2. EFFETS DE FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX SUR LA MOBILITE DES ETM DANS LE
2.3. R ESULTATS
2.3.4. Facteurs environnementaux influents sur la solubilisation des ETM
L’objectif est de déterminer les effets des facteurs environnementaux sur la solubilisation des ETM à différents temps d’incubation (0, 14, 28 et 63 jours). La valeur de l’effet a été calculée par la multiplication de la matrice d’Hadamard et de la matrice de résultats, autrement dit, le logarithme des concentrations dissoutes en polluants inorganiques pour les 8 expériences non centrales (Figure 30).
Afin de permettre une estimation des effets entre les différents échantillons de sol, l’effet est ici relatif, c’est-à-dire, divisé par la moyenne a0 des concentrations obtenues pour les 8 expériences non centrales de chaque échantillon de sol. Ceci afin de se dispenser de l’effet du sol et de se concentrer uniquement sur l’effet des facteurs environnementaux. Un effet et son caractère positif ou négatif sur la solubilisation des ETM sont considérés comme majeurs si plus de 50 % des échantillons de sol sont concernés par cet effet. Pour un échantillon de sol donné, le choix en faveur d’une position +1 ou -1 est fait en fonction de la prédominance de l’effet positif ou négatif pour les 4 différents temps d’incubation. Une exception a cependant été faite pour le facteur « Activité Microbienne » à T0 dont l’effet a été incrémenté de l’« effet autoclave ». Le crédit apporté à l’effet de ce facteur à T0 a donc été tempéré dans la détermination du caractère positif ou négatif de cet effet.
Une valeur positive d’un effet (illustrée par l’exemple 1 de la Figure 41) signifie qu’entre la position -1 et +1 du facteur (Tableau 11, température pour la Figure 41), un effet positif sur la solubilisation
de l’élément est observé. Inversement, une valeur négative de l’effet (illustrée par l’exemple 2 de la Figure 41) signifie qu’entre la position -1 et -1 du facteur, un effet négatif sur la réponse mesurée est
3
observé. L’incertitude, calculée à partir de l’écart-type obtenu pour les 3 expériences réalisées en conditions centrales (
Tableau 12), est également relative car ramenée à la moyenne des concentrations obtenues pour les 8 expériences non centrales de chaque échantillon de sol. Afin de cibler les effets les plus pertinents, l’incertitude relative d’un ETM pour un échantillon de sol correspond à la valeur maximale de l’incertitude observée lors des incubations (c’est-à-dire l’incertitude maximale mesurée entre 0 et 63 jours).
Figure 41 : Exemple d’interprétation de l’effet d’un facteur (Température) sur une réponse.
Effets des facteurs environnementaux et de leurs interactions sur la solubilisation de As La Figure 43 àFigure 49 présentent les effets des 4 facteurs et de leurs interactions sur la solubilisation de As après 0, 14, 28 et 63 jours d’incubation.
Figure 43 : Effets de la « Température » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
Dans le cadre des conditions choisies dans le plan d’expérience, une augmentation de la
111
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-0.2 TD .T14 T28 .T63 • Incertitude"tl
Figure 43 : Effets de la « Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
Limiter la disponibilité de l’oxygène (phase gazeuse azotée) a eu majoritairement un effet positif sur la solubilisation de As (Figure 43). L’effet de la phase gazeuse sur les échantillons D03 et F04 a été inférieur à la valeur de l’incertitude et sera donc négligé. L’effet de la phase gazeuse sur la solubilisation de As des échantillons D01 et D02 a plutôt été en faveur d’une phase gazeuse « air », cependant l’effet reste moindre que pour les autres échantillons.
Figure 44 : Effets de l’« Activité microbienne » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
Le facteur « Activité Microbienne » a induit généralement un effet positif sur la solubilisation de As en position +1 (biotique et ajout d’acétate) mais la tendance n’est pas majeure (Figure 44). La stimulation de l’activité microbienne par l’ajout d’acétate engendre la solubilisation de l’As. De la même manière que pour le facteur « Température », l’effet est généralement croissant avec le temps : il est négatif à T0 puis devient positif. A T0, l’effet positif sur la solubilisation est fortement en faveur d’une condition abiotique, autrement dit, induit par la procédure de stérilisation (« effet autoclave »).
Deux échantillons se distinguent, D01 et F03 où l’effet reste négatif.
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001 002 003 FOl F02 F03 FD4 GO, G02 G03 GD4•
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Figure 45 : Effets de la « Modification de pH » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
Concernant le facteur « Modification de pH », la tendance est beaucoup moins homogène que pour celle des autres facteurs (Figure 45) et le facteur n’a donc pas été considéré comme majeur. Pour D01, G01, G02 et G03, une augmentation de pH (NaOH) a eu un effet positif sur la solubilisation de As.
Pour les échantillons D02 et F03, l’effet positif est tout d’abord en faveur d’une baisse de pH (HCl) puis s’inverse. Pour F01, l’effet positif induit par la baisse de pH (HCl) diminue avec le temps.
Figure 46 : Effets de l’interaction « Température/Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
L’effet de l’interaction entre « Température » et « Composition phase gazeuse » est globalement positif (synergie), excepté pour D01 (Figure 46). D’après les Figure 43 et Figure 43, la solubilisation de As est donc d’autant plus importante que la température augmente et que la teneur en oxygène diminue.
Figure 47 : Effets de l’interaction « Composition de la phase gazeuse/Activité microbienne » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
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DOl DD2 D03 FDl F02 F03FO'
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L’interaction « Composition de la phase gazeuse » avec « Activité microbienne » est positive pour D01, F01, F03 et G04 et négative pour D02 et G02. Aucune tendance majeure n’a pu donc être dégagée. D’après la Figure 43 et la Figure 44, pour F01 et G04, l’effet de l’interaction est synergique c’est-à-dire que la solubilisation de As est d’autant plus importante que la teneur en oxygène diminue (phase azotée) et que les bactéries sont stimulées (condition biotique et ajout d’acétate). Pour F03, l’effet de la « Composition de la phase gazeuse » est très faible tandis que l’effet de l’« Activité microbienne » est en faveur d’une absence de bactéries (condition abiotique / autoclavage). L’effet de l’interaction étant synergique, la solubilisation de As est d’autant plus importante que la condition est abiotique et que la teneur en oxygène augmente, au même titre que D01. Enfin, pour D02 et G02, l’interaction « Composition de la phase gazeuse » avec « Activité microbienne » est négative (effet compétitif). Ces 2 facteurs doivent donc être en position opposée pour induire un relarguage plus important de As. D’après la Figure 43 et la Figure 44, pour D02, la solubilisation de As est d’autant plus importante que la teneur en oxygène augmente et que les bactéries sont stimulées (condition biotique et ajout d’acétate) ; pour G02 la solubilisation de As est d’autant plus importante que la teneur en oxygène diminue (phase azotée) et que les bactéries sont absentes (condition abiotique / autoclavage).
Figure 49 : Effets de l’interaction « Température/Activité microbienne » sur la solubilisation de As des échantillons de sol.
L’interaction entre le facteur « Température » et « Activité microbienne » est unanimement positive (synergie). D’après la Figure 43, le facteur « Température » est le facteur le plus influent et également unanimement en position +1. Le relarguage de As est d’autant plus élevé que la température augmente et que les bactéries sont stimulées (condition biotique et ajout d’acétate).
En conclusion, une augmentation de la température et une diminution de la teneur en oxygène ont été les facteurs les plus influents sur la solubilisation de As. L’effet prépondérant et unanime de l’interaction entre « Température » et « Activité microbienne », indique que la solubilisation de As est d’autant plus importante que la température augmente et que les bactéries sont stimulées (condition biotique et ajout d’acétate).
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Effets des facteurs environnementaux et de leurs interactions sur la solubilisation de Zn La Figure 49 à Figure 55 présentent les effets des 4 facteurs, ainsi que leurs interactions, sur la solubilisation de Zn après 0, 14, 28 et 63 jours d’incubation.
Figure 49 : Effets de la « Température » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol.
L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué pour G02.
La température a eu un léger effet significatif sur la solubilisation du Zn pour les échantillons D01, D02, D03 et F03 (Figure 49). Les effets induits par la température, sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme négligeables. Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
Figure 50 : Effets de la « Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol. L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué pour G02.
Limiter la disponibilité en oxygène (phase gazeuse azotée) a eu un léger effet significatif et positif sur la solubilisation du Zn pour l’échantillon D01 (Figure 50). A l’inverse, une augmentation de la teneur en oxygène a eu un léger effet significatif et positif sur F01. Les effets induits par la composition de la phase gazeuse, sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme négligeables. Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
a D01 D02 D03 F01 '02 '03
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Figure 51 : Effets de l’« Activité microbienne » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol.
L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué pour G02.
Le facteur « Activité microbienne » a induit un effet significatif et positif sur la solubilisation de Zn en position -1 (Figure 51) pour D01, D02 et D03, et en position +1 pour F03 mais les effets restent cependant faibles. La condition abiotique (autoclavage) favorise donc la solubilisation de Zn pour les échantillons du site de De Plateaux-Hageven (D01, D02 et D03) tandis qu’une condition biotique favorise la solubilisation de Zn pour F03. Les effets induits par le facteur « Activité microbienne », sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme étant négligeables. Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
Figure 52 : Effets de la « Modification de pH » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol.
L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué pour G02.
Concernant le facteur « Modification de pH » (Figure 52), seuls les échantillons D01, D02 et D03 ont été concernés par un léger effet significatif et positif de la baisse de pH (HCl) sur la solubilisation de Zn. Les effets restent cependant faibles. Les effets induits par le facteur « Modification de pH », sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme étant négligeables. Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
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ù l: 2.1Figure 53 : Effets de l’interaction « Température/Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol. L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué
pour G02.
Les effets de l’interaction entre « Température » et « Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Zn ont été significatifs pour D01, D02 et F03 mais très faibles (Figure 53). Les effets induits par l’interaction sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme négligeables.
Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
Figure 54 : Effets de l’interaction « Composition de la phase gazeuse/Activité microbienne » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol. L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué
pour G02.
Les effets de l’interaction entre « Composition de la phase gazeuse » et « Activité microbienne » sur la solubilisation de Zn ont été significatifs pour D01 et F03 mais très faibles (Figure 54). Les effets induits par l’interaction sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme négligeables.
Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
Figure 55 : Effets de l’interaction « Température/Activité microbienne » sur la solubilisation de Zn des échantillons de sol. L’incertitude dans le domaine négatif de l’axe est tronqué pour G02.
Les effets de l’interaction entre « Température » et « Activité microbienne » sur la solubilisation de Zn ont été significatifs pour F01 mais très faibles (Figure 55). Les effets induits par l’interaction sur les autres échantillons de sol, ont été considérés comme négligeables. Aucune tendance significative et majeure n’a donc pu être déterminée.
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UEn conclusion, aucun facteur n’a été influent sur la solubilisation de Zn. Un léger effet positif et significatif induit par la procédure d’autoclavage ainsi qu’un ajout d’acide ont cependant influencé la solubilisation de Zn pour D01, D02 et D03.
Effets des facteurs environnementaux et de leurs interactions sur la solubilisation de Cd La Figure 56 àFigure 62 présentent les effets des 4 facteurs et de leurs interactions sur la solubilisation de Cd après 0, 14, 28 et 63 jours d’incubation pour les échantillons de sol D01, D02, D03 et F04.
Aucune solubilisation de Cd supérieure à la limite de quantification (entre 1 et 5 µg.L-1) n’a été observée pour les autres échantillons de sol.
Figure 56 : Effets de la « Température » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Dans le cadre des conditions choisies dans le plan d’expérience, une augmentation de la température a eu un effet significatif et positif sur la solubilisation de Cd pour D02 et D03 et la tendance n’a donc pas été majeure (Figure 56). Pour F04 et D01, l’effet, inférieur à l’incertitude, a été négligé. Cet effet est croissant avec le temps, avec un maximum à 63 jours.
Figure 57 : Effets de la « Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Limiter la disponibilité en oxygène (phase gazeuse azotée) a eu un effet significatif et positif sur la solubilisation de Cd pour les échantillons D01 et D03 et la tendance n’a donc pas été majeure (Figure
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57). A l’inverse, une augmentation de la teneur en oxygène (phase gazeuse aérobie) a eu un effet positif sur D02. L’effet induit par la composition de la phase gazeuse sur l’échantillon de sol F04 a été inférieur à la valeur de l’incertitude et donc négligé.
Figure 58 : Effets de l’« Activité microbienne » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Le facteur « Activité Microbienne » a induit un effet significatif et positif sur la solubilisation de Cd en position -1 (Figure 58). Cet effet tend à diminuer au fil de l’incubation. Une condition abiotique (autoclavage) permet un relarguage de Cd plus important. L’effet reste négligeable pour F04.
L’effet marqué à T0 laisse penser à la superposition de l’effet de la condition abiotique avec l’« effet autoclave » décrit précédemment.
Figure 59 : Effets de la « Modification de pH » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Concernant le facteur « Modification de pH », un effet significatif et positif de la baisse de pH (HCl) sur la solubilisation de Zn a été observé pour les échantillons D01, D02 et D03 (Figure 59).
Cet effet diminue au fil de l’incubation. Pour F04, l’effet est inférieur à la valeur de l’incertitude et
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Figure 60 : Effets de l’interaction « Température/Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Les effets significatifs de l’interaction entre « Température » et « Composition de la phase gazeuse » sont positifs pour D01 et négatif pour D02 et la tendance n’a donc pas été majeure (Figure 60). Les effets ont été négligés pour D03 et F04. D’après la Figure 56 et la Figure 57, les effets de la
« Température » et de la « Composition de la phase gazeuse » ont été faibles pour D01. L’effet de l’interaction entre les 2 facteurs est synergique c’est-à-dire que la solubilisation de Cd est d’autant plus élevée que la température augmente et que la teneur en oxygène diminue (phase gazeuse azotée). Pour D02, l’effet de l’interaction est compétitif. Ainsi, la solubilisation de Cd pour D02 est d’autant plus élevée que la température augmente et que la teneur en oxygène augmente (phase gazeuse aérobie).
Figure 61 : Effets de l’interaction « Composition de la phase gazeuse/Activité microbienne » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Les effets significatifs de l’interaction entre « Composition de la phase gazeuse » et « Activité microbienne » ont été positifs pour D02 et D03 et négatif pour D01 et la tendance n’a donc pas été majeure. Pour F04, l’effet a été considéré comme négligeable. D’après la Figure 57 et la Figure 58, la solubilité de Cd pour D01 est d’autant plus importante que la teneur en oxygène diminue (phase gazeuse azotée) et que les bactéries sont absentes (condition abiotique / autoclavage). Ainsi, pour D02, la solubilisation de Cd est d’autant plus importante que la teneur en oxygène augmente (phase gazeuse aérobie) et que les bactéries sont absentes (condition abiotique / autoclavage). Enfin, pour D03, l’effet de l’interaction est synergique. La position en faveur d’une phase gazeuse azotée est significative
(Figure 57) tandis que la position du facteur « Activité microbienne » est en faveur d’une condition abiotique puis devient négligeable (Figure 58). L’interaction forte et positive indique donc que le facteur « Activité microbienne » doit être dans la même position que le facteur « Composition de la phase gazeuse ». Au final, la solubilisation de Cd pour D03 est d’autant plus importante que la teneur en oxygène est faible (phase gazeuse azotée) et que les bactéries sont stimulées (condition biotique et ajout d’acétate).
Figure 62 : Effets de l’interaction « Température/Activité microbienne » sur la solubilisation de Cd des échantillons de sol.
Les effets significatifs de l’interaction entre « Température » et « Activité microbienne » ont été positifs pour D01 et D03 et négatif pour D02 et la tendance n’a donc pas été majeure. D’après la Figure 56 et la Figure 58, pour D01, l’effet du facteur « Température » a été négligé et l’effet positif du facteur « Activité microbienne » est en faveur d’une condition abiotique. L’interaction positive indique donc que Cd est relargué en plus grande quantité lorsque la température diminue et que les bactéries sont absentes (condition abiotique / autoclavage). Pour D03, d’après le paragraphe ci-dessus, une condition biotique est influente sur la solubilisation de Cd et d’après l’interaction entre
« Température » et « Activité microbienne », une augmentation de la température a eu un effet positif supplémentaire sur la solubilisation de Cd. Enfin pour D02, un effet positif sur la solubilisation de Cd est d’autant plus important que la température augmente et que les bactéries sont absentes (condition abiotique / autoclavage).
En conclusion, une condition abiotique (autoclavage) et une baisse de pH (HCl) ont été les facteurs les plus influents sur la solubilisation de Cd.
Effets des facteurs environnementaux et de leurs interactions sur la solubilisation de Pb La Figure 63 àFigure 69 présentent les effets des 4 facteurs et de leurs interactions sur la solubilisation de Pb après 0, 14, 28 et 63 jours d’incubation pour les échantillons de sol D01, D02 et D03. Aucune solubilisation de Pb supérieure à la limite de quantification (entre 1 et 5 µg.L-1) n’a été observée pour les autres échantillons de sol.
Figure 63 : Effets de la « Température » sur la solubilisation de Pb des échantillons de sol.
Dans le cadre des conditions choisies dans le plan d’expérience, une augmentation de la température a eu un effet significatif et positif sur la solubilisation de Pb des échantillons de sols, en particulier pour D02 et D03 (Figure 63). La tendance a donc été considérée comme majeure.
Figure 64 : Effets de la « Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Pb des échantillons de sol.
Limiter la disponibilité en oxygène (phase gazeuse azotée) a eu un effet significatif et positif sur la solubilisation de Pb uniquement pour D01 (Figure 64). Pour D02 et D03, cet effet est inférieur ou très proche de la valeur de l’incertitude et a donc été négligé. Aucune tendance majeure de l’effet n’a donc été observée.
Figure 65 : Effets de l’« Activité microbienne » sur la solubilisation de Pb des échantillons de sol.
Le facteur « Activité microbienne » a induit un effet significatif et positif sur la solubilisation de Pb l’absence de bactéries (condition abiotique / autoclavage) pour D01 (Figure 65). Pour D02 et D03, l’effet s’inverse au fil de l’incubation en faveur d’une stimulation de l’activité microbienne (condition
Cl 001 002 003
QI TO .114 T28 .T63 • Incertitude
..,
-0.3biotique et ajout d’acétate) même s’il convient de négliger l’effet pour D02. L’effet marqué à T0 laisse penser à la superposition de l’effet de la condition abiotique avec l’« effet autoclave » décrit précédemment. Aucune tendance majeure de l’effet n’a donc été observée.
Figure 66 : Effets de la « Modification de pH » sur la solubilisation de Pb des échantillons de sol.
Concernant le facteur « Modification de pH », un effet significatif et positif de la baisse de pH sur la solubilisation de Pb a été observé pour l’échantillon D01 (Figure 66). Cet effet reste cependant faible.
Pour D03, un effet significatif et positif de l’augmentation de pH a été observé mais l’effet reste également faible. Pour D02, l’effet est inférieur à la valeur de l’incertitude et sera donc considéré comme négligeable. Aucune tendance majeure de l’effet n’a donc été observée.
Figure 67 : Effets de l’interaction « Température/Composition de la phase gazeuse » sur la solubilisation de Pb des échantillons de sol.
L’effet de l’interaction entre « Température » et « Composition de la phase gazeuse » a été significatif et positif pour D01 (Figure 67). Le relarguage de Pb est d’autant plus important que la température
L’effet de l’interaction entre « Température » et « Composition de la phase gazeuse » a été significatif et positif pour D01 (Figure 67). Le relarguage de Pb est d’autant plus important que la température