2.2.1 Expérimentations en conditions contrôlées
2.2.1.1 Échantillonnage des sols et préparation
Afin d‘étudier l‘écotoxicité, un sol contaminé en plomb et autres ETM a été prélevé à la STCM Toulouse. Ce sol noté S1 a été collecté entre 0 et 25cm de profondeur, séché, débarrassé des racines et tamisé à 2mm pour les expériences d‘écotoxicité. Par la suite ce sol a été dilué à l‘aide de deux sols non contaminés aux paramètres physico-chimiques contrastés (teneurs en matières organiques, pH...), dans le but de créer un gradient de concentrations en ETM. Le tableau II.2.1 présente les caractéristiques de ces sols. Le sol non contaminé S2 a été prélevé dans l‘enceinte du laboratoire d‘analyse Galys à Toulouse et le sol non contaminé S3 a été collecté à proximité d‘un champ en culture sur les terrains de l‘INRA de Toulouse.
Tableau II.2.1 : caractéristiques physico-chimiques des sols non contaminés notés S2 et S3
Le tableau II.2.2 suivant présente les techniques utilisées pour chaque mesure.
Paramètres Technique pH ISO 10390 CEC NF X 31-310 OM ISO 10694 CaCO3 ISO 10693 Granulométrie ISO 11277 ETM (Pb, Cd, As, Sb, Cu, Zn) ISO 11466
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2.2.1.2 Les espèces de vers de terre utilisées
2.2.1.2.1 Lumbricus terrestris Embranchement : Annélida Classe : Clitellata Ordre : Haplotaxida Famille : Lumbricidae Genre : Lumbricus
Espèce : L. terrestris Figure II.2.1 : Ver de terre, Lumbricus terrestris
Lumbricus terrestris est une espèce anécique appartenant à la famille des lumbricidae.
Il s‘agit d‘un ver à tête rougeâtre mesurant de 12 à 30 cm et pesant entre 5 et 10 g. Ce ver représente la plus grande biomasse de ver de terre dans la plupart des écosystèmes tempérés et c‘est le ver anécique le plus commun en Europe. Il se nourrit partiellement de matières organiques de surface et de la matière organique du sol. Il forme des galeries verticales permanentes dans le sol et il incorpore la matière organique qu‘il va chercher à la surface dans les couches plus profondes du sol induisant ainsi des transferts de matières organiques au sein du sol ainsi que des polluants potentiellement associés. Son intérêt en écotoxicologie est évident vu son impact sur la structure du sol et sa grande densité dans la plupart des écosystèmes. De plus il est intéressant de comprendre l‘impact des ETM sur une espèce de vers qui ne se nourrit pas exclusivement de la matière organique du sol.
2.2.1.2.2 Eisenia hortensis
Embranchement : Annélida Classe : Clitellata
Ordre : Haplotaxida Famille : Lumbricidae
39 Espèce : E. hortensis
Eisenia hortensis est une espèce épigée, généralement de couleur rose-gris avec un
aspect à rayures, pesant environ 1.5g pour les adultes. Le bout de la queue est souvent couleur crème ou jaune pâle. Il est généralement trouvé dans la litière des zones forestières et des jardins où le sol est riche en matière organique. C‘est un excellent digesteur de la matière organique ce qui en fait un très bon ver de compost. Il est aussi physiologiquement très proche d‘Eisenia fetida qui est un organisme cible utilisé pour les tests écotoxicologiques standardisés.
2.2.1.3 Les tests écotoxicologiques
2.2.1.3.1 Mortalité, et évolution de la biomasse
La mesure de la mortalité et du changement de la biomasse d‘un organisme sont des tests couramment utilisés pour déterminer l‘impact des substances écotoxiques sur les vers de terre. La mesure de la mortalité consiste à calculer la CE50 qui est la concentration en polluants induisant 50% de mortalité chez la population exposée. Elle est spécifique à une substance, pour une espèce, avec un temps d‘exposition déterminé. Le changement de biomasse est la différence entre la masse initiale du ver de terre et sa masse à la fin de la période d‘exposition au contaminant. Elle est exprimée en pourcentage de la masse initiale et est comparée à un témoin.
2.2.1.3.2 Production de turricules (ou Cast production)
La cast production est la quantité de turricules produite par le ver de terre. Les vers de terre creusent des galeries dans le sol soit par ingestion de particules de sol soit par forage (Lee et Foster, 1991). En outre l‘ingestion de sol est nécessaire pour des raisons alimentaires. Après passage dans l‘intestin, le sol est éjecté en une forme spécifique : le turricule. Il est déposé directement sur la surface du sol ou dans le sol lui-même (Whalen et al., 2004). Les turricules jouent un rôle écologique important dans le sol (Le Bayon et Binet, 1999). La cast production contribue donc à la bioturbation du sol et peut également être utilisée comme proxy pour évaluer l‘activité des vers de terre. Ce paramètre se révèle donc très pertinent pour évaluer l‘écotoxicité des ETM dans les sols.
40 La cast production a été mesurée selon le protocole décrit par Capowiez et al., (2010) puis modifié par Dittbrenner et al., (2011). Les turricules ont été séparés en utilisant un ensemble de quatre tamis (diamètre : 15cm et maillages : 5,6 – 4 – 3,15 – 2,5 mm). Le principe est que l‘activité des vers va modifier la granulométrie du sol conduisant à une augmentation de la quantité de sol contenue dans certains des tamis et à une diminution dans d‘autres tamis. Le jeu de tamis a été secoué pendant dix secondes et le sol retenu dans chaque tamis pesé. L‘effet de la bioturbation a ensuite été examiné en déterminant les changements dans la distribution des tailles de particules, c‘est-à-dire le poids du sol frais dans chaque tamis soustrait au poids correspondant pour le sol contrôle. La cast production est exprimée en poids de turricules produits par masse de ver de terre et par jour.
2.2.2 Expérimentation sur le terrain
Le site d‘étude est la parcelle en jachère attenante à la STCM de Bazoches les Gallerandes (45).
2.2.2.1 Échantillonnage des sols et préparation
Un point d‘échantillonnage a été réalisé tous les 10 m à partir du bord de l‘usine jusqu‘au bout de la parcelle à 140m. Cet échantillonnage a été répété 5 fois sur la largeur de la parcelle comme montré sur la figure II.2.3 ci-dessous.
41 Les échantillons de sols ont été collectés entre 0 et 25 cm, mis à sécher à l‘air libre une semaine, puis quartés afin de disposer d‘échantillons homogènes. Ils ont ensuite été broyés, tamisés à 2 mm puis caractérisés.
2.2.2.1 Échantillonnage des vers de terre
Les vers de terre ont été collectés selon le même plan d‘échantillonnage que les sols (Figure II.2.4). Pour chaque point d‘échantillonnage, les vers de terre ont été cherchés à la main sur des quadrats de 0.09 m² jusqu‘à une profondeur de 30 cm. Les vers ont été conservés dans l‘alcool à 70° pour identification. L‘identication fut réalisé au laboratoire selon la clef de Bouché (1972). Les noms ont ensuite été traduits selon la clef de Simms and Gérard (1991) puisque la nomenclature anglo-saxonne est la référence. Cette identification consiste à analyser les différentes epèces collectées en fonction de critères morphologiques (principalement la position du clitellum) et les stades de maturité des vers de terre (présence ou non de clitellum).
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