Conception d’un système d’élimination du glyphosate des eaux de drainage agricole
Auteur / Autrice : | Tareq Arraj |
Direction : | Jean-Luc Bersillon, Guillaume Echevarria |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Géosciences |
Date : | Soutenance le 14/12/2015 |
Etablissement(s) : | Université de Lorraine |
Ecole(s) doctorale(s) : | RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (Vandoeuvre-lès-Nancy) - Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux / LIEC |
Jury : | Président / Présidente : Pierre Benoit |
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Benoit, Michel-Pierre Faucon |
Mots clés
Résumé
L’élimination des produits agrochimiques indésirables des eaux de drainage agricole dans les bassins versants peut être réalisée par des zones humides ouvragées. Les oxy-hydroxydes de fer sont parmi les composés les plus réactifs chimiquement dans les sols tempérés et pourraient être un support idéal en mélange avec un support traditionnel pour la végétation dans ces systèmes. Le présent mémoire expose un travail de recherche visant à tester l’efficacité d’un procédé novateur d’élimination du glyphosate par un filtre minéral planté qui utilise les propriétés d’un support de grande surface spécifique composé d’oxy-hydroxyde ferrique et de végétaux adaptés aux zones humides et tolérants au glyphosate. Ce travail présente trois axes principaux qui sont : • la caractérisation physico-chimique de deux supports synthétiques choisis pour leur potentiel à retenir le glyphosate et de choisir le plus approprié pour notre étude • une étude mécaniste approfondie de l’adsorption du glyphosate sur le support retenu a été faite, suivie d’une analyse comparée de l’adsorption de glyphosate avec celle du phosphate sur ce même support. • la culture de différentes associations à partir de deux espèces végétales de milieu humide (Lythrum salicaria et Phragmites australis) sur un mélange de (sable, support adsorbant) arrosées par irrigation en présence ou en absence de glyphosate et de phosphate afin de vérifier l’efficacité du dispositif sur la dégradation de glyphosate. Les résultats obtenus de la caractérisation nous ont dirigés vers le minéral synthétique GEH®104, (GEH Wasserchemie GmbH & Co. KG, Heinrich-Hasemeier-Straße 33, D-49076 Osnabrück) qui est presque une akaganeite pure avec une surface spécifique de 350 m2.gr-1. Les cinétiques d’adsorption ont suggéré que le temps d’équilibre était plus long (15 j) que le temps déclaré dans la littérature pour des phases similaires. Cela est attribué à la nature mésoporeuse du support utilisé. L’akaganeite adsorbe le glyphosate fortement suivant deux modes : le premier est presque irréversible suivi par un mode hyperbolique, suivant l’équation de Langmuir double, alors que l’adsorption du phosphate suit plutôt l’équation de Bradley. La grande capacité d’adsorption de glyphosate et de phosphate par l’akaganeite en fait un candidat approprié pour une implication dans des zones humides ouvragées devant traiter des eaux contenant ces polluants. Les expériences de culture ont montré que Phragmites australis et la Lythrum Salicaria L. peuvent supporter de fortes concentrations de glyphosate par irrigation et qu’ils bénéficient de l’association mutuelle. Il semblerait que les plantes et leurs micro-organismes associés assurent l’essentiel de la disparition du glyphosate en solution car une fois bien installées, le glyphosate et ses métabolites ne sont pratiquement plus détectables en solution. Le système complet empêche le glyphosate de percoler lorsque celui-ci est présent avec ou sans phosphate dans les eaux d’irrigation