Contamination métallique sol/plante Djebal Ressas Morneg

Institut National Agronomique de Tunisie

Département Agronomie et Biotechnologie Végétale

Spécialité : Sciences de la Production Végétale Option: Agronomie et Environnement

Projet de Fin d’Etudes

Pour un diagnostic de la contamination métallique sol/plante dans la zone agricole

de Jebel RessasÉlaboré par : Hamza Mariem

Encadré par : Mme Benzina Naima

Année Universitaire : 2012 - 2013

• Introduction

• Problématique et Objectifs

• Matériels et méthodes

PLAN

•Résultats et discussions

•Conclusion et Perspectives

2

• Suivi des écosystèmes

pollués

• En particulier les environnements miniers abandonnés

Décharges des polluants métalliques (Plomb , Zinc, Cadmium…)

Contamination+

Pollution

Risques aux ressources naturelles

Mon étude s’est intéressée à la zone agricole de Jebel Ressas

Introduction

3

3 terrils de déchets de

laverie : lieux

d’accumulation des résidus miniers

Terrains

agricoles au pieds des

terrils

Ancien site

minier Jebel

Ressas

3 terrils de déchets de

laverie : lieux d’accumulation

des résidus miniers

Terrains agricoles au pieds

des terrils

Ancien site

minier Jebel

Ressas

4

ProblématiqueRisque de la

contamination de la chaine alimentaire

Terril =

Déchets miniers

Cadmium

Autres ETM

Plomb

Zinc

VentPrécipitations

5

Objectifs

•

• En vue de sensibiliser l’agriculteur vis-à-vis du choix de ses cultures

• Déterminer les occupations des sols de la zone d’étude

Effectuer un diagnostic de la contamination

• Elaborer des cartes à vocation environnementales

6

Matériels et méthodes

7


• L’ancien site minier

de Jebel Ressas

appartient au

gouvernorat de Ben

Arous.

Description de la zone d’étude

Jebel Ressas

8


Description de la zone d’étude• Caractérisée par un

climat où :

17°C < T < 19°CVent dominant = Ouest

à Nord OuestDéc et Janv = les mois

les plus pluvieux avec des moyennes respectives de 71 et 90 mm

Jebel Ressas

9

Description de la zone d’étude


Village

Sols agricoles

Terril 3 Terril 2 Terril 1

Jebel Ressas

0

3 Kilometer

s

N E

W S

Occupatio

n des so

lsArbo

riculture

Céréale

Culture M

araichère

Jachère

Non agri

coleOlivi

erVign

e

10


Reconnaissance du terrain

Images satellites

Délimitation de la zone d’étude

Carte topographique

Carte agricole

Etat des ressources

naturelles de la région

11


Visites du terrain

Positionnement

et

enregistrement

des

coordonnéesGPS

Vérification des

occupations des

sols

Echantillonnages

sol

Plante

Enquêtes avec

les agriculteurs

12


Analyses des sols

Granulométrie pH

Teneur en matière organique

Calcaire total Calcaire actif

Dosage des métaux lourds

( Cd, Pb et Zn) à l’eau régale

13

Analyses des plantes : ETM


Fig 1. Séchage des plantes Fig 2. Pré-calcination

Fig 3. Calcination au four à moufle Fig 4. Récupération des extraits14


ENVI

• Conversion des coordonnées géographiques de DMS en UTM Carthage

ARCVIEW

• Elaboration de la carte d’occupation des sols et des cartes des contaminations métallique des sols et des plantes

Traitements des

données

15

Résultats et discussions

16


Localisation des sites de prélèvements

Terril

Laitue

Olives

Vigne

17


Types d’échantillonnages

Olives Laitue sol

Oranges et PamplemoussesDattesPersilCéleriMauveSol

Olives sol

Terril 18


Elaboration de la carte d’occupation des sols

Carte agricole

SIG

Visites du

terrain

Carte d’occupation

des sols

19


Carte d’occupation des sols

20

0 3 Kilometers

N

EW

S

Occupation des solsArboricultureCéréaleCulture MaraichèreJachèreNon agricoleOlivierVigne

0 3 Kilometers

N

EW

S


Village

Terril

0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

21


• Caractérisation physicochimique des sols

• Dominance limoneuse à

limono-sableuse

• 7,85< pH< 8,29

• 0,7 < %MO < 3

• 13,5 < %CT < 63

Sur 0 – 20 cm de profondeur

22


• Cadmium dans le sol

8 sites 7 sites 4 sites

19 échantillons de sol ( 0 - 20 cm de profondeur)

Seuil Cd

02

100 > 100Cd (mg/kg de sol)

23

Sols avec des teneurs > seuil

• Sols occupés par des oliviers et des cultures maraichères (laitue)

• Fortement calcaire avec 62,5 % dans JR 17

• Teneurs importantes en MO = 3% dans JR 6


• Cd dans le sol

Terril 324


• Cd dans le sol

Sols avec faibles teneurs < seuil

•Sols occupés par des oliviers•Fortement calcaires•Situés du coté Est et distants de 1,2 jusqu’à 4,7 km du terril 3

Terril 325


Carte de contamination des sols en Cd dans la zone agricole de

Jebel Ressas

26

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#S

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0 3 Kilometers

N

EW

S

Clip2.shpArboricultureCéréaleCulture MaraichèreJachèreNon agricoleOlivierVigne

Cd sol ( mg/kg MS)#S 0.2#S 0.5#S 0.6#S 0.67#S 1.2#S 1.54#S 1.6$T 13.2$T 14.1$T 17.6$T 27.1$T 27.9%U 61.5%U 135%U 205%U 231%U 476

Terril

Village

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#S

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#S

#S#S

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0 3 Kilometers

N

EW

S


Cd sol ( mg/kg MS)#S 0.2#S 0.5#S 0.6#S 0.67#S 1.2#S 1.54#S 1.6$T 13.2$T 14.1$T 17.6$T 27.1$T 27.9%U 61.5%U 135%U 205%U 231%U 476

< seuil = 2

!!!!

Cd (mg/kg sol)

0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

27


Plomb Zinc

Valeur seuil = 200 mg Pb/kg sol

Valeur seuils = 100 mg Zn/kg sol

Les teneurs les plus élevées sont situées à

proximité du terril 3

28


Cartes des contaminations des sols en Pb et en Zn dans la zone

agricole de Jebel Ressas

29

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##S

$T

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%U

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0 3 Kilometers

N

EW

S


Pb sol ( mg/kg MS)#S 35.3# 85.2#S 116$ 173$T 195$T 196$T 200%U 369%U 412%U 985%U 2490%U 2650&V 5740&V 9780&V 16900&V 20100&V 50300

&V

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##S

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0 3 Kilometers

N

EW

S


Pb sol ( mg/kg MS)#S 35.3# 85.2#S 116$ 173$T 195$T 196$T 200%U 369%U 412%U 985%U 2490%U 2650&V 5740&V 9780&V 16900&V 20100&V 50300

Pb (mg/kg sol)

Terril

Village

> Seuil = 200

!!!!!

Echelle

1/1200000 3 Kilometers

N

EW

S


30

%

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%%%%%%

$T

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0 3 Kilometers

N

EW

S


Zn sol ( mg/kg MS)#S 48.5#S 87.3$T 174$T 224.4$T 290$T 323$T 401.8$T 658$T 892

%U 2550

% 6690

% 6950

% 15200

% 29100

% 42300

% 50200

% 107000%

$T

#S#S

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%%%%%%

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0 3 Kilometers

N

EW

S


Zn sol ( mg/kg MS)#S 48.5#S 87.3$T 174$T 224.4$T 290$T 323$T 401.8$T 658$T 892

%U 2550

% 6690

% 6950

% 15200

% 29100

% 42300

% 50200

% 107000

Zn (mg/kg sol)0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

Village

Terril

> Seuil = 100

!!!!!

31

0100200300400500

Résultats et discussions• Importance de la distance à la source de contamination

Seuil Cd = 2 mg/kg sol

0100002000030000400005000060000

Cd mg/kg sol

Pb mg/kg sol Seuil Pb = 200 mg/kg sol

Distance au terril (km)

Distance au terril (km)32

00.2

20.2

4 0.4

1.180

0000

0000

001

1.180

0000

0000

001

1.78

2.53

3.57

4.73

020000400006000080000

100000120000

Distance par rapport au terril (Km)

Zn (m

g/kg

)Résultats et discussions

Seuil Zn = 100 mg/kg sol

• Importance de la distance à la source de contamination

33


Présence d’une

contamination métallique

dans les sols étudiés

Transfert dans la chaine alimentaire de Cd, Pb et

Zn ???

Analyses métalliques des plantes

cultivées sur les sites échantillonnés 34


Plantes échantillonnées

Fruits à noyaux

Agrumes

Plantes spontanées

Légumes feuilles

Olives

Dattes

Oranges

Pamplemousses

Persil

Céleri

Laitue

Mauve

Cactus Figue de Barbarie

35


• Etat de la contamination cadmique des plantes échantillonnées

Plantes / Fruits Marges des concentrations cadmique (mg Cd/kg MS)

Seuil Cd (mg/kg MS)

Olives 0 - 5,3 0,1

Agrumes 0 - 1,6 0,1

Légumes feuilles 0,05 – 6,92 0,2

Plantes spontanées 0,3 – 1,3 _ 36

(Codex standard des normes générales pour les contaminants et les toxines des produits de consommations)


• Etat de la contamination cadmique des plantes échantillonnées

Laitue

Les teneurs du Cd les plus faibles

de 0,05 et 0,09 mg/kg MS sont

observés sur les sols les plus

contaminés JR 2 et JR 3

respectivement.

Terril 3

37


• Etat de la contamination cadmique des plantes échantillonnées Pour les agrumes

échantillonnés des deux sites JR 35 et JR 81, on constate que :

les oranges de JR 81 ne sont pas contaminés par le Cd

Mais au niveau de JR 35 , cet élément > seuil (0,1 mg/kg MS). Terril 3

38

Carte de la contamination cadmique des plantes dans la zone agricole de Jebel Ressas


39

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Cd persilfin.shp

&V 6.92

Cd mauvefin.shp'W 0.33'W 1.29

Cd orange.shp'] 0.01$Z 1.62

Cd celerifin.shp$T 0.01

Cd dattefin.shp#/ 0.51

Cd pamplefin.shp#Y 0.15

Cd figuefin.shp&\ 0.52

Cd olivefin.shp#S 0.005#S 0.01#S 0.03#S 0.04#S 0.08$T 0.11$T 0.12$T 0.13$T 0.35%U 1.22%U 3.57%U 5.34

Cd saladefin.shp&\ 0.05&\ 0.08#0 0.096#Y 0.1

Cd cactusfin1.shp%a 0.008

0 200000 Miles

N

EW

S

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0 200000 Miles

N

EW

S


Persil

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Mauve'W 0.33'W 1.29

orange'] 0.01$Z 1.62

Céleri$T 0.01

Datte#/ 0.51

Pamplemousse#Y 0.15

Figue de Barbarie&\ 0.52

Olive#S 0.005#S 0.01#S 0.03#S 0.04#S 0.08$T 0.11$T 0.12$T 0.13$T 0.35%U 1.22%U 3.57%U 5.34

Salade&\ 0.05&\ 0.08#0 0.096#Y 0.1

Cactus%a 0.008

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0 200000 Miles

N

EW

S


Persil

&V 6.92

Mauve'W 0.33'W 1.29

orange'] 0.01$Z 1.62

Céleri$T 0.01

Datte#/ 0.51

Pamplemousse#Y 0.15



Salade&\ 0.05&\ 0.08#0 0.096#Y 0.1

Cactus%a 0.008

Cd plantes mg/kg MS

Terril

Village

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Persil

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N

EW

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Persil

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e

0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

!!!!

40


• Etat de la contamination en Plomb des plantes échantillonnées

0,7Olives0

5,4Légumes feuilles0

Seuil = 0,1

Seuil = 0,3

Marges des concentrations en mg Pb/ kg MS

Marges des concentrations en mg Pb/ kg MS 41

Les olives des sites les plus proches du terril concentrent le Pb avec des

valeurs > seuils (0,1 mg/kg MS)

Les salades non contaminées par le Cd précédemment se trouvent fortement

polluées en Pb avec 2,5 mg/kg MS dans le site de JR 10.

Le site le plus loin de la source , montre une contamination en ce métal pour

le persil et non pour les autres plantes échantillonnées (mauve, céleri,

oranges, pamplemousses et dattes)


• Etat de la contamination en Plomb des plantes échantillonnées

42


Carte de la contamination en Pb des plantes dans la zone agricole de Jebel Ressas

43

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'W(X'W

(X

x{

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#S

#S

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$T

$T

%[

0 300000 Miles

N

EW

S


Persil&V 5.41

Orange'W 0.01$T 0.011

Datte(X 0.51

Mauve'W 0.01(X 30.16

Pamplemoussex{ 0.01

Salade&\ 0.65%U 1.727&V 1.78%U 2.55

Figue de Barbarie%U 1.38

Olive#S 0.01#S 0.011#S 0.013#S 0.014$T 0.05$T 0.07$T 0.34$T 0.37%U 0.42%U 0.43%U 0.45%U 0.74

Céleri$T 0.01

Cactus%[ 0.04

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$T

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0 300000 Miles

N

EW

S


Persil&V 5.41

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Salade&\ 0.65%U 1.727&V 1.78%U 2.55



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Cactus%[ 0.04

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$T

$T

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0 300000 Miles

N

EW

S


Persil&V 5.41

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Salade&\ 0.65%U 1.727&V 1.78%U 2.55



Céleri$T 0.01

Cactus%[ 0.04

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N

EW

S


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Céleri$T 0.01

Cactus%[ 0.04

Pb des plantes (mg/kg MS)

Terril

Village

0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

!!!!!

44


• Etat de la contamination en Zinc des plantes échantillonnées

Oligo-élément

Métal lourd

Le Zn est à la fois :Rôle dans la physiologie de la plante

Nécessairement absorbé du sol

MAIS

Le caractère métallique

Nocif pour la plante 45


• Répartition de la contamination en Zinc des plantes échantillonnées

Contrairement aux autres métaux lourds dosées, le Zn est :

Absorbé par toutes les plantes échantillonnées

Sa concentration varie de de 3,55 (olives) à 207,65 mg/kg MS (persil)

Les céleris accumulent spécialement le Zn parmi les trois ETM

avec une teneur de 75,67 mg/kg MS

46


Carte de la contamination en Zn des plantes dans la zone agricole de Jebel Ressas

47

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#S

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0 300000 Miles

N

EW

S


Persil

&V 207.65

Céleri%U 75.67

Mauve'W 114.8

'W 126.67

Orange#S 5.84&V 17.36

Pamplemousse&\ 12.86

Datte$Z 8.32

Figue de Barbarie

#Y 132.87

Salade'W 39.86%a 49.53

'] 52.08

#Y 52.372

Olive#S 9.53#S 12.66#S 13.19#S 13.55#S 13.6$T 16$T 16.79$T 16.91$T 18.44$T 21.88%U 23.25%U 24.96

Cactus$T 1.29

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0 300000 Miles

N

EW

S


Persil

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Persil

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Salade'W 39.86%a 49.53'] 52.08

#Y 52.372


Cactus$T 1.29

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0 300000 Miles

N

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S


Persil

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Mauve'W 114.8

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Datte$Z 8.32

Figue de Barbarie

#Y 132.87

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#Y 52.372


Cactus$T 1.29

Zn plantes ( mg/kg MS)

Terril

Village

0 3 Kilometers

N

EW

S


Echelle

1/120000

48


L’absorption de la plante des métaux lourds dépend forcement de

plusieurs facteurs:

l’espèce et la variété de la plante

La nature du sol ( pH, teneur en calcaire , teneur en matière

organique)

La teneur en ETM et sa forme biodisponible dans le sol En général, on trouve que les plantes à feuilles ont tendance à

accumuler plus de métaux que d’autres .

Certains sites ont montrés que le sol est pollué alors que la

plante cultivée n’en présente aucune concentration . 49


Les résultats ont bien confirmé l’intervention des facteurs

climatiques dans le processus de la contamination .

l’érosion éolienne joue un rôle important dans le transfert

métallique de la source vers les terres agricoles de la région

50


Résultats des enquêtes

Les produits issus de la production végétale de la zone d’étude sont consommés par les agriculteurs eux-mêmes à part leurs débouchages au marché hebdomadaire de Mornag.

les bétails de bovins et de poulaillers intégrés aux fermes de la région consomment un fourrager importé, et non pas issu de la production de la zone jugée contaminée.

51


Résultats des enquêtesLa fertilisation des sols compte :

En premier lieu sur l’amendement de la matière organique sous forme de fumier bovin importé.

En deuxième lieu viennent les applications chimiques.

Ces enquêtes nous ont servi pour bien juger l’état de la contamination de la zone d’étude et pour trancher l’intervention des autres sources de la pollution métallique ( épandage de boues, surfertilisation…). 52


• Etat de contamination de quelques produits alimentaires transformés

Jus d’agrumes

Huile d’olive

Terril

Pollution environnementale cause 80% des

maladies chroniques

Evaluation de la contamination des

produits alimentaire aux alentours des

sites miniers est importantes

53


• Etat de contamination de quelques produits alimentaires transformés

Produit transformé ETM (mg/kg MS)

Cd Pb Zn

Jus d’orange 1,03 0 ,00 7,61

Jus de pamplemousse 6,53 0,79 12,05

Huile d’olive 0,00 0,00 1,29

Jus d’agrumes Seuils Huile d’olive

__

0,050,1

__

54

Conclusion et perspectives

L’ancien site minier de Jebel ressas est une source de dissémination

des ETM des terrils aux terres agricoles voisines

Les fortes teneurs en Cd, Pb et Zn sont concentrés dans les sites les

plus proches du terril .

La dispersion des métaux suit essentiellement la direction du vent

dominante de la région.

La contamination des plantes n’est pas toujours liée à la pollution

métallique des sols. 55

Conclusion et perspectives

Cette étude est faite dans un cadre limité par le temps et d’autres

moyens d’analyses ( analyses des ETM).

Une étude plus détaillée avec un nombre d’échantillonnages plus

importants pourraient bien juger l’état de la contamination de la

région.

Une sensibilisation de l’agriculteur est indispensable pour

achever ce travail et orienter les choix des utilisations agricoles.

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Merci pour votre attentionMERCI POUR VOTRE ATTENTION

MERCI POUR VOTRE

ATTENTION

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Environment

Contamination métallique sol/plante Djebal Ressas Morneg