Utilisation de la cinetique d'echange isotopique comme

Le protocole de Fardeau (1981); Fardeau et al. (1985, 1988, 1991); Fardeau et Frossard (1992) preconisent un sechage prealable des echantillons de sols. Cette precaution permet une pesee assez precise de la quantite d'echantillon et garantit la reproductibilite des resultats. Dans le cas de sols frequemment seches a la sur-face des champs, un sechage a l'air n'entra^ne pas d'artefacts. Cependant dans le

cas des boues p^ateuses, prelevees en sortie de centrifugation, la teneur en eau est comprise entre 0,65 et 0,83Lkg;1. Dans ces conditions, le sechage peut favoriser la precipitation de phases minerales du phosphore et modier le statut des reserves phosphorees de l'echantillon. Pour evaluer l'eet du sechage, les boues p^ateuses ont fait l'objet d'essais de dilution isotopique avant sechage2. Les echantillons concer-nes par cette experimentation complementaire sont les boues de Saint Brieuc

et Thiverval{Grignon codees SBp697, THc697, THn697, SBp798, THc798 et THn798 dans le tableau 4.1.

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Par ailleurs, pour etudier le transfert rapide du phosphore de la boue vers le sol, des experimentations ont ete realisees a partir d'echantillons mixtes de boue et de sol. Ces essais concernent les boues deSaint BrieucetThiverval{Grignon

prelevees en Juillet 1998 (SBs798, SBp798, THc798 et THn798). Ces essais ont aussi ete realises a l'aide de boues non sechees. Ils sont ainsi representatifs des echanges susceptibles de se produire lors du melange de la boue au sol, au moment de l'epandage. Les melanges ont ete calcules de facon a reproduire, dans tous les cas, les m^emes ratios de matiere seche entre le sol et la boue. Deux dosages ont ete testes pour chaque echantillon: 0,5g de boues pour 9,5g de sol et 1g de boue pour 9g de sol (ces masses sont ici exprimees en poids de matiere seche).

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Enn, une experience particuliere a ete realisee an d'evaluer l'eet de condi-tions reductrices sur les echanges de phosphore entre la boue et la solution. En eet, le paragraphe 3.3.6 a permis de rappeler que l'apparition de conditions reductrices dans un sol pouvait favoriser la liberation de phosphore sous forme soluble (Willett, 1989; De Datta et al., 1989; Ponnamperuma, 1985). Naturellement, les boues ne sont pas epandues sur des sols hydromorphes reducteurs. Cependant, elles forment des agregats tres riches en matiere organique. Ceux-ci favorisent une activite micro-bienne tres intense et dans le cas d'agregats enfouis (milieu relativement conne) l'apparition de conditions reductrices est alors possible a l'echelle de micro-sites (de l'ordre du cm3).

Cette experimentation a ete menee a l'aide des boues SBs798, SBp798, THc798 et THn798 ainsi que d'un echantillon de sol. Le principe de l'experimentation est presente a la gure 7.2. An de ne pas modier articiellement les caracteristiques des boues par un reactif chimique, les conditions reductrices ont ete obtenues en favorisant l'activite biologique anaerobie. Pour cela, le melange entre l'eau desio-nisee et les echantillons a ete realise pres de cinq jours avant l'experimentation et l'ensemble a ete maintenu a l'abri de l'air dans une ole a vide sous azote. En outre, l'eau utilisee a fait l'objet d'un degazage intense a la cuve a ultrasons, avant melange. Durant la periode de cinq jours qui a precede la mesure de la cinetique de

2. Les resultats seront toutefois exprimes par rapport a la matiere seche par souci d'homogeneite dans la presentation.

dilution isotopique, une legere surpression en azote etait maintenue dans la ole a vide de facon a emp^echer l'entree d'air dans la ole.

Lors de l'experimentation, l'injection du 32P est realisee par une petite ouver-ture pratiquee dans le bouchon, immediatemment rebouchee ensuite. Pendant cette operation, la pression en azote est augmentee dans la ole, de facon a provoquer un ux important qui previent toute entree d'air par le bouchon3. Un tuyau exible permet le prelevement d'echantillons sans mise en contact du melange avec l'air. Apres la ltration immediate, l'echantillon peut ^etre expose a l'air, m^eme si du fer ferreux en solution s'oxyde en Fe3+ et provoque une precipitation de phosphate de fer, la radioactivite demeure dans la solution. Il convient simplement de s'assu-rer de l'homogeneite de ltrat, lors du prelevement pour analyse en scintillation. Lors de l'ultime ltration destinee a l'analyse de la concentration de phosphore dis-sous, l'ajout du reactif ceruleo-molybdique doit ^etre realise immediatement apres ltration. La complexation du phosphore par le reactif doit en eet preceder une eventuelle oxydation du fer. Ces manipulations ont ete accompagnees de mesures

N2 Robinet ouvert Robinet ouvert Bouchon fermé N2 Robinet ouvert Robinet fermé Solution radioactive Flux d'azote Agitateur

(a) : Injection du phosphore

radioactif ^{(b) : Mode de prélèvement}en cours d'expérience

Figure 7.2 {

32P dans un melange sol/eau ou boue/eau, maintenu a l'abri de l'air an de conserver des conditions reductrices.

du potentiel d'oxydoreduction. La cellule de mesure etait composee d'une electrode au calomel et d'une electrode de reference au platine. La dierence de potentiel mesure au voltmetre doit alors ^etre rapporte a l'electrode normale a l'hydrogene suivant la formule de correction de Criaud et Fouillac (1986).

3. Lors de cette operation delicate, il convient d'^etre particulierement attentif a eviter toute projection de la solution radioactive introduite((a contre courant)). La radioactivite de celle-ci est de 1MBq ml;1.

7.3 Essais de cultures en vases de vegetation

L'etude de la cinetique de dilution isotopique du32P est une forme d'investiga-tion de phenomenes strictement physico-chimiques (adsorpd'investiga-tion/desorpd'investiga-tion et pre-cipitation/dissolution). Ce type d'experimentation ne permet pas de rendre compte des phenomenes biologiques qui entrent en jeu dans la liberation du phosphore du sol et l'absorption par les plantes (cf. x 3.4.1). A ce titre, les experimentations decrites jusqu'a present permettent de qualier le caractere assimilable du phos-phore des boues plut^ot que sa bio-disponibilite. Pour completer cette approche une etude de la bio-disponibilite du phosphore des boues a ete realisee par un test de croissance vegetale en vases de vegetation. Ces essais ont ete concus de facon a mettre en evidence les eventuelles consequences de la mycorhization des plantes sur le prelevement du phosphore des boues.