Le sol C, en fin d'expérience, a également été testé pour sa ... - Hal

Effets des composés organiques sur la faune du sol. Perturbation des
communautés et recolonisation des substrats pollués
Effects of carbon compounds on soil fauna. Community disturbance and
recolonization of polluted substrates Jean-François PONGE Muséum National d'Histoire Naturelle, CNRS UMR 7179 26 août 2004
SOMMAIRE 1. objectif du
projeT..................................................................
.........................2 2. SITE
D'ÉTUDE..................................................................
.....................................4 3. MATÉRIEL ET MÉTHODES Analyses chimiques du
sol..........................................................................
....................7
Analyse des horizons de
surface......................................................................
...............7
Analyse du peuplement de
Collemboles...................................................................
..........7
Expérience de colonisation en milieu
naturel......................................................................
8
Expérience de colonisation forcée en
microcosmes..............................................................8
Etude de l'attraction/répulsion des Collemboles face à un composé
organique toxique: le
phénanthrène...............................................................
................................................9
Tests écotoxicologiques basés sur le comportement des
Collemboles...................................12
Etude de l'impact de la faune sur la dégradation microbienne des HAPs
dans un sol de cokerie
...........................................................................
....................................................10 4. RÉSULTATS Les composants des horizons de surface d'un site pollué par des composés
organiques...........14
Caractéristiques chimiques des horizons de
surface...........................................................17
Le peuplement de
Collemboles...............................................................
.......................19
Inoculation de la faune provenant d'un humus
acide..........................................................21
Mobilité des Collemboles sous l'effet du
phénanthrène.......................................................23
Tests écotoxicologiques utilisant le comportement d'évitement des
Collemboles......................25 5.
DISCUSSION..................................................................
.....................................36 6.
PERSPECTIVES...............................................................
....................................38 7.
RÉFÉRENCES..................................................................
...................................39 1. objectif du projet Dans le cadre de la gestion des sites pollués, l'ADEME soutient des
programmes de recherche dans le domaine de l'écotoxicité, visant à mettre
en ?uvre la méthode décrite dans le guide du Ministère concernant les
évaluations détaillées des risques pour les écosystèmes. L'annexe technique
de ce guide fait référence à des outils multiples parfois difficiles à
utiliser. C'est la raison pour laquelle l'outil expérimental qui est
développé dans le cadre de ce projet pourra être proposé comme un outil de
l'annexe technique de ce guide. L'objectif de ce programme est de développer un dispositif expérimental
permettant de démontrer sans ambiguïté l'impact direct des polluants sur
les animaux du sol. Le dispositif développé au cours de ce programme de
recherche consiste à travailler sur une communauté d'individus, les
Collemboles, au lieu d'espèces isolées, afin de gagner en représentativité
dans le cadre d'une évaluation des risques environnementaux. Les
Collemboles (Fig. 1), microarthropodes, sont particulièrement abondants
dans les sols, diversifiés en espèces, faciles à élever et très mobiles:
ils constituent un modèle qui pourra être étendu par la suite à d'autres
groupes de la faune du sol (vers de terre, enchytréides, acariens).
[pic] Figure 1. Folsomia candida, Collembole utilisé couramment dans les tests
écotoxicologiques (norme ISO 11267)
Il s'agit de développer une nouvelle approche destinée à évaluer les
risques environnementaux causés par les hydrocarbures. Les tests normalisés
actuels portant sur divers organismes du sol (vers de terre, collemboles,
enchytréides, carabes, escargots) ne prennent en compte que des
modifications de croissance et de reproduction dans des conditions
spécifiques: les animaux sont soumis à des doses croissantes de produit, on
mesure au bout d'un temps t les effectifs des populations ou la croissance
des individus. Les espèces sélectionnées pour ces tests sont faciles à
élever, ont des comportements relativement reproductibles d'une souche à
l'autre (Chenon et al. 2000), mais on peut se poser la question de leur
représentativité. Eisenia fetida, choisie pour représenter les vers de
terre (norme ISO 11268), est une espèce inféodée aux tas de composts situés
à proximité des habitations humaines (Bouché 1972), de même Folsomia
candida, représentant les Collemboles, fréquente surtout les pots de fleurs
et les jardins potagers, mais très peu les milieux naturels (Ponge 1980). Parallèlement à la diversification des tests écotoxicologiques,
l'introduction d'aspects comportementaux tels que les mouvements
d'évitement et le recours à des communautés devraient permettre de mieux
s'adapter à la réalité du terrain, où les polluants agissent sur des
ensembles complexes constitués, pour les milieux terrestres, par les
interactions entre végétation, faune et microflore, et non sur des espèces
isolées de leur contexte écologique. On remarquera par ailleurs l'extrême rareté des études consacrées à
l'influence des hydrocarbures sur les peuplements animaux et les réseaux
trophiques du sol, en conditions de terrain. Deux études sont connues à ce
jour, l'une traitant des effets d'une application de fuel et d'essence sur
les nématodes, enchytréides, acariens et collemboles en milieu forestier
(Pirhonen & Huhta 1984), l'autre des effets d'une pollution industrielle
par le créosote sur les nématodes, acariens et collemboles d'un site boisé
(Blakely et al. 2002). Toutes deux concluent à une perturbation des réseaux
trophiques du sol, ne s'expliquant pas par des effets directs de toxicité. Une collaboration avec le Centre National de Recherches sur les Sites et
Sols Pollués (CNRSSP, Douai) a été engagée à l'occasion du présent projet.
Elle porte sur les dosages d'hydrocarbures dans les sols, sur la partie
microbiologique du projet (utilisation de la faune pour la dégradation des
hydrocarbures dans les sols), et sur l'utilisation de trois sols de
cokeries qui font l'objet d'une batterie de tests écotoxicologiques et de
la mise en route et du suivi d'un traitement pilote de dépollution.
2. SITE D'ÉTUDE Les investigations nécessitent un échantillonnage de différentes espèces de
collemboles sur site pollué. Un site pollué par des hydrocarbures a été
choisi pour les investigations sur le terrain. L'étude se déroule sur
l'emplacement de l'ancienne raffinerie de Merkviller-Pechelbronn, dans le
département du Bas-Rhin, en Alsace (Fig. 2). Cette usine, située à une
altitude de 170 mètres, a vu se succéder des activités de raffinage pendant
deux siècles, jusqu'à son abandon total vers 1960.
Figure 2. Plan de situation du site de Merkwiller-Péchelbronn (carte IGN au
1/25 000e)
Deux stations, sous couvert forestier, ont été choisies sur ce site pour
mener notre étude, l'une étant polluée par des hydrocarbures (P) et l'autre
choisie comme station témoin non polluée (T). Ces deux stations, quoique
situées à courte distance l'une de l'autre (environ 15 m), correspondent à
des sondages considérés respectivement comme "contaminés" (sondage SS6) et
"propres" (sondage D77) dans le rapport effectué par la Société DAMES &
MOORE pour le compte de l'ADEME (Ref. 25673-002-412), en date du 21/12/98.
Des prélèvements ont été réalisés, conservés en récipents de verre à -20°C,
sur lesquels le CNRSSP (Douai) a dosé les 16 HAP de la liste EPA. La station polluée (P), située au nord de la raffinerie, se caractérise par
la présence d'une épaisse plaque de goudron noir de consistance pâteuse,
d'environ 4 x 4 m, située sous une couche de matière organique accumulée,
mal incorporée (Fig. 3). Sur cette station, la strate arborescente se
compose de Acer campestre, Betula pendula et Quercus robur, la strate
arbustive de Fraxinus excelsior, Rubus fruticosus et Salix capraea, la
strate sous-arbustive de Hedera helix, la strate herbacée (discontinue) de
Geranium robertianum, Carex pilosa, Solidago canadensis, Taraxacum
officinale et de graminées et la strate muscinale de Hylocomium splendens
(Fig. 4).
Figure 3. Station polluée. Décapage de la litière, sauf sur la surface (5 x
5 cm) destinée à l'étude micromorphologique, faisant apparaitre la couche
de bitume sous-jacente. La litière représente une couche de 3 à 4 cm qui
s'accumule au-dessus de la couche de bitume
Figure 4. Station polluée. Vue du sous-étage arbustif et de la végétation
herbacée
La station témoin (T) est située 15 mètres au s