HAL Id: hal-02813984
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Etude expérimentale de l’influence de l’effet de
l’intensité de la pluie sur la mobilisation des colloides
dans le sol
Aurore Porez
To cite this version:
Aurore Porez. Etude expérimentale de l’influence de l’effet de l’intensité de la pluie sur la mobilisation des colloides dans le sol. [Stage] Institut Supérieur d’Agriculture de Lille (Groupe ISA), Lille, FRA. 2010, 43 p. �hal-02813984�
UMR 1114 INRA-‐UAPV Environnement
/ŶƐƚŝƚƵƚ^ƵƉĠƌŝĞƵƌĚ͛ŐƌŝĐƵůƚƵƌĞ Méditerranéen & Modélisation des
48 boulevard Vauban Agro-‐Hydrosystèmes
59046 Lille Cedex INRA Domaine Saint Paul ʹ Site Agroparc
84914 Avignon Cedex 9
Rapport de stage Assistant Ingénieur
Source : https://www4.paca.inra.fr/emmah/Programme-‐scientifique
ƚƵĚĞĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůĞĚĞů͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞĚĞů͛ĞĨĨĞƚĚĞ
ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌ la mobilisation des colloïdes
dans le sol
Confidentiel 2ans
Aurore Porez
Résumé
>͛ĞĂƵĞƐƚƵŶĞƌĞƐƐŽƵƌĐĞŶĂƚƵƌĞůůĞĨƌĂŐŝůĞ͘/ůĞƐƚĚŽŶĐŝŵƉŽƌƚĂŶƚĚĞǀĞŝůůĞƌăƐĂƋƵĂůŝƚĠ͕ĂĨŝŶĚĞƐĞ prémunir de certains risques sanitaires. Certains polluants pourtant peu solubles peuvent se retrouver dans les nappes phréatiques. Ils sont transportés adsorbés sur des particules de taille colloïdale, qui ont, de part leur petite taille, une surface de contact imporƚĂŶƚĞ͘>ŽƌƐĚ͛ƵŶĠǀĠŶĞŵĞŶƚ pluvieux, ces particules peuvent se détacher de la matrice du sol, et arriver dans la nappe phréatique. Elles constituent donc de bons vecteurs pour le transport des polluants de la surface du sol à la nappe. Un facteur important ĚĂŶƐ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞ ĐĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ĞƐƚ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ͘ >ĞƐ ŽďƐĞƌǀĂƚŝŽŶƐ ĐŽŶĐĞƌŶĂŶƚ ů͛ĞĨĨĞƚ ĚĞ ĐĞ ĨĂĐƚĞƵƌ ĚŝǀĞƌŐĞŶƚ ĚĂŶƐ ůĂ ůŝƚƚĠƌĂƚƵƌĞ͘ ĞƚƚĞ ĠƚƵĚĞ ĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůĞ͕ ƌĠĂůŝƐĠĞ ĚĂŶƐ ů͛ƵŶŝƚĠ DD, ĚĞ ů͛/EZ Ě͛ǀŝŐŶŽŶ͕ ƉŽƌƚĞ ƐƵƌ ů͛ĞĨĨĞƚ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝté Ě͛ĠǀĠŶĞŵĞŶƚƐƉůƵǀŝĞƵdžƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐĐŽůůŽŢĚĞƐƐƵƌĚĞƵdžĐŽůŽŶŶĞƐĚĞƐŽůŝŶƚĂĐƚ;ĐŽŶƚĞŶĂŶƚ ĚĞƐ ĐŚĞŵŝŶƐ Ě͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚ ƉƌĠĨĠƌĞŶƚŝĞůƐͿ ĞŶ ĐŽŶĚŝƚŝŽŶƐ ĐŽŶƚƌƀůĠĞƐ͘ ,Ƶŝƚ ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐ ĚĞ ƉůƵŝĞ ŽŶƚ ĠƚĠ testées à deux temps de pause différents, le temps de pause entre deux infiltrations ayant une influence sur la mobilisation des particules.
hŶĞĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐĐŽůůŽŢĚĞƐĂǀĞĐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞĂƉƵġƚƌĞŽďƐĞƌǀĠĞ͕ et ce, sur les deux colonnes utilisées. De plus, une augmentation de la teneur en eau des colonnes ĂǀĞĐ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ Ă ĠƚĠ ƌĞŵĂƌƋƵĠĞ Ğƚ ŵŝƐĞ ĞŶ ƌĞůĂƚŝŽŶ ĂǀĞĐ ů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ mobilisation. Cette dernière observation et une analyse de la distribution granulométrique des ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶƐ Ě͛ĞĨĨůƵĞŶƚ ƌĞĐƵĞŝůůŝƐ ŽŶƚ ƉĞƌŵŝƐ Ě͛ĂǀĂŶĐĞƌ ĚĞ ŶŽƵǀĞĂƵdž ĂƌŐƵŵĞŶƚƐ ĐŽŶĐĞƌŶĂŶƚ ůĞ mécanisme hypothétique de la mobilisation des particules ͗ ů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ĚĞ ƚĂŝůůĞ ĐŽůůŽŢĚĂůĞ ĂǀĞĐ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ ƐĞƌĂŝƚ ǀƌĂŝƐĞŵďůĂďůĞŵĞŶƚ ĚƵĞ ă ƵŶĞ augmentation de la teneur en eau du sol, qui entraine une augmentation de la surface de contact ĞŶƚƌĞů͛ĞĂƵĞƚůĞƐŽů͘
Mots clés : Mobilisation ʹ Colloïdes ʹ Intensité de la pluieʹ Ecoulements préférentiels ʹ
Remerciements
Je tiens à remercier Liliana Di WŝĞƚƌŽ͕ĚŝƌĞĐƚƌŝĐĞĚĞů͛ƵŶŝƚĠ DD,͕Ě͛ĂǀŽŝƌĂĐĐĞƉƚĠĚĞŵ͛ĂĐĐƵĞŝůůŝƌ comme stagiaire dans cette unité.
hŶŐƌĂŶĚŵĞƌĐŝăŵŽŶŵĂŠƚƌĞĚĞƐƚĂŐĞ͕ ƌŝĐDŝĐŚĞů͕ĐŚĂƌŐĠĚĞƌĞĐŚĞƌĐŚĞ͕ƉŽƵƌŵ͛ĂǀŽŝƌƉĞƌŵŝƐĚĞ faire ce stage, pour sa grande disponibilité, sa patience, ses nombreuses explications, son aide ƉƌĠĐŝĞƵƐĞƉŽƵƌůĂƌĠĚĂĐƚŝŽŶĚĞĐĞƌĂƉƉŽƌƚ͕ĞƚƉŽƵƌŵ͛ĂǀŽŝƌƚƌĂŶƐŵŝƐƐŽŶŐŽƸƚĞƚƐŽŶŝŶƚĠƌġƚƉŽƵƌůĂ recherche.
:Ğ ƌĞŵĞƌĐŝĞ ĠŐĂůĞŵĞŶƚ ĞƌƚƌĂŶĚ WŽƵƌƌƵƚ͕ ĞŶƐĞŝŐŶĂŶƚ ĐŚĞƌĐŚĞƵƌ ă ů͛/^͕ Ě͛ĂǀŽŝƌ ĂĐĐĞƉƚĠ Ě͛ġƚƌĞ mon professeur tuteur.
:Ğ ƐŽƵŚĂŝƚĞ ƌĞŵĞƌĐŝĞƌ ƚŽƵƚĞƐ ůĞƐ ƉĞƌƐŽŶŶĞƐ ƋƵĞ ũ͛Ăŝ ƌĞŶĐŽŶƚƌĠĞƐ ă ů͛/EZ ƉŽƵƌ ůĞƵƌ ĂĐĐƵĞŝů chaleureux et leur sympathie, et tout particulièrement Eric Michel, Bruno Jouaud et Hélène Lesur ĂǀĞĐ ƋƵŝ ũ͛Ăŝ ƉĂƐƐĠ ĚĞ ďŽŶƐ ŵŽŵĞŶƚƐ͘ DĞƌĐŝ ĠŐĂůĞŵĞŶƚ ă Śristine Boutte, secrétaire, pour les questions administratives.
Et enfin, merci à Meriem Ben Sassi, thésarde, et à Magali Lugnot, stagiaire documentaliste, avec ƋƵŝũ͛ĂŝƉĂƐƐĠĚĞƚƌğƐďŽŶƐŵŽŵĞŶƚƐ !!
Sommaire
Introduction ... 4
1. ĂĚƌĞĚĞů͛ĠƚƵĚĞ ... 6
1.1. >͛/EZ ... 6
1.2. Le centre INRA PACA (Provence-‐Alpes-‐ƀƚĞĚ͛njƵƌͿ ... 7
1.3. >͛ƵŶŝƚĠ DD,; ŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚDĠĚŝƚĞƌƌĂŶĠĞŶĞƚDŽĚĠůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐŐƌŽ-‐ Hydrosystèmes) ... 8
2. Contexte et problématique ... 10
3. Matériels et méthodes ... 14
3.1. Prélèvement et préparation des colonnes de sol ... 14
3.2. Choix des colonnes utilisées ... 14
3.3. Dispositif expérimental ... 15
3.4. Etapes préliminaires aux manipulations ... 16
3.5. Manipulations ... 16
3.6. Mesure de la concentration en colloïdes ... 17
3.7. Mesure de la granulométrie ... 19
3.8. Mesure de la conductivité ... 20
3.9. Traitement des données... 20
4. Résultats et analyses ... 21
4.1. Type de résultats obtenus ... 21
4.2. ĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ... 23
4.3. ĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůa teneur en eau des colonnes de sol ... 27
4.4. ĨĨĞƚĚĞůĂŵĂƐƐĞĚ͛ĞĂƵĂĐĐƵŵƵůĠĞĚĂŶƐůĂĐŽůŽŶŶĞăů͛ĂƌƌġƚĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ normalisée de particules de taille colloïdale ... 28
4.5. ĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂƌĠƉĂƌƚŝƚŝŽŶŐƌĂŶƵůŽŵĠƚƌŝƋƵĞĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ mobilisées ... 29
5. Discussion ... 31
5.1. Les avantages du protocole ... 31
5.2. Mécanisme affectant la mobilisation ... 32
Conclusion et perspectives ... 35
Références bibliographiques ... 37
Introduction
La qualité des eaux de surface et souterraines est essentielle en terme de santé pubůŝƋƵĞ͛͘ĞƐƚ un problème de plus en plus important car de nombreuses activités humaines, notamment les ŝŶĚƵƐƚƌŝĞƐ͕ůĞƐƚƌĂŶƐƉŽƌƚƐŽƵů͛ĂŐƌŝĐƵůƚƵƌĞ͕ĐŽŵƉƌŽŵĞƚƚĞŶƚĐĞƚƚĞƋƵĂůŝƚĠĞŶůŝďĠƌĂŶƚĚĞƐƉŽůůƵĂŶƚƐ͘>ŽƌƐ Ě͛ƵŶĞ ƉƌĠĐŝƉŝƚĂƚŝŽŶ, certains de ces polluants peuvent être transportés dans le sol et atteindre la nappe phréatique. La nature des polluants détermine leur mode de déplacement dans le sol. Les polluants ĂLJĂŶƚƵŶĞƉůƵƐŐƌĂŶĚĞĂĨĨŝŶŝƚĠƉŽƵƌů͛ĞĂƵƋƵĞƉŽƵƌůĞƐĐŽŶƐƚŝƚƵĂŶƚƐĚƵƐŽů sont transportés dans la phase aqueuse. Les polluants ĂLJĂŶƚƉůƵƐĚ͛ĂĨĨŝŶŝƚĠƉŽƵƌůĞƐĐŽŶƐƚŝƚƵĂŶƚƐĚƵƐŽůƋƵĞƉŽƵƌů͛ĞĂƵ ŽŶƚƚĞŶĚĂŶĐĞăƐ͛ĂĚƐŽƌďĞƌƐƵƌůĞƐĐŽŶƐƚŝƚƵĂŶƚƐĚƵƐŽů͘KŶƉŽƵƌƌĂŝƚĚŽŶĐƐ͛ĂƚƚĞŶĚƌĞăĐĞƋƵ͛ŝůƐƐŽŝĞŶƚ relativement peu mobiles. Cependant, des études réalisées il y a vingt ans ont montré que leur ŵŽďŝůŝƚĠƐ͛ĞdžƉůŝƋƵĞƉĂƌůĞĨĂŝƚƋƵ͛ŝůƐƐŽŶƚƚƌĂŶƐƉŽƌƚĠƐĂĚƐŽƌďĠƐƐƵƌĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĚĞƚĂŝůůĞĐŽůůŽŢĚĂůĞ ƉƌĠƐĞŶƚĞƐĚĂŶƐůĞƐŽů͕ĞƚƋƵŝƐĞĚĠƚĂĐŚĞŶƚůŽƌƐĚ͛ƵŶĠǀĠŶĞŵĞŶƚƉůƵǀŝĞƵdž (McCarthy et Zachara, 1989).
Un colloïde est une particule Ě͛ƵŶĞ ƚĂŝůůĞ comprise entre quelques nanomètres et dix micromètres (McCarthy et Zachara, 1989). Du fait de leur très petite taille, les colloïdes présentent ƵŶĞŐƌĂŶĚĞƐƵƌĨĂĐĞĚĞĐŽŶƚĂĐƚ͗ĐĞůĂƉĞƌŵĞƚĂƵdžƉŽůůƵĂŶƚƐĚĞƐ͛ĂĚƐŽƌďĞƌĨĂĐŝůĞŵĞŶƚƐŝů͛ĂĨĨŝŶŝƚĠĞŶƚƌĞ le colloïde et le polluant est suffisamment importante. Si le colloïde est mobile, alors le complexe polluant-‐ĐŽůůŽŢĚĞ ǀĂ Ɛ͛ŝŶĨŝůƚƌĞƌ ĚĂŶƐ ůĞ ƐŽů Ğƚ ƉŽƵƌƌĂ ĂƚƚĞŝŶĚƌĞ ůĂ ŶĂƉƉĞ ƉŚƌĠĂƚŝƋƵĞ͘ Les particules colloïdales peuvent donc constituer de bons vecteurs pour le transport de polluants tels que le phosphore, certains pesticides, métaux lourds, noyaux radioactifs, ou protéines infectieuses par exemple.
WŽƵǀŽŝƌƉƌĠĚŝƌĞůĂƋƵĂůŝƚĠĚĞů͛ĞĂƵĚĂŶƐƵŶĞŶĂƉƉĞƉŚƌĠĂƚŝƋƵĞƉĞƵƚġƚƌĞĞƐƐĞŶƚŝĞůĚĂŶƐůa gestion des risques environnementaux. Cela passe par la mise en place de modèles sur le transport des polluants. Il existe à ce jour peu de modèles sur le transport de polluants prenant en compte le transport des polluants adsorbés sur les colloïdes et ils sont peu génériques car les mécanismes de mobilisation et de transport des colloïdes sont encore mal connus. La majorité des études a été réalisée sur des milieux modèles constitués de billes de verre ou de complexes argilo-‐sableux ou sur des sols reconstitués, peu représentatifs de la réalité (Zhuang et al., 2007 ; Shang et al., 2008 ; Kaplan et al., 1994). ͛ĂƵƚƌĞƐ;ƉĂƌĞdžĞŵƉůĞ : Jacobsen et al., 1997 ; Rousseau et al., 2004) ont réalisé leurs études sur des colonnes de sols intacts ou plus rarement en plein champ (Ryan et al., 1998), ce qui permet de ƉƌĞŶĚƌĞĞŶĐŽŵƉƚĞůĞĨĂŝƚƋƵ͛ŝůĞdžŝƐƚĞĚĞƐĐŚĞŵŝŶƐĚ͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚƉƌĠĨĠƌĞŶƚŝĞůƐdans le sol (macropores) : terriers de vers de terre, trous de racines décomposées ou fissures de dessiccation.
Ces études ont mis en évidence certains facteurs influençant la mobilisation des colloïdes : Le pH ;
Le type de sol ;
La quantité de particules colloïdales présentes dans le sol (Rousseau et al., 2003); La structure du sol ͗ƉƌĠƐĞŶĐĞĚ͛ŝŶƚĞƌĨĂĐĞĞĂƵ-‐air ou la taille des pores par exemple ; >͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞ (Kaplan et al., 1993 ; Ryan et al., 1998 ; Shang et al., 2008) La force ionique de la solution infiltrant (Kretzschmar et al., 1999);
La nature des ions présents dans la solution infiltrant ;
La durée de pause entre deux événements pluvieux successifs (Majdalani et al., 2008);
ŶĐĞƋƵŝĐŽŶĐĞƌŶĞů͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞ͕ĚĞƐƌĠƐƵůƚĂƚƐĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂƵdžĐŽŶƚƌĂĚŝĐƚŽŝƌĞƐ ont été obtenus lors de différentes études : soit la mobilisation est peu affectée par ů͛ŝntensité (Jacobsen et al. 1996 ͖ZLJĂŶĞƚĂů͘ϭϵϵϴͿ͕ƐŽŝƚůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĂƵŐŵĞŶƚĞĂǀĞĐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞ la pluie (Shang et al. 2008 ; Kaplan et al. 1993, Rousseau et al. 2003).
La différence entre les résultats obtenus par les différentes équipes pourrait s͛ĞdžƉůŝƋƵĞƌ ƉĂƌ ůĞ fait que les conditions initiales étaient mal contrôlées car certains facteurs influençant la mobilisation ĚĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ Ŷ͛ĠƚĂŝĞŶƚ ƉĂƐ ĞŶĐŽƌĞ ĐŽŶŶƵƐ ă ů͛ĠƉŽƋƵĞ Žƶ ůĞƐ ĠƚƵĚĞƐ ŽŶƚ ĠƚĠ ŵĞŶĠĞƐ͘ De plus, les études citées ci-‐dessus sont baséeƐ ƐƵƌ ƵŶ ŶŽŵďƌĞ ƌĠĚƵŝƚ Ě͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐ ƉŽƵƌ ĠƚƵĚŝĞƌ ƵŶ ŶŽŵďƌĞ important de paramètres : par exemple, Rousseau et al., 2004, ont étudié quatre facteurs en une ĚŽƵnjĂŝŶĞĚ͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐƐĞƵůĞŵĞŶƚ͘
Deux mécanismes hypothétiques ont été proposés par les chercheurs ayant travaillé sur ce sujet pour expliquer ů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ĂǀĞĐ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ͘ >Ğ premier ĞƐƚƋƵĞů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĞŶƚƌĂŠŶĞƵŶĞĠůĠǀĂƚŝŽŶĚĞůĂǀŝƚĞƐƐĞĚĞů͛ĞĂƵĚĂŶƐůĞƐ macropores, ce qui provoque une augmentation des forces de cisaillement subies par les colloïdes (proportionnelle à la vitesse), ce qui facilite le décrochage des particules. Le deuxième, plus récente, et proposée par Levin et al. (2006) et Shang et al. (2008)͕ĞƐƚƋƵĞů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂ ƉůƵŝĞ ĞŶƚƌĂŠŶĞ ƵŶĞ ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚƵ ŶŽŵďƌĞ ĚĞ ŵĂĐƌŽƉŽƌĞƐ ǀŝƐŝƚĠƐ ƉĂƌ ů͛ĞĂƵ͕ ĐĞ ƋƵŝ ĂƵŐŵĞŶƚĞ ůĂ ƐƵƌĨĂĐĞĚĞĐŽŶƚĂĐƚĞŶƚƌĞů͛ĞĂƵĞƚůĞƐŽůĞƚƉƌŽǀŽƋƵĞĚŽŶĐƵŶĞĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ͘
Le présent stage a pour but de réaliser des expériences sur des colonnes de sol intact en nombre suffisant et avec des conditions initiales contrôlées afin Ě͛ŽďƚĞŶŝƌƵŶũĞƵĚĞĚŽŶŶĠĞƐexpérimentales permettant Ě͛ĞƐƐĂLJĞƌĚ͛ŝĚĞŶƚŝĨŝĞƌůĞƋƵĞůĚĞƐĚĞƵdžŵĠĐĂŶŝƐŵĞƐĞƐƚƉƌĠƉŽŶĚĠƌĂŶƚ͘ Pour cela, le cadre ĚĞ ů͛ĠƚƵĚĞ ƐĞƌĂ ƉƌĠƐĞŶƚĠ͕ ĂŝŶƐŝ ƋƵĞ ůĞ ĐŽŶƚĞdžƚĞ Ğƚ ůĂ ƉƌŽďůĠŵĂƚŝƋƵĞ ; les matériels et méthodes utilisés seront ensuite décrits ; puis ǀŝĞŶĚƌĂůĂƉƌĠƐĞŶƚĂƚŝŽŶĞƚů͛ĂŶĂůLJƐĞĚĞƐƌĠƐƵůƚĂƚƐ ; et enfin, une discussion concernant les résultats obtenus sera engagée.
1. ĂĚƌĞĚĞů͛ĠƚƵĚĞ
1.1.
>͛/EZ
1.1.1. Présentation générale
ƌĠĠĞŶϭϵϰϲ͕ů͛/EZ͕/ŶƐƚŝƚƵƚEĂƚŝŽŶĂůĚĞůĂZĞĐŚĞƌĐŚĞŐƌŽŶŽŵŝƋƵĞ͕ĞƐƚĂƵũŽƵƌĚ͛ŚƵŝůĞƉƌĞŵŝĞƌ institut de recherche agronomique européen, le deuxième mondial pour ses publications scientifiques en sciĞŶĐĞƐ ĂŐƌŝĐŽůĞƐ Ğƚ ĞŶ ƐĐŝĞŶĐĞƐ ĚĞƐ ƉůĂŶƚĞƐ Ğƚ ĚĞ ů͛ĂŶŝŵĂů͘ ͛ĞƐƚ ĠŐĂůĞŵĞŶƚ ůĞ ĚĞƵdžŝğŵĞ ŝŶƐƚŝƚƵƚ ĚĞ ƌĞĐŚĞƌĐŚĞ ƉƵďůŝƋƵĞ ĞŶ &ƌĂŶĐĞ͘ >͛/EZ ĞƐƚ ƵŶ W^d͕ ƚĂďůŝƐƐĞŵĞŶƚ WƵďůŝĐ ă ĐĂƌĂĐƚğƌĞ ^ĐŝĞŶƚŝĨŝƋƵĞ Ğƚ dĞĐŚŶŽůŽŐŝƋƵĞ͕ Ğƚ ŝů ĚĠƉĞŶĚ ă ůĂ ĨŽŝƐ ĚƵ ŵŝŶŝƐƚğƌĞ ĚĞ ů͛ĞŶseignement ƐƵƉĠƌŝĞƵƌĞƚĚĞůĂƌĞĐŚĞƌĐŚĞĞƚĚƵŵŝŶŝƐƚğƌĞĚĞů͛ĂŐƌŝĐƵůƚƵƌĞĞƚĚĞůĂƉğĐŚĞ͘>͛ŽďũĞĐƚŝĨ ŝŶŝƚŝĂů ĚĞ ů͛/EZ ĠƚĂŝƚ ĚĞ ĚĠǀĞůŽƉƉĞƌ ƵŶĞ ĂŐƌŝĐƵůƚƵƌĞ ŵŽĚĞƌŶĞ ĂĨŝŶ ĚĞ ͨ nourrir la France » et assurer la suffisance alimentaire de la nation dans le contexte historique de la fin de la seconde guerre mondiale. Depuis, elle accompagne les mutations que vit le monde agricole. ƵũŽƵƌĚ͛ŚƵŝ ƐĞƐ ƌĞĐŚĞƌĐŚĞƐ ĐŽŶĐĞƌŶĞŶƚ ƚƌŽŝƐ ĚŽŵĂŝŶĞƐ ͗ ů͛ĂůŝŵĞŶƚĂƚŝŽŶ͕ ů͛ĂŐƌŝĐƵůƚƵƌĞ Ğƚ ů͛ĞŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚ͘ >ĞƐ ĞŶũĞƵdž ƐŽŶƚ ŵƵůƚŝƉůĞƐ : développer une agriculture compétitive, respectueuse ĚĞ ů͛ĞŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚ͕ ĚĞƐ ƌĞƐƐŽƵƌĐĞƐ ŶĂƚƵƌĞůůĞƐ Ğƚ ĚĞƐ ƚĞƌƌŝƚŽŝƌĞƐ͕ ĂƐƐƵƌĞƌ ůĂ ƐĠĐƵƌŝƚĠ ĂůŝŵĞŶƚĂŝƌĞ͕ ůĂ ďŝŽĚŝǀĞƌƐŝƚĠ͕ĨĂŝƌĞĨĂĐĞĂƵdžĐŚĂŶŐĞŵĞŶƚƐĐůŝŵĂƚŝƋƵĞƐ͙>ĞƐƌĞĐŚĞƌĐŚĞƐĚĞů͛/EZƐŽŶƚĚŽŶĐŽƌŝĞŶƚĠĞƐ dans une perspective de développement durable.
>ĞƐŵŝƐƐŝŽŶƐĚĞů͛/EZƐŽŶƚĞŶtre autres :
Produire et diffuser des connaissances scientifiques ;
Concevoir des innovations et des savoir-‐faire pour la société ; Eclairer par son expertise les décisions des acteurs publics et privés.
WŽƵƌ ĂƚƚĞŝŶĚƌĞ ƐĞƐ ŽďũĞĐƚŝĨƐ͕ ů͛/EZ Ă ƵŶĞ ƉŽůŝƚŝƋƵĞ Ě͛ŽƵǀĞƌƚƵƌĞ ƐƵƌ ůĞ ŵŽŶĚĞ͕ ĚĞ ƉĂƌƚĞŶĂƌŝĂƚƐ ƐĐŝĞŶƚŝĨŝƋƵĞƐ;ĐƌĠĂƚŝŽŶĚ͛ƵŶŝƚĠƐŵŝdžƚĞƐĂƐƐŽĐŝĂŶƚŝŶƐƚŝƚƵƚƐĚĞƌĞĐŚĞƌĐŚĞ͕ƵŶŝǀĞƌƐŝƚĠƐĞƚĠƚĂďůŝƐƐĞŵĞŶƚƐ Ě͛ĞŶƐĞŝŐŶĞŵĞŶƚĂŐƌŽŶŽŵŝƋƵĞĞƚǀĠƚĠƌŝŶaire) et de partenariats socio-‐économiques divers. De plus, les approches scientifiques reposent de plus en plus sur des recherches interdisciplinaires et des outils et techniques de recherche en pleine évolution.
1.1.2. Quelques chiffres-‐clés
>͛/EZĐŽŵƉƚĞϭϵĐĞŶƚƌĞƐĞƚϭϰĚĠƉĂƌƚĞŵĞŶƚƐƐĐŝĞŶƚŝĨŝƋƵĞƐĚĂŶƐůĞĚŽŵĂŝŶĞĚĞů͛ĂŐƌŝĐƵůƚƵƌĞ͕ĚĞ ů͛ĂůŝŵĞŶƚĂƚŝŽŶĞƚĚĞů͛ĞŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚ͘ƵƐĞŝŶĚĞĐĞƚŝŶƐƚŝƚƵƚ͕ŝůLJĂϴϱϯϮĂŐĞŶƚƐƚŝƚƵůĂŝƌĞƐĚŽŶƚϰϵйĚĞ femmes (données au 31 décembre 2009) :
1839 scientifiques 2572 ingénieurs
4121 techniciens et administratifs
ŶϮϬϬϵ͕ů͛/EZĂƌĂƐƐĞŵďůĠƉůƵƐĚĞϳϳϬŵŝůůŝŽŶƐĚ͛ĞƵƌŽƐĚĞƌĞƐƐŽƵƌĐĞƐ͕ŐƌąĐĞŶŽƚĂŵŵĞŶƚăĚĞƐ ƐƵďǀĞŶƚŝŽŶƐ ƉŽƵƌ ĐŚĂƌŐĞƐ ĚĞ ƐĞƌǀŝĐĞ ƉƵďůŝĐ Ğƚ ĚĞƐ ƐƵďǀĞŶƚŝŽŶƐ Ğƚ ƐŽƵƚŝĞŶƐ ĨŝŶĂůŝƐĠƐ ă ů͛ĂĐƚŝǀŝƚĠ ĚĞ recherche.
1.2.
Le centre INRA PACA (Provence-‐Alpes-‐ƀƚĞĚ͛njƵƌͿ
Le centre INRA PACA a été créé le 1er janvier 2010 et résulte de la fusion des centres INRA Ě͛ǀŝŐŶŽŶ Ğƚ ĚĞ ^ŽƉŚŝĂ ŶƚŝƉŽůŝƐ͘ >͛/EZ W ĐŽŵƉƌĞŶĚ ĚŽŶĐ ĚĞƵdž ƐŝƚĞƐ ƉƌŝŶĐŝƉĂƵdž͕ ǀŝŐŶŽŶ Ğƚ Sophia Antipolis et sept autres sites : Aix-‐en-‐WƌŽǀĞŶĐĞ͕ 'ŽƚŚĞƌŽŶ͕ 'ƌĞŶŽďůĞ͕ >Ğ ĂƉ Ě͛ŶƚŝďĞƐ͕ >ĞƐ sŝŐŶğƌĞƐ͕DĂŶĚƵĞůĞƚDĂƌƐĞŝůůĞ;ĨŝŐƵƌĞϭͿ͘>ĞƐŝƚĞĚ͛ǀŝŐŶŽŶ͕ŽƶƐ͛ĞƐƚĚĠƌŽƵůĠůĞƐƚĂŐĞ͕ĞƐƚĐŽŵƉŽƐĠĚĞ deux domaines : le domaine Saint Paul et le domaine Saint Maurice.
Figure 1 : Les différents sites de l'INRA PACA (source : http://www.paca.inra.fr/le_centre_inra_paca/implantations)
Le centre INRA PACA repose sur trois pôles principaux : le pôle adaptation au changement global et le pôle production horticole intégrée à Avignon, et le pôle santé des plantes à Sophia Antipolis. Il rassemble 970 agents répartis dans 29 unités (figure 2) dont :
190 chercheurs et enseignants-‐chercheurs 230 ingénieurs
380 techniciens
Figure 2 : Répartition des agents dans les différents départements de recherche (source : http://www.paca.inra.fr/le_centre_inra_paca/chiffres_cles)
1.3.
>͛ƵŶŝƚĠ DD,; ŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚDĠĚŝƚĞƌƌĂŶĠĞŶĞƚDŽĚĠůŝƐĂƚŝŽŶ
des Agro-‐Hydrosystèmes)
>͛ƵŶŝƚĠ ĚĞ ƌĞĐŚĞƌĐŚĞ DD, ĞƐƚ ƵŶĞ hŶŝƚĠ DŝdžƚĞ ĚĞ ZĞĐŚĞƌĐŚĞ ;hDZͿ ĂƐƐŽĐŝĂŶƚ ů͛hŶŝǀĞƌƐŝƚĠ Ě͛ǀŝŐŶŽŶ Ğƚ ĚĞƐ WĂLJƐ ĚƵsĂƵĐůƵƐĞ ;hWsͿ Ğƚ ů͛/EZ͘ ůůĞ ĞƐƚ ƐŝƚƵĠĞ ĚĂŶƐ ůĞ ĚŽŵĂŝŶĞ ^ĂŝŶƚ WĂƵů ĚĞ ů͛/EZĚ͛ǀŝŐŶŽŶ͘ ůůĞĞƐƚĐŽŵƉŽƐĠĞĚĞϭϲĐŚĞƌĐŚĞƵƌƐ͕ϭϴĞŶƐĞŝŐŶĂŶƚƐ-‐chercheurs, 9 ingénieurs, 21 assistants ingénieurs / techniciens, 1 agent technique, 4 secrétaires, 1 documentaliste et 21 doctorants, post-‐doctorants et CDD.>ĞƐ ŽďũĞĐƚŝĨƐ ƐĐŝĞŶƚŝĨŝƋƵĞƐ ĚĞ ů͛hDZ ŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚ DĠĚŝƚĞƌƌĂŶĠĞŶ Ğƚ DŽĚĠůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞƐ ŐƌŽ-‐ Hydrosystèmes sont de développer des outils qui permettront Ě͛ĂŶĂůLJƐĞr et de prévoir la dynamique du fonctionnement biophysique deƐĠĐŽƐLJƐƚğŵĞƐŵĠĚŝƚĞƌƌĂŶĠĞŶƐăů͛ĠĐŚĞůůĞĚƵƚĞƌƌŝƚŽŝƌĞ. Ces outils ont pour but de comprendre de façon plus approfondie les effets rétroactifs entre les différentes ĨĂĕŽŶƐĚ͛ŽĐĐƵƉĞƌůĞƐƐƵƌĨĂĐĞƐ͕ůĞƐƉƌĂƚŝƋƵĞƐĂŐƌŝĐŽůĞƐĞƚůĞƐĠǀĠŶĞŵĞŶƚƐĐůŝŵĂƚŝƋƵĞƐĞdžƚƌġŵes sur ces surfaces (températures élevées, sécheresses prolongées et pluies intenses, prévues dans le rapport du GIEC sur le changement climatique).
La recherche dans cette UMR est structurée suivant trois programmes :
>͛ŝŵƉĂĐƚĚĞƐŵŽĚŝĨŝĐĂƚŝŽŶƐĚƵĐůŝŵĂƚ͕ ĚĞů͛ŽĐĐƵƉĂƚŝŽŶĚĞůĂƐƵƌĨĂĐĞĞƚĚĞƐƉƌĂƚŝƋƵĞƐĂŐƌŝĐŽůĞƐ ƐƵƌůĞƐƌĞƐƐŽƵƌĐĞƐĞŶĞĂƵƐŽƵƚĞƌƌĂŝŶĞƐĚ͛ƵŶĞƉĂƌƚ͕ĞƚƐƵƌůĂƉƌŽĚƵĐƚŝŽŶĂŐƌŝĐŽůĞĚ͛ĂƵƚƌĞƉĂƌƚ͘ Les objectifs sont de développer des connaissances et des outils qui pourront permettre de préserver les ressources en eau et de maintenir une agriculture durable. Ce programme comprend deux axes de recherche :
-‐ Quel impact des changements globaux sur les interactions processus de surface -‐ ressources hydriques ?
-‐
Description des paysages et de leur évolution ;>͛ŝŵƉĂĐƚĚĞů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂĨƌĠƋƵĞŶĐĞĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞƉŚĠŶŽŵğŶĞƐĐůŝŵĂƚŝƋƵĞƐ extrêmes (canicules, sécheresses prolongées, pluies intenses) sur les systèmes sol-‐plante. Ce programme se décline lui-‐même en deux axes de recherche :
-‐
Episode de canicules / sécheresse : quels impacts sur le système microflore-‐sol-‐plante et la production végétale ?-‐
Impacts de pluies intenses sur le fonctionnement hydrologique et hydrochimique du système sol-‐nappe ;>͛ŝŵƉĂĐƚĚĞŶŽƵǀĞůůĞƐƉƌĂƚŝƋƵĞƐƐƵƌůĞƚƌĂŶƐƉŽƌƚĚĞŵicro-‐organismes pathogènes ou de ƐƵďƐƚĂŶĐĞƐƉŽůůƵĂŶƚĞƐƐƵƌů͛ĞŶǀŝƌŽŶŶĞŵĞŶƚĞƚůĂƋƵĂůŝƚĠĚĞƐĞĂƵdž͘ĞƉƌŽŐƌĂŵŵĞĞƐƚƋƵĂŶƚă lui divisé en trois axes de recherche :
-‐
Réutilisation des eaux usées en irrigation ;-‐
Transport de bactéries et phytopathogènes en relation avec le cycle de l'eau ;-‐
Couplage microbiologie -‐ géochimie -‐ transport en milieux à aération variable.>͛ĠƚƵĚĞ ĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůĞ ƌĠĂůŝƐĠĞ ƉĞŶĚĂŶƚ ůĞ ƐƚĂŐĞ Ɛ͛ŝŶƐĐƌŝƚ ŵĂũŽƌŝƚĂŝƌĞŵĞŶƚ ĚĂŶƐ ůĞ Ϯème axe de ƌĞĐŚĞƌĐŚĞĚƵĚĞƵdžŝğŵĞƉƌŽŐƌĂŵŵĞ͘ ůůĞƐ͛ŝŶƐĐƌŝƚĚŽŶĐĚĂŶƐůĂŵĞƐƵƌĞĚĞů͛ŝŵƉĂĐƚĚĞů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ ĨƌĠƋƵĞŶĐĞ Ğƚ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ƉŚĠŶŽŵğŶĞƐ ĐůŝŵĂƚŝƋƵĞƐ ĞdžƚƌġŵĞƐ ƐƵƌ ůĞ ĨŽŶĐƚŝŽŶŶĞŵĞŶƚ hydrologique et hydrochimique du système sol-‐ŶĂƉƉĞ͘ Ŷ ĞĨĨĞƚ͕ ůĞ ďƵƚ ĨŝŶĂů ĚĞ ů͛ĠƚƵĚĞ ƌĠĂůŝƐĠĞ ĞƐƚ Ě͛ŽďƚĞŶŝƌ ĚĞ ŶŽƵǀĞůles connaissances afin de pouvoir créer un outil qui permettra de prévoir les ƌŝƐƋƵĞƐĚĞůĂƉƌĠƐĞŶĐĞĚĞƉŽůůƵĂŶƚƐĚĂŶƐůĂŶĂƉƉĞƉŚƌĠĂƚŝƋƵĞăůĂƐƵŝƚĞĚ͛ƵŶĠǀĠŶĞŵĞŶƚƉůƵǀŝĞƵdžƉůƵƐ ou moins intense.
2. Contexte et problématique
De part leur petite taille et leur affinité avec certains polluants, les particules de taille colloïdale sont de bons vecteurs pour le transport de ces polluants de la surface du sol à la nappe phréatique. ĨŝŶĚ͛ŽďƚĞŶŝƌĚĞƐŵŽĚğůĞƐƉĞƌŵĞƚƚĂŶƚĚĞƉƌĠǀŽŝƌĐĞƚLJƉĞĚĞƚƌĂŶƐƉŽƌƚ͕ŝl est nécessaire de pouvoir connaître le comportement de ces particules, et notamment leurs mécanismes de mobilisation. Un facteur susceptible Ě͛ĂĨĨĞĐƚĞƌ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞ ĐĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ĞƐƚ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ͘ ĐĞ ũŽƵƌ͕ ƉĞƵĚ͛ĠƚƵĚĞƐŽŶƚĠƚĠƌĠĂůŝƐĠĞƐƐƵƌů͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞĞƚůĂŵĂũŽƌŝƚĠĚĞĐĞƐĠƚƵĚĞƐŽŶƚĠƚĠ faites sur des milieux modèles, constitués de billes de verre et de colloïdes artificiels, de complexes argilo-‐sableux ou sur des sols reconstitués (colloïdes naturels).
Par exemple, ZhuĂŶŐĞƚ Ăů͕͘ϮϬϬϳ͕ĚĞ ů͛hŶŝǀĞƌƐŝƚĠĚƵdĞŶŶĞƐƐĞĞ͕ŽŶƚƚƌĂǀĂŝůůĠƐƵƌĚĞƵdžƚLJƉĞƐĚĞ sédiments recompactés ͗ĚƵƐĂďůĞăŐƌŽƐŐƌĂŝŶƐĚ͛ƵŶĚŝĂŵğƚƌĞŵŽLJĞŶĚĞϳϵϳђŵĞƚĚƵƐĂďůĞĨŝŶĚ͛ƵŶ ĚŝĂŵğƚƌĞ ŵŽLJĞŶ ĚĞ ϭϮϮђŵ͘ /ů Ŷ͛LJ Ă ĚŽŶĐ ƉĂƐ ĚĞ ĐŚĞŵŝŶƐ Ě͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚ préférentiels ĚĞ ů͛ĞĂƵ. Les dimensions de la colonne de sol étaient de 60cm de hauteur et de 2cm de diamètre intérieur.
>͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ ƌĠĂůŝƐĠĞ ĐŽŶƐŝƐƚĞ ĞŶ deux séries de quatre irrigations à une intensité de pluie donnée : 5mm.h-‐1 et 94mm.h-‐1. >ŽƌƐƋƵĞϭϱϬŵ>Ě͛ĞĨĨůƵĞŶƚ ĂĠƚĠĐŽůůĞĐƚĠ͕ů͛ŝƌƌŝŐĂƚŝŽŶĞƐƚĂƌƌġƚĠĞĞƚůĞ drainage dure toute la nuit. Ensuite, une autre irrigation est lancée, et ainsi de suite. La première irrigation provoque un pic initial de concentration en colloïdes presque deux fois plus élevé pour une intensité de 94mm.h-‐1 que pour une intensité de 5mm.h-‐1. Zhuang et al. ont expliqué cet effet par ů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂƚĞŶĞƵƌĞŶĞĂƵĚƵƐŽůĞƚĚĞƐĨŽƌĐĞƐde cisaillement ĂǀĞĐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞ͕ĐĞ qui provoque une mobilisation accrue des colloïdes. Lors des irrigations suivantes, il Ŷ͛LJ Ă ƉĂƐ de différence de mobilisation ĞŶƚƌĞůĞƐĚĞƵdžŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐĚĞƉůƵŝĞ͘ŚƵĂŶŐĞƚĂů͘ŽŶƚĠŵŝƐů͛ŚLJƉŽƚŚğƐĞƋƵĞ ĐĞƚƚĞĂďƐĞŶĐĞĚ͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞƉŽƵƌƌĂŝƚġƚƌĞĚƵĞĂƵĨĂŝƚƋƵĞůĞƐƚŽĐŬĚĞƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĐŽůůŽŢĚĂůĞƐƐŽŝƚĚĞǀĞŶƵ insuffisant et serait alors le facteur limitant.
En 2008, Shang et al. ont également réalisé leurs expériences sur des colonnes de sol composé ĚĞƐĠĚŝŵĞŶƚƐƌĞĐŽŵƉĂĐƚĠƐ͘ĞƐƐĠĚŝŵĞŶƚƐĠƚĂŝĞŶƚƐŝŵŝůĂŝƌĞƐăĐĞƵdžƵƚŝůŝƐĠƐůŽƌƐĚĞů͛ĠƚƵĚĞĚĞŚƵĂŶŐ et al., 2007. Cinq intensités de pluie croissantes ont été testées en ĂƵŐŵĞŶƚĂŶƚ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ƉĂƌ paliers : 10,8mm.h-‐1, 21,6mm.h-‐1, 43,2mm.h-‐1, 86,4mm.h-‐1 et 172,8mm.h-‐1͘ŝŶƋƐĠƌŝĞƐĚ͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐ ont été réalisées ĞŶƐƵƉƉƌŝŵĂŶƚăĐŚĂƋƵĞƐĠƌŝĞůĞƉĂůŝĞƌĐŽƌƌĞƐƉŽŶĚĂŶƚăů͛ŝŶtensité la plus faible de la ƐĠƌŝĞ ƉƌĠĐĠĚĞŶƚĞ͕ ĐŽŵŵĞ ŝŶĚŝƋƵĠ ƐƵƌ ůĂ ƉĂƌƚŝĞ ŚĂƵƚĞ ĚĞ ůĂ ĨŝŐƵƌĞ ϯ͘ ŚĂƋƵĞ ƐĠƌŝĞ Ě͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ĞƐƚ menée deux fois sur une seule colonne. WŽƵƌĐŚĂƋƵĞŝŶƚĞŶƐŝƚĠ͕ůĞĨůƵdžĞƐƚŵĂŝŶƚĞŶƵĐŽŶƐƚĂŶƚũƵƐƋƵ͛ă ce que la concentration en ĐŽůůŽŢĚĞƐƐĞƐƚĂďŝůŝƐĞ͕ƉƵŝƐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĞƐƚĂƵŐŵĞŶƚĠĞĂƵƉĂůŝĞƌƐƵŝǀĂŶƚ͘
Le bas de la figure 3 présente les résultats obtenus par Shang et al. Une intensité initiale plus importante provoque un pic de concentration en colloïdes plus élevé. De plus, la quantité de ĐŽůůŽŢĚĞƐŵŽďŝůŝƐĠƐĐƌŽŠƚăĐŚĂƋƵĞĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚ͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐƵŝǀĂŶƚĞ͕ĂůŽƌƐƋƵĞ selon Shang et al., le stock de colloïdes dans la colonne décroît au fur et à mesure de ů͛ĂǀĂŶĐĠĞĚĞů͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ͘^ŚĂŶŐĞƚ al. ont par ailleurs montré ƋƵĞ ů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ de colloïdes est certainement ĐĂƵƐĠĞƉĂƌů͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞ la teneur en eau de la colonne, comme le montre la figure 4 : lorsque la teneur en eau des colŽŶŶĞƐĂƵŐŵĞŶƚĞ͕ĚĞƉůƵƐĞŶƉůƵƐĚĞƉŽƌĞƐƐŽŶƚǀŝƐŝƚĠƐƉĂƌů͛ĞĂƵ͘
Figure 4 : Masse cumulée de particules en fonction de la teneur en eau dans la colonne (Shang et al.)
Quelques équipes ont travaillé en plein champ ou sur des colonnes de sol intact, comportant des ĐŚĞŵŝŶƐ Ě͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚƐ ƉƌĠĨĠƌĞŶƚŝĞůƐ ;ŵĂĐƌŽƉŽƌĞƐͿ ĐƌĠĠƐ ƉĂƌ ůĞƐ ǀĞƌƐ ĚĞ ƚĞƌƌĞ͕ ůĞƐ ƌĂĐŝŶĞƐ décomposées ŽƵ ůĞƐ ĨŝƐƐƵƌĞƐ ĚĞ ĚĞƐƐŝĐĐĂƚŝŽŶ͘ ĞůĂ ƉĞƌŵĞƚ Ě͛ġƚƌĞ ĚĂŶƐ ĚĞƐ ĐŽŶĚŝƚŝŽŶƐ ƉůƵƐ représentatives de ce qui se passe dans la réalité.
ZŽƵƐƐĞĂƵ Ğƚ Ăů͘ ;ϮϬϬϰͿ͕ ĚĞ ů͛/ŶƐƚŝƚƵƚ EĂƚŝŽŶĂů WŽůLJƚĞĐŚŶŝƋƵĞ ĚĞ 'ƌĞŶŽďůĞ͕ Ă ƚƌĂǀĂŝůůĠ ă ů͛/EZ Ě͛ǀŝŐŶŽŶƐƵƌƵŶĞĐŽůŽŶŶĞĚĞƐŽůŝŶƚĂĐƚĚĞϯϬĐŵĚĞĚŝĂŵğƚƌĞĞƚϲϲĐŵĚĞŚĂƵƚĞƵƌĞƚĞdžƚƌĂŝƚĞĚĂŶƐ un champ expérimental : il existe donc des chemins préférentiels. Deux intensités de pluie ont été testées : 11mm.h-‐1 et 23mm.h-‐1, qui correspondent à des événements orageux naturels sur le site de prélèvement de la colonne. Ces deux intensités ont été testées au cours de deux infiltrations seulement.
Une inĨůƵĞŶĐĞĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĚĞƚĂŝůůĞĐŽůůŽŢĚĂůĞĂĠƚĠ observée ͗ƉůƵƐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĞƐƚĠůĞǀĠĞ͕ ƉůƵƐůĂĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶĞŶƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĞƐƚĠůĞǀĠĞ ĚĂŶƐů͛ĞĨĨůƵĞŶƚ͘ WŽƵƌů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠůĂƉůƵƐĨŽƌƚĞ͕ůĂĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶŵĂdžŝŵĂle (1900 ± 95 mg.L-‐1) était près de deux fois plus ĠůĞǀĠĞƋƵĞƉŽƵƌů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠůĂƉůƵƐĨĂŝďůĞ;ϴϱϬцϰϮŵŐ͘>-‐1). La concentration des particules augmente ƉƌĞƐƋƵĞ ůŝŶĠĂŝƌĞŵĞŶƚ ĂƵ ĐŽƵƌƐ ĚĞ ů͛ĠǀĠŶĞŵĞŶƚ ƉůƵǀŝĞƵdž ƋƵĂŶĚ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĞƐƚ ĨĂŝďůĞ͕ ƚĂŶĚŝƐ ƋƵ͛ĞůůĞ attĞŝŶƚ ƵŶ ŵĂdžŝŵƵŵ Ğƚ ĚŝŵŝŶƵĞ ĞŶƐƵŝƚĞ ƋƵĂŶĚ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĞƐƚ ƉůƵƐ ĠůĞǀĠĞ͘ ZŽƵƐƐĞĂƵ Ğƚ Ăů͘ ŽŶƚ expliqué ce phénomène par le fait que la quantité de particules disponibles dans la colonne de sol était sans doute limitée et que le seuil de particules disponibles était plus rapidement atteint aux intensités plus élevées. >͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĂĠƚĠĞdžƉůŝƋƵĠƉĂƌůĞƐ ĨŽƌĐĞƐĚĞĐŝƐĂŝůůĞŵĞŶƚ͕ƋƵŝĂƵŐŵĞŶƚĞŶƚƋƵĂŶĚůĂǀŝƚĞƐƐĞĚĞů͛ĞĂƵĚĂŶƐůĞƐŵĂĐƌŽƉŽƌĞƐĂƵŐŵĞŶƚĞ͕Ğƚ qui seraient donc plus fortes aux intensités plus élevées.
Ryan et al., 1998, avaient la même hypothèse : la force de cisaillement Fshear est proportionnelle
la particule r selon la formule : Fshear у ђƌhr. Si la force de cisaillement est supérieure à la force
attractive qui lie la particule au sol, la particule sera mobilisée. De ce fait, une augmentation de la vitesse augmentera la force de cisaillement, et donc la quantité de particules mobilisées.
ĞƉĞŶĚĂŶƚ͕ůĂƌĞůĂƚŝŽŶĂƚƚĞŶĚƵĞĞŶƚƌĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞĞƚůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐŶ͛Ă pas pu être montrée. En effet, trois intensités de pluie ont été testées en plein champ sur un sol du Colorado contenant des macropores : 83mm.h-‐1, 42mm.h-‐1 et 167mm.h-‐1. La concentration totale de ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐŵĞƐƵƌĠĞůŽƌƐĚĞů͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶăϴϯŵŵ͘Ś-‐1 était plus importante que lors des infiltrations à 42 et 167mm.h-‐1. Ryan et al. ont supposé que le stock de particules mobilisables avait été épuisé et ƋƵ͛ƵŶ délai de cinq jours entre deux infiltrations était peut-‐être insuffisant pour permettre la régénération de ce stock. Cependant, il a été démontré depuis cette étude que la durée de pause entre deux événements pluvieux a une influence sur la quantité de particules mobilisées : plus la pause est longue, plus la teneur en eau initiale dans les macropores est faible, et plus la quantité de ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐŵŽďŝůŝƐĠĞƐƐĞƌĂŐƌĂŶĚĞ;ũƵƐƋƵ͛ăƵŶĞĐĞƌƚĂŝŶĞĚƵƌĠĞĚĞůĂƉĂƵƐĞͿ;DĂũĚĂůĂŶŝĞƚĂů͕͘ϮϬϬϴͿ͘ Les résultats obtenus par Ryan et al. ƉĞƵǀĞŶƚƐ͛ĞdžƉůŝƋƵĞƌƉĂƌůĞĨĂŝƚƋƵĞů͛ŝŶƚĞƌǀĂůůĞĚĞƚĞŵƉƐĞŶƚƌĞ les infiltrations était variable : 10 jours entre les infiltrations à 83mm.h-‐1 et à 42mm.h-‐1 contre 5 jours entre les infiltrations à 42mm.h-‐1 et 167mm.h-‐1.
Jacobsen et al., 1997, quant à eux, ont réalisé leur étude sur des colonnes de sol intact prélevées au Danemark à deux profondeurs : 2 ʹ 22 cm et 42 ʹ 62 cm. Les colonnes mesuraient 20 cm de long et avaient un diamètre intérieur de 18,3 cm. Deux intensités de pluie ont été testées : 11mm.h-‐1 et
30mm.h-‐1͘>ĞƐĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞƐĐŽŶƐŝƐƚĂŝĞŶƚĞŶƵŶĞŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶĚ͛ĞĂƵĚƵƌŽďŝŶĞƚƐƵŝǀŝĞĚ͛ƵŶĞŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ avec une suspension colloïdale. Les meilleures précautions concernant les conditions initiales ont été prises. Par exemple, les coloŶŶĞƐŽŶƚĠƚĠƐĂƚƵƌĠĞƐĚ͛ĞĂƵƉĞŶĚĂŶƚϯăϰũŽƵƌƐƉƵŝƐĚƌĂŝŶĠĞƐƐƵƌƵŶĞ ƚĂďůĞ ĚĞ ƐƵĐĐŝŽŶ ũƵƐƋƵ͛ă ĂƚƚĞŝŶĚƌĞ ƵŶ ƉŽƚĞŶƚŝĞů ĚĞ -‐ϮϬĐŵ Ě͛ĞĂƵ ;ƌĞůĂƚŝĨ ĂƵ ŵŝůŝĞƵ ĚĞƐ ĐŽůŽŶŶĞƐͿ͘ Cependant, ŝů Ŷ͛Ă ƉĂƐ ĠƚĠ ŽďƐĞƌǀĠ Ě͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ ƐƵƌ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚion des particules. Jacobsen et al. en ont conclut que les différences entre les deux intensités étaient sûrement trop petites pour donner des différences significatives.
WůƵƐƌĠĐĞŵŵĞŶƚ͕ĞŶϮϬϭϬ͕dŚŽŵĂƐZ/s/ Z ͕ĠƚƵĚŝĂŶƚĞŶD^d ZϮăů͛ƵŶŝǀĞƌƐŝƚĠWĂƵů-‐Sabatier de dŽƵůŽƵƐĞĞƚƐƚĂŐŝĂŝƌĞăů͛/EZĚ͛ǀŝŐŶŽŶƐŽƵƐůĂƚƵƚĞůůĞĚ͛ ƌŝĐDŝĐŚĞů͕ĂƚƌĂǀĂŝůůĠƐƵƌĚĞƵdžĐŽůŽŶŶĞƐĚĞ sol intact et testé sept intensités de pluie (entre 5 et 35mm.h-‐1). Les manipulations ont été faites avec une durée de pause entre deux infiltrations constante. Il a pu montrer que la mobilisation totale de particules semble croître ũƵƐƋƵ͛ăƵŶĞĐĞƌƚĂŝŶĞŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƉƵŝƐĨůƵĐƚƵĞƌƉŽƵƌůĞƐŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐĚĞ pluie plus élevées.
WŽƵƌƌĠƐƵŵĞƌ͕ůĞƐĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞƐƌĠĂůŝƐĠĞƐƐƵƌůĞƚŚğŵĞĚĞů͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂ mobilisation des particules de taille colloïdale dans le sol ont donné des résultats contrastés. Certains ;:ĂĐŽďƐĞŶĞƚĂů͕͘ZLJĂŶĞƚĂů͘ͿŶ͛ŽŶƚƉĂƐŽďƐĞƌǀĠĚ͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐ partiĐƵůĞƐ͛͘ĂƵƚƌĞƐ;ZŽƵƐƐĞĂƵĞƚĂů͕͘^ŚĂŶŐĞƚĂů͕͘ŚƵĂŶŐĞƚĂů͘ͿŽŶƚŽďƐĞƌǀĠƵŶĞĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĂǀĞĐů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞ͘WůƵƐŝĞƵƌƐƌĂŝƐŽŶƐƉĞƌŵĞƚƚĞŶƚĚ͛ĞdžƉůŝƋƵĞƌĐĞƚƚĞ disparité :
tous les autres facteurs ayant un effet suƌ ůĂ ŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶ ĚĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ Ŷ͛ĠƚĂŝĞŶƚ ƉĂƐ forcément constants. Par exemple, la durée de pause entre deux infiltrations successives, Đ͛ĞƐƚ-‐à-‐dire la teneur en eau initiale locale dans la colonne, variait (Ryan et al.,1998) ;
ůĞŶŽŵďƌĞĚ͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐĞƚĚ͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐƚĞƐƚĠĞƐĠƚĂŝĞŶƚƉĂƌĨŽŝƐŝŶƐƵĨĨŝƐĂŶƚƐ;ZLJĂŶĞƚĂů͕͘ϭϵϵϴ : 3 infiltrations + 3 intensités; Rousseau et al., 2004 : 2 infiltrations + 2 intensités) ;
plusieurs auteurs ont aussi mentionné une variation du stock de particules mobilisables (sans ǀƌĂŝŵĞŶƚ ĚĠĨŝŶŝƌ ĐĞ ƐƚŽĐŬͿ ĂƵ ĐŽƵƌƐ Ě͛ƵŶ ĠǀĠŶĞŵĞŶƚ ƉůƵǀŝĞƵdž ŽƵ ĂƵ ĐŽƵƌƐ Ě͛ĠǀĠŶĞŵĞŶƚƐ pluvieux successifs.
ĞƵdžŵĠĐĂŶŝƐŵĞƐŚLJƉŽƚŚĠƚŝƋƵĞƐŽŶƚĠƚĠƉƌŽƉŽƐĠƐƉŽƵƌĞdžƉůŝƋƵĞƌů͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞ ƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ͕ŵĂŝƐŝůŶ͛ĞƐƚƉĂƐ encore possible de savoir lequel des deux est le plus important. Ces deux mécanismes sont :
>͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚĞ ůĂ ƉůƵŝĞ ƉƌŽǀŽƋƵĞ ƵŶĞ ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶ ĚĞ ůĂ ǀŝƚĞƐƐĞ Ě͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚĚĞů͛ĞĂƵĚĂŶƐůĂĐŽůŽŶŶĞ͕ĐĞƋƵŝĂƵŐŵĞŶƚĞůĞƐĨŽƌĐĞƐĚĞĐŝƐĂŝůůĞŵĞŶƚ et ce qui provoque une mobilisation accrue de particules colloïdales ;
>͛ĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƉƌŽǀŽƋƵĞƵŶĞĂƵŐŵĞŶƚĂƚŝŽŶĚĞůĂƚĞŶĞƵƌĞŶĞĂƵĚĞůĂĐŽůŽŶŶĞ͕ ĐĞƋƵŝĂƵŐŵĞŶƚĞůĂƐƵƌĨĂĐĞĚĞĐŽŶƚĂĐƚĞŶƚƌĞů͛ĞĂƵĞƚůĞƐŽů;ƉĂƌĞdžĞŵƉůĞ͕ů͛ĞĂƵƉĞƵƚǀŝƐŝƚĞƌun nombre plus important de pores), ce qui augmente la probabilité que les particules de taille ĐŽůůŽŢĚĂůĞƐĞĚĠƚĂĐŚĞŶƚĚƵƐŽů;ƐĂŶƐƋƵĞůĂǀŝƚĞƐƐĞĚ͛ĠĐŽƵůĞŵĞŶƚĂƵŐŵĞŶƚĞĨŽƌĐĠŵĞŶƚͿ͘ Le présent stage a pour objectif de réaliser une nouvelle étude expérimentale de ů͛ĞĨĨĞƚ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĚĞƚĂŝůůĞĐŽůůŽŢĚĂůĞĞŶƐŽůŝŶƚĂĐƚ͘WŽƵƌĐĞůĂ͕ƵŶ ŐƌĂŶĚ ŶŽŵďƌĞ Ě͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐ ƐƵĐĐĞƐƐŝǀĞƐ ƐƵƌ ĚĞƵdž ĐŽůŽŶŶĞƐ ĚĞ ƐŽů ŝŶƚĂĐƚ ĚŝĨĨĠƌĞŶƚĞƐ ǀĂ ġƚƌĞ ƌĠĂůŝƐĠ ƉŽƵƌ Ɛ͛ĂĨĨƌĂŶĐŚŝƌ ĚĞ ůĂ ǀĂƌŝabilité de mobilisation inhérente à un milieu naturel. Ces infiltrations permettront de tester des intensités de pluie allant de 5mm.h-‐1 à 40mm.h-‐1 en contrôlant tous les facteurs qui pourraient influencer la mobilisation des particules, notamment la teneur en eau initiale ĚĞƐŵĂĐƌŽƉŽƌĞƐ͘>ĞƉƌŽƚŽĐŽůĞĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůƵƚŝůŝƐĠƉĞƌŵĞƚƚƌĂĂƵƐƐŝĚĞƐƵŝǀƌĞů͛ĠǀŽůƵƚŝŽŶĚƵƐƚŽĐŬĚĞ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ĂƵ ĐŽƵƌƐ ĚĞƐ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐ ƐƵĐĐĞƐƐŝǀĞƐ͘ >Ğ ďƵƚ ĨŝŶĂů ĞƐƚ Ě͛ĂǀĂŶĐĞƌ ĚĞ ŶŽƵǀĞůůĞƐ ƉƌĞƵǀĞƐ ĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůĞƐĚĞů͛ĞĨĨĞƚĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚé de la pluie sur la mobilisation des particules dans le sol et le cas échéant, de déterminer lequel des deux mécanismes hypothétiques est prépondérant. Cela pourra aider ů͛/EZ ĚĞ ŵĞƚƚƌĞ ĞŶ ƉůĂĐĞ ƵŶ ŵŽĚğůĞ plus générique sur le transport des polluants adsorbés sur les particules de sol de taille colloïdale. A terme, cela permettra de pouvoir mieux ƉƌĠĚŝƌĞůĞƐƌŝƐƋƵĞƐĚĞƉŽůůƵƚŝŽŶĚ͛ƵŶĞŶĂƉƉĞƉŚƌĠĂƚŝƋƵĞĞŶĨŽŶĐƚŝŽŶĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞƐƉƌĠĐŝƉŝƚĂƚŝŽŶƐ͘
3. Matériels et méthodes
3.1.
Prélèvement et préparation des colonnes de sol
WŽƵƌƌĠĂůŝƐĞƌů͛ĠƚƵĚĞĚĞů͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞĚĞů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞƐƵƌůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĚĞƐƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĚĞ sol, plusieurs colonnes de sol intact ont été prélevées. Le lieu de prélèvement a été choisi en fonction de la présence visible de macropores. Ces colonnes de sol ont été extraites des parcelles par carottage :
ů͛ĂŝĚĞĚ͛ƵŶŵĂƌƚĞĂƵ͕ĞŶĨŽŶĐĞŵĞŶƚǀĞƌƚŝĐĂůĚĞůĂĐŽůŽŶŶĞĞŶWsďŝƐĞĂƵƚĠĞăůĂďĂƐĞ ; ĠďůĂLJĂŐĞĚƵƐŽůĂƵƚŽƵƌĚĞůĂĐŽůŽŶŶĞăů͛ĂŝĚĞĚ͛ƵŶĞďğĐŚĞĞƚĚ͛ƵŶĞƚƌƵĞůůĞ͕ĞŶĨĂŝƐĂŶƚďŝĞŶ
attention à ne pas abîmer la structure du sol dans la colonne (figure 5); Soulèvement de la colonne avec délicatesse.
Ensuite, la terre dépassant de la colonne est coupée. La colonne est alors placée sur une grille circulaire de PVC dont les trous ont un diamètre de 1,5mm. Le tout est maintenu sur un socle annulaire en PVC avec du silicone. Tous les éléments composant la colonne ont été pesés séparément, ce qui permet de connaître la masse de sol prélevé.
Figure 5 : Prélèvement des colonnes de sol
3.2.
Choix des colonnes utilisées
Au total, quatre colonnes ont été prélevées le 09 juillet 2010 : 1 dans une parcelle expérimentale ;ĐŽůŽŶŶĞƵƌŽƌĞϰͿ͕ϭĚĂŶƐƵŶǀĞƌŐĞƌĂďĂŶĚŽŶŶĠĂƉƉĂƌƚĞŶĂŶƚăů͛/EZ;ĐŽůŽŶŶĞƵƌŽƌĞϮͿĞƚϮĚĂŶƐ une parcelle dont le sol provient de la région de Collias et qui a été déposé il y a plus de vingt ans dans une case lysimétrique (colonnes Aurore 1 et 3). Seules deux colonnes ont du être choisies car il Ŷ͛LJĂƋƵĞĚĞƵdžƐŝŵƵůĂƚĞƵƌƐĚĞƉůƵŝĞĚĂŶƐůĞůĂďŽƌĂƚŽŝƌĞ͘
Afin de tester ces quatre colonnes, elles ont subit une série de dix infiltrations préliminaires à des intensités de pluie croissantes : de 20mm.h-‐1 à 40mm.h-‐1, 40mm.h-‐ϭĠƚĂŶƚů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠŵĂdžŝŵĂůĞƋƵ͛ŝů ĠƚĂŝƚ ƉƌĠǀƵ ĚĞ ƚĞƐƚĞƌ͘ >Ă ĐŽůŽŶŶĞ ϰ Ŷ͛Ă ƉĂƐ ĠƚĠ ƌĞƚĞŶƵĞ ĐĂƌ ŝl se formait toujours une flaque à sa surface ͗ůĂƐƚƌƵĐƚƵƌĞĚƵƐŽůĚĂŶƐůĂĐŽůŽŶŶĞŶĞƉĞƌŵĞƚƚĂŝƚƉĂƐăů͛ĞĂƵĚĞƐ͛ŝŶĨŝůƚƌĞƌĐŽƌƌĞĐƚĞŵĞŶƚăĐĞƐ ŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐ͘>ĞĐŚŽŝdžĚĞƐĐŽůŽŶŶĞƐϭ͕ϮĞƚϯĂĠƚĠƉůƵƐĚŝĨĨŝĐŝůĞ͘ ŶĞĨĨĞƚ͕ŝůƐ͛ĞƐƚĨŽƌŵĠƵŶĞĨůĂƋƵĞăůĂ surfaĐĞ ĚĞ ůĂ ĐŽůŽŶŶĞ Ϯ ůŽƌƐ ĚĞƐ ƉƌĞŵŝĞƌƐ ƚĞƐƚƐ͕ ŵĂŝƐ ĐĞ ƉƌŽďůğŵĞ Ɛ͛ĞƐƚ ƌĠƐŽƌďĠ ůŽƌƐ ĚĞƐ ƚĞƐƚƐ ƐƵŝǀĂŶƚƐ͘WĂƌĐŽŶƚƌĞ͕ƵŶĞĨůĂƋƵĞƐ͛ĞƐƚĨŽƌŵĠĞăůĂƐƵƌĨĂĐĞĚĞůĂĐŽůŽŶŶĞϯůŽƌƐĚĞƐĚĞƌŶŝĞƌƐƚĞƐƚƐ͘>ĞƐ colonnes 1 et 2 ont donc été choisies pour réaliser toutes les ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞƐ ĚĞ ů͛ĠƚƵĚĞ͘ ĞƐ Ěŝdž
infiltrations préliminaires ont également servi à stabiliser la mobilisation des particules de taille colloïdale. En effet, juste après le prélèvement des colonnes, la concentration de particules mobilisées est très importaŶƚĞ͕ƚĂŶĚŝƐƋƵ͛ĞůůĞ ĚŝŵŝŶƵĞ ĞƚƐĞ ƐƚĂďŝůŝƐĞ ůŽƌƐĚĞƐ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶƐƐƵŝǀĂŶƚĞƐ [référence Michel et al., soumis à VZJ]
Les analyses des sols utilisés lors des expériences sont reportées en annexe 1 (Collias) et 2 (Verger).
3.3.
Dispositif expérimental
Les infilƚƌĂƚŝŽŶƐƐŽŶƚƌĠĂůŝƐĠĞƐŐƌąĐĞĂƵĚŝƐƉŽƐŝƚŝĨƉƌĠƐĞŶƚĠƐƵƌůĂĨŝŐƵƌĞϲ͘hŶĞƉŚŽƚŽŐƌĂƉŚŝĞĚ͛ƵŶ des deux dispositifs est présentée en annexe 3. Le simulateur de pluie est constitué de 20 aiguilles hypodermiques de 0,5 mm de diamètre. Les aiguilles sont situées à 15cm au dessus de la surface de ůĂĐŽůŽŶŶĞĚĞƐŽů͘hŶĞƉŽŵƉĞăŝŵƉƵůƐŝŽŶƐƉĞƌŵĞƚĚĞĐŽŶƚƌƀůĞƌů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĂŝŶƐŝƋƵĞůĂĚƵƌĠĞĚĞůĂ pluie. Pour toutes les expériences réalisées, la course du piston de la pompe est réglée sur 31%, afin Ě͛ŽďƚĞŶŝƌƵŶĚŝĂŵğƚƌĞĚĞƐŐŽƵƚƚĞƐƐƚĂďůĞĚĞů͛ŽƌĚƌĞĚĞϮŵŵ͘>͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠĚĞůĂƉůƵŝĞĞƐƚĐŽŶƚƌƀůĠĞĞŶ faisant varier la fréquence des impulsions.
Figure 6 : Dispositif expérimental utilisé lors des expériences d'infiltration
La solution infiltrant est obtenue en diluant 40,6g de MgCl2 ĚĂŶƐϲ>Ě͛ĞĂƵĚĠŝŽŶŝƐĠĞ͘>ĞƐĞĂƵdžĚĞ
drainage de la colonne traversent la grille sous la colonne et tombent dans un entonnoir qui amène ů͛ĞĨĨůƵĞŶƚĚĂŶƐƵŶĨůĂĐŽŶƐŝƚƵĠƐƵƌůĂďĂůĂŶĐĞϭ͘>ĂďĂůĂŶĐĞϮŵĞƐƵƌĞůĞƉŽŝĚƐĚĞůa colonne au cours ĚĞ ů͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ͘ >Ğ ůŽŐŝĐŝĞů ĞůƚĂďĂůĂŶĐĞ ƉĞƌŵĞƚ ĚĞ ĨĂŝƌĞ ĚĞƐ ĞŶƌĞŐŝƐƚƌĞŵĞŶƚƐ ƚŽƵƚĞƐ ůĞƐ ĐŝŶƋ secondes de la valeur donnée par les deux balances simultanément. Cela permet de tracer les hydrogrammes de drainage (montrant le flux en fonction du temps) grâce à la balance 1 ainsi que de connaître les variations de la teneur en eau de la colonne au cours du temps. De plus, pour chaque expérience, la colonne est pesée en début et fin de manipulations, afin de calculer la teneur en eau moyenne de la colonne.
3.4.
Etapes préliminaires aux manipulations
Avant de faire les manipulations, les flacons neufs qui vont être utilisés pour recueillir les ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶƐ Ě͛ĞĨĨůƵĞŶƚ ƐŽŶƚ ůĂǀĠƐ ĂĨŝŶ Ě͛ĠůŝŵŝŶĞƌ ůĞƐ ƚƌĂĐĞƐ ĚĞ ƚĞŶƐŝŽĂĐƚŝĨƐ ;ůĂŝƐƐĠƐ ůŽƌƐ ĚĞ ůĂ fabricĂƚŝŽŶĚĞĐĞƐƚƵďĞƐͿ͘hŶƉƌĞŵŝĞƌůĂǀĂŐĞĞƐƚƌĠĂůŝƐĠƐĂŶƐƐĂǀŽŶŵĂŝƐĂǀĞĐĚĞů͛ĞĂƵĚƵƌŽďŝŶĞƚ͕Ğƚ ƵŶĚĞƵdžŝğŵĞůĂǀĂŐĞĞƐƚĨĂŝƚĂǀĞĐĚĞů͛ĞĂƵdistillée. Les meilleures précautions sont prises pour éviter toute contamination des flacons. De ce fait, les flacons ƐŽŶƚƐĠĐŚĠƐăů͛ĠƚƵǀĞ͘>ĞƐĨůĂĐŽŶƐƐŽŶƚĞŶƐƵŝƚĞ numérotés. Avant de commencer les infiltrations, les colonnes sont placées sous le simulateur de pluie toujours dans la même position ƉŽƵƌ ƋƵĞ ů͛ĞĂƵ Ɛ͛ŝŶĨŝůƚƌĞ ƚŽƵũŽƵƌƐ ă ƚƌĂǀĞƌƐ ůĞƐ ŵġŵĞƐ macropores, afin d͛ĂǀŽŝƌ ƵŶĞ ƌĞƉƌŽĚƵĐƚŝďŝůŝƚĠ ŵĂdžŝŵĂůĞ. De plus, la verticalité des colonnes est ǀĠƌŝĨŝĠĞăů͛ĂŝĚĞĚ͛ƵŶŶŝǀĞĂƵăďƵůůĞ.
3.5.
Manipulations
ƉƌğƐ ĂǀŽŝƌ ůĂŶĐĠ ůĂ ƉůƵŝĞ Ğƚ ĂƚƚĞŶĚƵ ƋƵĞ ůĞ ĨƌŽŶƚ Ě͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ĂƌƌŝǀĞ ĂƵ ďĂƐ ĚĞ ůĂ ĐŽůŽŶŶĞ (moment de la percée), la manipulation consiste à changer les flacons sous la colonne à des horaires fixés en fonction du flux ͗ ŝů ĨĂƵƚ ĂƐƐĞnj Ě͛ĞĂƵ ĚĂŶƐ ƵŶ ĨůĂĐŽŶ ƉŽƵƌ ƉŽƵǀŽŝƌ ƌĠĂůŝƐĞƌ ůĂ mesure de la ĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶ ĞŶ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ Ğƚ ŝů ĨĂƵƚ ƵŶ ŶŽŵďƌĞ ƐƵĨĨŝƐĂŶƚ Ě͛ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶƐ ƉŽƵƌ ƉŽƵvoir déterminer convenablement la dynamique de la mobilisation des particules au cours d'une pluie (une vingtaine en moyenne).
Chaque semaine, les manipulations sont réalisées suivant un ordre similaire (voir figure 7). Chaque jeudi matin, une infiltration à 40mm.h-‐1 ĞƐƚ ƌĠĂůŝƐĠĞ͘ >͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ƐƵŝǀĂŶƚĞ ĞƐƚ ƌĠĂůŝƐĠĞ ůĞ mardi matin à une intensité i, après 119h30 de pause, la durée de cette pause étant toujours ŝĚĞŶƚŝƋƵĞ͘ ĞƚƚĞ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ĞƐƚ ƐƵŝǀŝĞ͕ ĂƉƌğƐ ĚĞƵdž ŚĞƵƌĞƐ ĚĞ ƉĂƵƐĞ͕ Ě͛ƵŶĞ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ă ϰϬŵŵ͘Ś-‐1. ƉƌğƐ ϮϯŚϯϬ ĚĞ ƉĂƵƐĞ ;ƚŽƵũŽƵƌƐ ĐŽŶƐƚĂŶƚĞͿ͕ ƵŶĞ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ă ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ŝ ĞƐƚ ƌĠĂůŝƐĠĞ ůĞ ŵĞƌĐƌĞĚŝ͘ Puis le cycle peut recommencer. Chaque semaine, il y a une seule intensité i testée ; il y a des infiltrations pendant huit semaines afin de tester huit intensités de pluie : 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 et 40mm.h-‐1͘ >͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ ĚƵ ũĞƵĚŝ ŵĂƚŝŶ͕ ƌĠĂůŝƐĠĞ ă ϰϬŵŵ͘Ś-‐1, permet de maintenir une durée de ƉĂƵƐĞ ;ĂďƐĞŶĐĞ ĚĞ ƉůƵŝĞͿ ĚĞ ϭϭϵŚϯϬ ĐŽŶƐƚĂŶƚĞ ĂǀĂŶƚ ů͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ ĚƵ ŵĂƌĚŝ ŵĂƚŝŶ͕ ĐĞ ƋƵŝ ĞƐƚ important dans le protocole expérimental car la durée de la pause a un effet sur la mobilisation de ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ ;DĂũĚĂůĂŶŝ Ğƚ Ăů͕͘ ϮϬϬϴͿ͘ KŶ ƉĞƵƚ ĐŽŶƐŝĚĠƌĞƌ ƋƵ͛ĞŶ ƌĠĂůŝƐĂŶƚ ƵŶĞ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ ă ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ maximale (40mm.h-‐1Ϳ ĂǀĂŶƚ ĐŚĂƋƵĞ ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ Ě͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ŝ͕ ůĂ ƚĞŶĞƵƌ en eau initiale dans tous les ŵĂĐƌŽƉŽƌĞƐƋƵĞů͛ĞĂƵƉŽƵƌƌĂǀŝƐŝƚĞƌůŽƌƐĚĞů͛ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶà ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ŝƐĞƌĂĐŽŶƐƚĂŶƚĞ͘>͛ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞĚƵ mardi repose sur le même principe, et comme, de plus, cette expérience est réalisée à une durée de pause constante de 2Ś͕ĞůůĞƉĞƌŵĞƚƚƌĂĚĞƐƵŝǀƌĞů͛ĠǀŽůƵƚŝŽŶĚĞůĂŵŽďŝůŝƐĂƚŝŽŶĞŶƉĂƌƚŝĐƵůĞƐĂƵĐŽƵƌƐ des infiltrations successives.
Figure 7 : Ordre des manipulations
>Ğ ƚĂďůĞĂƵ ϭ ĚĠĐƌŝƚ ƚŽƵƚĞƐ ůĞƐ ŵĂŶŝƉƵůĂƚŝŽŶƐ ƌĠĂůŝƐĠĞƐ͘ >Ă ĚƵƌĠĞ ĚĞ ů͛ĠǀĠŶĞŵĞŶƚ Ɖluvieux est ĐĂůĐƵůĠĞ ĚĞ ĨĂĕŽŶ ă ĐĞ ƋƵĞ ůĞ ǀŽůƵŵĞ Ě͛ĞĂƵ ĂƉƉŽƌƚĠ ă ůĂ ĐŽůŽŶŶĞ ƐŽŝƚ ĐŽŶƐƚĂŶƚ : 218cm3 à chaque ŝŶĨŝůƚƌĂƚŝŽŶ͘>ĞƐŝŶƚĞŶƐŝƚĠƐƐŽŶƚƚĞƐƚĠĞƐƐĂŶƐĂƵĐƵŶŽƌĚƌĞƉĂƌƚŝĐƵůŝĞƌ͘ĞůĂƉĞƌŵĞƚĚ͛ĠǀŝƚĞƌů͛ŝŶĨůƵĞŶĐĞ ĠǀĞŶƚƵĞůůĞ Ě͛ƵŶ ŽƌĚƌĞ ƉĂƌƚŝĐƵůŝĞƌ ƐƵƌ ůĂ ŵŽbilisation : par exemple, si les intensités avaient été testées par ordre décroissant, une baisse éventuelle de la mobilisation observée au cours des infiltrations successives aurait pu être attribuée à une diminution du stock de particules mobilisable au cours des infiltrations successives.
3.6.
Mesure de la concentration en colloïdes
La mesure de la concentration est réalisée grâce à un spectrophotomètre UV/VIS (CARY 50) ;ĨŝŐƵƌĞϴͿăƵŶĞůŽŶŐƵĞƵƌĚ͛ŽŶĚĞĚĞϰϬϬŶŵ;ǀĂůĞƵƌƵƚŝůŝƐĠĞĚĂŶƐůĂůŝƚƚĠƌĂƚƵƌĞ : Jacobsen et al., 1997).
Tableau 1 : Récapitulatif des manipulations réalisées N° Expérience Date Intensité de la pluie (mm.h-‐1) Durée de l'événement pluvieux (min) Durée de pause
1 mardi 3 août 2010 40 30 95h environ
2 mardi 3 août 2010 40 30 2h
3 mercredi 4 août 2010 40 30 23h30
4 jeudi 5 août 2010 40 30 Variable
5 mardi 10 août 2010 5 240 119h30
6 mardi 10 août 2010 40 30 2h
7 mercredi 11 août 2010 5 240 23h30
8 jeudi 12 août 2010 40 30 Variable
9 mardi 17 août 2010 15 80 119h30
10 mardi 17 août 2010 40 30 2h
11 mercredi 18 août 2010 15 80 23h30
12 jeudi 19 août 2010 40 30 Variable
13 mardi 24 août 2010 35 34 119h30
14 mardi 24 août 2010 40 30 2h
15 mercredi 25 août 2010 35 34 23h30
16 jeudi 26 août 2010 40 30 Variable
17 mardi 31 août 2010 10 120 119h30
18 mardi 31 août 2010 40 30 2h
19 mercredi 1 septembre 2010 10 120 23h30
20 jeudi 2 septembre 2010 40 30 Variable
21 mardi 7 septembre 2010 30 40 119h30
22 mardi 7 septembre 2010 40 30 2h
23 mercredi 8 septembre 2010 30 40 23h30
24 jeudi 9 septembre 2010 40 30 Variable
25 mardi 14 septembre 2010 25 48 119h30
26 mardi 14 septembre 2010 40 30 2h
27
mercredi 15 septembre
2010 25 48 23h30
28 jeudi 16 septembre 2010 40 30 Variable
29 mardi 21 septembre 2010 20 60 119h30
30 mardi 21 septembre 2010 40 30 2h
31
mercredi 22 septembre
2010 20 60 23h30
32 jeudi 23 septembre 2010 40 30 Variable
33 mardi 28 septembre 2010 40 30 119h30 34 mardi 28 septembre 2010 40 30 2h 35 mercredi 29 septembre 2010 40 30 23h30
ĨŝŶ ĚĞ ƉŽƵǀŽŝƌ ĐŽƌƌĠůĞƌ ůĂ ǀĂůĞƵƌ ĚĞ ů͛ĂďƐŽƌďĂŶĐĞ ŽďƚĞŶƵĞ ƉŽƵƌ ĐŚĂƋƵĞ ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶ ĂǀĞĐ ƐĂ concentration en colloïdes (en mg.L-‐1Ϳ͕ ƵŶĞ ĐŽƵƌďĞ Ě͛ĠƚĂůŽŶŶĂŐĞ Ă ĠƚĠ ƌĠĂůŝƐĠĞ͘ WŽƵƌ ĐĞůĂ͕ ƵŶĞ cĞƌƚĂŝŶĞƋƵĂŶƚŝƚĠĚĞƐŽůƌĠĐƵƉĠƌĠăƉƌŽdžŝŵŝƚĠĚĞů͛ĞŶĚƌŽŝƚŽƶůĂĐŽůŽŶŶĞĂĠƚĠƉƌĠůĞǀĠĞĞƐƚŵĠůĂŶŐĠĞ ĚĂŶƐĚĞů͛ĞĂƵƉĞƌŵƵƚĠĞ͘>͛ĂŐŝƚĂƚŝŽŶĞƐƚŵĂŝŶƚĞŶƵĞƉĞŶĚĂŶƚƵŶĞŚĞƵƌĞ͘ŝŶƋŵŝŶƵƚĞƐĂƉƌğƐů͛ĂƌƌġƚĚĞ ů͛ĂŐŝƚĂƚŝŽŶ͕ƵŶǀŽůƵŵĞĚĞƐƵƌŶĂŐĞŶƚĞƐƚƉƌĠůĞǀĠ͘hŶĞƐŽůƵtion mère est ainsi obtenue. Elle est alors diluée plusieurs fois : 2x, 5x, 10x, 20x, 50x, 100x, 200x, 500x, 1000x, 2000x et 5000x. Ces solutions diluées sont tour à tour passées au spectrophotomètre afin de connaître leur absorbance. Un volume connu de sŽůƵƚŝŽŶŵğƌĞĞƐƚĂůŽƌƐƐĠĐŚĠĐŽŵƉůğƚĞŵĞŶƚăů͛ĠƚƵǀĞăϭϮϬΣ͕ƉƵŝƐŽŶŵĞƐƵƌĞůĂŵĂƐƐĞĚĞ ƐŽůƋƵ͛ŝůƌĞƐƚĞăů͛ĂŝĚĞĚ͛ƵŶĞďĂůĂŶĐĞƉƌĠĐŝƐĞăϭϬ-‐4g. Cela permet de connaître la concentration de la ƐŽůƵƚŝŽŶ ŵğƌĞ͕ Ě͛ĞŶ ĚĠĚƵŝƌĞ ůĞƐ ĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶƐ ĚĞƐ ƐŽůƵƚŝŽŶƐ Ěŝluées et de tracer la courbe Ě͛ĠƚĂůŽŶŶĂŐĞƌĞƉƌĠƐĞŶƚĂŶƚůĂĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶĞŶĨŽŶĐƚŝŽŶĚĞů͛ĂďƐŽƌďĂŶĐĞ;ĨŝŐƵƌĞϵͿ͘ 0 100 200 300 400 500 600 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Concentration (mg/L) y = 3.9229 + 266.35x R= 0.997 C o nc en tr ation ( m g/L ) Absorbance à 400nm
Figure 9 : Courbe d'étalonnage de la colonne Aurore 2 (Verger)
Le logiciel KaleidaGraph donne un coefficient de corrélation très proche de 1. La concentration ŵĂƐƐŝƋƵĞĚĞĐŚĂƋƵĞĞĨĨůƵĞŶƚĞƐƚĐĂůĐƵůĠĞĞŶŵƵůƚŝƉůŝĂŶƚůĂƉĞŶƚĞĚĞůĂĐŽƵƌďĞĚ͛ĠƚĂůŽŶŶĂŐĞ;Ϯϲϲ͕ϯϱͿ ƉĂƌůĞƵƌĂďƐŽƌďĂŶĐĞ͘>ĂĐŽƵƌďĞĚ͛ĠƚĂůŽŶŶĂŐĞĚĞůĂĐŽůŽŶŶĞϭ;ŽůůŝĂƐͿƐĞtrouve en annexe 4.
3.7.
Mesure de la granulométrie
Afin de caractériser la distribution granulométrique de certains effluents, un granulomètre laser Mastersizer Hydro 2000S Malvern a été utilisé. Comme ces mesures sont longues à réaliser, seuls certains échantillons ont été caractérisés ͗ŝůƐ͛ĂŐŝƚƉŽƵƌĐŚĂƋƵĞƐĠƌŝĞĚĞŵĞƐƵƌĞăŝŶƚĞŶƐŝƚĠǀĂƌŝĂďůĞ͕ ĚƵƉƌĞŵŝĞƌĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶĐŽůůĞĐƚĠ͕ĞƚĚƵĚĞƌŶŝĞƌĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶĂǀĂŶƚů͛ĂƌƌġƚĚĞůĂƉůƵŝĞ͘ĞƉĞŶĚĂŶƚ͕ƉŽƵƌ
certains échantillons, la concentration en particules de taille colloïdale était trop faible pour que ů͛ĂƉƉĂƌĞŝůƉƵŝƐƐĞĚĠƚĞĐƚĞƌůĞƵƌĚŝƐƚƌŝďƵƚŝŽŶŐƌĂŶƵůŽŵĠƚƌŝƋƵĞ͘
Le principe de la mesure est le suivant ͗ ůĂ ǀĂƌŝĂƚŝŽŶ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ůƵŵŝŶĞƵƐĞ ĚŝĨĨƵƐĠĞ ƉĂƌ ůĞƐ ĐŽůůŽŢĚĞƐĞƐƚŵĞƐƵƌĠĞĞŶĨŽŶĐƚŝŽŶĚĞů͛ĂŶŐůĞĚĞĚŝĨĨƵƐŝŽŶ;ƉĂƌƌĂƉƉŽƌƚĂƵĨaisceau incident). Comme ůĂ ƌĠƉĂƌƚŝƚŝŽŶ ĂŶŐƵůĂŝƌĞ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚŝĨĨƵƐĠĞ ĚĠƉĞŶĚ ĚĞ ůĂ ƚĂŝůůĞ Ğƚ ĚĞ ů͛ŝŶĚŝĐĞ ĚĞ ƌĠĨƌĂĐƚŝŽŶ ĚĞƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐ͕ ŽŶ ƉĞƵƚ ƌĞŵŽŶƚĞƌ͕ ĞŶ ĞƐƚŝŵĂŶƚ ů͛ŝŶĚŝĐĞ ĚĞ ƌĠĨƌĂĐƚŝŽŶ͕ ă ůĂ ĚŝƐƚƌŝďƵƚŝŽŶ ĚĞ ƚĂŝůůĞ ĚĞƐ particules (Théorie de Mie).
La ĚŝƐƚƌŝďƵƚŝŽŶ ĂŶŐƵůĂŝƌĞ ĚĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĚŝĨĨƵƐĠĞ ƉĂƌ ů͛ĞĂƵ ĚĞ ƉůƵŝĞ ƐĞƵůĞ ;ƐĂŶƐ ƉĂƌƚŝĐƵůĞƐͿ ĞƐƚ Ě͛ĂďŽƌĚĞŶƌĞŐŝƐƚƌĠĞ͘ ůůĞĞƐƚƌĞƚƌĂŶĐŚĠĞăĐĞůůĞĚĞů͛ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶƋƵŝĞƐƚŝŶƚƌŽĚƵŝƚĚĂŶƐůĂĐĞůůƵůĞŐƌąĐĞ ăƵŶĞƐĞƌŝŶŐƵĞ͘>͛ĂĐƋƵŝƐŝƚŝŽŶĞƐƚĞŶƌĞŐŝƐƚƌĠĞƐƵƌů͛ŽƌĚinateur avec le logiciel Mastersizer 2000. Pour ĐŚĂƋƵĞ ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶ ĂŶĂůLJƐĠ͕ ƵŶĞ ƐĠƌŝĞ ĚĞ Ěŝdž ŵĞƐƵƌĞƐ ă ϯϬ ƐĞĐŽŶĚĞƐ Ě͛ŝŶƚĞƌǀĂůůĞ ĞƐƚ ƌĠĂůŝƐĠĞ͘ >Ă cellule est rincée entre deux échantillons.
3.8.
Mesure de la conductivité
La mesure de la conductivité est réalisĠĞ ă ů͛ĂŝĚĞ Ě͛ƵŶ ĐŽŶĚƵĐƚŝŵğƚƌĞ Ɖ,ĞŶŽŵĞŶĂů KϯϬϬϬ, stZ͘ ůůĞĂƉĞƌŵŝƐĚĞƐ͛ĂƐƐƵƌĞƌƋƵĞůĂĐŽŶĚƵĐƚŝǀŝƚĠĚĞƐĞĨĨůƵĞŶƚƐŶ͛ĞƐƚƉĂƐĚŝĨĨĠƌĞŶƚĞĚĞĐĞůůĞĚĞůĂ ƐŽůƵƚŝŽŶŝŶĨŝůƚƌĂŶƚ͛͘ĞƐƚƵŶŵŽLJĞŶĚĞǀĠƌŝĨŝĞƌƋƵĞůĂĨŽƌĐĞŝŽŶŝƋƵĞĚĞůĂƐŽůƵƚŝŽŶ (un facteur connu pour affecter la mobilisation) ne varie pas au cours du passage dans la colonne.
Lors des quatre premières expériences, la mesure de conductivité a été faite pour tous les ĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶƐ͘>ŽƌƐƋƵ͛ŝůŶ͛LJĂǀĂŝƚƉĂƐĂƐƐĞnjĚĞƐŽůƵƚŝŽŶ͕ůĞƐĞĨĨůƵĞŶƚƐĠƚĂŝĞŶƚŵĠůĂŶŐĠs. Cela a permis de ǀĠƌŝĨŝĞƌ ƋƵĞ ůĂĐŽŶĚƵĐƚŝǀŝƚĠ ĠƚĂŝƚŐůŽďĂůĞŵĞŶƚ ĐŽŶƐƚĂŶƚĞĂƵĐŽƵƌƐĚ͛ƵŶĞ ĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞ͘Ğ ĐĞ ĨĂŝƚ͕ ůŽƌƐ ĚĞƐĞdžƉĠƌŝĞŶĐĞƐƐƵŝǀĂŶƚĞƐ͕ƐĞƵůůĞĚĞƌŶŝĞƌĠĐŚĂŶƚŝůůŽŶĂǀĂŶƚů͛ĂƌƌġƚĚĞůĂƉůƵŝĞ;ĐĞůƵŝĚĂŶƐůĞƋƵĞůŝůLJĂ le plus de solution car il reste plus longtemps sous la colonne) a subit une mesure de conductivité.
3.9.
Traitement des données
Les données recueillies lors des manipulations sont ƚƌĂŝƚĠĞƐ ĂĨŝŶ Ě͛ŽďƚĞŶŝƌ ĚŝĨĨĠƌĞŶƚĞƐ ŝŶĨŽƌŵĂƚŝŽŶƐ Ğƚ ĚĞ ƚƌĂĐĞƌ ĚŝĨĨĠƌĞŶƚĞƐ ĐŽƵƌďĞƐ͕ ƚĞůůĞƐ ƋƵĞ ů͛ŝŶƚĞŶƐŝƚĠ ĞdžƉĠƌŝŵĞŶƚĂůĞ͕ ů͛ŚLJĚƌŽŐƌĂŵŵĞ ;ĨůƵdž Ě͛ĞĂƵ ĞŶ ďĂƐ ĚĞ ĐŽůŽŶŶĞ ĞŶ ĨŽŶĐƚŝŽŶ ĚƵ ƚĞŵƉƐͿ͕ ůĞ ƉĂƌƚŝĐƵůŽŐƌĂŵŵĞ ;ĐŽŶĐĞŶƚƌĂƚŝŽŶ ĞŶ particules en fonction du temps), la courbe cumulée (masse cumulée de particule en fonction de la ŵĂƐƐĞ ĐƵŵƵůĠĞ Ě͛ĞĂƵͿ͕ ůĂ ƚĞŶĞƵƌ ĞŶ ĞĂƵ de la colonne en fonction du temps, pour ne citer que quelques exemples.
