[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant.Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur un micro bassin de démonstration. Sur ce micro-bassin (bassin du Coisbrac), les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques, selon les recommandations formalisées lors des premières années d`étude.

This study investigated the intrinsic perchlorate (ClO₄ ⁻)degradation kinetics of sediments and soils from multiple sites in microcosm studies, including the influence of varying nitrate concentration (NO₃ ⁻-N from 1 to 22.8 ppm) and up to 300 ppm sulfate. The first-order degradation rates and lag times of both ClO₄ ⁻ and NO₃ ⁻ degradation were site-specific and dependent on environmental conditions such as organic substrate availability, nitrate, initial ClO₄ ⁻ concentration, and prior ClO₄ ⁻ exposure. At an initial ClO₄ ⁻ concentration of 5 ppm, ClO₄ ⁻ degradation rates ranged from 0.13 to 0.46 day⁻¹, and lag times of ClO₄ ⁻ degradation ranged from 0 to 60.0 days; while NO₃ ⁻ degradation occurred at rates ranging from 0.03 to 1.42 day⁻¹, with lag times ranging from 0 to 29.7 days. Under the same treatment conditions, NO₃ ⁻ degradation rates were relatively higher than that of ClO₄ ⁻. Perchlorate degradation rates remained constant at both lower (0.5 ppm) and higher (5 ppm) ClO₄ ⁻ concentrations. Generally, ClO₄ ⁻ rates were affected by the availability of organic substrate, which was represented here by Total Volatile Solids (TVS) of sediments and soils, and not by NO₃ ⁻. Nitrate did increase the lag time of ClO₄ ⁻ degradation, which may account for the persistence of ClO₄ ⁻ in the environment, especially when ClO₄ ⁻ is typically ppb levels in the environment compared to ppm levels of NO₃ ⁻. This study showed rapid intrinsic ClO₄ ⁻ degradation in sediments and soils of contaminated sites, and highlighted the potential for natural attenuation of ClO₄ ⁻ in the environment.

Nutrient-rich, highly acidic leachate draining from a coastalphosphogypsum storage site located at a phosphate fertilizer manufacturing company posed potentially harmful environmental effects to the coastal ecosystem. This study evaluated the chemical characteristics of the phosphogypsum and the hydrogeological characteristics of the surroundings. Hydraulic and chemical properties of the leachate draining from the site were also evaluated. The leachate is nutrient-rich and very acidic and discharges into the sea. The leachate and seawater are hydraulically connected through highly-permeable riprap placed at the toe of the stack. The chemical quality of the leachate and its drainage rate showed large variations depending on the location of the well, indicating heterogeneous hydraulic conditions. A vertical barrier system consisting of horizontal drainage wells and vertical leachate-collecting wells is suggested, in order to contain and collect the leachate. A back-up system of soil-bentonite cut-off walls is suggested to control leachate discharge to the sea.

The effect of selected nutrient amendments and temperature on the biodegradation of pentachlorophenol (PCP) within a soil biopile was studied on a laboratory scale. This was accomplished by monitoring microbial populations, the concentration of PCP and the release of inorganic chloride ions in the contaminated soil. It was found that temperatures of 10, 15 and 20 °C had no significant effect on microbial populations and the percentage of PCP remaining in the soil. However, the nutrient amendments did have a significant effect on the parameters measured. The dairy manure, ammonium nitrate fertilizer and control treatments all experienced some fluctuations in the amount of PCP remaining in the soil over the incubation period and may have been due to the release of initially unextractable bound residues. PCP decreased by 76% in the municipal solid waste compost amended soil, while the concentration of inorganic chloride ions increased. The municipal solid waste compost treatment had significantly higher bacterial and fungal populations. Based on the results of this study municipal solid waste compost may be used as an effective supplemental nutrient amendment for the degradation of PCP in soil biopiles.

Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant.Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur un micro bassin de démonstration. Sur ce micro-bassin (bassin du Coisbrac), les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques, selon les recommandations formalisées lors des premières années d`étude.

Le projet européen AgriBMPWater a pour objectif de réaliser une comparaison de différentes modifications de pratiques agricoles élaborées pour améliorer la qualité de l`eau. Cette comparaison est réalisée sur le coût des modifications, leur efficacité attendue, et leur acceptabilité potentielle. Un des résultats novateurs de ce projet est que différencier les politiques de restauration de la qualité de l`eau selon les types d`agriculteurs permet d`accroître l`efficacité de ces politiques tout en diminuant leur coût et en augmentant leur acceptabilité. La traduction sur le terrain de ce résultat de recherche pose cependant de nombreuses questions. C`est cette traduction, sur le bassin versant du Don, qui est exposée ici.

L`intensification de l`agriculture en Bretagne ces 20 dernières années a notamment généré une augmentation des apports azotés au milieu naturel, et a ainsi provoqué une augmentation des concentrations en nitrate dans les eaux de surface. Bien souvent au-delà les normes sanitaires, cette augmentation entraîne des surcoûts (assainissement, respect des directives européennes, coût environnemental). Les recherches menées au sein de l`équipe TERREAU (Cemagref Rennes), notamment dans le cadre de 2 thèses, ont pour but de mieux comprendre les mécanismes de transformation de l`azote lors de son transfert de la parcelle agricole à l`exutoire du bassin versant. Ces travaux sont nécessaires à la mise en oeuvre et l`amélioration des modèles agro-hydrologiques spatialisés à l`échelle du bassin versant, qui sont les outils les plus élaborés d`aide à l`aménagement et à la reconquête de la qualité de l`eau.Un des axes de recherche est la mesure spatialisée, dans un bassin versant agricole, de la dénitrification hétérotrophe. En effet, en Bretagne, on constate une déconnexion entre les pratiques agricoles et les flux d`azote. Quelle que soit la méthode de calcul, il y a en général une différence entre le solde du bilan de l `azote et le flux annuel mesuré dans l `eau à l`exutoire (abattement). Une partie de cet abattement est attribuable à la dénitrification hétérotrophe dans les zones humides, mais de fortes incertitudes existent encore sur sa quantification à l`échelle du paysage. Grâce à un suivi exhaustif des pratiques agricoles et des flux d`azote du bassin versant de la Fontaine du Theil, complété par des mesures in-situ régulières et réparties dans tout le bassin de la dénitrification, un modèle agro-hydrologique spatialisé permettra une estimation mieux contrainte et plus fiable de la dénitrification et des autres termes du bilan azoté. Cette étude est réalisée en lien avec de nombreux programmes de recherche portés par le CAREN auquel l`unité GERE est associée.L`autre axe de recherche se focalise sur les transferts et transformations de l`azote au sein du système zone riparienne / cours d`eau / sédiments. En effet, il existe des relations importantes mais non quantifiées des évolutions. L`un des objectifs de cette seconde thèse est la quantification fine des interactions entre les petits cours d`eau et leurs sédiment à travers des bilans de matière (flux d`azote et carbone) entrée-sortie sur des tronçons de réseau hydrographique. Ces études des flux portent sur différents types de substrats sédimentaires et différentes concentrations en nitrates dans la colonne d`eau. Une relation simple est recherchée entre la rétention d`azote, la concentration en nitrate et la typologie des sédiments, afin de permettre une intégration dans les modèles. Ces deux axes de recherche, de part leur complémentarité spatiale, permettront à terme de modéliser plus finement les processus d` auto-épuration et de rétention de l`azote à l`échelle du bassin-versant.Nous présenterons les méthodes employées pour l`évaluation des flux, c`est à dire les techniques de traçage et les techniques d`évaluation des émissions gazeuses utilisées (traçage au brome et blocage à l`acétylène), et les premiers résultats obtenus.

This work aims to identify the sources of nitrogencontamination in nitrate vulnerable zones (NVZs) of Spain by means of the nitrogen isotope method. Three categories of nitrogen sources (synthetic fertilisers, animal wastes, and sludges and effluents from waste-water treatment plants) from three NVZs were analysed for their nitrogen isotopic composition (δ¹⁵N) in order to assess the applicability of the method to the identification of these N sources. The mean δ¹⁵N values were: +1.48‰ for synthetic fertilisers, +15.98‰ for animal wastes and +11.52‰ for sludges and effluents. The synthetic fertiliser sources were significantly different from the organic sources and so, the method can be used for their identification. The highest variability was found within the animal waste category. The range of values found for the different kinds of animal wastes (+5.86 to +36.74) was very wide and overlappedthe range found for sludges and effluents from waste-water treatmentplants (+4.57 to +20.18). Accordingly, these two nitrogen sources areisotopically indistinguishable.

To date there have only been a few studies that measured mercury emissions from background substrate worldwide, and only a small amount of mercury flux data, from background substrate, exists for the Western United States. Because of this, the database of mercury emissions from background units < 0.1 mg kg⁻¹ mercury) is incomplete. This study focused on the collection of in-situ mercury flux data from representative lithologic units in Nevada. Measured mercury fluxes from substrate with background mercury concentration throughout Nevada were low (mean 2.0 ± 4.1 ng m⁻² hr⁻¹), and ranged from –3.7 to 9.3 ng m⁻² hr⁻¹. The mean measured mercury flux is slightly higher than those measured from background substrate from various locations throughout the world. The mean mercury flux from in-situ mercury measurements from substrate located near altered geologic units across Nevada was 15.5 ± 24.2 ng m⁻² hr⁻¹. These mercury fluxes are higher than the values applied in published global models for naturally enriched geologic units.

Soil solution chemistry is a powerful tool for studying many aspects of soil science. Among several isolation techniques, centrifugation appears most promising as a method of extracting the soil solution in the laboratory. However, some operational conditions must be defined. The present work reports the influence of sample storage on the observed composition of the soil solution of two Brazilian soils submitted to different managements. Since metal speciation in soil solution significantly influences metal bioavailability, a second experiment was conducted to evaluate the effects of storage on Fe, Al, and Mn speciation by size exclusion chromatography (HPLC-SEC). The results showed that the effects of soil handling prior to solution extraction had a significant effect on soil solution composition, mainly when the sample was dried and rewetted. Only the samples that were kept refrigerated (4 °C) for 15 days led to results comparable to those obtained from fresh soils. However, considering the patterns of the UV detection chromatograms and metal distribution, only field moist samples should be used in studies related to Al, Mn, and Fe speciation in the studied soils.