Transferts de polluants inorganiques par ruissellement en terre de grande culture : approche interdisciplinaire et multi-échelle

par Renaud Quilbé

Thèse de doctorat en Géographie

Sous la direction de Stanislas Wicherek.

Soutenue en 2002

à École normale supérieure-Lettres et sciences humaines (Lyon ; 2000-2009) .

mots clés

• Écoulement (hydrologie) -- Picardie (France)
• Sols -- Pollution -- Picardie (France)
• Agriculture -- Effets de la pollution de l'eau -- Picardie (France)
• Eau -- Pollution par les composés inorganiques

Résumé

Les pratiques agricoles intensives engendrent une pollution diffuse en substances fertilisantes, mais aussi en éléments traces métalliques, susceptibles de contaminer les eaux de surface. Les objectifs de cette étude pluridisciplinaire étaient d'identifier les niveaux et processus d'exportation par ruissellement de ces polluants, et de développer et appliquer une nouvelle approche d'évaluation de la qualité de l'eau couplant analyses physico-chimiques et biologiques. Les biomarqueurs proposés exploitent la synthèse de protéines de stress (métallothionéine et hsp 70) par des cellules humaines du système immunitaire en réponse à des substances chimiques. Deux échelles d'étude ont été prises en compte : 1) Deux bassins versant élémentaires situés en région de grand culture en Picardie à Erlon (20 ha) et Vierzy (180 ha) ont fait l'objet d'un suivi de la qualité des eaux de ruissellement superficiel et hypodermique pendant un an et demi. Les résultats montrent notamment une forte contamination en nitrates dans les eaux de ruissellement en lien étroit avec les pratiques agricoles (type de culture, intrans), ainsi que des concentrations élevées en éléments traces métalliques sous forme particulaire. Parallèlement, l'induction de l'expression du gène de la métallothionéine par certains échantillons d'eau filtrée suggère que, malgré les faibles concentrations mesurées en éléments traces métalliques dissous, ces eaux peuvent présenter un risque biologique potentiel, vraisemblablement dû a des effets de mélanges entre les éléments chimiques présents. 2) Des expérimentations ont également été menées à l'échelle des micro-parcelles sous pluie similée, afin d'évaluer l'effet de l'épandage de boue sur les transferts d'éléménts traces métalliques et de nutriments par ruissellement. L'utilisation de deux types de boues différents montre que les caractéristiques physiques de la boue sont déterminantes dans la mobilisation des métaux, puisque seule une boue chaulée a provoqué un transfert de cuivre et de nickel sous forme dissoute.

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