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 2011 Frédéric Feder, UR Recyclage et risque, LEMSAT, IRD-ISRA-UCAD campus de Bel-Air, Dakar

Comportement des ETM lors d’interactions sol/PRO Objectifs généraux * PRO = Produits Résiduaires Organiques 1. Inventaire 2. Spéciation 3. Dynamique Teneurs totales PRO brut Répartition granulométrique Méthodes spectroscopiques Extractions chimiques Incubations en conditions contrôlées Mesures par DGT (Diffusive Gradients in Thin films) Modélisations physico-chimiques Comportement des ETM lors d’interactions sol/PRO Caractérisation des ETM au sein des PRO

Caractéristiques de la population Bilan des teneurs totales en ETM 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 Très large gamme de teneurs 5 PRO sur 14 possèdent de très fortes teneurs en ETM  e.g., Anderson, 2001 ; Sager, 2007; He et al., 2007.

Caractéristiques de la population Sources de contamination Zn/Cu/Cd/Pb : composts d’ordures ménagères Cu/Pb/Zn Zn/Cd Pb Pb/Zn/Cd piles te les batteries sont très riches en zinc cadnium et Pb matières cartonnées et plastiques sont quant à elles très riches en Absence de tri des ordures Présence déchets industriels

Caractéristiques de la population Sources de contamination Zn/Cu : déchets agricoles 90 % du Zn fournis aux porc est excrété et se retrouve dans le lisier (Revy et al., 2003) Alimentation porc : ZnO : 250 mg.kg-1 MS CuSO4 : 150 mg.kg-1 MS Compost de lisier de porc Additifs alimentaires

Fractionnement granulométrique Répartition granulométrique ETM Compost OM, Mahajanga, Madagascar Enrichissement en Cu dans la fraction fine

Fractionnement granulométrique Répartition granulométrique ETM : résumé Compost OM, Mahajanga, Madagascar Présence dans <0.2 µm Cu/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 50 % des composts comportent des teneurs pour au moins 1 ETM > valeurs légiférées – Risque encouru par la pratique de l’épandage agricole Boues 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

Un des risques = Contaminants métalliques Introduction Intensification agricole par le recyclage des PRO Un des risques = Contaminants métalliques Atkinson et al., 1953 = première étude des ETM dans les fumiers Prise de conscience tardive Un des risques que peut engendrer le recyclage agricole des PRO est la pollution due à la présence de contaminants métalliques Objectif = recherche d’outils pour évaluer le risque engendré par la présence de contaminants métalliques Sont-ils disponibles ?

Méthodes Contaminants métalliques : démarche de modélisation Modèle Modèle d’évolution de la spéciation au cours du temps Adaptation outils existants Entrées Sorties Dynamique des ETM au cours de la minéralisation Spéciation des ETM Spéciation MO Calage des Paramètres D’entrées Incubations en conditions contrôlées Mesures par technique DGT

Méthodes Spéciation ETM Objectif = Identification des phases porteuses (inorganique ou organique) Outils : Extractions chimiques µfluorescence X Spectroscopie d’absorption X MO Objectif = compréhension de sa réactivité avec les ETM Outils : Extractions chimiques Mesure UV Mesure IR et RMN Spéciation quantitative des métaux pour permettre d’identifier le caractère inorganique ou organique des phases porteuses des ETM. Pour cela une palette d’outils qui ont été mis en œuvre étant donnée la suspicion que la MO soit porteuse d’ETM En parallèle, des ETM, étude de la spéciation de la MO afin de comprendre sa réactivité avec les ETM. Pour cela, extraction de cette dernière puis caractérisation par différentes méthodes.

Conclusions spéciation des ETM au sein des PRO + Court terme : données fournies par PRO sélectionnés Long terme : modélisation prédictive de la dynamique des ETM spéciation des ETM au sein des PRO +