distribution and influence of organic matter and microorganisms on aggregation and contaminant...
DESCRIPTION
Répartition et influence de la matière organique et des microorganismes sur l'agrégaiton et le relargage de polluants dans des sédiments issus de l'infiltration d'eaux pluviales urbaines En ville, les eaux pluviales sont parfois collectées et infiltrées à travers des bassins d’infiltration (BI). Cette pratique pourrait conduire au transfert de pollution de la ville vers les nappes d’eaux souterraines. Cette étude a eu pour but d’apporter des éléments de réponse à la question suivante : les sédiments déposés à la surface des BI par l’infiltration des eaux pluviales constituent-ils une source de pollution ? Par la caractérisation biophysicochimique de différents prélèvements de sédiments, nous avons montré que l’état physicochimique et biologique de la couche sédimentaire évolue en fonction de l’état hydrique des BI. L’agrégation a été particulièrement étudiée. Les rôles agrégeant de la matière organique, de certains microorganismes et des faibles teneurs en eau ont été soulignés. Nous avons notamment observé la distribution préférentielle de molécules organiques de haut poids moléculaires et de Cyanobactéries dans les agrégats. Par l’étude de la fraction mobilisable lors du passage de l’eau, nous avons montré que l’état physicochimique et biologique des sédiments influence leurs capacités de relargage de contaminants. La mobilisation de particules, de contaminants métalliques, organiques et de bactéries est plus importante à partir de sédiments humides. Plus que la seule teneur en eau, l’historique hydrologique récent des sédiments semble un paramètre déterminant leur capacité de relargage : récemment perturbés, ils relargueraient plus. Cette thèse invite à considérer les sédiments issus de l’infiltration des eaux pluviales non plus seulement comme des matériaux pollués et une source de transfert de contaminants, mais aussi comme des milieux de surface riches en nutriments et en diversité microbiennes, jeunes et aux conditions de vie extrêmes. In urban area, stormwater are often collected and infiltrated towards infiltration basin (IB). Then, contamination could be transferred from city to groundwater resources. This study provides pieces of answer to the following issue: are the deposited sediment at the surface of IB during stormwater infiltration a contamination source? By characterization of various sediment samplings, the sediment biological and physicochemical state was shown to change with the hydric status of the IB. Aggregation was particularly studied. Influences of Organic Matter (OM), microorganism and low water content in aggregation processes were underlined. Preferential distribution of high molecular weight organic compounds and Cyanobacteria inside aggregates were notably observed. By the study of the mobile fraction of sediments when water pass through, we have shown that the ability of contaminant to be leached from sediments changes with the biological and physicochemical characteristics of the sediment. Particles, heavy metals, organic compounds and bacteria were highly leached from moist sediment than from dry one. Results demonstrated that not only water content is influent but also the hydrologic former history: leaching from recently disturbed sediment is higher. This work suggests to consider the sedimentary layer at the surface of IB not only as contaminated material and potential source of contamination but also as nutrient-rich, microbial-biodiverse, young and with extreme living conditions material.TRANSCRIPT
Agrégation et relargage de polluants dans des matériaux issus de l’infiltration d’eaux pluviales urbaines
12 mars 2008 Soutenance de thèse de Doctorat parAnne-Laure BADINLaboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE / Université de LyonLaboratoire d'Ecologie Alpine, CNRS UMR 5553, Université Joseph Fourier, Grenoble, F-38041, France
Lorsqu’il pleut…Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
En zone non construite En zone construite imperméabilisation des surfaces
Dérèglement du cycle de l’eauCollecte et élimination des eaux pluviales
Infiltration des eaux pluviales en zone urbaine
ZI drainée par le bassin d’infiltration DjR, Chassieu. Image Géoportail retravaillée.
Surface d’infiltration
Bassin versant
Concentration des fluxDonnées pluviométrie des
stations de Bron et de Genas 2003-2005 (Larmet, 2007)
Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Transport particulaire des eaux pluvialesIntroduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
La couche de surface des bassins d’infiltration (BI)
Limoneux (80% en masse, <100µm)
Organiques 4-27% (forte charge lipidique (Durand, 2003))
Multicontaminés
Alternances hydriques marquées
PROBLEMATIQUELes matériaux déposés à la surface des bassins d’infiltration d’eaux pluviales urbaines constituent-ils une source de pollution ?
Zn 1000-2000 Cu 150-250
Pb 300-400 Ni 100-150
Cr 50-100 Cd 5-15
in μg/g of DW soil
Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
temps1995 20102000 2005
Delmas Gadras
Datry
Lee et al. Durin
Larmet
Durand NogaroMermillod-Blondin et al.
Roger et al.
Zanders et al.
PétavySaulais
Murakami et al.
Le CoustumerDechesne
Sriyaraj and Shutes
Färm
Marsalek and Marsalek
Scholes et al.
DÉCHETSINTERFACE ANTHROPISÉE
Dosages métaux totaux
Spéciation métaux
Nutriments MO
Phase colloïdale
InvertébrésBactéries
Comment l’étude de ces matériaux a t-elle évoluée?
« Matériau formant la couche de surface des BI » ou « matériau » Connaître les variations physicochimiques de ces matériaux
Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Structure ?Variations hydriques ?
La structure d’un matériau poreux
Contact solide-liquide lessivage des polluants
Structure: arrangement des particules entre elles + porosité
Paramètre dynamique• Influences: de la MO, de la teneur en eau, de
l’activité microbienne, …
Micropores (<5 µm)
Macropores (>5 µm)
Agrégat
Dessin illustrant un matériau poreux particulaire (Badin)
Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Macroporosité
Microporosité
Schéma L. Lassabatere, 2002
Les facteurs influençant l’agrégation
Sols agricoles
Stades précoces de formation de sols (croûtes biologiques)
Interfaces urbaines? Alternances hydriques marquées?
Fine racine de blé associée avec des particules argileuses et silteuses. D’après Oades and Waters (1991).
Influence de Cyanobactéries sur la structure du sol. Photo MEB d’après Prescott et al. (2003)
Exemples:
ciment
particule argileuse
0.2
µm
20
µm bactérie
particules argileuses
hyphe fongique
A des échelles différentes:
D’après Tisdall and Oades (1982)
Végétaux Faune du sol Invertébrés
MicroorganismesCarbonates
Matières organiquesArgile
Ciment
MicroagrégatsMacroagrégats
Alternances hydriques
Introduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Alternance d’ennoyage et d’assèchement des BIIntroduction
ObjectifsMéthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Problématique de la thèse
Les matériaux déposés à la surface
des bassins d’infiltration d’eaux pluviales urbaines
constituent-ils une source de pollution ?
Un constat:
Le fonctionnement du BI induit des perturbations fréquentes et intenses de la couche sédimentaire de surface.
Deux hypothèses: L’état physicochimique et biologique des matériaux évolue en fonction
de l’état hydrique des BI ; L’état physicochimique et biologique des matériaux influence leurs
capacités de relargage de contaminants.
Introduction
Objectifs
Méthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Objectifs Après une pluie Après une période sèche
? ?
Variabilité physicochimique et
biologique des matériaux ?
Fraction mobilisable par le passage de l’eau ? Son évolution ?
Distribution microstructurale des
constituants (agrégats)
Introduction
Objectifs
Méthodologie &résultatsSynthèsePerspectives
Site d’étude
Site Bassin d’infiltration des eaux pluviales (Chassieu, Est de Lyon)
Matériau étudié couche sédimentaire de surface
D’après Goutaland, 2008
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Prélève-ments in
situ
Séchage en conditions contrôlées
Fractionnement granulométrique
Distribution microstructurale des
constituants (agrégats)
Agrégation; minéraux; dosages: majeurs, métaux lourds, COT, ammonium, nitrates; paramètres biologiques (biomasse, abondance bactérienne, biomasse fongique, structure des communautés, identification); analyse moléculaire de fraction lipidique de la MO (extraite au DCM).
Fraction mobilisable par le passage de l’eau ? Son
évolution ?
Lessivage doux
ANALYSES
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Variabilité physicochimique et biologique des matériaux
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Fractionnement granulométrique
Variabilité physicochimique et biologique des matériaux
Distribution microstructurale des
constituants (agrégats)
ANALYSES
Agrégation; paramètres biologiques; minéraux; dosages: majeurs, métaux lourds, COT, ammonium, nitrates; analyse moléculaire de fraction lipidique de la MO.
Fraction mobilisable par le passage de l’eau ? Son
évolution ?
Lessivage douxPrélève-ments in
situ
Séchage en conditions contrôlées
Prélèvements
Une seule zone (2.5m2)
5 dates
5 échantillons / date
en m
m Pluviométrie 7j avant chaque prélèvement
10/05/06 10/12/0710/04/07 31/07/07 11/09/07
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Caractéristiques des matériaux prélevés sous différents conditions hydriques
CARACTÉRISTIQUES PHYSICOCHIMIQUESCARACTÉRISTIQUES
BIOLOGIQUESDate de
prélèv.
Teneur en
eau en %
(MT)
***
MO en
% de la
MS
***
%
agrégats
stables
***
pH***
Ammonium
en µg /g MS
***
COT en
mg/g MS
Σ (ETM)
en µg/g
MS
Nombre de
bactéries
X10+9 /g MS
***
Biomasse en
µg de N/g
MS
***
10 Mai 06 39 ± 7 10 ± 2 41 ± 13 7.3 ± 0.1 717 ± 36840.2 ±
12.8
1934 ±
18835.4 ± 9.5 301.0 ± 91.8
10 Avril
0714 ± 7 10 ± 3 73 ± 8 7.3 ± 0.1 81 ± 8
53.1 ±
1.1
1985 ±
3388.3 ± 4.3 68.4 ± 16.3
31 Juill.
075 ± 3 11 ± 2 86 ± 3 6.9 ± 0.1 53 ± 9
44.0 ±
11.7
1738 ±
19212.4 ± 1.6 28.3 ± 9.7
11 Sept.
075 ± 1 12 ± 2 89 ± 2 7.1 ± 0.1 88 ± 15
52.0 ±
3.1
1827 ±
11912.7 ± 2.5 32.7 ± 8.5
10 Dec.
0736 ± 4 14 ± 4 75 ± 3 7.4 ± 0.1 81 ± 18
56.2 ±
2.5
1722 ±
11337.4 ± 3.5 165.0 ± 75.5
***: p-value<0.01; différence de couleurs prélèvements significativement différents
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
CARACTÉRISTIQUES PHYSICOCHIMIQUESCARACTÉRISTIQUES
BIOLOGIQUESDate de
prélèv.
Teneur en
eau en %
(MT)
***
MO en
% de la
MS
***
%
agrégats
stables
***
pH***
Ammonium
en µg /g MS
***
COT en
mg/g MS
Σ (ETM)
en µg/g
MS
Nombre de
bactéries
X10+9 /g MS
***
Biomasse en
µg de N/g
MS
***
10 Mai 06 39 ± 7 10 ± 2 41 ± 13 7.3 ± 0.1 717 ± 36840.2 ±
12.8
1934 ±
18835.4 ± 9.5 301.0 ± 91.8
10 Avril
0714 ± 7 10 ± 3 73 ± 8 7.3 ± 0.1 81 ± 8
53.1 ±
1.1
1985 ±
3388.3 ± 4.3 68.4 ± 16.3
31 Juill.
075 ± 3 11 ± 2 86 ± 3 6.9 ± 0.1 53 ± 9
44.0 ±
11.7
1738 ±
19212.4 ± 1.6 28.3 ± 9.7
11 Sept.
075 ± 1 12 ± 2 89 ± 2 7.1 ± 0.1 88 ± 15
52.0 ±
3.1
1827 ±
11912.7 ± 2.5 32.7 ± 8.5
10 Dec.
0736 ± 4 14 ± 4 75 ± 3 7.4 ± 0.1 81 ± 18
56.2 ±
2.5
1722 ±
11337.4 ± 3.5 165.0 ± 75.5
Caractéristiques des matériaux prélevés sous différents conditions hydriques
Empreintes génétiques des communautés microbiennes
0.25 g ADN total
Extraction1
2
ssu
ARNr16S
Région cible pour les bactéries
Amplification par PCR
enzyme
+ amorces
3CE-SSCPADN
simple brin
Electrophorèse capillaireGel de polyacrilamide
Détecteur
Inte
nsi
té d
e
flu
ore
scen
ce
Temps de rétention de l’ADN converti en pb équivalents
Profil SSCP empreinte génétique de la communauté bactérienne
matériaux
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Des communautés microbiennes contrastées
b a
Date de
prélèv.
Teneur en eau
en % (MT)
***
% agrégats
stables
***
10 Mai 06 39 ± 7 41 ± 13
10 Avril 07 14 ± 7 73 ± 8
31 Juill. 07 5 ± 3 86 ± 3
11 Sept. 07 5 ± 1 89 ± 2
10 Dec. 07 36 ± 4 75 ± 3
Corrélation des communautés microbiennes et de l’agrégation
Séchage en conditions contrôlées
Remise en suspension, étalement et drainage
Suivi de l’assèchement par pesée journalière
Prélèvements: environ 100 g: à j1 (humide) et j20 (sec) lessivage, nbactéries, … quelques g tous les 2 j agrégation, H2O
Prélèv. j1
Prélèv. 1j/2
X 3 bacs
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Caractérisation de l’AGREGATION
+ ultrasons
1 min
Mesures par granulomètrie laser
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Caractérisation de l’AGREGATION
Fraction agrégéesensible à 1 min d’US
+ ultrasons
1 min
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Le séchage favorise l’agrégation
Taille (a) Stabilité (b)
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
(a)
(b)
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Variabilité physicochimique et biologique des matériaux
Paramètres stables vs paramètres variables
Teneur en eau vs historique hydrique
Paramètres biologiques quantitatifs – teneurs en eauCommunautés bactériennes – agrégation: Mai – Décembre-Avril – Juillet-Septembre
événement pluvieux important en mai: destructuration des matériaux?
Le séchage favorise l’agrégation
De quoi sont constitués les agrégats?
Mai Décembre
Métaux totauxCOT
H20, pH, NH4+
AgrégationParamètres biologiques
Fractionnement granulométrique
Distribution microstructurale des
constituants (agrégats)
ANALYSES
Agrégation; paramètres biologiques; minéraux; dosages: majeurs, métaux lourds, COT, ammonium, nitrates; analyse moléculaire de fraction lipidique de la MO (extraite au DCM).
Fraction mobilisable par le passage de l’eau ? Son
évolution ?
Lessivage douxPrélève-ments in
situ
Séchage en conditions contrôlées
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Variabilité physicochimique et biologique des matériaux
Optimisation des tailles de coupure, isoler les agrégats
Lavages doux
Tamisage et sédimentométrie
Analyses des fractions
Fractionnement granulométrique
Matériaux non destructurés
>1000 µm
160-1000 µm= agrégats
10-160 µm
< 10 µm
Macroporosité
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Caractéristiques des agrégats
Taille: 160-1000 µmMinéralogie
• Calcite, quartz, albite, chlorite, muscovite, K-feldspath• Pas de différenciation entre fractions
Géochimie•Substrat fluvioglaciaire carbonaté•Éléments fins apportés par les eaux pluviales: riches en métaux lourds
Association d’éléments apportés par les eaux pluviales et d’éléments du substrat fluvioglaciaire
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
La MO cimente les agrégats
MO de plus haut PM (hydrophobe) dans les agrégats
Efficacité de l’extraction au dichlorométhane
96%
71%
38%
24%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
macrop < 10 10-160 160-1000
CO
T e
xtra
it /
CO
T in
itia
l
La MO cimente les micro- et les macro-agrégats
Élimination de la MO par oxidation chimique
Désagrégation des macroagrégats (160-1000 µm)
Fragilisation des microagrégats (10-160 µm)
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Distribution de la microflore Nombre de bactéries
Biomasse fongique
Moy-Min-MaxExclusion de taille (champignons dans les agrégats).
3 groupesAgrégats riches
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Distribution de la microflore Phylotypes
*** : p value < 0.001.
AgrégatsMacroporesPr
oteo
obac
teria
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Empreintes génétiques très différentes clônage et séquençage
50%
20%
20%
Distribution de la microflore Phylotypes
*** : p value < 0.001.
Influence de Cyanobactéries sur la structure du sol. Photo MEB d’après Prescott et al. (2003)
Prot
eoob
acte
riaMicrocoleus vaginatus
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Agrégats Macropores
Arcobacter sp.
Nocardiodes, Microbacterium, Clostridium, Fusibacter, Anaerovorax
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Distribution microstructurale des constituants:
spécificités des agrégats
Association d’éléments apportés par les eaux pluviales et d’éléments du substrat fluvioglaciaire
MO: ciment des micro et macroagrégats•MO de haut poids moléculaire•Molécules hydrophobes
Cyanobactéries: Microcoleus vaginatus•Ubiquistes: Croûtes biologiques (Garcia-Pichel et al, 2001), biofilms inoculés à partir de bassin de sédimentation de traitement d’eaux usées (Roeselers et al, 2007).•Colonisent un milieu en seulement quelques jours après une perturbation.•Organismes pionniers: photosynthétiques + améliorent microstructure
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Fractionnement granulométrique
Variabilité physicochimique et biologique des matériaux
Distribution microstructurale des
constituants (agrégats)
ANALYSES
Agrégation; paramètres biologiques; minéraux; dosages: majeurs, métaux lourds, COT, ammonium, nitrates; analyse moléculaire de fraction lipidique de la MO (extraite au DCM).
Fraction mobilisable par le passage de l’eau ?
Son évolution ?
Lessivage douxPrélève-ments in
situ
Séchage en conditions contrôlées
Lessivage douxmicro- vs macro-porosité
Σ surnageants =Macroporosité
Fraction mobilisable
Macroporosité
Microporosité
Sché
ma
L. L
assa
bate
re, 2
002
+Agitation 1min Décantation 1min
Phase liquide= NaCl 0.8% Protocole adapté d’après Hattori (1988) et Ranjard et al. (1997)
Analyses charge particulaire, dosages métaux pseudototaux, nbact, …
Essai non destructurant à l’échelle des agrégatsTous les prélèvements + j0 (humides) et j20 (secs) de l’assèchement
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Relargage particulaire des matériaux
Teneur en eau (% MT)
Lessivage de particules= f(H20)
Secs vs humidesMai-j0 – Mai-Déc Historique hydriqueAgrégation
Mai Décembre
•Particulaires vs dissous: coupure à 0.45 µm
•Taille des particules: mode à 15 µm
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Relargage de contaminants associésMétaux •Jusqu’à 6.4% (Ni) des métaux lessivés•Majoritairement associés à des particules•Pb: immobile•Ni, Cr et Cu sont détectés en dissous•Secs-humides différence dans les proportions particulaires/dissous
Carbone organique• De 10 à 120 mg/g de matériaux secs• COD: 56 à 88% du COT• Molécules organiques de faible Poids Moléculaire
Microorganismes lessivés•Entre 0.5x108 et 25.6x108 bactéries/g de matériaux secs lessivées entre 0.2 et 4% des bactéries.•Composition spécifique différente en fonction de l’état initial des matériaux.•Epsilonprotéobactéries (Arcobacter sp.: pathogène d’origine fécale)•Firmicutes (dont Clostridium, nombreux pathogènes)•Champignons
IntroductionObjectifs
Méthodologie & résultats
SynthèsePerspectives
Synthèse et discussion
Hypothèse sur l’évolution de la surface d’un BI
Légende
•MO moléculaire, dissoute•MO particulaire•Microorganismes•Biofilms
•Matrice solide
• Eau
Bassin à sec
Infiltration de l’eau
SUR LE BASSIN AU SEIN DE LA
COUCHE SEDIMENTAIR
E
Précipitations ennoyage du BI
Période sans précipitations
1. 2.
3.
10 m
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Légende
•MO moléculaire, dissoute•MO particulaire•Microorganismes•Biofilms
•Matrice solide
• Eau
Bassin à sec
Infiltration de l’eau
SUR LE BASSIN AU SEIN DE LA
COUCHE SEDIMENTAIR
E
Précipitations ennoyage du BI
Période sans précipitations
1. 2.
3.
10 m
Agrégat stable
100
µm
1. Le bassin est à sec
- Historique météorologique
- Stabilité de l’agrégation
Hypothèse sur l’évolution de la surface d’un BI
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Bassin à sec
Infiltration de l’eau
SUR LE BASSIN AU SEIN DE LA
COUCHE SEDIMENTAIR
E
Précipitations ennoyage du BI
Période sans précipitations
1. 2.
3.
Désagrégation partielle
10 m
Agrégat stable
100
µm
Légende
•MO moléculaire, dissoute•MO particulaire•Microorganismes•Biofilms
•Matrice solide
• Eau
2. Ennoyage du BI-Fragilisation voire destruction d’agrégats-Eventuelle mobilisation de particules fines-Intensité de l’évènement pluvieux
Hypothèse sur l’évolution de la surface d’un BI
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Légende
•MO moléculaire, dissoute•MO particulaire•Microorganismes•Biofilms
•Matrice solide
• Eau
Bassin à sec
Infiltration de l’eau
SUR LE BASSIN AU SEIN DE LA
COUCHE SEDIMENTAIR
E
Précipitations ennoyage du BI
Période sans précipitations
1. 2.
3.
Désagrégation partielle
10 m
Agrégat stable
100
µm
Reformation d’agrégat
Stabilisation
3. Infiltration et assèchement-Accessibilité de MO et disponibilité en eau stimule la microflore relargage de COD et de NH4
+.-Microflore et séchage reformation et stabilisation d’agrégats
Hypothèse sur l’évolution de la surface d’un BI
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Originalités et limites de notre travail
Croisement de caractérisations physiques – chimiques et biologiques
• Un seul BI étudié (+ ponctuellement Cheviré) • Lien entre évolution de la structure et évolution biologique et chimique • Constat de corrélation entre paramètres compréhension des
mécanismes
Prise en compte des facteurs environnementaux des prélèvements
• Pluviométrie• Conditions redox des prélèvements: microéchelle?
Lessivage = f(conditions physicochimiques initiales des matériaux)• Maintien de la structuration à une échelle millimétrique• Perturbations induites par l’arrivée d une lame d eau sur le BI
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Un milieu extrême? Jeune? En évolution rapide? Extrême?
• Contamination organique et métallique• Intensité des perturbations (plusieurs m d’eau en quelques h)
Jeune?• Quelques dizaines d’années au plus
En évolution?• Structuration des matériaux agrégation (MO, cycles hydriques)• Des organismes pionniers (autotrophes)• Colonisation par des végétaux
En évolution rapide?• Concentrations des flux apports importants• Perturbations fréquentes
temps1995 20102000 2005
DÉCHETS INTERFACE ANTHROPISÉE
Sol en formation? Technosol
?
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Retombées en termes de gestion
Les risques de transfert sont fonction…• De l’état hydrique des BI avant l’arrivée de l’eau à infiltrer• De l’intensité de l’événement pluvieux Mieux réguler le flux entrant sur le BI?
Paramètres stables
Paramètres variables
Texture Perte au feu Teneurs en métaux lourds
Agrégation BiomasseNbactéries Communautés microbiennes pH H2ONH4
+
Paramètres suivis •Privilégier le suivi de paramètres variables•L’agrégation: bon indicateur de stabilité, facile à mesurer
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultats
Synthèse
Perspectives
Perspectives de recherche à court terme
Echelle de l’événement pluvieux• Test des hypothèses émises: désagrégation libération de MO forte activité microbienne de dégradation relargage?
• Evènements d’intensités différentes• Spéciation des métaux en fonction de la teneur en eau des matériaux• Dynamique de l’agrégation et accessibilité à la MO• Successions microbiennes? Rôle des phototrophes? (thèse A.-S. Hesse)
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultatsSynthèse
Perspectives
Perspectives de recherche à long terme Dynamique de l’agrégation et modélisation des transferts• Géométrie de la porosité? microscopie?
Prise en compte de la colonisation végétale• Quelles communautés colonisent? (thèse M. Saulais)• Comment modifient elles les flux d’eau et l’infiltration?• Quid de l’apport de MO par les végétaux?• Evolution pédologique du Technosol?
Couche de surface
d’origine sédimentaire
Substrat fluvioglaciaire
Nappe
?
IntroductionObjectifsMéthodologie & résultatsSynthèse
Perspectives
RemerciementsLe Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
L’observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU)
L’ANR-ECCO pour le financement du projet EMMAUS
Yves Perrodin, Directeur du LSE
Mes directeurs de thèse: Cécile Delolme, Jean-P. Bedell et Roberto Geremia
L’ensemble du LSE et plus particulièrement toute l’équipe technique
L’équipe PEX du LECA, en particulier Armelle, Bahar, Lucie et Tarafa
Guillaume Méderel (Stage M2 SEIU), et Sandrine Roux (BTS Analyses biologiques)
Béatrice Béchet du LCPC (Nantes), Cédric Bertand (CESN, Lyon), Daniel Borschneck du Cerege (Aix-en-Provence), Pierre Faure du G2R (Nancy), Florian Mermillod-Blondin (LEHF, Lyon), Agnès Richaume (LEM, Lyon) et Laurence Volatier (LSE)
L’ensemble de mes proches (famille, amis, Olivier)