La présence des métaux lourds est le principal facteur négatif par rapport à l’emploi des boues d’épuration en agriculture ; l’accumulation des métaux lourds dans le sol est absolument irréversible et les conséquences négatives peuvent en apparaitre a long terme en fonction des conditions physiques et chimiques (Cottenie, 1978).
Des apports répétés des boues amènent d’importantes quantités d’éléments mineurs au sol et contribuent à l’enrichissement en métaux lourds de la couche arable (Gelli et al, 1980)
III. Origine probable des métaux lourds
Les métaux lourds sont des éléments traces qui peuvent se rencontrer naturellement dans les sols mais à des teneurs relativement faibles (Cottenie, 1983).
L’agriculture moderne représente une importante source de pollution des sols par l’usage massif des engrais chimique et les recours systématique aux pesticides.
L’utilisation agricole des déchets urbains (boues de la station d’épuration) ; conduit à des risque accrus de pollution par suite de l’apport au sol de cations méthanique véhiculés par les amendements organique (Guckert et al. 1984).
Tableau n°11 : Origine probable des éléments traces contenue dans certaines boues
| Cuivre | Canalisation d’eau Fabrication de fils électrique ; radiateur bain marie appareil de cuisson |
| Plomb | Canalisation d’eau Fabrication bacs de batterie, peinture, additifs |
| Zinc | Produits pharmaceutiques ; cosmétiques ; conduits de l’eau lavage de toits (eau de pluie ; réseau unitaire) |
| Bore | Détergents ; lessivage ; industrie du verre, ciment, faïences, porcelaine et émaux lubrifiants |
| Mercure | Produits pharmaceutique, production et utilisation anti fongique, fabrication d’appareils électrique, production électrolyte du cl et NAOH Peinture fabrication de porte à papier |
| Cadmium | Traitements de surface des métaux et stabilisation des dés matières plastique, fabrication d’accumulateur, fabrication de caoutchouc |
| Nickel | Fabrication d’acier et alliage, hydrogénation des huiles et substances organique, fabrication de peinture laquée, produits cosmétique. |
| Chrome | Tannerie ; fabrication d’alliage spéciaux ; industrie de traitement de surface. |
III.1. Limites rigoureuses à l’utilisation des boues contenant les métaux lourds
Depuis 1985, différentes normes établies en France, ou à l’union Européenne s’appliquent à l’épandage des boues sur les sols agricole ; elles concernent les concentrations en éléments traces présents dans le sol.
Tableau n°12 : norme pour le sol Valeurs relatives au sol
| Eléments |
NF U 44-O41 FRANCE 1985 |
Directive CEE 1986-1988 Terme supérieur |
| Cd |
2 | 3 |
| Cr |
150 | 200 |
| Cu |
100 | 140 |
| Hg |
1 | 1.5 |
| Ni |
50 | 75 |
| Pb |
100 | 300 |
| Zn | 300 | 30 |
(Source : R. Cambier et Just, 1994)
Concentrations maximales au-delà desquelles les épandages sont interdits (mg \ Kg de sol sec)
Tableau n °13:Normes des métaux lourds relatives aux boues
| Métaux |
Nf u 44 -o41 Mg \kg matière sèche |
Directive CEE |
||
| Valeurs de référence (ppm) |
Valeurs de limites (ppm) |
Kg \ ha 10 ans apport maxi |
Kg \ha 10 ans | |
| Cd |
20 | 40 | 0,6 | 1,5 |
| Cu |
1000 | 2000 | 30 | 120 |
| Cr | 1000 | 2000 |
30 | 45 |
| Ni | 200 | 400 | 6 | 30 |
| Zn | 3000 | 6000 | 90 | 30 |
| Cr+Cu+Ni+Zn | 400 |
800 | 120 | – |
NF : Norme Française (J.Rodier 2002)
La norme française stipule en fait que les épandage des boues dépassant pour un élément une valeur limite sont interdit et que si une concentration se situe entre les valeurs limites et de référence, les apports de boues doivent être ajustés pour ne pas dépasser les apports en métaux lourds correspondant à 30 T\HA pour 10 ans d’une boue qui présenterait les valeurs de référence ; les apports ne doivent pas dépasser 30 t de matière sèche \ ha \10 ans
III.2. Effets sur le végétal
Le rôle de ces éléments dans la vie des plantes est important, car ils interviennent dans plusieurs réactions cellulaires, ce sont donc des éléments essentiels ou oligo-éléments auxquels on peut attribuer un effet bénéfique seulement à de très faibles concentrations.
En revanche, leur quantité globale assimilée selon les conditions du milieu et en fonction de
leur solubilité, peut provoquer un effet toxique en perturbant les systèmes chlorophylliens. (Loue, 1986)
A ce titre inductif, les conséquences de la contamination par les métaux lourds sont illustrées dans le tableau suivant :
Tableau n° 14: Effets de quelques éléments métalliques (Meinck et al,1977)
| Eléments |
Effet des métaux lourds |
| Zinc |
Provoque une détérioration de l’appareil chlorophyllien et par la suite compromettent l’activité d’assimilation |
| Chrome |
– Empoisonne l’homme, une nette atténuation de la respiration. – Inhibe la décomposition des matières organiques |
| Nickel |
Action toxique se manifeste par un dépérissement général de toutes parties du végétal et destruction graduelle de l’appareil chlorophyllien. – Cancer des voies respiratoires. |
| Cadmium | Empêche le développement des végétaux, ou même provoque la mort des plantes à des doses élevées. – Cancer des voies respiratoires. |
| Plomb | – Provoque la maladie d’ITAI-ITAI chez l’homme en combinaison avec le zinc se produit une addition anormale des effets toxiques. – en combinaison avec le cuivre, l’action toxique est potentialisée. |
III.3. L’état hygiénique des boues
Selon Pommel 1979, les boues peuvent contenir des parasites de plantes de même que des bactéries du genre salmonella, shigella, et des entérovirus des adénovirus qui sont relativement abondant dans les boues ;Riviere en 1980, estime que le mécanisme de destruction des germes pathogène existe dans les stations d’épuration.
P.Brouze en 1973, affirme que la stabilisation des boues abaisse la teneur en germes pathogènes et qu’une stabilisation adéquate détruit la totalité des germes.
Les boues dégrée en anaérobie peuvent contenir 80% de salmonella (Hess, 1971 ; Benmoufouk, 1998) pour ce qui est de la contamination des sols, les risques ne peuvent être sérieux qu’en cas d’épandage de boues liquides sur pâture ou sur des légumes destinée à être consommés crus.
III.3.1. La toxicité
La toxicité se manifeste dans le végétal lui même comme résultat de l’absorption et de l’accumulation de certaines substances contenue dans l’eau d’irrigation ou dans la boue, la présence des métaux lourds dans les boues peut également constituer un danger qui pourrait prévenir de l’accumulation de ces derniers dans les cultures (effet de concentration) et leur transmission aux consommateurs (Roula, 2005)
III.3.2.Risque de phytotoxicité
Les risques de phytotoxicité causés par l’apport de boues sont de plusieurs natures :
III.3.2.1. Inhibitions de la germination
Sabey et Hart 1975 ; observent une série inhibitions de la germination du millet et du sorgho lorsque le semi est effectué peu de temps après l’incorporation des boues.
III.3.2.2. Trouble de croissance de plantes
En effet, l’utilisation de chlorure ferrique comme conditionneur lors de traitements enrichit les boues en chlore.
III.3.3. Effet des métaux lourds sur la microflore
III.3.3.1. Les micros organisme dans le sol et leurs activités
Le sol constitue le grand réservoir de la majorité des micros organismes, certains font partie de la microflore (bactéries, actinomycètes, champignons et algues) ; d’autres de la microfaune (protozoaire) (Dommergue et Mangenot, 1970)
De nombreux micro organisme participent fondamentalement aux grands cycles biologiques
naturels du carbone ; de l’azote, du soufre ainsi qu’à le remise en circulation des éléments
chimique bloqués dans les déchets organiques et les résidus végétaux ou animaux sous des formes minérales simples ; assimilables par des plantes et indispensable à la continuité de la vie sur terre.
Tableau n °15 : Propriétés et rôle des les micros organisme du sol dans la biodégradation de lamatière organique)
| Groupe |
Propriétés |
Rôle dans le sol |
| Bactéries | 10 7 à 10 9 germe \gde sol -pH optimal 6 à 8 Espèces adapté à de t°0 à 65c° |
Minéralisation et réorganisation de la matière organique Importance agronomique |
| Actinomycètes |
105 à 108 germe \gde sol PH optimal 7 à 8,5 T° optimal 28 à 37 c° |
Rôle non négligeable dans la minéralisation et la réorganisation de la matière organique Proportion importante qui inhibe d’autre micro organisme |
| Champignons | 104à 106 germe \gde sol pH optimal 4 à 8 T optimal 20 à 23 c° |
participent activement à la dégradation de la matière organique puissants minéralisateurs réorganisation de la matière organique |
| Algues | 102 à 104 germe \gde sol pH optimal 6,5 à 8 T optimal de 0°à 20 c° |
constituent un apport net de matière organique au sol |
(Dommergue et Mangenot, 1970; Desseaux, 1980)
III.3.3.2. Incidence des métaux lourds sur la biomasse microbienne du sol et son activité
L’effet des métaux lourds sur les micro organisme du sol a fait l’objet de nombreux travaux
(Sommer ,1963 ; Cornfield ,1977 ; Chaussod et Muller, 1984 ; Brookes et Grath ,1989) ressortent que la présence de certains métaux dans les sols peut se traduire par une diminution de la biomasse microbienne, une réduction de l’activité réspirometrique, ou du taux d’adénosine triphosphate (ATP).
Les principaux effets des métaux lourds sur la microflore peuvent être résumés dans le tableausuivant :
Tableau n° 16 : Principaux effets des métaux lourd sur la biomasse
| Eléments | Effet sur la biomasse microbienne du sol |
Auteurs |
| Cuivre zinc |
-sont des éléments qui provoquent le plus de perturbation au niveau de la biomasse -à 300 ppm, le Zn perturbe nettement la respiration -à 1500 & 3000 ppm il a un effet net sur la respiration et la flore fongique -diminution du nombre de bactérie et d’actinomycète de la déshydrogénase et la phosphatase |
-DOERMAN& HAANSTRA 1979 -KUCHARSSKI ET AL 1992 |
| Plomb | -à 1000 ppm des effets sont liées au ph et à la texture -à 1500 ppm son effet est net dans un sol sableux acide (pH <6) |
JENKINSON & POWLSON 1976 ANDERSON 1970 |
| Cadium | -à pH <5, et à la dose de 10 ppm, le cd provoque une diminution notable de la respiration |
CHANEY & AL 1978 |
| Mercure | -à une dose 10ppm, il réduit significativement la biomasse microbienne |
CORNFIELD 1977 |
| Nickel | -n’affecte pas de façon durable la biomasse microbienne et le flux du carbone dans le sol -à 500 ppm, il provoque un effet de stress initial assez net -à 333 ppm, ses effets sont en fonction du ph |
CORNFIELD 1977 -CHAUSSOD & MULLER 1984 |
