INVENTAIRE, SPÉCIATION ET DYNAMIQUE DES CONTAMINANTS MÉTALLIQUES DANS DES PRODUITS RÉSIDUAIRES

ORGANIQUES

Travaux de Marie Tella, post-doctorante

et Emmanuel Doelsch, chercheur

UR Recyclage et risque

Dakar, décembre 2011Frédéric Feder, UR Recyclage et risque,

LEMSAT, IRD-ISRA-UCAD campus de Bel-Air, Dakar

Objectifs généraux

Teneurs totales PRO brut

Répartition granulométrique

Incubations en conditions contrôlées

Mesures par DGT (Diffusive Gradients in Thin films)

Modélisations physico-chimiques

2

1. Inventaire

3. Dynamique

Méthodes spectroscopiques

Extractions chimiques

2. Spéciation

Caractérisation des ETM au sein des PRO Comportement des ETM lors d’interactions

sol/PRO

* PRO = Produits Résiduaires Organiques

Bilan des teneurs totales en ETM

Très large gamme de teneurs

5 PRO sur 14 possèdent de très fortes teneurs en ETM

3

Caractéristiques de la population

PRO (mg.kg-1 MS)

Cu Zn Pb Ni Cr Cd

Cette étude 10-390 80-3200 1-2500 10-190 20-450 0.1-

9.7

Littérature 50-640 160-3200 2-730 13-80 7-265 0.3-5

e.g., Anderson, 2001 ; Sager, 2007; He et al., 2007.

Caractéristiques de la population

4

Sources de contamination Zn/Cu/Cd/Pb : composts d’ordures

ménagères

Absence de tri des orduresPrésence déchets industriels

Cu/Pb/Zn

Pb/Zn/Cd

Zn/Cd

Pb

Caractéristiques de la population

5

Sources de contamination Zn/Cu : déchets agricoles

Alimentation porc :

ZnO : 250 mg.kg-1 MSCuSO4 : 150 mg.kg-1

MS

90 % du Zn fournis aux porc est excrété et se retrouve dans le lisier (Revy et al., 2003)

Additifs alimentaires

Compost de lisier de porc

Fractionnement granulométrique

6

Répartition granulométrique ETM Compost OM, Mahajanga, Madagascar

Enrichissement en Cu dans la fraction fine

Fractionnement granulométrique

7

Répartition granulométrique ETM : résumé

Compost OM, Mahajanga, Madagascar

Présence dans <0.2 µmCu/Ni

Enrichis dans 0,2-20 µm Cu/Zn/Pb/Ni/Cr/Cd

Enrichis dans > 2000 µm Ni/Cr/Cd

Enrichissement de tous les ETM dans fraction fine

Discrimination : - présence dans le dissout- enrichissement dans fraction

grossière

Répartition non

constante entre les

PRO

Conclusions sur la partie inventaire

8

50 % des composts comportent des teneurs pour au moins 1 ETM > valeurs légiférées – Risque encouru par la pratique de l’épandage agricoleBoues de STEP : aucun risque dus aux ETM d’après les normes

Pas de discrimination de l’origine géographique des PRO (nord vs sud) dans les teneurs totales en ETM

Trois groupes d’ETM selon les sources de contamination existantes Ni et Cr = sources géogénique ou anthropique urbaine Cu/Zn = sources anthropique agricole ou urbaine Pb/Cd = source anthropique urbaine

Fractionnement granulométrique Enrichissement des ETM dans fraction fine Association ETM /majeurs pour un PRO identification phases porteuses

Intensification agricole par le recyclage des PRO

UN DES RISQUES = CONTAMINANTS MÉTALLIQUES

Atkinson et al., 1953 = première étude des ETM dans les fumiers

Introduction

Prise de conscience tardive

Objectif = recherche d’outils pour évaluer le risque engendré par la présence

de contaminants métalliquesSont-ils disponibles ?

9

Contaminants métalliques : démarche de modélisation MODÈL

E

ENTRÉES

CALAGE DES PARAMÈTRES D’ENTRÉES

SORTIES

Dynamique des ETM au cours de la minéralisation

10

Incubations en conditions contrôlées

Mesures par technique DGT

Spéciation des ETM

Spéciation MO

Méthodes

Modèle d’évolution de la spéciation au cours du temps

Adaptation outils existants

Méthodes

MO

Objectif = compréhension de sa réactivité avec les ETM

Outils : Extractions chimiques Mesure UV Mesure IR et RMN

Spéciation

ETM

Objectif = Identification des phases porteuses (inorganique ou organique)

Outils : Extractions chimiques µfluorescence X Spectroscopie d’absorption X

11

Conclusions12

Court terme : données fournies par PRO sélectionnés

Long terme : modélisation prédictive de la dynamique des ETM

spéciation des ETM au sein des PRO+