II. Matériels et méthodes
II.1. Echantillons environnementaux
Différents sites d’études ont été choisis afin de répondre aux critères d’évaluation et de validation des bioindicateurs bactériens identifiés dans ce travail. Les sols et eaux testés proviennent de sites européens dont l’historique est connu et présentent des caractéristiques contrastées en termes de climat, nature et usage de sols et contamination arséniée.
En effet, selon leur nature, leur localisation, leurs propriétés minéralogiques et physico-chimiques, différents échantillons de sols pollués par des métaux lourds, notamment par l’As, provenant de sites industriels ou agricoles, ont été sélectionnés. Le plan d’échantillonnage de ces sites, la collecte et l’analyse des échantillons de sols ont été réalisés dans le cadre du projet AquaTerra (http://www.attempto-projects.de/aquaterra/) et de la thèse d’A. Joubert (2008). De même, différents échantillons d’eaux naturellement pauvres ou riches en As et d’exhaures miniers fortement pollués par l’As ont été sélectionnés, collectés et analysés dans le cadre du projet BRGM AREDIE (Approche régionale des enjeux de la déprise de l'Industrie Extractive) (Itard et al., 2007).
Le Tableau 12 récapitule la nature, la localisation, l’origine et la concentration en As des échantillons sélectionnés. Les analyses minéralogiques et chimiques des sols et eaux étudiées sont données en Annexes 1 et 2.
Nom Type Localisation Origine de la contamination As Total (mg.kg-1 ou µg.l-1) Ratio AsV/AsTot (%) D2 10 n.d. D3 Bassin de la Meuse (Pays-Bas) 13 n.d. T5R 43 n.d. T12R Bassin de la Meuse (Belgique) Industrielle 44 (641) 100 G04 19 56 G05 10 58 G07 Sol Bassin du Gallego
(Espagne) Fond géochimique
13 63
YI009 15 n.d.
YI016 Fond géochimique 0 n.d.
YI011 75 92
YI019 Fond géochimique 60 92
YI020 Fond géochimique/minière 55 92 AB001 Fond géochimique/minière 55 n.d. YI025 Eaux de surface 92 22 PZR10 Eau souterraine Bassin de l’Isle (France) Minière 1846 14
1 Mesure effectuée lors d’un second prélèvement à 1m de profondeur sur un échantillon composite n.d. : non déterminé
Tableau 12 - Caractéristiques des échantillons étudiés. II.1.1. Sols du bassin de la Meuse
Deux sols, T5R et T12R, proviennent d’une ancienne cokerie située au bord de la Meuse au sein de la ville de Flémalle, localisée près de Liège (Belgique) (Figure 19). Ce site comprend des zones fortement impactées par des polluants organiques et métalliques et des zones de dépôt de déchets. Des concentrations élevées en As (concentration maximale de 307 mg.kg-1 mesurée entre 0,8 et 1,6 m) sont présentes sur toute l'épaisseur du remblai. Une première campagne d’échantillonnage a eu lieu en avril 2005, à 2 m de profondeur (à mi-épaisseur de la couche du remblai), les sols T5R et T12R contenaient alors 43 et 44 mg.kg-1 d’As. Une seconde campagne d’échantillonnage a été menée en juin 2007 ; le sol T12R contenait alors 64 mg.kg-1 d’As. La différence de teneur en As peut être expliquée par un prélèvement réalisé ici à 1 m de profondeur et la nature composite de cet échantillon.
Deux sols, D2 et D3, proviennent de la réserve naturelle de « De plateaux-Hageven » située à la frontière entre la Belgique et Pays-Bas, dans le sous-bassin de la rivière Dommel (un
affluent de la Meuse) (Figure 19). Ce lieu est un ancien dépôt de cendre d’origine industrielle (fonderies de zinc). Les points de prélèvement D2 et D3 se trouvent consécutivement dans le sens supposé d’écoulement de la nappe, suivant un gradient d’anthropisation décroissant. L’échantillonnage a été réalisé en novembre 2004, à une profondeur comprise entre 0 et 25 cm. Les sols D2 et D3 contenaient alors 10 et 13 mg.kg-1 d’As, respectivement.
Figure 19 : Localisation des deux sites d’études du bassin de la Meuse : le site « De plateaux-Hageven » et le site de Fémalle (d’après Joubert, 2008).
II.1.2. Sols du bassin du Gallego
Trois sols, G04, G05 et G07, proviennent du bassin de la rivière Gallego, un affluent de l’Ebre (Espagne) (Figure 20), et présentent peu ou pas de pollution en As. Cette rivière s’écoule au sein d’une zone agricole, approvisionne un système de canaux permettant l’irrigation de cultures de céréales et de luzerne localisées à proximité et se jette dans l’Ebre au niveau de Saragosse, qui présente une importante activité industrielle. Les sols ont été prélevés en octobre 2007, à une profondeur comprises entre 5 et 20 cm, par l’IIQAB (Instituto de Investigaciones Quimicas y Ambientales de Barcelona) dans le cadre du projet Aquaterra, à trois endroit distincts : en amont du canal (G05) (« Ontinar »), dans un champ cultivé irrigué par l’eau issue du Gallego (G04) (« Villanueva ») et en aval du canal (G07) (« Justibol »). De
l’eau du canal a également été collectée aux points de prélèvement G05 et G07. Les sols G04, G05 et G07 contenaient alors 19, 10 et 13 mg.kg-1 d’As, respectivement.
Figure 20 : Carte du bassin de l’Ebre et du sous-bassin du Gallégo. Plan d’échantillonnage. (Adapté de Joubert, 2008).
II.1.3. Eaux du bassin de l’Isle
Huit échantillons d’eaux de surface et souterraines (YI009, YI011, YI016, YI019, YI020, YI025, AB001 et PZR10) proviennent du bassin versant amont de la rivière Isle (Limousin, France) (Figure 21). Cette rivière s’écoule au sein d’une zone fortement impactée par de l’As provenant d’anomalies géochimiques et d’anciennes activités minières. Ces échantillons ont été prélevés en octobre 2005 à différents points de ce bassin (Figure 21) et couvrent une large gamme de concentrations et de spéciations d’As (Tableau 12). Des mesures physico-chimiques (pH, Eh, conductivité, concentration en oxygène et température) ont été effectuées sur site (Annexe 2). Les échantillons YI009 et YI016 prélevés en amont présentent des concentrations en As faibles par rapport aux autres échantillons malgré le fond géochimique élevé en As, tandis que les échantillons AB001 et YI020 prélevés en aval présentent une concentration modérée en As (45-100 µg.l-1). L’As présent dans les échantillons YI011 et YI019 provient d’un fond géochimique élevé et est majoritairement sous forme d’AsV, tandis
que l’As présent dans les échantillons YI025 et PZR10 provient de l’activité minière et est présent majoritairement sous forme d’AsIII (Itard et al., 2007).
Figure 21 : Localisation des échantillons prélevés dans le bassin amont du bassin de l’Isle.