Conséquences du recyclage agricole de déchets agro-industriels liquides et fermentescibles sur la moitié des métaux préexistants dans le sol (Fe, Mn, Cr, Ni) : interactions entre microbiologie et réactivité géochimique abiotique

Pautremat Nathalie. 2005. Conséquences du recyclage agricole de déchets agro-industriels liquides et fermentescibles sur la moitié des métaux préexistants dans le sol (Fe, Mn, Cr, Ni) : interactions entre microbiologie et réactivité géochimique abiotique. Avignon : Université d'Avignon et des pays de Vaucluse, 185 p. Thèse de doctorat : Hydrogéologie. Option Biogéochimie : Université d'Avignon et des pays de Vaucluse

Encadrement : Renault, Pierre

Résumé : Si l'anaérobiose dans le sol permet parfois d'assainir le milieu, elle a plus généralement des effets environnementaux néfastes, dont la mobilisation d'éléments métalliques via leur réduction et la production de molécules minérales et organiques complexantes. Mais l'anaérobiose étant généralement restreinte à des microsites et limitée dans le temps, l'oxygénation du milieu peut réduire la mobilité des éléments préalablement mobilisés. En condition anaérobie ou lors d'alternance entre anaérobiose et aérobiose, les activités microbiennes interagissent avec la réactivité abiotique du sol; les transformations biogéochimiques se faisant généralement hors équilibre thermodynamique - notamment celles d'oxydoréduction - et leurs déterminants différenciant le biologique de l'abiotique, il est nécessaire de distinguer ces deux composantes dans les modèles de fonctionnement du sol. Dans ce travail, nous avons poursuivi trois objectifs: (i) tester les possibilités d'extension à des apports complexes (glucides, protides, acides organiques, alcools...) du modèle BIOGECHEM couplant déjà microbiologie anaérobie et géochimie abiotique pour des apports de glucose et NO3-, (ii) évaluer les contributions biologiques directes aux réductions et mobilisations du fer et du manganèse, ainsi que les possibilités des réducteurs de FeIII de croître via d'autres métabolismes, et (iii) évaluer les conséquences d'un retour à l'aérobiose sur l'immobilisation de Fe et Mn et, au-delà, les possibilités de résiliences microbiennes et géochimiques. L'ensemble du travail a reposé sur des incubations en batch, en anaérobiose parfois suivie d'une période aérobie, de boues d'un Ferralsol additionné de vinasse de rhumerie en provenance de l'île de La Réunion. Ces incubations ont donné lieu à des suivis de l'atmosphère des flacons, de leur solution et des phases solides contenant du fer, de manière à identifier et quantifier les principales voies cataboliques mises en oeuvre, au travers de bilan de matière et de flux d'électrons associés. Certaines incubations ont donné lieu à des suivis de dynamiques microbiennes (anaérobes, réducteurs de FeIII, réducteurs de NO3-, réducteurs de 5042-, fermentaires) et à des tests sur l'aptitude des réducteurs de FeIII à d'autres voies métaboliques, de manière à évaluer les liens entre dynamique des réducteurs de FeIII et réduction des métaux. Quelques incubations ont donné lieu à des suivis du rapport FeIUFeIII spécifique au fer en phase solide. Nous avons ainsi montré que, si l'apport de vinasse provoque initialement des fermentations suivies ou combinées à de la sulfato-réduction et de l'acétogénèse réductrice de protons- et ultérieurement de la méthanogénèse acétoclaste -, la réduction des métaux (FeIII et MnIV) semble être principalement associée à l'oxydation de H2 produit au cours des fermentations et de l'acétogénèse réductrice de protons, quelques pourcents ou moins des éléments réduits étant mobilisés. S'il y a bien croissance des réducteurs de FeIII concomitamment à la réduction de FeIII et aux mobilisations de FelI et MnII suite à un apport de vinasse, les dénombrements très faibles de cette communauté fonctionnelle, voire l'absence de corrélation entre dynamique des réducteurs de FeIII et réduction de FeIII suite à l'ajout de glucose ou de H2, suggèrent que la réduction de FeIII est pour partie associée à la combinaison d'autres transformations microbiennes (réduction de SO42- par exemple) et de réactions chimiques abiotiques ultérieures (entre FeIII et sulfure par exemple). L'ensemble des processus ainsi identifiés pourrait être incorporé dans le modèle BIOGECHEM par ajout de quelques réactions et compartiments organiques seulement. Enfin, le retour à l'aérobiose montre une immobilisation très rapide du fer qui semble aisée à modéliser par la prise en compte de deux réactions (mobilisation de FeII, puis oxydation et immobilisation). A l'inverse, au cours des 2 jours d'incubation aérobie, MnII ne semble pas du tout avoir

Mots-clés Agrovoc : déchet agricole, eau usée, recyclage des déchets, biologie du sol, réaction chimique, réduction, élément métallique, oxydation

Classification Agris : P36 - Érosion, conservation et récupération des sols

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations

• Pautremat Nathalie, CIRAD-CA-UPR Recyclage et risque (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/529983/)

Métriques

[ Page générée et mise en cache le 2024-03-21 ]