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Święta Polska
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krystian
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 Anatomie : chapitre 6
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111
DISCUSSION ET CONCLUSION GENERALE
___________________________________________________________________________
Le rôle des lombriciens dans la redistribution des ETM dans le sol a pu être mis en évidence au
cours de ce travail par le biais de deux approches. La première nous a permis d’étudier au moyen
de deux techniques complémentaires (chimique et physique) la redistribution des ETM entre les
différents compartiments étudiés (sol, turricule et parois de galeries) et au sein de ces différents
compartiments (disponibilité, répartition granulo-densimétrique). La deuxième a permis
d’évaluer le rôle des lombriciens sur la qualité des eaux de percolation et notamment leur charge
en ETM.
La redistribution des ETM via les activités lombriciennes est étudiée à deux niveaux :
o inter-compartiment, c'est-à-dire les différences de concentrations totales en ETM
entre le sol et les microsites ;
o intra-compartiment, c'est-à-dire la disponibilité et la répartition granulodensimétrique
des ETM au sein même de ces microsites.
Les éléments traces métalliques ne sont pas concentrés dans les turricules et encore moins dans
les galeries. Le cadmium est le seul élément dont les teneurs dans les turricules et les parois de
galeries sont inférieures à celles obtenues dans le sol. La concentration d’un élément dans les
turricules et parois de galeries dépend de l’espèce lombricienne considérée et de ses préférences
alimentaires (Morgan et Morgan, 1992). Ainsi, l’ingestion sélective de particules plus ou moins
contaminées selon les préférences alimentaires d’un vers de terre entraîne une concentration plus
ou moins accentuée de ces éléments dans ses faeces et dans ses galeries. La présence de litière a
orienté le comportement alimentaire du ver, qui a préférentiellement ingéré cette litière non
contaminée plutôt que la MOS. Ceci entraîne une dilution des teneurs en Cd, Zn Pb et Cd au sein
des turricules et parois de galeries, ce qui explique que l’apport de boue, et par conséquent
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l’augmentation des teneurs en ETM dans le sol, n’a pas conduit à une concentration des ETM
dans les turricules et parois de galeries. Cependant, la durée de l’expérimentation (9 mois) ne
permettait pas le maintien de la période de jeun des lombriciens au delà de 2 mois. La séparation
des turricules en deux lots, avant apport de litière et après apport de litière, aurait peut-être permis
de voir une différence dans l’accumulation de nos 4 ETM dans les turricules.
Toutefois si le Cu, Pb, Zn et Cd ne sont pas concentrés dans les turricules et les parois de
galeries, leur disponibilité et leur répartition granulo-densimétrique est modifiée dans les
biostructures.
La composition des déjections et notamment leur granulométrie (Chapuis-Lardy et al, 1998)
dépend du comportement alimentaire du ver. Ainsi, là encore, l’ingestion de litière joue un rôle
important dans la granulométrie et la répartition des ETM au sein de ces fractions dans les
turricules et parois de galeries. Ainsi, la présence de débris organiques ou MOP augmente
considérablement dans les microsites par rapport au sol environnant, allant jusqu'à représenter
20% de la granulométrie totale des turricules : ces MOP étant issus en majeure partie de la litière
déposée en surface des microcosmes. Du fait de leur importance en terme de granulométrie, la
contribution des MOP (matières organiques particulaires) dans le stockage du Cu, Pb, Cd et Zn
augmente dans les turricules et les parois de galeries. De plus, ces MOP possèdent des
groupements organiques (COO-) capables de complexer les ETM et par conséquent, elles peuvent
constituer une fraction de stockage des ETM.
La redistribution chimique ou disponibilité des ETM dans les microsites varie selon le métal et la
modalité. Ainsi, en terme de redistribution chimique, par rapport au sol environnant :
" La disponibilité du Cu n’est pas modifiée,
" Le Cd et le Pb sont plus disponibles dans les turricules et les parois de galeries,
" Le Zn est plus disponible dans les microsites de la modalité Boue uniquement.
Le changement de disponibilité observé pourrait être lié à l’augmentation de la quantité de MOP
dans les biostructures. En effet, ces MOP constituent les formes les moins stables de la matière
organique, car peu transformées et donc facilement biodégradables par les microorganismes;
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cette faible stabilité peut alors aboutir à un relargage des ETM (Balesdent et al, 1988).
Dans les turricules et parois de galeries, la redistribution des ETM vers les MOP pourrait donc
conduire à une augmentation de la disponibilité des ETM.
Pour le cuivre, la redistribution physique ne s’accompagne pas d’une redistribution chimique : le
test d’extraction chimique employé ne suffit pas à mettre en évidence un changement de
disponibilité de cet élément au niveau des microsites.
Pour le cadmium et le plomb, la redistribution des ETM dans les MOP s’accompagne d’une
augmentation de disponibilité dans les microsites quelle que soit la modalité.
Pour ces trois éléments, l’effet ver prédomine sur l’effet Boue, l’apport de boue ne modifiant pas
la redistribution de ces éléments dans les microsites par rapport à la modalité Témoin. Les
hypothèses posées sont, soit que la redistribution de ces éléments est liée en majorité à l’ingestion
de litière et donc à un effet ver, soit que le Cu, le Pb et le Cd du fond géochimique sont
redistribués au même titre que les ETM provenant de la boue.
Le comportement du zinc est différent : sa disponibilité dans les turricules et parois de galeries
varie selon la modalité : elle est similaire à celle du sol dans le cas de la modalité Témoin, tandis
qu’elle augmente dans le cas de la modalité Boue. Ces résultats suggèrent que le zinc géogène
n’est pas mobilisé par les réactions liées aux activités des lombriciens (digestion, sécrétion de
mucus, …), alors qu’à l’inverse le zinc apporté par la boue est redistribué par les activités
lombriciennes.
La redistribution des ETM par les lombriciens se fait selon deux grands processus :
! Une redistribution liée au comportement alimentaire sélectif du ver qui va ingérer des
particules de sol plus ou moins contaminées et induire la concentration ou non de ces 4
ETM dans les turricules et parois de galeries par rapport au sol. De ce comportement
sélectif va dépendre également la distribution des ETM au sein même des microsites.
! Une redistribution liée aux réactions physico-chimiques engendrées par la présence et
les activités (ingestion de sol, bioturbation, ect..) des lombriciens : La spéciation du Cu,
Pb, Cd et Zn est ainsi modifiée, entraînant leur redistribution au sein même des
microsites.
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Les parois de galeries constituant des voies préférentielles d’écoulement des eaux, la
redistribution des ETM dans ces structures peut jouer un rôle sur la qualité des eaux de
percolation.
La présence de galeries accélère la circulation de l’eau dans la colonne de sol. (Francis et Fraser,
1998 ; Shipithalo et al, 2000). Ceci permet de penser qu’à teneurs équivalentes en ETM, leur flux
subit un accroissement corrélatif. De plus, les galeries constituent des interfaces chimiques
réactives qui peuvent modifier la spéciation des ETM (Scheu, 1987 ; Lee, 1985, Shipitalo et
Protz, 1989 ; Devliegher et Verstraete, 1997) et ainsi accélérer ou retarder le transfert des ces
éléments vers la solution du sol. Les variations de flux observées entre modalités avec et sans
vers sont la résultante de deux processus qui peuvent selon leur nature, cumuler leurs effets ou les
soustraire :
! Un processus physique se traduisant par une augmentation de la conductivité
hydraulique via les galeries et l’augmentation des surfaces de contact.
! Un processus «physico-chimique » se traduisant par un changement de spéciation des
éléments traces métalliques dans les galeries.
Au cours de notre expérimentation, nous avons mis en évidence une augmentation de la
conductivité hydraulique en présence de lombriciens. Cependant, l’impact des processus
« physico-chimiques » se déroulant à l’interface galeries / eau n’a pas pu être dissocié du
précédent, en raisons de difficultés techniques et méthodologiques. En effet, dans les
microcosmes sans vers soumis à une percolation plus lente, le processus « physico-chimique » a
pu être masqué par la mise en solution d’éléments présents dans la fraction hydrosoluble. Dans
les modalités avec vers, l’eau apportée en surface du microcosme va emprunter
préférentiellement la macroporosité : les pores recrutés lors de chaque apport d’eau étant les
mêmes. Pour les modalités sans ver, l’absence de macroporosité fait qu’un nombre plus important
de pores est recruté par l’eau de percolation : la fraction hydrosoluble des ETM sollicitée au
cours de ces arrosages successifs peut être plus importante à la différence des modalités avec ver
où l’eau emprunte préférentiellement la macroporosité d’origine lombricienne et la méso et micro
circumvoisines. Cette fraction hydrosoluble constitue une sorte de bruit de fond et peut masquer
l’effet « physico-chimique » des vers.
115
Un autre résultat obtenu dans le cadre de cette expérimentation est la prépondérance d’un effet
boue par rapport à celui des vers. Les flux d’ETM sont toujours plus importants pour les
modalités Boue. Ce résultat apporte un élément supplémentaire dans la compréhension de la
mobilité des ETM issus des boues de station d’épuration dans le sol. En effet, des travaux réalisés
en laboratoire montrent une immobilisation dans les horizons de surface des ETM apportés par
les boues (Giodarno et Mortvedt, 1976 ; Emmerich et al, 1982 ; Dowdy et al, 1991) : cette
immobilisation étant déduite de l’absence de migration d’ETM vers les niveaux sous-jacents.
Cependant, malgré l’absence de migration d’éléments, l’impossibilité de boucler les bilans de
masse à 100% suggère vraisemblablement une perte d’élément (Chang et al, 1984 ; Dowdy et al,
1991 ; Sterck et Richter, 1997). De récentes études démontrent que les ETM apportés par les
boues ne sont pas totalement immobilisés au sein des fractions solides du sol mais qu’une partie
de ces ETM peut passer en solution (Camobreco et al, 1996 ; Mc Bride et al, 1997; Richards et al,
1998). L’absence de migration d’un élément dans le sol ne signifie donc pas que cet élément soit
immobilisé dans les phases solides du sol. Dans le cadre de notre expérimentation, le Cu, Cd et
Zn apportés par les boues ne sont pas totalement immobilisés et passent en solution. En revanche,
l’élution du plomb étant plus importante dans le cas des modalités Témoin, cet élément est
probablement immobilisé dans les phases solides su sol suite à l’apport de boue.
Outre l’effet ver sur la conductivité hydraulique, les concentrations en cadmium des percolats des
modalités Boue avec et sans vers sont similaires. Selon certains auteurs (Harter et Naidu, 1995 ;
Camobreco et al, 1996 ; Grolimund et al, 1996 ; Karathanasis, 1996), des entraînements de
particules par les colloïdes contribuent à la mobilité des ETM dans le profil de sol. Dans le cadre
de notre étude, la migration du cadmium dans la matrice sol vers les horizons sous-jacents
associés aux résultats de percolation confirment qu’un front de cadmium labile apporté par les
boue migre dans le sol via la microporosité indépendamment des activités lombriciennes.
Grâce à ces différentes expérimentations, nous pouvons dresser un bilan de « redistribution » du
Cu, Pb, Cd et Zn dans un sol en présence de lombriciens. Les bilans globaux ont été calculés pour
une seule espèce lombricienne L.terrestris (figures V1 et V.2). Les bilans de redistribution
obtenus pour N.giardi sont présentés en annexe (Annexe 6).
116
Sol
stock initial : 76.35 mg
0,86 %
dt 0,21 disponible
1,03 %
dt 0,30 disponible
0,20 %
dt 0,08 disponible
Boue
30.07 mg
Sol
stock initial : 103.8 mg
1.13 %
dt 0,97 disponible
0,72 %
dt 0,48 disponible
0,10 %
dt 0,05 disponible
Soit 1,95 %
dt 1,5 disponible
Soit 2,09 %
dt 0,59 disponible
Témoin Boue
Bilan du cuivre
Bilan du Plomb
Sol
stock initial : 186.15 mg
0.69 %
dt 0,33 disponible
0,55 %
dt 0,36 disponible
0,16 %
dt 0,1 disponible
Boue
22.5 mg
Sol
stock initial : 208.72 mg
0.84 %
dt 0,72 disponible
0.45 %
dt 0,36 disponible
0,08 %
dt 0,05 disponible
Soit 1,37 %
dt 1,13 disponible
Soit 1,4 %
dt 0,79 disponible
Témoin Boue
Soit 0,02% Soit 0,03 %
Soit 0,03 10-3 % Soit 0,03 10-3 %
Litière
3,8 10-4 mg
Litière
3,8 10-4 mg
Litière
4,48 10-4 mg
Litière
4,48 10-4 mg
117
Bilan du Cadmium
Sol
stock initial : 7.9 mg
0.27 %
dt 0,23 disponible
0.36 %
dt 0,25 disponible
0,09 %
dt 0,04 disponible
Boue
0.7 mg
Sol
stock initial : 10.55 mg
0.47 %
dt 0,43 disponible
0.22 %
dt 0,21 diponible
0.04%
dt 0,04 disponible
Soit 0,73 %
dt 0,07 disponible
Soit 0,72 %
dt 0,05 disponible
Témoin Boue
Sol
stock initial :536.15 mg
0.55 %
dt 0,08 disponible
0,62 %
dt 0,12 disponible
0,24 %
dt 0,04 disponible
Boue
102.21 mg
Sol
stock initial : 683.77 mg
1 %
dt 0,55 disponible
0.58 %
dt 0,23 disponible
0.11 %
dt 0,02 disponible
Soit 1,69 %
dt 0,8 disponible
Soit 3.56 %
dt 0,23 disponible
Témoin Boue
Bilan du Zinc
Soit 0,06% Soit 0,18 %
Soit 0,011% Soit 0,045 %
Litière
2,29 10-3 mg
Litière
2,29 10-3 mg
Litière
1,12 10-5 mg
Litière
1,12 10-5 mg
118
Ces bilans montrent que la contribution de ces 2 espèces lombriciennes dans la redistribution des
ETM dans le sol est modeste : 1 à 3% des ETM du stock initial sont redistribués dans les
turricules et parois de galeries et un maximum de 0,18% dans les eaux de percolation. En terme
de bilan, la redistribution globale du cuivre, plomb, cadmium et zinc dans les turricules et
parois de galeries est plus importante pour les modalités Témoin. Par exemple, pour le zinc, 3,6
% du zinc présent dans le stock initial est redistribué dans les microsites de la modalité Témoin
pour 1,69% dans le cas de la modalité Boue. Cette redistribution plus importante dans les
microsites de la modalité Témoin s’explique par le fait que les lombriciens ont produit plus de
turricules et de galeries dans les modalités Témoins que dans les modalités Boue (Annexe 5).
Deux hypothèses peuvent expliquer cette observation :
! Une « toxicité » de boues sur les lombriciens.
La présence de boue n’a pas eu d’impact toxique visible sur les paramètres
biodémographiques des deux espèces lombriciennes. L’importante mortalité observée pour
L.terrestris dans les deux modalités serait plutôt due à une durée de jeun trop longue pour
cette espèce épi-anécique. Cependant, l’activité proprement dite des lombriciens peut avoir
été affectée par la présence de boue.
! Un effet MO lié à la présence de boue.
L’autre hypothèse posée est que la boue apportant de la MO, les vers doivent parcourir moins
de volume afin de puiser une quantité de MO suffisante à sa survie. Ce qui pourrait également
expliquer le fait que moins de turricules et de galeries aient été produits en présence de boue.
Il faut cependant distinguer la redistribution inter-compartiment (concentration totale dans le sol,
turricules et parois de galeries) de la redistribution intra-compartiment (changement de
disponibilité et de phases porteuses). Or, si la redistribution inter-compartiment du cuivre, plomb,
cadmium et zinc est plus importante dans le cas des modalités Témoin, la redistribution intracompartiment
est plus importante dans le cas de la modalité Boue : la part d’éléments
potentiellement disponibles dans les microsites de la modalité Boue est supérieure à celle de la
modalité Témoin. Il semble donc qu’en terme de changement de spéciation (réactivité), le Cu, Pb,
Cd et Zn issus de la boue constituent un pool plus facilement « mobilisable » que les ETM du
fond géochimique. La redistribution de ces éléments sous des formes plus potentiellement
disponibles dans les microsites peut favoriser le transfert de ces éléments vers les nappes.
119
En conclusion rappelons que deux séries d’expérimentations nous ont permis de séparer l’action
des lombriciens sur la redistribution des ETM dans les eaux de percolation et les compartiments
du sol à savoir le sol environnant, les turricules et les parois de galeries.
Le rôle des turricules et des parois galeries en tant qu’interfaces chimiques réactives pouvant
modifier la spéciation des ETM est mis en évidence : la distribution chimique et physique des
ETM dans ces microsites étant différente de celle sol environnant. Deux types de redistribution
ont été identifiés :
Une redistribution alimentaire : L’ingestion de particules plus ou contaminées détermine les
concentration totales en ETM dosés dans les microsites, contribuant ainsi à une redistribution des
ETM entre compartiment (sol, turricule et parois de galeries). Cette redistribution alimentaire
peut également influer sur la distribution des ETM au sein même de ces compartiments : les
MOP préférentiellement ingérées par le ver deviennent dans les turricules et parois de galeries,
une des principales fractions de stockage de ces ETM (Cu, Pb, Cd et Zn).
Une redistribution physico-chimique liée aux activités lombriciennes (ingestion, digestion,
bioturbation) et à son cortège de réactions associées (activité des micro-organismes, pH, CEC,
…) : ceci va modifier la spéciation des ETM dans les microsites, les rendant généralement plus
disponibles.
120
Ver/Sol/ETM
Ingestion Sélective Caractérisation des microsites
Teneurs en C, N et ETM
Granulométrie
Bioturbation
" Dépôt de mucus
" Enrichissement en C
" Activité des micro-organismes
Modification des paramètres physico-chimiques
(pH, potentiel d’oxydo-réduction, …)
Redistribution alimentaire
Redistribution physico-chimique
Action directe
Action indirecte
Redistribution « physique » Redistribution «chimique» Modification
Spéciation
Figure V.3 Schéma de redistribution des ETM par les lombriciens
Les modifications de spéciation des ETM au niveau des microsites et notamment des parois de
galeries peuvent avoir une influence sur la qualité des eaux de percolation. Les flux d’éléments
traces métalliques dans les eaux de percolation augmentent en présence de ver. Cette
augmentation dépend en premier lieu de l’augmentation de la conductivité hydraulique due à la
présence de galerie. Des processus physico-chimiques interviennent également au niveau des
biostructures lombriciennes influençant le transfert des ETM vers les nappes : ces processus
pouvant accélérer le transfert ou le retarder. La part prise par l’augmentation de la conductivité
hydraulique et les modifications physico-chimiques n’ont pu être dissociés.
121
Présence de galeries # Augmentation de la conductivité hydraulique
Augmentation des flux de sortie d’ETM
Interface physico-chimique réactive
# modification de la spéciation des ETM
Favorise le lessivage des ETM
Figure V.4 Influence des lombriciens sur la qualité des eaux de percolation
Des travaux complémentaires permettraient de préciser le rôle des lombriciens dans la
redistribution des ETM :
! Il conviendrait de mieux identifier l’origine du métal réellement redistribué dans les
microsites. L’utilisation de marqueur isotopique associés aux ETM de la boue permettrait
l’identification exacte des ETM redistribués dans les turricules et les parois de galeries.
! Il conviendrait également d’évaluer plus précisément la redistribution des ETM du sol et
non de la litière. La mise en place d’expérimentation plus courte 2 mois, avec et sans
litière permettrait ainsi de différencier les deux type de redistribution : la redistribution
liée au comportement alimentaire du ver et celle liée aux processus physico-chimiques se
déroulant dans les microsites.
! Il conviendrait de mieux comprendre les processus modifiant la spéciation des ETM dans
les biostructures. La réalisation d’extractions séquentielles plus complètes, ainsi que le
suivi de différents facteurs comme le pH, la CEC et le potentiel d’oxydoréduction dans les
microsites pourraient apporter des éléments de réponses quant à la compréhension des
mécanismes responsables du changement de spéciation des ETM dans les microsites.
! Enfin, il conviendrait de déterminer faire la part entre les phénomènes « chimiques » et
« physiques » intervenant dans l’augmentation des flux d’éléments traces dans les eaux de
percolation en présence de lombriciens, après lessivage complet de la fraction des ETM
présents dans la fraction hydrosoluble.
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 Posté le: Dim Fév 19, 2006 11:47 pm
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Eric
Invité
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Oooh la la ! Qu'est ce qui t'arrive ?
Tu te passiones maintenant pour la podologie ou tu t'es cogné la tête sérieusement.
En tout cas je souhaite bon courage à ceux et celles qui essaieront de comprendre tous ces mots barbares. 
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Posté le: Lun Fév 20, 2006 11:49 am
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Eric
Invité
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Je viens de comprendre (je suis toujours un peu long à la détente) : tu as traduit un texte de podologie pour quelqu'un de particulier. 
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Posté le: Lun Fév 20, 2006 11:52 am
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krystian
Święta Polska Webmaster
Inscrit le: 30 Déc 2005
Messages: 2373
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Il s'agît des forums de traduction ici
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Posté le: Lun Fév 20, 2006 2:23 pm
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Page 1 sur 1 [4 messages]
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