de
compostage qui se multiplient)
Hg 0,06 - 1
Ni 102 28,75 50
Pb 36,4 92,6 100
Zn 248,8 250,8 300
Cu 71,7 129,5 100
Cd 0,34 2,66 2
Cr 113,3 27,52 150
La Réunion (10 ech.) Composts commerc. (30
ech.) Valeurs limites m. fertilisantes
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Population totale des déchets (N43)
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Lisiers de porc (180 000 t/an Réunion)

• Zn prévient parakératose et diarrhées
• Cu facteur de croissance

La quantité de Cu (ou Zn) apportée au porc est
souvent excessive par rapport à ses besoins (lt10
ppm) Cette pratique génère des lisiers riches en
Cu et Zn dont lépandage pourrait entraîner des
phénomènes de phytoxicité dans les régions
délevage (Jondreville et al., 2002)
34
Cycle des ETM
35
Andosol perhydraté Ste-Rose
travaux en cours avec de nombreuses contributions
H300-240 MO35 Ni273 ppm Cr489 ppm
Ste-Rose
H260-160 MO12 Ni581 ppm Cr462 ppm
(valeurs limites Ni50 ppm, Cr150 ppm)
36
Andosol perhydraté Ste-Rose
37
(No Transcript)
38
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle)
Blancs, CV et Erreurs
39
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle)

40
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle)
41
(No Transcript)
42
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle) Méthodes physiques
(densimétrie et XAS)
43
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle) Méthodes physiques
(densimétrie et XAS)
44
Andosol perhydraté Ste-Rose
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimique séquentielle) Méthodes physiques
(densimétrie et XAS)
45
(No Transcript)
46
Statut du Chrome dans enclos coulées 1998
47
Andosol perhydraté Ste-Rose
2. Transport colonnes de sol

• objectif
• dispositif

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Andosol perhydraté Ste-Rose
2. Transport colonnes de sol

• Apport boue 350 kg N/ha (prairie) (157,9 g de
  boue)
• Pluviométrie 25-15 mm/semaine (1/10 pluvio
  Ste-Rose)

Quantification de lévaporation Caractérisation
hydrodynamique du sol Courbes de
rétention Conductivité hydraulique à
saturation Régime hydrique Potentiels hydriques
et humidité Bilan hydrique
49
Andosol perhydraté Ste-Rose
2. Transport colonnes de sol
Colonne 3 (niveau 1)
Colonne 2 (niveau 1)
Absence de Cu et Cr
50
Andosol perhydraté Ste-Rose
2. Transport colonnes de sol
51
Andosol perhydraté Ste-Rose
2. Transport colonnes de sol
Matière organique dissoute

• suivre la quantité de MOD
• COD
• (ii) suivre la qualité de cette MOD
• évolution signature fluorimétrique et le calcul
  dun indice dhumification (HIX)
• suivre la capacité de complexation de cations
  métalliques exercée par la MOD
•  quenching 

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Fluorescence nest pas corrélée au COD Peu de mol
qui fluorescent Donc petites tailles et peu
condensées (peu de noyaux aromatiques et de
doubles liaisons délocalisées)
53
HIX (sol métropole)5-10
54
(a) extrait aqueux de landosol
(c) extrait aqueux de la boue
(c) extrait aqueux de la boue
(b) extrait aqueux dun sol agricole
métropolitain (fort PM)
(c) extrait aqueux de la boue
55
Suivi de la capacité de complexation de cations
métalliques exercée par la MOD  quenching 

• Cu, Ni et Cr
• 200 échantillons testés
• 5 qui complexent Cu (Log Kc4,35, faible)
• résine chélatante pour extraire les éventuels
  cations métalliques

56
Recherches en cours
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimiques séquentielles) Méthodes physiques (XAS)
2. Transfert Colonnes de sol
57
Recherches en cours
1. Speciation Méthodes chimiques (extraction
chimiques séquentielles) Méthodes physiques (XAS)
2. Transfert Colonnes de sol
58
(No Transcript)
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Acknowledgments
Yves Dudal, INRA, UMR CSE