Les contraintes liées à l’utilisation des boues dans l’agriculture

Les contraintes liées à l'utilisation des boues dans l'agriculture
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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

 

 

 

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