Les Dépôts de Boues Rouges du Bassin Minier de Provence ...–Projet DORIS – Les Dépôts de...

– P r o j e t D O R I S –

Les Dépôts de Boues Rouges du Bassin Minier de Provence :

Caractérisation et Impacts sur la Qualité Physico-Chimique et

Biologique des Sols

Séminaire de l’OHM-BMP – 27/09/2016 – Salle Léon Masson, Simiane-Collongue

Mange-Garri

Griffon

La Delorme

Mathieu LUGLIA, Stéven CRIQUET, Catherine KELLER, Sophie GACHET, Pierre HENNEBERT, Camille FOURRIER et al .



Caractérisation et Impacts sur la Qualité Physico-Chimique et Biologique des Sols

o Bassin minier de Provence extraction de l’alumine dépôts terrestres de résidus de bauxite

o Questionnements société civile et communauté scientifique impact environnemental ?

o Diverses valorisations sont à l’étude

o Peu d’études conduites sur ces dépôts

o Thématique prioritaire OHM-BMP

Contexte

2




o Bassin minier de Provence extraction de l’alumine dépôts terrestres de résidus de bauxite

o Questionnements société civile et communauté scientifique impact environnemental ?

o Diverses valorisations sont à l’étude

o Peu d’études conduites sur ces dépôts

o Thématique prioritaire OHM-BMP

Contexte

Cadre institutionnel

o IMBE, CEREGE, INERIS, Observatoire Boues Rouges OHM-BMP

o OHM-BMP APR 2016

o LabEx DRIIHM bourse post-doctorale

o ED 251 Sciences de l’Environnement bourse doctorale

2




Comment et dans quelle mesure ces activités industrielles pourraient-elles interagir avec les écosystèmesterrestres au travers du continuum sol-plantes ?

Évaluer les effets :

o Mélanges résidus/sols caractéristiques pédo-biologiques

o Écotoxicologiques composantes biologiques

o Interactions sol/microorganismes/plantes processus fonctionnels

Objectifs

3

État zéro :

o Analyses bio-géochimiques

o Typologie des résidus des différents sites

o Spatialisation

o Diagnostics écotoxicologiques

Étapes

Tâche 1 – Caractérisation









Objectifs

3

État zéro :

o Analyses bio-géochimiques

o Typologie des résidus des différents sites

o Spatialisation

o Diagnostics écotoxicologiques

Approches in situ, multi-échelles et expérimentales :

o Structure et diversité des communautés végétales

o Dynamique des communautés microbiennes édaphiques

o Interactions fonctionnelles : relations sol-plantes

Étapes

Tâche 1 – Caractérisation Tâche 2 – Effets sur les pédosystèmes









Objectifs

3

o Acquisition de données fondamentales

o Diagnostic écosystémique

o Envisager des solutions de valorisation des dépôts en place

o Préconiser des mesures de gestion des dépôts à venir

Résultats attendus




4

R É S I D U S D E

B A U X I T E

Φ-chimie

Plantes

µorganismes

Résultats du stage de Master 2 Recherche : janvier – juin 2016Spécialité Biodiversité Ecologie et Evolution – AMU

Présenté par Camille FOURRIERSous la direction de Stéven Criquet et Mathieu Luglia

Résultats PlantesDémarche ConclusionRésultats microbiensProblématique 1

Contexte

Résidus de bauxite modifiés (RBM)

Ajout gypse + lavages

pH Salinité Conductivité

Résidus de bauxite

INTERACTIONEnvironnement

terrestre

Crassiers (dépôts passés)

Valorisations à l’étude- Bauxaline®- RBM (Fournis par INERIS)

Résidus de bauxite bruts

pH > 10 Conductivité forte Salinité forte Concentrations de certains ETM fortes Imperméabilité élevée

Résultats Plantes ConclusionRésultats microbiensProblématique Démarche 2

Démarche de l’étude

Terre végétale (TV)CONTRÔLE

Boues rouges (BR)

Résidus de bauxite modifiés

(RBM)

Apport de BR OU de RBM, en doses croissantes

Quelles sont les réponses d’un pédosystème face à l’apport de résidus de bauxite, modifiés ou pas ?

Résultats Plantes ConclusionRésultats microbiensProblématique Démarche 3

Démarche de l’étude

Communauté microbienne

BiomasseRecyclage MO

BiodiversitéPhysico-chimie

pH Conductivité

ϕ

VégétalGerminationCroissance

Résultats Plantes ConclusionRésultatsProblématique Démarche 4

Incidence physico-chimique

Dose BR = pHConductivité

Dose RBM = pH moins importantePas d’augmentation conductivité

pH Conductivité (mS.cm-1)

6,5

7,5

8,5

9,5

10,5

11,5

TV 10 20 30 40 50 BR

Contrôle Doses (%) Brutes

BR

RBM

0

2

4

6

8

10

TV 10 20 30 40 50 BR


Résultats Plantes ConclusionProblématique Démarche 5Résultats microbiens

a

a

b bc c c d0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

TV 10 20 30 40 50 BR

Contrôle Doses (%) Brute

mg(O2).kg-1.jour-1

Dose BR = Respiration induiteEffet dose BR

EFFET DOSE BR SUR LA RESPIRATION

Effet sur la respiration microbienne

≈ Biomasse

Résultats Plantes ConclusionProblématique Démarche 6Résultats microbiens

Effet sur l’activité enzymatique

ENZYME

Résultats Plantes ConclusionProblématique Démarche Résultats microbiens 7

a

a

b

bc c

d0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

a

ab

bc

cd

d d d0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

a

b

cd de de

e

0

0,2

0,4

0,6

0,8

TV 10 20 30 40 50 BR


β-glucosidase

Phosphatase basique

Phosphatase acide

mU.g-1 MS

Dose BR = activité

Dose BR = activité

Dose BR = activité


EFFET DOSE BR SUR TOUTES LES ENZYMES


a

a

b

bc c

d0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

a

ab

bc

cd

d d d0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

a

b

cd de de

e

0

0,2

0,4

0,6

0,8

TV 10 20 30 40 50 BR


mU.g-1 MS


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

TV 10 20 30 40 50 BR


pH

Conductivité

pH

Conductivité(mS.cm-1)


Effet sur la biodiversité fonctionnelle (Biolog®)

INTENSITÉ = Activité métabolique

NBR DE PUITS ACTIVÉS = Diversité


a a

a

b

c

c c

1

1

*

12 *

12*

2

*

2

*

3

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

TV 10 20 30 40 50 BR/RBM

Contrôle Doses (%) Brut

BR

RBM

a a a

b bc

c

c

1 1 1*

1

*

1

*

1

*

2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

TV 10 20 30 40 50 BR/RBM

Contrôle Doses (%) Brut

BR

RBM

Dose = activitéEffet dose BR et RBM

Dose = diversitéEffet dose BR

Pas d’effet du RBM

EFFET DOSE BR ET RBM SUR L’ACTIVITE EFFET DOSE BR > EFFET DOSE RBM

EFFET DOSE BR SUR LA DIVERSITE FONCTIONNELLEPAS D’EFFET RBM SUR DIVERSITE FONCTIONNELLE

Effet sur la biodiversité fonctionnelle (Biolog®)AWCD90h (DO590nm) H’90h


Conclusion - microorganismes

Effet négatif et effet dose sur l’intensité de l’activité microbienne mais beaucoup moins important que la BRPas d’effet sur la diversité fonctionnelle microbienne

BR Effet négatif et effet dose sur tous les indicateurs mesurés

RBM

EFFET BR > EFFET RBM

ConclusionProblématique Démarche Résultats microbiens 12

Effet sur le végétal

Test de germination Mésocosmes

Résultats Plantes

ConclusionProblématique Démarche Résultats microbiens Résultats Plantes 13

a

a

b b c c1 1

11

*

1*

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

a a

a

b

b b

11

1

*

1

*

1 *

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Proportion de graines germée

Effet sur la germination

Raygrass anglais

Luzerne

Moutarde blanche

EFFET DOSE BR SUR TOUTES LES ESPECES

PAS D’EFFET RBM

a a

b

c

cc

1 1*

1

*

1

*

1

*

1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

TV 10 20 30 40 50

Contrôle Doses (%)

BR

RBM


Effet sur la productivité végétale

Biomasse sèche (mg)

TV 10% - BR 20% - BR

R1 62,7 53,4 0

R2 101,6 11,3 0

R3 139,1 34,1 0

R4 97,4 9,4 0

R5 79,0 4,6 0

Moyenne (n = 5)

96,0 +/- 28,7* 22,6 +/- 20,7 0

Pas de croissance de la luzerne et de la moutarde

Raygrass : Pas de croissance à 20% de BR

Dose 10% = productivité

Effet de la texture ?EFFET BR SUR

PRODUCTIVITE DES PLANTES


Conclusion végétaux

BR

RBM

Effet négatif et effet dose sur la germination et la productivité des 3 espèces

Pas d’effet sur la germination des 3 espèces

Réponses différentes selon les espèces : RG < M < L

EFFET BR >> EFFET RBMTransfert d’échelle : RG = le seul à pousser dans les mésocosmes

Impact sur la TEXTURE du sol


Conclusion générale et perspectives

Possibilité d’influence du pH, mais surtout de la salinité (Na+) Influence des échelles d’étude ? Influence des ETMM sur les traits étudiés ?

Identification des causes multiples et potentiellement synergiques, ainsi que leurs parts respectives expliquant l’effet

négatif des BR

EFFET BR > EFFET RBM

MERCI DE VOTRE ATTENTION

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