Les polluants dans le sol
Limiter leurs impacts environnementaux
Raoul Calvet
Éditions France Agricole
Avant-propos
V
Introduction
XV
Partie I - Le contexte environnemental1
Résumé
2
1 L'eau5
Ressources en eau
6
Usages de l'eau
8
2 Les aliments11
Alimentation dans le monde
11
Production agricole
12
Ressources et utilisation des terres12
État des ressources12
Évolutions des ressources en terres14
Dégradation du sol14
Changements climatiques15
Transformations d'origines sociales et économiques15
Intensification de la production agricole16
Pratiques agissant sur les apports de polluants et leur devenir16
Fertilisation16
Apports d'amendements minéraux21
Protection des végétaux et des animaux21
Aménagements des terres23
Irrigation23
Drainage du sol23
3 Les rejets25
Déchets
25
Déchets et rejets provenant de l'agriculture26
Déchets domestiques (ordures ménagères) et municipaux26
Eaux usées26
Excédents de substances à caractère polluant
28
Excédents d'éléments chimiques nutritifs28
Excédents de produits phytosanitaires30
Émissions de gaz
31
Gaz à effet de serre (GES)32
Gaz précurseurs d'acides33
Composés organiques volatils non méthaniques (COVNM)33
Autres composés organiques34
4 Les polluants chimiques présents dans le sol et leurs origines35
Polluants d'origines anthropiques
35
Origines industrielles35
Origine agricole38
Origines domestiques et urbaines39
Polluants d'origine naturelle présents dans le sol
40
Dépôts atmosphériques41
Processus d'altération des minéraux42
Minéralisation des matières organiques dans le sol44
Partie II - Propriétés et devenir des polluants dans le sol55
Résumé
56
5 Nocivité des polluants présents dans le sol57
Toxicité
57
Toxicité des polluants inorganiques57
Éléments chimiques57
Métaux57
Arsenic et sélénium59
Composés inorganiques59
Sels minéraux, salinité60
Toxicité des polluants organiques62
Toxicité des nanomatériaux63
Modifications des propriétés physico-chimiques du sol
64
Substances acides et acidification des sols64
Sodisation des sols65
6 Mobilité des polluants dans le sol67
Les trois états des espèces chimiques dans le sol
68
État d'oxydation, réactions d'oxydoréduction68
État ionique, réaction d'ionisation70
État complexé, réaction de complexation71
Répartition des polluants entre les trois phases du sol
75
Dissolution dans l'eau76
Phénomènes à l'origine de la dissolution dans l'eau76
Polluants inorganiques ionisés76
Polluants organiques77
Valeurs de la solubilité dans l'eau79
Volatilisation82
Processus de volatilisation82
Polluants inorganiques82
Polluants organiques83
Coefficient de partage eau/air, coefficient de Henry84
Rétention/libération des polluants dans le sol85
Phénomènes impliqués dans la rétention des polluants85
Coefficient de partage eau/surface solide (Kd)87
7 Persistance des polluants91
Transformations chimiques à l'origine de la dissipation des polluants inorganiques non métalliques
92
Composés azotés92
Autres composés inorganiques93
Dégradation des polluants organiques
93
Dégradation abiotique94
Réactions chimiques spécifiques94
Réactions chimiques en phase adsorbée95
Réactions photochimiques96
Biodégradation96
Processus et mécanismes96
Vitesses de dégradation96
Valeurs des vitesses de dégradation100
Dissipation des pesticides dans le sol, concept de persistance
102
8 Transport des polluants dans le sol107
Modalités du transport dans le sol
107
Transport en phase gazeuse107
Transport à l'état dissous108
Transport à l'état particulaire111
Caractéristiques des transports des polluants dans le sol et de leurs transferts vers l'atmosphère et l'hydrosphère
111
Polluants inorganiques112
Composés carbonés112
Composés azotés et phosphorés112
Arsenic et sélénium114
Métaux114
Polluants organiques116
Biodisponibilité des polluants dans le sol
117
Définitions117
Facteurs agissant sur la biodisponibilité et les quantités biodisponibles118
Déterminations en relation avec les quantités biodisponibles120
Partie III - Conséquences de la présence des polluants chimiques dans le sol129
Résumé
130
9 Le sol et la pollution des écosystèmes131
État de la pollution des sols
131
Polluants inorganiques132
Composés d'éléments non métalliques132
Éléments chimiques traces132
Autres polluants inorganiques135
Polluants organiques136
Pollutions localisées des sols137
Les sols et les polluants présents dans les eaux
138
Voies de pollution des eaux138
Polluants inorganiques dans les eaux139
Nutriments des végétaux140
Nutriments azotés140
Nutriments phosphorés142
Éléments chimiques traces143
Métaux143
Arsenic143
Nanomatériaux artificiels144
Polluants organiques dans les eaux144
Produits phytosanitaires145
Produits à usages industriels et domestiques147
Produits à usages pharmaceutiques148
Les sols et les polluants présents dans atmosphère
149
Polluants inorganiques149
Particules solides149
Polluants gazeux151
Composés gazeux à effet de serre151
Éléments chimiques traces152
Polluants organiques dans l'air152
10 Les polluants et les fonctions du sol156
Fonctions du sol
156
Effets des polluants sur les fonctions du sol
158
Problématique158
Fonctions des organismes vivants du sol159
Effets observés161
Effets observés avec des éléments chimiques traces163
Effets sur les micro-organismes du sol163
Effets sur les autres organismes du sol163
Effets observés avec des composés organiques164
Effets sur les micro-organismes du sol164
Effets sur les autres organismes du sol165
Concept de qualité des sols166
11 Les polluants et les services rendus par les écosystèmes168
Concept de service
168
Services et menaces pesant sur l'abondance et la diversité des organismes vivants du sol
169
Aspects économiques
172
Partie IV - Limiter ou supprimer la présence de polluants dans le sol175
Résumé
176
12 Réduction des apports de polluants179
Nutriments des végétaux
179
Observations179
Moyens pour améliorer l'efficacité de la fertilisation182
Détermination des quantités de nutriments à apporter182
Azote183
Soufre186
Phosphore et potassium186
Calcium, magnésium et oligo-éléments métalliques187
Temporalité des apports188
Éléments chimiques traces
189
Composés organiques
189
Réduction des apports de pesticides189
Pesticides chimiques189
Alternatives au seul usage des pesticides chimiques191
Réduction des apports de composés organiques traces192
13 Limiter les transferts à partir du sol194
Transferts vers l'atmosphère
194
Apports directs dans le sol de composés gazeux194
Limitation des transferts de composés gazeux formés dans le sol195
Composés azotés195
Ammoniac195
Oxydes d'azote195
Transferts vers l'hydrosphère
196
Protection et prévention de la qualité des eaux par la limitation des transferts197
Zones vulnérables198
Zones de protection198
Zones de prévention199
Aménagements pour limiter les transferts199
Limiter les transferts par leur prévision et l'estimation des risques de pollution
200
Problématique200
Prévision et estimation des risques de pollutions par les polluants organiques202
Démarches de classements des polluants202
Utilisation d'une seule grandeur202
Utilisation de plusieurs grandeurs202
Démarches de classements selon la vulnérabilité des milieux naturels203
Modélisations mécanistes206
Prévision et estimation des pollutions par les polluants inorganiques209
Approches empiriques210
Approches mécanistes pour l'estimation des pollutions par les métaux211
14 Traiter les sols pollués212
Utilisation des amendements
212
Actions sur les propriétés physico-chimiques212
Amendements minéraux212
Amendements organiques213
Actions sur la biodégradation des polluants organiques214
Utilisation des végétaux pour traiter les sols pollués
217
Processus dans la rhizosphère217
Processus dans la plante219
Phytoextraction et phytoaccumulation219
Phytotransformations chimiques219
Utilisation des micro-organismes
220
15 Démarches globales (ou intégrées) en agriculture221
Démarches relatives à l'agriculture conventionnelle
222
Types de démarches222
Intensification et durabilité d'une agriculture conventionnelle222
Démarches relatives à l'agriculture durable
223
Agriculture de conservation223
Production agricole biologique224
Agroécologie225
Bibliographie
227
Index
246
Liste des notes complémentaires
249
Liste des figures
250
Liste des tableaux
254
Liste des organismes
258
Liste des sigles et abréviations
260