Rôle des activités lombriciennes sur la redistribution des éléments traces métalliques issus de boue de station d'épuration dans un sol agricole

Thèse publiée dans la collection des Mémoires du CAREN (ISSN 1761-2810) : Mémoire n° 8 (ISBN 22-914375-26-3)

anglais. The aim of this research work deals with the role of Lumbricids activities in (1) infiltrating water quality and especially its content in trace metals (Cu, Cd, Pb and Zn) and (2) in the redistribution of trace metals within casts and burrow linings compared to the surrounding soil. In order to detremine the impact of earthworms activities on trace metals “dynamics”, laboratoy experiment were conducted with two earthworms species Lumbricus terrestris and Nicodrilus giardi with or without sewage sludge metallic contamination. Trace metal flow via the infiltrating water increased with earthworms. Earthworms burrow constitute preferential flow path for infiltrating water resulting in the increase of trace metal flow. Burrows were found to be particular soil microsites where physico-chemical processes and microbial activities were emphaysez so that trace metal speciation may be changed. However during our experiment no physico-chemical processes were implicated in trace metals flow. Two complementary approch were used to determine trace metals distribution in the microsites: chemical extractions and particle size fractionation. Theses two techniques pointed at trace metal redistribution within the microsites, implying a change in trace metal speciation. Two types of redistribution were identified: • An “alimentary” redistribution due to a selective behavior of earthworms • A “Physico-chemical” redistribution due to the several processes taking place in earthworms microsites.

français. Ce travail de recherche traite de l'impact des activités lombriciennes sur (1) la qualité des eaux de percolation et notamment leur charge en éléments traces métalliques (Cu, Cd, Pb et Zn) et (2) de la redistribution de ces éléments au sein des microsites particuliers du sol (turricules et parois de galeries). Le rôle des lombriciens sur la dynamique des éléments traces métalliques est étudié au laboratoire sur deux espèces Lumbricus terrestris et Nicodrilus giardi en présence ou en l'absence de pollution métallique constituée par un apport de boue de station d'épuration. Les flux d'éléments traces métalliques via les eaux de percolation augmentent en présence de lombriciens. Cette augmentation est due à un processus physique induis par la présence de galeries lombriciennes qui vont favoriser l'écoulement des eaux. Les galeries sont des microsites particuliers ou se déroulent des processus physico-chimiques susceptibles de changer la spéciation des ETM et ainsi de favoriser leur entraînement via les eaux de percolation. Cependant au cours de notre expérimentation aucun processus physico-chimique n'a pu être mis en évidence concernant la qualité des eaux de percolation. La redistribution des ETM au sein des microsites est étudiée au moyen de deux techniques complémentaires : les extractions chimiques et le fractionnement granulo-densimétrique. Ces deux techniques mettent en exergue une redistribution des ETM au sein des microsites, impliquant un changement de spéciation vers des espèces plus labiles. Deux types de redistributions sont identifiés : • Une redistribution liée au comportement alimentaire du ver qui va sélectionner des particules de sol plus ou moins contaminées et ainsi déterminer la concentration et la distribution des ETM au sein des turricules et galeries. • Une redistribution « physico-chimique » liée aux propriétés particulières des microsites (variation de pH, taux d'argile, ...). La redistribution physico-chimique est dans le cadre de nos expérimentations le plus souvent masquée par la redistribution dite « alimentaire ». Ce travail de recherche traite de l'impact des activités lombriciennes sur (1) la qualité des eaux de percolation et notamment leur charge en éléments traces métalliques (Cu, Cd, Pb et Zn) et (2) de la redistribution de ces éléments au sein des microsites particuliers du sol (turricules et parois de galeries). Le rôle des lombriciens sur la dynamique des éléments traces métalliques est étudié au laboratoire sur deux espèces Lumbricus terrestris et Nicodrilus giardi en présence ou en l'absence de pollution métallique constitué par un apport de boue de station d'épuration. Les flux d'éléments traces métalliques via les eaux de percolation augmentent en présence de lombriciens. Cette augmentation est due à un processus physique induis par la présence de galeries lombriciennes qui va favoriser l'écoulement des eaux. Les galeries sont des microsites particuliers ou se déroulent des processus physico-chimiques susceptibles de changer la spéciation des ETM et ainsi de favoriser leur entraînement via les eaux de percolation. Cependant au cours de notre expérimentation aucun processus physico-chimique n'a pu être mis en évidence concernant la qualité des eaux de percolation. La redistribution des ETM au sein des microsites est étudiée au moyen de deux techniques complémentaires : les extractions chimiques et le fractionnement granulo-densimétrique. Ces deux techniques mettent en exergue une redistribution des ETM au sein des microsites, impliquant un changement de spéciation vers des espèces plus labile. Deux types de redistribution sont identifiés : • Une redistribution liée au comportement alimentaire du ver qui va sélectionner des particules de sol plus ou moins contaminées et ainsi déterminer la concentration et la distribution des ETM au sein des turricules et galeries. • Une redistribution « physico-chimique » lié aux propriétés particulières des microsites (variation de pH, taux d'argile, ...).