Méthodes d’analyses chimiques des sols

3.2.1. Caractérisation des échantillons de sols

Les méthodes analytiques utilisées sont celles de manuels de méthodes d’échantillonnage et d’analyse des sols (McKeague, 1978; Carter et Gregorich, 2007). L’analyse granulométrique a été effectuée par la méthode de l’hydromètre de Bouyoucos (McKeague, 1978). Les valeurs du pH des sols ont été mesurées dans l’eau distillée (rapport sol:solution 1:2) et dans une solution 0,01 M CaCl2 (rapport sol:solution 1:2). La

conductivité électrique (CÉ) a été mesurée dans l’extrait aqueux (sol:eau distillée 1:2). Les teneurs en cuivre (Cu), fer (Fe), manganèse (Mn), P, Pb et zinc (Zn) totaux ont été déterminées par Fluorescence-X. Le contenu en calcium (Ca), magnésium (Mg) et K a été obtenu après une digestion en milieu acide (acide nitrique et acide perchlorique concentrés) et dosage à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Shelton, CT). Les éléments Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Pb et Zn disponibles pour la plante (indice de disponibilité) ont été extraits avec la solution Mehlich III. L’équivalent de carbonate de calcium (ECC) pour le sol industriel a été déterminé par traitement au HCl suivi du titrage de l’excès d’acide avec une solution d’hydroxyde de sodium. Les teneurs en N total et en soufre (S) total ont été déterminées par combustion à l’aide d’un CNS- 2000 Leco Analyzer. Le carbone (C) organique oxydable a été déterminé par voie humide par la méthode de Walkley-Black modifiée. La teneur en matière organique (MO) a été calculée par la formule suivante : %MO = C organique oxydable (%) x 1,724.

Les principales propriétés des échantillons de sols sont : Sable : 13,1-43,2%; Limon : 20,1- 35,0%; Argile : 36,8-72,0%; pHeau : 7,81-8,10; pHCaCl2 : 7,40-7,80; ECC : 3,7-10,0%; MO :

1,03-1,60%; Ca total : 3,6-5,0%; Mg total : 0,2-1,1%; K total : 1,3-1,6%; N : 0,11-0,16%; P total : 0,05-0,15%; S total : 0,02-0,03%; Cu total : 80,0-200,1 mg/kg; Fe : 3,5-4,1%; Mn total : 0,12-0,26%; Pb : 280,0-650,0 mg/kg; Zn total : 177,0-389,0 mg/kg. Les teneurs moyennes en éléments extractibles à la solution Mehlich III ont suivi l’ordre suivant: Ca (1,34%) > Mn (412,0 mg/kg) > Pb (273,0 mg/kg) > K (236,0 mg/kg) > Mg (224,0 mg/kg) > Zn (94,0 mg/kg) > Cu (19,8 mg/kg).

36

3.2.2. Fractions chimiques du Pb dans les échantillons de sols

Les pools labiles et peu labiles du Pb ainsi que les formes de Pb associées aux constituants du sol, avant la culture du saule et après la récolte finale des plants de saule, ont été évalués respectivement selon les procédures de Sidhu et al., (1977) et de Tessier et al (1979). La première méthode (Sidhu et al., (1977) consistait en l’extraction séquentielle du Pb du sol (1 g de sol déposé dans des tubes à centrifuger) avec 25 mL des solutions suivantes : 0,05 M Ca(NO3)2, 0,1 M Mg(NO3)2, 0,0005 M DTPA+0,1 M TEA+0,01 M CaCl2 (pH 7,3)

et 0,1 M HCl. Les suspensions de sol ont été équilibrées pour chaque extraction successive pendant 24h, avec agitation intermittente, ensuite elles ont été centrifugées à 5000 trm pendant 15 minutes puis filtrées et analysées pour leur contenu en Pb à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Shelton, CT). Entre chaque extraction, les culots restant au fond des tubes ont été lavés avec 25 mL d’eau bidistillée, secoués à la main, et les suspensions centrifugées pendant 30 minutes et le surnageant jeté. Les solutions Ca(NO3)2 + Mg(NO3)2 extraits les pools facilement

disponibles pour la plante ou la fraction de métal liée par des forces électrostatiques et spécifiquement. Utilisé seul (extraction singulière), le DTPA peut extraire les métaux dans la phase organique du sol (liés à la MO) + occlus dans les minéraux secondaires (Pickering, 1986; Morera et al., 2002). Le réactif DTPA peut également dissoudre les précipités de métaux (e.g., carbonates, hydroxydes, phosphates), oxyder les sulfures métalliques et libérer les métaux complexés avec la matière organique (Silviera et Sommers, 1977). Utilisée seule, la solution HCl (0,1 M) est capable de dissoudre les minéraux secondaires (carbonates, oxydes et hydroxydes de Fe et de Mn) avec libération du métal occlus dans les structures de ces minéraux (Harmsen, 1977; Sabienë et Rimmer, 2004). Les solutions DTPA-TEA-CaCl2 (pH 7,3) + HCl peuvent extraire le métal adsorbé

spécifiquement sur des sites spécifiques, ces derniers constituent de pools moyennement et difficilement disponibles pour la plante, mais potentiellement mobilisables. Le rapport Rs = ([Pb]DTPA+ HCl) / ([Pb]CaNO3+MgNO3) sera déterminé (Karam et al., 2016a).

La deuxième méthode de fractionnement (Tessier et al., 1979 modifiée) du Pb, consistait en l’extraction séquentielle des formes de Pb suivantes : i) forme "échangeable" ([Pb]ECH),

37

(Sposito et al., 1982, ii) forme "adsorbée spécifiquement sur les carbonates, ou métal lié aux carbonates, ou présent dans la phase carbonate" ([Pb]CAR), extraite au moyen d’une

solution 1 M NaCH3COO (acétate de sodium) ajustée à pH 5,0 avec agitation pendant 5h

(Tessier et al., 1979), iii) forme "liée aux sesquioxydes ou fraction d’oxydes de Fe et Mn amorphes résistante (se dissout sous des conditions réduites), associé aux oxydes réduits" ([Pb]OX), extraite au moyen d’une solution 0,04 M NH2OH.HCl dans 25% (v/v)

CH3COOH (Luo et Christie, 1998; Tessier et al., 1979), iv) forme "liée spécifiquement à la

matière organique du sol, liée à un complexe organique (organo-métallique" ([Pb]MO),

extraite au moyen d’une solution 0,1 M Na4P2O7.10H2O (pH = 10) (Onyatta et Huang,

1999). Après chaque extraction successive, les suspensions de sol ont été centrifugées à 5000 trm pendant 15 minutes puis filtrées et analysées pour leur contenu en Pb à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Shelton, CT). Entre chaque extraction, les culots restant au fond des tubes ont été lavés avec 25 mL d’eau bidistillée, secoués à la main, et les suspensions centrifugées pendant 30 minutes et le surnageant jeté. Les quantités de Pb extraites à chaque extraction (Pb) ont été calculées comme suit : Pb (mg/kg ou µg/g) = C x V/P, où C représente la concentration du Pb dans la solution (mg/L), V est le volume de la solution ajoutée (mL) et P est le poids sec de l’échantillon de sol (g). Toutes les extractions sont répétées trois fois.

3.2.3. Extraction séquentielle du plomb par des solutions acides et salines dans les sols cultivés

Après la récolte de toutes les parties des plants de saule (fin de l’essai cultural), les teneurs du Pb dans les échantillons de sol extractibles à l’acide et au sel ont a été évaluées au moyen de cinq solutions acides et cinq solutions salines, respectivement (section 3.1.4). À cet effet, un total de huit extractions successives a été utilisé pour chaque solution d’extraction du Pb comme suit : 1 g de sol a été placé dans des tubes à centrifuger en polypropylène de 50 mL. Vingt millilitres de chaque solution ont été ajoutés à chaque tube et les suspensions de sol ont été agitées pendant 15 minute. Après chaque extraction successive d’une même solution d’extraction, les suspensions de sol ont été centrifugées à

38

5000 trm pendant 15 minutes puis filtrées et analysées pour leur contenu en Pb à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Shelton, CT). Entre chaque extraction, les culots restant au fond des tubes ont été lavés avec 20 mL d’eau bidistillée, secoués à la main, et les suspensions centrifugées pendant 5 minutes et le surnageant jeté. Après la première extraction et la dernière extraction (8e), les valeurs du pH des suspensions de sol ont été mesurées.

Les quantités de Pb extraites à chaque extraction (Pb) ont été calculées comme suit : Pb (mg/kg ou µg/g) = C x V/P, où C représente la concentration du Pb dans la solution (mg/L), V est le volume de la solution ajoutée (mL) et P est le poids sec de l’échantillon de sol (g). La quantité totale de Pb extraite (mg/kg) est calculée en additionnant les quantités de Pb extraites à chaque extraction. Toutes les extractions sont répétées trois fois.