Distribution d’éléments trace dans les sols de Nouvelle-Aquitaine et suivi de contaminants émergents (Ag, Pd, Pt, Rh)

Distribution of trace elements in soils of Nouvelle-Aquitaine and monitoring of emerging contaminants (Ag, Pd, Pt, Rh)

• Auteur / Autrice : Lionel Savignan
• Direction : Gaëtane Lespes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique et environnement
• Date : Soutenance le 18/12/2020
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau) - nstitut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nouvelle-Aquitaine (France)

Mesure

Sols -- Qualité

Mots clés libres

RMQS

Analyse élémentaire

Analyse multivariée

Géostatistiques

SIG

Monitoring network

Elemental analysis

Multivariate analysis

Geostatistics

GIS

Résumé

Cette thèse a pour objectif d’évaluer la distribution spatiale et les origines d’éléments trace anciens et émergents dans les sols de Nouvelle-Aquitaine en se basant sur le Réseau de mesures de la qualité des sols (RMQS). En premier lieu, six éléments trace anciens ont été ciblés (As, Cd, Cu, Cr, Ni, Pb), leur distribution spatiale a été estimée à partir des analyses de 356 échantillons issus de la première campagne RMQS. Les concentrations médianes régionales retrouvées sont proches des valeurs nationales. La comparaison entre les vibrisses régionales et nationales comme valeurs seuils d’anomalie a montré des concentrations régionales anomaliques. A l’aide de système d’information géographique et géostatistiques les origines des éléments trace étudiés dans les sols ont pu être identifiées. L’arsenic a des origines mixtes, géogène et anthropique, liées principalement aux activités minières. Cd, Cr et Ni sont principalement d’origine géogène à l’échelle régionale. Cu a une origine principalement anthropique de par son utilisation comme fongicide pour la viticulture. Pb a également des origines anthropiques liées aux activités minières, aux essences plombées et aux activités cynégétiques. Dans un second temps, 4 éléments émergents (Ag, Pd, Pt, Rh) ont été étudiés à partir de 35 échantillons de sol prélevés durant la deuxième campagne RMQS. Les concentrations retrouvées indiquent que ces sols sont faiblement contaminés par ces éléments. Les analyses statistiques montrent que, d’une part Ag, Pb, Rh et d’autre part Pd et Pt sont corrélés entre eux. L’analyse de la distribution spatiale, avec le croisement d’informations géographiques, géologiques, et agricoles, a montré que les émissions automobiles ne seraient pas une source majeure de PPGE dans les sols d’occupations forestières et agricoles. La distribution de Pd et Pt serait plutôt d’origine naturelle avec de possibles contributions anthropique provenant de : 1) la dispersion longue distance des PPGE par les particules en suspensions dans l’atmosphère ; 2) des intrants, notamment les fertilisants minéraux, pour les sols agricoles. L’origine de Ag et Rh serait principalement aussi d’origine naturelle et les valeurs les plus élevées viendraient de la proximité de gisements et exploitation minière de Ag et Pb.

The aim of this thesis is to assess the spatial distribution and origins of old and emerging trace elements in soils of the Nouvelle-Aquitaine region based on the French soil monitoring network (RMQS). Firstly, six old trace elements were targeted (As, Cd, Cu, Cr, Ni, Pb), their spatial distribution was estimated from the analyses of 356 samples from the first RMQS campaign. The median regional concentrations found are close to the national values. The comparison between the regional and national whisker values as anomaly threshold values showed anomalous regional concentrations. With the help of geostatistics and geographical information systems, the origins of the trace elements studied in the soils could be identified. Arsenic has mixed geogenic and anthropogenic origins, mainly related to mining activities. Cd, Cr and Ni are mainly of geogenic origin on a regional scale. Cu has a mainly anthropogenic origin due to its use as a fungicide in viticulture. Pb also has anthropogenic origins related to mining activities, leaded gasoline and hunting activities. As a second step, 4 emerging elements (Ag, Pd, Pt, Rh) were studied from 35 soil samples collected during the second RMQS campaign. The concentrations found indicate that these soils are slightly contaminated by these elements. Statistical analyses show that, on the one hand Ag, Pb, Rh and on the other hand Pd and Pt are correlated. The analysis of the spatial distribution, with the cross-referencing of geographical, geological and agricultural information, showed that automobile emissions are not a major source of PPGE in forest and agricultural soils. Rather, the distribution of Pd and Pt would be of natural origin with possible anthropogenic contributions coming from: i) the long-distance dispersion of Pd and Pt by particles suspended in the atmosphere; ii) inputs, notably mineral fertilisers, for agricultural soils. The origin of Ag and Rh would also be mainly of natural origin and the highest values would come from the proximity of Ag and Pb deposits and mining.