Évaluation multi-échelle de l'impact environnemental de l'épandage de lisier de porc sur un sol tropical, île de La Réunion : spéciation et modélisation du comportement du cuivre et du zinc

Multi-scale evaluation of pig slurry spreading environmental impact on a tropical soil, Reunion island : speciation and behavior modelling of copper and zinc

• Auteur / Autrice : Samuel Legros
• Direction : Jean-Yves Bottero, Jean-Lambert Join, Emmanuel Doelsch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : La Réunion

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Teneur en zinc

Sols -- Teneur en cuivre

Spéciation (chimie)

La Réunion (France ; île)

Fumier

Porc

Résumé

Au cours de cette thèse nous avons étudié le comportement de Cu et Zn dans un système eau-sol-plante tropical suite à l'épandage de lisier de porc par une approche multi-échelle. À l'échelle de la parcelle expérimentale, nous avons quantifié : (i) le prélèvement de Cu et Zn par le couvert végétal (trainasse Osterdamia pungens) (ii) l'accumulation de Cu et Zn dans le sol, (iii) les flux de Cu et Zn solubles. À l'échelle moléculaire, nous avons étudié la spéciation de Cu et Zn dans le lisier de porc en couplant plusieurs techniques analytiques (MEB, U--XRF, XAS, etc. ). D'abord, nous avons observé une accumulation de Cu et Zn dans le sol respectivement entre 0 et 20 cm et 20 et 60 cm de profondeur. Cette observation a été confirmée par un prélèvement négligeable de Cu et Zn par la Trainasse, et par des flux de Cu et Zn solubles de la parcelle lisier qui sont comparables à ceux de la parcelle témoin. Ces résultats soulignent la très faible mobilité de Cu et Zn. Ensuite, le lisier de porc étant une matrice complexe, nous avons réalisé un fractionnement granulométrique préalablement aux analyses. La majorité de Cu et Zn (respectivement 78 et 75 % de la concentration totale) est retrouvée dans la fraction granulométrique comprise entre 0,45 et 20 um. Dans le lisier de porc, Cu est sous forme de sulfure de Cu (Cu2S) où Cu a un degré d'oxydation I. La spéciation de Zn dans un lisier de porc peut-être décrite sur la base de 3 composantes : 41 % de Zn lié à la matière organique, 39 % d'hydroxyde de Zn et 20 % de sulfure de Zn. Cette spéciation de Cu et Zn dans les lisiers de porc permet de comprendre les résultats obtenus à l'échelle de la parcelle expérimentale.

During this thesis we studied Cu and Zn behavior in a tropical water-sol-plante system further to pig slurry spreading by a multi-scale approach. On the experimental plot scale, we quantified : i) the Cu and Zn uptacking by the plant (trainasse osterdamia pungens) ii) the Cu and Zn accumulation in soil, iii) the soluble Cu and Zn flux. On the molecular scale, we studied the Cu and Zn speciation in pig slurry by several analytical techniques combination (SEM, µ-XRF, XAS, etc. ). First, we observed an accumulation of Cu and Zn in soil between 0 and 20 cm and 20 and 60 cm deep respectively. This observation was confirmed by a very weak Cu and Zn uptaking by the Trainasse, and by the fact that soluble Cu and Zn flux in pig slurry plot are comparable to those of the control plot. These results underline the very weak mobility of Cu and Zn. Then, while pig slurry is a complex matrix, we realized a size fractionation before analyses. The majority of Cu and Zn (respectively 78 and 75 % of thé total concentration) is found in thc size fraction between 0. 45 and 20 µm. In pig slurry Cu is under Cu sulfide form (Cu2S) where Cu oxîdation state is I. The Zn speciation in pig slurry can be described on the basis of 3 constituents: 41 % of Zn bound to the organic matter, 39 % of Zn hydroxide and 20 % of Zn sulfide. This Cu and Zn spéciation in pig slurry allows to understand the results obtained on thé experimental plot scale