Projet de Fin d'Etudes

1. Institut National Agronomique de
Tunisie
Département Agronomie et Biotechnologie
Végétale
Spécialité : Sciences de la Production Végétale
Option: Agronomie et Environnement
Projet de Fin d’Etudes
Pour un diagnostic de la contamination
métallique sol/plante dans la zone agricole
de Jebel Ressas
Élaboré par : Hamza Mariem
Encadré par : Mme Benzina Naima
Année Universitaire : 2012 - 2013

2. • Introduction
• Problématique et Objectifs
• Matériels et méthodes
• Résultats et discussions
• Conclusion et Perspectives
2

3. •Suivi des
écosystèmes
pollués
•En particulier
les
environnements
miniers
abandonnés
Décharges des
polluants
métalliques (Plomb
, Zinc, Cadmium…)
Contamination
+
Pollution
Risques aux
ressources
naturelles
Mon étude s’est
intéressée à la
zone agricole de
Jebel Ressas
Introduction
3

4. 3 terrils de
déchets de
laverie : lieux
d’accumulation
des résidus
miniers
Terrains
agricoles
au pieds
des terrils
Ancien
site
minier
Jebel
Ressas
Problématique
4

5. Problématique
Risque de la
contamination
de la chaine
alimentaire
Terril
=
Déchets
miniers
Cadmium
Autres
ETM
Plomb
Zinc
Vent
Précipitations
5

6. Objectifs
•
• En vue de sensibiliser l’agriculteur vis-à-vis du choix
de ses cultures
•Déterminer les occupations des sols de la zone
d’étude
Effectuer un diagnostic de la contamination
•Elaborer des cartes à vocation environnementales
6

7. Matériels et
méthodes
7

8. Matériels et méthodes
• L’ancien site minier
de Jebel Ressas
appartient au
gouvernorat de Ben
Arous.
Description de la zone d’étude
Jebel Ressas
8

9. Matériels et méthodes
Description de la zone d’étude
• Caractérisée par un
climat où :
17°C < T < 19°C
Vent dominant = Ouest
à Nord Ouest
Déc et Janv = les mois
les plus pluvieux avec
des moyennes
respectives de 71 et 90
mm
Jebel Ressas
9

10. Description de la zone d’étude
Matériels et méthodes
Village
Sols agricoles
Terril 3
Terril 2 Terril 1
Jebel Ressas
N
E
W
S
10

11. Matériels et méthodes
Reconnaissance
du terrain
Images satellites
Délimitation de la
zone d’étude
Carte
topographique
Carte agricole
Etat des
ressources
naturelles de
la région
11

12. Matériels et méthodes
Visites du terrain
Positionnement
et enregistrement
des coordonnées
GPS
 Vérification des
occupations des
sols
 Echantillonnages
 sol
Plante
 Enquêtes avec
les agriculteurs
12

13. Matériels et méthodes
Analyses des sols
Granulométrie pH
Teneur en matière organique
Calcaire total Calcaire actif
Dosage des métaux
lourds
( Cd, Pb et Zn) à l’eau
régale
13

14. Analyses des plantes : ETM
Matériels et méthodes
Fig 1. Séchage des plantes Fig 2. Pré-calcination
Fig 3. Calcination au four à moufle Fig 4. Récupération des extraits14

15. Matériels et méthodes
ENVI
• Conversion des
coordonnées
géographiques
de DMS en UTM
Carthage
ARCVIEW
• Elaboration de la
carte d’occupation
des sols et des
cartes des
contaminations
métallique des
sols et des plantes
Traitements
des
données
15

16. Résultats et
discussions
16

17. Résultats et discussions
 Localisation des sites de prélèvements
Terril
Laitue
Olives
Vigne
17

18. Résultats et discussions
 Types d’échantillonnages
Olives
Laitue
sol
Oranges et
Pamplemousses
Dattes
Persil
Céleri
Mauve
Sol
Olives
sol
Terril
18

19. Résultats et discussions
 Elaboration de la carte d’occupation des sols
Carte
agricole
SIG
Visites
du
terrain
Carte
d’occupation
des sols
19

20. Résultats et discussions
Carte d’occupation des sols
20

21. Occupation des sols
Arboriculture
Céréale
Culture Maraichè
J achère
Non agricole
Olivier
Occupation des s ols
Arboriculture
Céréale
Culture Maraichère
J achère
Non agricole
Olivier
Vigne
Village
Terril
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
21

22. Résultats et discussions
• Caractérisation physicochimique des sols
• Dominance limoneuse à
limono-sableuse
• 7,85< pH< 8,29
• 0,7 < %MO < 3
• 13,5 < %CT < 63
Sur 0 – 20 cm de
profondeur
22

23. Résultats et discussions
• Cadmium dans le sol
 19 échantillons de sol ( 0 - 20 cm de profondeur)
Seuil Cd
23

24. Sols avec des teneurs
> seuil
• Sols occupés par
des oliviers et des
cultures
maraichères (laitue)
• Fortement calcaire
avec 62,5 % dans
JR 17
• Teneurs importantes
en MO = 3% dans
JR 6
Résultats et discussions
• Cd dans le sol
Terril 3
24

25. Résultats et discussions
• Cd dans le sol
Sols avec faibles
teneurs < seuil
• Sols occupés par
des oliviers
• Fortement
calcaires
• Situés du coté
Est et distants de
1,2 jusqu’à 4,7
km du terril 3
Terril 3
25

26. Résultats et discussions
Carte de contamination des sols
en Cd dans la zone agricole de
Jebel Ressas
26

27. %U
$T
$T
#S
#S
%U%U%U%U
$T$T
#S
#S
#S
$T
#S
#S
Clip2.shp
Arboriculture
Céréale
Culture Maraichère
#S 0.2
#S 0.5
#S 0.6
#S 0.67
#S 1.2
#S 1.54
#S 1.6
$T 13.2
$T 14.1
$T 17.6
$T 27.1
$T 27.9
%U 61.5
%U 135
%U 205
%U 231
%U 476
Terril
Village
%U
$T
$T
#S
#S
%U%U%U%U
$T$T
#S
#S
#S
$T
Cd sol ( mg/kg MS)
#S 0.2
#S 0.5
#S 0.6
#S 0.67
#S 1.2
#S 1.54
#S 1.6
$T 13.2
$T 14.1
$T 17.6
$T 27.1
$T 27.9
%U 61.5
%U 135
%U 205
%U 231
%U 476
< seuil = 2
!!!!
Cd (mg/kg sol)
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
27

28. Résultats et discussions
Plomb Zinc
 Valeur seuil = 200
mg Pb/kg sol
 Valeur seuils =
100 mg Zn/kg sol
Les teneurs les plus élevées sont situées à
proximité du terril 3
28

29. Résultats et discussions
Cartes des contaminations des
sols en Pb et en Zn dans la zone
agricole de Jebel Ressas
29

30. &V
$T
#
#S
$T
&V&V&V&V%U%U
%U
%U$T
%U
$
#S
Pb sol ( mg/k
#S 35.3
# 85.2
#S 116
$ 173
$T 195
$T 196
$T 200
%U 369
%U 412
%U 985
%U 2490
%U 2650
&V 5740
&V 9780
&V 16900
&V
$T
#
#S
$T
&V&V&V&V%U%U
%U
%U$T
%U
Pb sol ( mg/kg MS)
#S 35.3
# 85.2
#S 116
$ 173
$T 195
$T 196
$T 200
%U 369
%U 412
%U 985
%U 2490
%U 2650
&V 5740
&V 9780
&V 16900
&V 20100
&V 50300
Pb (mg/kg sol)
Terril
Village
> Seuil = 200
!!!!!
Echelle
1/120000
0 3 Kilometers
N
EW
S
30

31. %
$T
#S
#S
$T
%%%%%%
$T
$T
$T
%U
$T
$T
Clip2.shp
Arboricultur
Zn sol ( mg/k
#S 48.5
#S 87.3
$T 174
$T 224.4
$T 290
$T 323
$T 401.8
$T 658
$T 892
%U 2550
% 6690
% 6950
% 15200
% 29100
% 42300
% 50200
% 107000
Zn sol ( mg/kg MS )
#S 48.5
#S 87.3
$T 174
$T 224.4
$T 290
$T 323
$T 401.8
$T 658
$T 892
%U 2550
% 6690
% 6950
% 15200
% 29100
% 42300
% 50200
% 107000
Zn (mg/kg sol)
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
Village
Terril
> Seuil = 100
!!!!!
31

32. 0
100
200
300
400
500
0.0 0.2 0.2 0.4 1.2 1.2 1.8 2.5 3.6 4.7
Résultats et discussions
• Importance de la distance à la source de contamination
Seuil Cd = 2 mg/kg sol
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0.0 0.2 0.2 0.4 1.2 1.2 1.8 2.5 3.6 4.7
Cd mg/kg sol
Pb mg/kg sol
Seuil Pb = 200 mg/kg sol
Distance au
terril (km)
Distance au
terril (km)32

33. 0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
0.00.20.20.20.20.30.40.51.21.21.21.31.82.32.52.73.63.44.7
Zn(mg/kg)
Distance par rapport au terril (Km)
Résultats et discussions
Seuil Zn = 100 mg/kg sol
• Importance de la distance à la source de contamination
33

34. Résultats et discussions
 Présence d’une
contamination métallique
dans les sols étudiés
Transfert dans la chaine
alimentaire de Cd, Pb et
Zn ???
Analyses métalliques des plantes
cultivées sur les sites échantillonnés
34

35. Résultats et discussions
Plantes
échantillonnées
Fruits à
noyaux
Agrumes
Plantes
spontanées
Légumes
feuilles
Olives
Dattes
Oranges
Pamplemousses
Persil
Céleri
Laitue
Mauve
Cactus
Figue de Barbarie
35

36. Résultats et discussions
• Etat de la contamination cadmique des plantes
échantillonnées
Plantes / Fruits Marges des
concentrations
cadmique (mg Cd/kg
MS)
Seuil Cd (mg/kg MS)
Olives 0 - 5,3 0,1
Agrumes 0 - 1,6 0,1
Légumes feuilles 0,05 – 6,92 0,2
Plantes spontanées 0,3 – 1,3 _ 36
(Codex standard des normes
générales pour les contaminants
et les toxines des produits de
consommations)

37. Résultats et discussions
• Etat de la contamination cadmique des plantes
échantillonnées
Laitue
 Les teneurs du Cd les plus faibles
de 0,05 et 0,09 mg/kg MS sont
observés sur les sols les plus
contaminés JR 2 et JR 3
respectivement.
Terril 3
37

38. Résultats et discussions
• Etat de la contamination cadmique des plantes
échantillonnées
 Pour les agrumes
échantillonnés des deux
sites JR 35 et JR 81, on
constate que :
 les oranges de JR 81 ne
sont pas contaminés par le
Cd
Mais au niveau de JR 35 ,
cet élément > seuil (0,1
mg/kg MS).
Terril 3
38

39. Carte de la contamination
cadmique des plantes dans la
zone agricole de Jebel Ressas
Résultats et discussions
39

40. &V'W
'W
$Z
']$T#/#Y
&$T
$T
%U
%U
%U
$T$T#S
#S
#S
#S
#S
#0&
&
#Y
%a
Salade
& 0.05
& 0.08
#0 0.096
#Y 0.1
Cactus
%a 0.008
'W
%U
#S
&
#Y
200000 Miles
Clip2.shp
Arboriculture
Céréale
Culture Maraichèr
Jachère
Non agricole
Persil
&V 6.92
Mauve
'W 0.33
'W 1.29
orange
'] 0.01
$Z 1.62
Céleri
$T 0.01
Datte
#/ 0.51
Pamplemousse
#Y 0.15
Figue de Barbarie
& 0.52
%U 5.34
Cd plantes mg/kg MS
Terril
Village
Céleri
$T 0.01
Datte
#/ 0.51
Pamplemousse
#Y 0.15
Figue de Barbarie
& 0.52
Olive
#S 0.005
#S 0.01
#S 0.03
#S 0.04
#S 0.08
$T 0.11
$T 0.12
$T 0.13
$T 0.35
%U 1.22
%U 3.57
%U 5.34
& 0.05
& 0.08
#0 0.096
#Y 0.1
Datte
Pamplemousse
#Y 0.15
Figue de Barbarie
& 0.52
Olive
#S 0.005
#S 0.01
#S 0.03
#S 0.04
#S 0.08
$T 0.11
$T 0.12
$T 0.13
$T 0.35
%U 1.22
%U 3.57
%U 5.34
Salade
& 0.05
& 0.08
#0 0.096
#Y 0.1
Cactus
%a 0.008
e
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
!!!!
40

41. Résultats et discussions
• Etat de la contamination en Plomb des plantes
échantillonnées
0,7Olives0
5,4Légumes feuilles0
Seuil = 0,1
Seuil = 0,3
Marges des concentrations en mg Pb/ kg MS
Marges des concentrations en mg Pb/ kg MS
41

42. Les olives des sites les plus proches du terril concentrent le Pb avec des
valeurs > seuils (0,1 mg/kg MS)
Les salades non contaminées par le Cd précédemment se trouvent fortement
polluées en Pb avec 2,5 mg/kg MS dans le site de JR 10.
Le site le plus loin de la source , montre une contamination en ce métal pour
le persil et non pour les autres plantes échantillonnées (mauve, céleri, oranges,
pamplemousses et dattes)
Résultats et discussions
• Etat de la contamination en Plomb des plantes
échantillonnées
42

43. Résultats et discussions
Carte de la contamination en Pb
des plantes dans la zone
agricole de Jebel Ressas
43

44. &V
$T
'W(X'W
(X
x{
%U&
%U
&V
%U%U
#S
#S
#S
#S
%U$T$T
%U%U
$T
$T
$T
%[
Olive
#S 0.01
#S 0.011
#S 0.013
#S 0.014
$T 0.05
$T 0.07
$T 0.34
$T 0.37
%U 0.42
%U 0.43
%U 0.45
%U 0.74
Céleri
$T 0.01
Cactus
%[ 0.04
0 Miles
Persil
&V 5.41
Orange
'W 0.01
$T 0.011
Datte
(X 0.51
Mauve
'W 0.01
(X 30.16
Pamplemousse
x{ 0.01
Salade
& 0.65
%U 1.727
&V 1.78
%U 2.55
Figue de Barbarie
%U 1.38
$T 0.07
$T 0.34
$T 0.37
%U 0.42
%U 0.43
%U 0.45
%U 0.74
#S
S
#S
%[
300000 Miles
Persil
&V 5.41
Orange
'W 0.01
$T 0.011
Datte
(X 0.51
Mauve
'W 0.01
(X 30.16
Pamplemousse
x{ 0.01
Salade
& 0.65
%U 1.727
&V 1.78
%U 2.55
Figue de Barbarie
%U 1.38
#S 0.014
$T 0.05
$T 0.07
$T 0.34
$T 0.37
%U 0.42
%U 0.43
%U 0.45
%U 0.74
Pb des plantes (mg/kg MS)
Terril
Village
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
!!!!!
44

45. Résultats et discussions
• Etat de la contamination en Zinc des plantes
échantillonnées
Oligo-
élément
Métal
lourd
Le Zn est à la fois :
Rôle dans la physiologie de la plante
Nécessairement absorbé du sol
MAIS
Le caractère métallique
Nocif pour la plante 45

46. Résultats et discussions
• Répartition de la contamination en Zinc des plantes
échantillonnées
Contrairement aux autres métaux lourds dosées, le Zn est :
Absorbé par toutes les plantes échantillonnées
Sa concentration varie de de 3,55 (olives) à 207,65 mg/kg MS
(persil)
Les céleris accumulent spécialement le Zn parmi les trois ETM
avec une teneur de 75,67 mg/kg MS
46

47. Résultats et discussions
Carte de la contamination en Zn
des plantes dans la zone
agricole de Jebel Ressas
47

48. &V%U'W
'W&V
#S&$Z
#Y#Y%a
'W
']
$T
$T
#S
$T
%U
$T#S$T%U#S
#S
#S
$T
Salade
Olive
#S 9.53
#S 12.66
#S 13.19
#S 13.55
#S 13.6
$T 16
$T 16.79
$T 16.91
$T 18.44
$T 21.88
%U 23.25
%U 24.96
Cactus
$T 1.29
Figue de Barbarie
Salade
'W 39.86
%a 49.53
'] 52.08
#Y 52.372
Olive
#S 9.53
#S 12.66
#S 13.19
#S 13.55
#S 13.6
$T 16
$T 16.79
$T 16.91
$T 18.44
$T 21.88
%U 23.25
%U 24.96
Cactus
$T 1.29
es
Clip2.shp
Persil
&V 207.65
Céleri
%U 75.67
Mauve
'W 114.8
'W 126.67
Orange
#S 5.84
&V 17.36
Pamplemousse
& 12.86
Datte
$Z 8.32
Figue de Barbarie
#Y 132.87
'W 39.86
%a 49.53
'] 52.08
#Y 52.372
Zn plantes ( mg/kg MS)
Terril
Village
0 3 Kilometers
N
EW
S
Echelle
1/120000
48

49. Résultats et discussions
 L’absorption de la plante des métaux lourds dépend forcement de
plusieurs facteurs:
 l’espèce et la variété de la plante
La nature du sol ( pH, teneur en calcaire , teneur en matière organique)
La teneur en ETM et sa forme biodisponible dans le sol
 En général, on trouve que les plantes à feuilles ont tendance à
accumuler plus de métaux que d’autres .
Certains sites ont montrés que le sol est pollué alors que la
plante cultivée n’en présente aucune concentration . 49

50. Résultats et discussions
Les résultats ont bien confirmé l’intervention des facteurs
climatiques dans le processus de la contamination .
 l’érosion éolienne joue un rôle important dans le transfert
métallique de la source vers les terres agricoles de la région
50

51. Résultats et discussions
 Résultats des enquêtes
Les produits issus de la production végétale de la zone
d’étude sont consommés par les agriculteurs eux-mêmes à
part leurs débouchages au marché hebdomadaire de
Mornag.
 les bétails de bovins et de poulaillers intégrés aux
fermes de la région consomment un fourrager importé,
et non pas issu de la production de la zone jugée
contaminée.
51

52. Résultats et discussions
 Résultats des enquêtes
La fertilisation des sols compte :
En premier lieu sur l’amendement de la matière
organique sous forme de fumier bovin importé.
En deuxième lieu viennent les applications
chimiques.
Ces enquêtes nous ont servi pour bien juger l’état
de la contamination de la zone d’étude et pour
trancher l’intervention des autres sources de la
pollution métallique ( épandage de boues,
surfertilisation…).
52

53. Résultats et discussions
• Etat de contamination de quelques
produits alimentaires transformés
Jus d’agrumes
Huile d’olive
Terril
Pollution environnementale cause 80% des
maladies chroniques
Evaluation de la contamination des
produits alimentaire aux alentours des
sites miniers est importantes
53

54. Résultats et discussions
• Etat de contamination de quelques produits
alimentaires transformés
Produit transformé ETM (mg/kg MS)
Cd Pb Zn
Jus d’orange 1,03 0 ,00 7,61
Jus de pamplemousse 6,53 0,79 12,05
Huile d’olive 0,00 0,00 1,29
Jus d’agrumes
Seuils
Huile d’olive
_
_
0,05
0,1
_
_
54

55. Conclusion et perspectives
 L’ancien site minier de Jebel ressas est une source de dissémination
des ETM des terrils aux terres agricoles voisines
Les fortes teneurs en Cd, Pb et Zn sont concentrés dans les sites les
plus proches du terril .
La dispersion des métaux suit essentiellement la direction du vent
dominante de la région.
La contamination des plantes n’est pas toujours liée à la pollution
métallique des sols. 55

56. Conclusion et perspectives
 Cette étude est faite dans un cadre limité par le temps et d’autres
moyens d’analyses ( analyses des ETM).
 Une étude plus détaillée avec un nombre d’échantillonnages plus
importants pourraient bien juger l’état de la contamination de la
région.
 Une sensibilisation de l’agriculteur est indispensable pour
achever ce travail et orienter les choix des utilisations agricoles.
56

57. Merci pour votre attentionMERCI POUR
VOTRE ATTENTION
MERCI POUR
VOTRE
ATTENTION
57