Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Abraham Pappoe

Utilisation d'une approche combinée isotopes stables - spéciation pour comprendre l'impact à long terme de l'épandage des effluents organiques sur les sols agricoles

 

Directeur(s) de thèse : Zuzana FekiacovaEmmanuel Doelsch

Financement :  CIRAD, INRAe

Date de début de thèse : octobre 2020

Résumé : La production agricole permet de répondre à la demande actuelle en alimentation, mais contribue en même temps à une augmentation régulière des quantités de déchets produits. En 2014 par exemple, 1 milliard de porcs ont été produits dans le monde, dont 149 millions en Europe. Ils ont généré 900 millions de m3 de lisier de porcs. La gestion de telles quantités d’effluents représente un enjeu majeur. Le recyclage des effluents d’élevage par épandage sur les sols agricoles est une solution largement répandue car peu coûteuse et qui permet d’améliorer les propriétés physico-chimiques et la fertilité des sols cultivés. Cependant, les lisiers sont également riches en deux éléments traces potentiellement toxiques : le cuivre (Cu) et le zinc (Zn). Ces métaux sont ajoutés à l’alimentation des animaux pour leurs propriétés de facteur de croissance et d’agent antibactérien. Seule une petite fraction de ces métaux est métabolisée par l’animal et 80-90% de Cu et Zn se retrouvent dans les lisiers. Ainsi en France, 78% de Zn et 50% de Cu apportés en surface des sols agricoles proviennent de l’épandage des effluents d’élevage. A terme, la contamination des horizons de surfaces des sols agricoles pourra limiter leur fonction de production ce que nous avons pu déjà observer dans certaines parcelles maraichères au Sénégal.

Enjeux scientifiques: Face à ces apports excessifs, l’enjeu scientifique principal est d’apporter des connaissances qui permettront de faire la part entre les sources naturelles et anthropogéniques ainsi que d’identifier les phases porteuses pour (1) comprendre le comportement de Cu et Zn et (2) prédire leur devenir dans des sols agricoles soumis à l’épandage d’effluents d’élevage. Ces connaissances permettront d’anticiper la dégradation des sols agricoles soumis aux épandages massifs des effluents d’élevage.

Nous proposons de combiner l’étude de la spéciation (par spectroscopie d’absorption des rayons X) avec l’analyse de la composition isotopique de Cu et Zn. Nous souhaitons utiliser le potentiel de cette approche couplée pour étudier le devenir des contaminants issus d’effluents agricoles organiques. Notre objectif consiste à (i) identifier les phases minérales des sols où le Cu et le Zn exogènes sont concentrés de manière préférentielle et (ii) comprendre les processus dominants qui jouent un rôle dans la redistribution de ces métaux provenant du lisier de porcs (adsorption, complexation, etc).