CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES, CHIMIQUES, ET PEDOLOGIQUES DES
III. 3 Comparaison avec une référence nationale : base de données du programme ASPITET
Le programme ASPITET (Apports d'une Stratification Pédologique pour l'Interprétation des Teneurs en Eléments Traces, Denis Baize, INRA, UR SOLS, Orléans) recense plus de 2800 échantillons d’horizons de sols à une échelle nationale. L’échantillonnage concerne des profils complets de sols agricoles et forestiers, et représente la première base de données d’envergure nationale disposant d’analyses en ETM en plus des paramètres pédologiques classiques. Elle est souvent citée comme référence nationale en ce qui concerne les sites agricoles, et des données partielles nous ont gracieusement été communiquées par D. Baize pour comparer de manière appropriée nos résultats à ceux de cette ressource (Annexe VIII).
Cependant, une majorité des prélèvements a été réalisée dans la moitié nord de la France, et principalement dans le Bassin Parisien, au sens large, ne permettant pas une représentation géographique nationale homogène. Par ailleurs, l’échantillonnage n’est pas systématique, et il apparaît que certains types de matériaux parentaux (roches sédimentaires du Jurassique inférieur et moyen) soient surreprésentés.
La Figure III-10 présente la relation entre les quantiles des analyses en ETM des sols du bassin versant d’Auradé (a) et des profils RMQS (b) et ceux des données ASPITET (Baize, 2000). Dans le cas d’Auradé (Figure III-10a), et pour 4 des 6 ETM présentés, les quantiles s’écartent de la droite 1:1, du côté des ordonnées. Il apparaît donc que les sols d’Auradé sont plus enrichis que la référence (ASPITET), à l’exception de Pb et Co. Cependant, la valeur des quantiles les plus élevés (9ème décile) s’écarte souvent du côté des abscisses, ce qui indique qu’ASPITET contient des valeurs extrêmes plus élevées que celle d’Auradé. Cette observation permet de soutenir l’hypothèse que les échantillons d’ASPITET
⇒ Présentent des concentrations plus élevées car ce ne sont pas les mêmes types de sols qui sont échantillonnés (développés sur des matériaux parentaux plus riches en ETM par exemple)
⇒ Sont plus sujets à des anomalies naturelles que ceux d’Auradé. ⇒ Sont plus sujets à des contaminations métalliques que ceux d’Auradé.
Figure III-10 Relation entre les quantiles des concentrations en ETM des échantillons de sol d’Auradé (a) et du RMQS (b) (cette étude) et ceux des données ASPITET (Baize, 1997). Pour chaque métal, les valeurs du 1er décile, du 1er quartile, de la médiane, de la moyenne, du 3ème quartile et du 9ème décile sont indiquées (par ordre croissant). La droite en pointillés est la droite 1:1.
De la même manière, les échantillons des profils de sols RMQS ne montrent pas d’enrichissement fort par rapport aux valeurs des sols ASPITET. Les quantiles représentés sur la Figure III-10 (b) sont répartis le long de la première bissectrice, à l’exception des valeurs les plus élevées (3ème quartile et 9ème décile), toujours supérieures pour ASPITET. De même que précédemment, Pb apparaît comme le métal le moins enrichi dans les sols du RMQS en comparaison avec ASPITET.
Les comparaisons présentées ci-dessus peuvent être confortées en utilisant des tests statistiques. Les concentrations en ETM comparées ne présentent jamais une distribution normale à la fois pour le site considéré (Auradé ou RMQS) et pour la référence (ASPITET). Par conséquent, des tests non paramétriques (Mann-Whitney) ont été réalisés, afin de mettre en évidence une éventuelle différence entre les concentrations en ETM des sites d’Auradé, du
0.01 0.1 1 10 100 1000 Q u a n ti le s d e s d o n n é e s d e s p ro fi ls d 'Au ra d é ( µ g .g -1 ) 0.01 0.1 1 10 100 1000 0.01 0.1 1 10 100 1000
Quantiles des données ASPITET (µg.g-1)
Q u a n ti le s d e s d o n n é e s d e s p ro fi ls R M Q S ( µ g .g -1 ) As Cd Co Cr Cu Ni Pb Zn
RMQS et d’ASPITET. Afin de réaliser les tests entre deux séries de données comparables, seuls les horizons de surface ont été utilisés. Les résultats obtenus sont présentés par les Tableau III-5 (a et b) et le Tableau III-6.
Tableau III-5 Comparaison des données RMQS avec les données ASPITET (a) et des données d’Auradé avec les données ASPITET (b). La normalité ainsi que le nombre de données sont indiqués pour chaque ETM. Des tests de Mann-Whitney ont été réalisés, dont la probabilité (P) est indiquée ; une différence est retenue si P<0,05 (*) ; cette différence est considérée forte si P<0,01 (**).
(a)
RMQS ASPITET Différence
ETM
Normalité Nombre Normalité Nombre P
As FAUX 50 FAUX 200 0,09 FAUX
Cd FAUX 57 FAUX 1747 0,17 FAUX
Co FAUX 56 FAUX 326 0,03 VRAI *
Cr VRAI 50 FAUX 1710 0,01 VRAI *
Cu FAUX 56 FAUX 1718 0 VRAI **
Ni FAUX 50 FAUX 1711 0,02 VRAI *
Pb FAUX 57 FAUX 1734 0,04 VRAI *
Se FAUX 38 FAUX 873 0 VRAI **
Zn FAUX 54 FAUX 1748 0 VRAI **
(b)
Auradé ASPITET Différence
ETM
Normalité Nombre Normalité Nombre P
As VRAI 10 FAUX 200 0,58 FAUX
Cd VRAI 10 FAUX 1747 0,06 FAUX
Co VRAI 10 FAUX 326 0,71 FAUX
Cr VRAI 10 FAUX 1710 0,02 VRAI *
Cu VRAI 10 FAUX 1718 0,01 VRAI *
Ni VRAI 10 FAUX 1711 0 VRAI **
Pb VRAI 10 FAUX 1734 0,02 VRAI *
Se VRAI 10 FAUX 873 0 VRAI **
Zn VRAI 10 FAUX 1748 0 VRAI **
La majorité des concentrations en ETM des sols du bassin versant d’Auradé et du RMQS testées montrent une différence significative avec celles d’ASPITET (P<0,01). Les seuls ETM ne présentant pas de différence avec les données ASPITET sont As et Cd dans le cas du RMQS et As, Cd et Co dans le cas d’Auradé. Ainsi, les sols du RMQS apparaissent enrichis en Cr, Cu, Ni, Se et Zn et appauvris en Cr et Pb par rapport aux sols ASPITET. Les sols d’Auradé, apparaissent quant à eux enrichis en Cr, Cu, Ni, Se et Zn et appauvris en Pb par rapport aux sols ASPITET.
Trois hypothèses peuvent être avancées pour expliquer les différences de concentrations en ETM observées entre les différentes séries d’échantillons :
1. Les concentrations en ETM des matériaux parentaux présentent des différences significatives, qui sont conservées lors de la pédogénèse,
aboutissant à des concentrations globalement différentes dans les échantillons de surface
2. La contamination des sols est plus répandue et plus intense pour l’une des séries d’échantillons. Cela provoque un enrichissement général des horizons de surface et aboutit à des concentrations plus élevées
3. La couverture végétale entraîne un enrichissement des sols de surface, soit par apport anthropique sur une culture, soit par concentration des retombées atmosphériques par la forêt (certains sols ASPITET sont sous forêt)
Afin de discuter la pertinence de ces hypothèses, la comparaison des concentrations en ETM des horizons profonds a été réalisée entre les échantillons du RMQS, d’Auradé (horizons 4, 5, et 6 selon les profils), et ceux d’ASPITET (horizons d’altération de la roche mère - C). Les tests indiquent que le RMQS présente des horizons profonds globalement plus enrichis en Cd, Cu, Pb et Zn que ceux d’ASPITET (Mann-Whitney, P<0,01) ; les autres ETM n’ont pas pu être comparés (As et Se) ou ne présentent pas de différences significatives. Les différences observées pour les horizons profonds vont dans le même sens que celles observées sur les horizons de surface, pour Cu et Zn. Il est donc probable que ces ETM soient globalement plus enrichis dans les matériaux parentaux prélevés dans le cadre du RMQS Midi-Pyrénées que dans ceux d’ASPITET. Par contre, dans le cas de Pb, les matériaux parentaux du RMQS Midi-Pyrénées sont plus enrichis que ceux d’ASPITET, alors que les horizons de surface présentent des concentrations plus faibles. On peut donc supposer que les sols ASPITET sont globalement plus contaminés en Pb exogène que ceux du RMQS Midi- Pyrénées. Ceci est conforté par le fait que le Nord-Est de la France est soumis à des retombées atmosphériques en Pb plus importante que la région Midi-Pyrénées (Ilyin et al., 2008). De plus certains sites ASPITET sont sous couvert forestier, qui provoque l’augmentation des flux de Pb atteignant le sol (Kozlov et al., 2000 ; Hernandez et al., 2003) ainsi que la concentration de Pb dans les horizons de surface (Hernandez et al., 2003 ; Watmough et al., 2003 ; Steinnes
et al., 2005).
La même démarche a été développée pour les échantillons d’Auradé montrant un enrichissement du matériau parental pour l’ensemble des ETM, y compris pour Pb (P<0,05). On peut donc également supposer que la contamination en Pb des sols de surface d’ASPITET est supérieure à celle d’Auradé.