Les territoires du pourtour de l'Etang de Berre et du Golfe de Fos, de par leur identité industrielle ancienne, se composent de friches industrielles historiques et de zones actuellement exposées à des retombées atmosphériques.
Disposer d'un outil permettant de déterminer et de suivre la qualité des sols et les toxicités associées permettrait aux collectivités d'identifier plus facilement les actions à mettre en œuvre pour requalifier certaines zones et pour organiser l'usage du territoire.
D'importantes recherches sont conduites pour tenter d'identifier des indicateurs de la qualité des sols qui soient pertinents, faciles et rapides à mettre en œuvre. L'IECP lance donc une étude expérimentale pour évaluer l'utilisation de la respiration des sols comme bioindicateur de qualité et de dégradation des sols (contamination, tassement, imperméabilisation).
Qu'est-ce que la respiration du sol ?
La respiration du sol correspond au flux de CO₂ libéré au niveau de l'interface sol-atmosphère. Le gaz est produit dans le sol puis il diffuse dans les pores du sol, pour finalement s'échapper dans l'atmosphère. La respiration du sol est ainsi une indication de l'activité biologique des sols.
L'IECP a appliqué cette méthode au niveau des sites sélectionnés dans le cadre de l'étude pour la détermination du bruit de fond en métaux et métalloïdes afin de tester les conditions de mise en œuvre, la sensibilité et la représentativité des résultats ainsi que l'utilisation de ce paramètre comme bioindicateur d'impacts de qualité des sols.
Ce travail est réalisé à l'aide d'une instrumentation permettant de mesurer les flux de CO₂ et d'eau au niveau d'un végétal ou d'un sol, le LI-COR 6400-09. Cet appareil de précision permet d'obtenir des mesures fiables et reproductibles du flux de CO₂ libéré à l'interface sol-atmosphère, condition indispensable pour établir des comparaisons entre les différents sites étudiés.
Appareil Li-Cor 6400-09 avec l'ordinateur et la chambre de mesure sur le terrain
Points clés
Caractérisation des différents types de sol présents sur le Territoire Istres-Ouest-Provence et de leurs paramètres physico-chimiques
Détermination de la contamination de surface des sols en HAP et métaux
Détermination de l'activité biologique moyenne de l'ensemble des types de sols présents sur le territoire
Évaluation de la pertinence de l'utilisation de la respiration de la qualité des sols comme bioindicateur d'impact de la qualité des sols
À savoir
Notions fondamentales
Fraction biodisponible
Représente la fraction des polluants présents dans la solution du sol ou faiblement adsorbés aux particules de sol et donc facilement transférable aux organismes vivants. Elle renseigne sur la toxicité d'un sol.
Respiration des sols
Flux de CO₂ libéré au niveau de l'interface sol-atmosphère (en µmolCO₂/m²/s), mettant en avant l'activité biologique d'un sol (dégradation des racines, activité microbienne, faune, …)
Bioindicateur d'impact
Permet de mesurer l'impact d'un composé en excès ou d'une action de l'homme sur la qualité des sols
Focus technique
Protocole de l'étude :
- 23 sites répartis sur l'ensemble de la région (sites de l'étude bruit de fond + sites industriels)
- Sélection en fonction des grandes unités géologiques et des différents milieux rencontrés
- Pour chaque milieu naturel, 3 sites sélectionnés
- Travail de terrain sur quatre semaines
Milieux étudiés :
Mesures réalisées :
- Zone de 10 m × 10 m délimitée sur chaque site
- 10 mesures de respiration par zone
- 2 cycles de mesures par point
- 10 prélèvements de sol en surface homogénéisés
- Analyses physico-chimiques complètes
- Teneurs totales en HAP, métaux et métalloïdes
- Teneurs biodisponibles (extraction au DTPA)
Résultats
Valeur moyenne de la respiration du sol, exprimée en µmolCO₂/m²/s, pour les différents milieux étudiés (n = 30).
Les sols collinaires et agricoles, riches en matière organique en surface, présentent les plus fortes valeurs de flux de CO₂ avec respectivement en moyenne 7,63 et 7,21 µmolCO₂/m²/s.
Des variations importantes du flux de CO₂ sur les sites de Crau sèche et les sites collinaires sont observées. La respiration du sol ne présente pas de différence significative entre les différents milieux y compris les sites industriels. Cependant, une tendance se confirme concernant les pollutions ponctuelles rencontrées sur les sites industriels où des flux de CO₂ moyens plus faibles sont mesurés en comparaison aux autres sites échantillonnés présentant une contamination de surface en métaux et HAP faible à modérée.
Par ailleurs, une corrélation entre le flux de CO₂ et le pourcentage de matière organique ainsi que le rapport C/N est mesurée. Ces coefficients de corrélations indiquent que plus les valeurs de matières organiques ou du rapport C/N, représentant le degré d'évolution de la matière organique, sont importantes, plus la réponse au niveau de la respiration du sol sera significative.
Une corrélation a été mise en évidence entre la contamination métallique représentée par l'IPI et le rapport C/N montrant ainsi l'influence des contaminations métalliques sur le degré d'évolution de la matière organique.
L'impact des contaminations métalliques est plus marqué, illustré par l'IPI, sur la respiration des sols que les teneurs en HAP. Ce résultat est en accord avec différentes études montrant l'impact des pollutions métalliques de surface sur l'activité biologique des sols, en particulier l'activité microbienne et faunistique. L'influence des contaminations métalliques sur la respiration des sols semble être la plus marquée pour Pb, Cu et Zn. Ce sont les éléments les plus biodisponibles dans les sols étudiés, ils peuvent donc présenter une toxicité environnementale plus importante, notamment vis-à-vis des micro-organismes, de la végétation et de la faune du sol.
Régression linéaire du flux de CO₂ mesuré à la surface des sols en fonction (a) du pourcentage en MO, (b) de C/N, (c) de la concentration en HAP totaux et (d) de l'Indice de pollution intégré.
Conclusions
Mise en service d'un nouvel équipement le LI-COR 6400-09 qui ouvre de nombreuses perspectives.
Les terrains de zones humides et de Crau sèche présentent la plus faible activité biologique.
Une réduction significative de la respiration des sols en présence d'une contamination élevée est mesurée.
En présence de contamination modérée (Facteur d'enrichissement compris entre 2 et 5), aucune modification significative n'est observée — faible impact des contaminations diffuses des sols sur l'activité biologique.
La respiration des sols est influencée par les paramètres physico-chimiques notamment la matière organique et le rapport C/N.
Informations
Sites : 23 sites d'étude
Durée : 4 semaines
Appareil : LI-COR 6400-09
Milieux : 6 types différents
Nos études
BRUIT DE FOND
Détermination des teneurs naturelles
BIO DES SOLS
Respiration des sols
SOL/PLANTE
Transfert des pollutions vers les plantes
SOL / PLANTE 2
Transfert des pollutions vers les plantes
AZURSOL
Caractérisation et diagnostic de la pollution d'un sol de friche industrielle
HAPSIS
HAP - Suivi intégré et sources
EVALVIE
Vulnérabilité des territoires