Département de génie rural

Contribution à la connaissance des sources et de la dynamique des quelques polluants prioritaires organiques dans l'écosystème sol

Diercxsens, Philippe ; Tarradellas, Joseph (Dir.)

Thèse Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 1987 ; no 681.

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    Summary
    The aim of the present work is to study the sources and the dynamics of several organic priority pollutants in the soil's ecosystem. The principal organic pollutants studied are the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and the polychlorinated biphenyls (PCB). The PAHs contain carcinogenic substances and have a natural as well as an anthropogenic origin. They are produced, among others, by incomplete burning of fossil fuels or all other types of organic substances. PCBs are strong enzymatic inducing agents. They have a purely anthropogenic origin and are used mainly as dielectric fluids in electric transformers. The first chapter of this work gives some information about the production mechanisms, the sources and the toxicity of PAHs and PCBs. Their degradation pathways in the soil ecosystem are also discussed. The second chapter is based on the realization of total, 3 dimensional fluorescence figures of samples which contain PAHs. The program which is used was initially created for geodetic and photogrammetric purposes. The third chapter studies the inputs of organic micropollutants in agricultural soils. One of the most important PAH and PCB sources in soil ecosystems are atmospheric precipitations. The influence of sewage sludge spreading and the use of animal manure and mineral fertilizers in the contamination of soils by PAHs and PCBs are also investigated. The fourth chapter deals with the impact of PAHs on soil micro-organisms. Two respirometric tests are used to show the determinant effect which the soil structure plays in relation to the availability of PAHs on the activity of micro-organisms. The fifth chapter deals with the transfer of PAHs from the soil to earthworm tissues. By means of mass-spectrometry, modifications of the proportions of pollutants are shown in the earthworm tissues as opposed to that of the soil in which they live. The last chapter underlines the most important results of this work and draws the conclusions.
    Résumé
    Le but de ce travail est d'étudier les sources et la dynamique de quelques polluants prioritaires organiques dans l'écosystème sol. Les principaux polluants organiques étudiés sont les hydrocarbures polycycliques aromatiques ( PAH ) et les polychlorobiphényles (PCB). Les PAH contiennent des substances cancérigènes et ont une origine aussi bien anthropogénique que naturelle. Ils proviennent, entre autres, de la combustion incomplète de carburants fossiles ou de substances organiques de tout type. Les PCB sont des inducteurs enzymatiques puissants et ont des effets immuno-modulateurs. Ils sont d'origine purement anthropogénique et sont utilisés principalement comme fluide diélectrique dans les transformateurs. Le premier chapitre du travail revoit les mécanismes de production, les sources, la toxicité des PAH et des PCB ainsi que leurs voies de disparition dans l'écosystème sol. Le second chapitre est basé sur l'élaboration d'une procédure permettant une représentation en 3 dimensions de la fluorescence totale d'échantillons contenant des PAH. Elle est obtenue au moyen d'un programme initialement crée pour des utilisations en géodésie et en photogrammétrie. Le troisième chapitre étudie les voies de pénétration de quelques micropolluants organiques dans les sols agricoles. Il met en évidence l'importance des précipitations atmosphériques dans la contamination des écosystèmes terrestres par les PAH et les PCB. L'influence de l'épandage de boues d'épuration, de lisiers animaux et d'engrais minéraux sur la contamination des sols en PAH et en PCB est étudiée. Le quatrième chapitre marque le début de l'étude de l'impact que peuvent avoir les PAH sur certains constituants de la biocénose. Il montre au moyen de 2 tests respirométriques que la nature du sol joue un rôle déterminant dans l'impact des PAH sur la respiration des micro-organismes. Le cinquième chapitre est consacré à l'étude du transfert des hydrocarbures polycycliques aromatiques des sols vers les tissus des lombriciens. Il montre que des modifications de proportions de familles de substituant organiques s'y opèrent par rapport à celles du sol dans lequel les lombriciens vivent. Le dernier chapitre fait la synthèse et énonce les conclusions générales de ce travail. Du point de vue analytique il met l'accent sur l'importance que revêt en écotoxicologie l'étude simultanée de plusieurs polluants ou l'utilisation de plusieurs techniques analytiques afin de pouvoir effectuer des recoupements d'observations. Du point de vue de l'écosystème sol il souligne l'importance de sa complexité comme facteur principal influençant les rapports entre les micropolluants organiques du sol et ceux contenus dans la biocénose.