Réactivité de la matière organique dissoute et mobilité des pesticides dans différents contextes d’utilisation du sol - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Réactivité de la matière organique dissoute et mobilité des pesticides dans différents contextes d’utilisation du sol

Résumé

Dissolved organic matter (DOM) may by its biological and physicochemical properties play a major role in the fate of organic pollutants in soil. Its reactivity to the subsoil is strongly controlled by the dynamics of formation and decomposition of organic matter inputs. In agroecosystems, it is difficult to identify changes in the dynamic and quality of dissolved organic carbon (DOC) as well as their influence on the movement of organic pollutants towards groundwater. This work aims to study the spatial and temporal variability of DOM and the processes by which DOM may influence the fate of organic pollutants in subsoil. Two methods of soil management corresponding to contrasting agricultural settings were selected for this study: one concerning the introduction of temporary grassland in cereal rotations to mitigate the risks of groundwater contamination (SOERE-ACBB Lusignan , 86, Cambisol) and the other one concerning the recycling of organic waste products, PRO (composts) in cereal rotations in the context of agricultural use of these products in periurban areas (SOERE-PRO, ORE-Qualiagro Feucherolles, 78, Luvisol). The results showed that the dynamics and composition of DOM in agricultural soils vary more or less depending on management practices and environmental conditions (seasonal variations). We found that DOM adsorption to the subsoil is very important (75-86%); it depends slightly on DOM origin, but strongly on low DOC concentrations range (0-36 mg L- 1) and mineral soil constituents. Adsorption of organic pollutants to subsoil is related to their intrinsic physicochemical properties and those of mineral and organic soil fractions. Except for DOM extracted from soil amended with sewage sludge and green waste compost which favours the adsorption of dibutyl phthalate to the Luvisol profile, no clear effect of DOM on organic pollutants sorption was observed. The weak influence of DOM on the adsorption of organic pollutants may be due to the presence of low concentrations of DOC in the soil solution (~ 10 mg L-1). Our study help conclude that under natural conditions of agroecosystems functioning, DOM has little influence on the mobility of organic pollutants in subsoil.
La matière organique dissoute (MOD) peut par ses propriétés physico-chimiques et biologiques jouer un rôle prépondérant dans le devenir des polluants organiques dans le sol. Sa réactivité vis-à-vis des phases solide et liquide des horizons profonds du sol est fortement conditionnée par la dynamique de formation et de décomposition de la matière organique entrante. Dans les agrosystèmes soumis à l’influence anthropique, il est difficile de cerner les modifications engendrées dans la redistribution et la qualité du carbone organique dissous (COD) et les polluants organiques qu’il peut mobiliser vers les eaux souterraines. Ce travail cherche à étudier la variabilité spatio-temporelle de la MOD et les processus qui peuvent l’impliquer dans le devenir des polluants organiques dans les horizons profonds du sol. Deux modes de gestion des sols correspondant à des contextes agricoles contrastés ont été retenus pour cette étude : l’un concernant la mise en place de prairies temporaires dans les rotations céréalières pour diminuer les risques liés à la qualité des eaux souterraines (SOEREACBB Site de Lusignan, 86, Cambisol) et l’autre, l’apport de produits résiduaires organiques, PRO (composts) sur des rotations céréalières dans un contexte de valorisation agricole de ces produits (SOERE-PRO, Site Qualiagro à Feucherolles, 78, Luvisol). Les résultats ont révélé l’influence de la variabilité saisonnière et des modes de gestion sur la dynamique de formation de la MOD. Ils montrent dans les lixiviats de terrain des concentrations de COD globalement faibles (≤13.5 mg l-1) qui augmentent en début des saisons hivernales et printanières. Elles sont plus élevées dans le profil du Luvisol soumis aux amendements organiques (+5.2 mg l-1) comparé au témoin (sans amendement). La caractérisation par les méthodes de spectro-fluorescence et de chromatographie d’exclusion stérique a indiqué une faible influence des modes de gestion sur la composition de la MOD. Les chromatogrammes et les mesures d’UV-absorbance ont permis de constater des différences entre les conditions expérimentales de laboratoire et celles au champ. Certaines caractéristiques de la MOD des lixiviats de terrain diffèrent de celles de la MOD des extraits de l’horizon de surface de sol au laboratoire suggérant l’hypothèse d’une forte interaction de la MOD de surface à la phase solide des horizons profonds du sol au cours du processus de lixiviation. Cette interaction quantifiée par l’adsorption s’est avérée globalement très forte (75-86%), quasiment similaire entre les horizons profonds du Cambisol, mais augmente avec la profondeur dans le Luvisol. Aucune différence significative entre l’adsorption de MOD des différents traitements étudiés n’a été observée. Ces résultats peuvent s’expliquer par les gammes de concentrations de COD relativement faibles (0-36 mg l-1) utilisées dans nos expérimentations. En ce qui a trait au comportement des polluants organiques dans le profil du sol, nous avons montré que l’adsorption de l’herbicide dicamba, très faible au Cambisol et négligeable dans le cas du Luvisol, est fortement régulée par le pH du sol. Par ailleurs, l’adsorption des pesticides isoproturon et diflufénican diminue avec la profondeur du sol et est principalement conditionnée par la présence de matière organique. Contrairement aux pesticides, le dibutylphtalate qui est un polluant organique retracé dans les parcelles amendées par du compost est plus retenu en profondeur grâce à la fraction minérale du sol. L’adsorption des polluants organiques a été expérimentée en présence de la MOD extraite du sol à partir des différents traitements étudiés. Dans la gamme de faible concentration de COD utilisée (10 mg l-1), la MOD a peu d’effet sur l’adsorption des polluants organiques ; à l’exception du cas de la MOD dérivée du sol amendé par du compost de déchets verts et de boues de station d’épuration qui favorise, grâce à de possibles réactions de complexation, l’adsorption du dibutyl-phtalate au Luvisol. Cette étude permet de conclure que dans les conditions naturelles de fonctionnement des agrosystèmes, la MOD a peu d’influence sur la mobilité des polluants organiques dans les horizons profonds du sol.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-02811503 , version 1 (06-06-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02811503 , version 1
  • PRODINRA : 179154

Citer

Nadler Nahindy Simon. Réactivité de la matière organique dissoute et mobilité des pesticides dans différents contextes d’utilisation du sol. Sciences du Vivant [q-bio]. Université de Poitiers, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02811503⟩
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