Capacité de rétention du cuivre dans un sol soumis à des épandages intensifs et répétés de lisier de porc

The high metal contents of pig slurry spread on agricultural fields can bring large amounts of metals to the environment. This work is part of a large study aimed to determine the impact of land pig slurry applications on soil and water quality, with emphasis to metal distribution and speciation within such systems, and to soil retention capacity. This paper presents the main results of field and laboratory investigations about copper accumulation in a soil after high loads of pig slurry spreading. Samples were regularly collected on an experimental specially equipped field so-called "Solepur". On this field, numerous pig slurry applications were performed from 1991 to 1995, approximately corresponding to the amount which might have been spread over one century. The "Solepur" process can be considered as a simulation model for what happens to metals in pig slurry under normal field conditions over a long period of time. Total concentrations and speciation data of copper were measured during five years within four compartments: pig slurry, soil, drainage water and plants. It was then possible to calculate metal fluxes and budgets. The results showed accumulation of copper in bioavailable form in the soil surface layer, in the same form than in pig slurry, i.e. mainly "bound to organic matter", and very little downward metal movement was observed. Copper concentrations in drainage water were low and confirmed metal retention in the soil. Laboratory experiments carried out on copper soil retention capacity showed an enhanced adsorption of copper in the soil after high pig slurry applications. This result supports the idea that saturation of soil by copper from pig slurry is unlikely.Les teneurs élevées en éléments métalliques contenus dans les lisiers épandus en agriculture peuvent entraîner des apports conséquents à l'environnement. Le but de ce travail est de déterminer le devenir de ces métaux issus des épandages de lisiers et de préciser les éventuels risques de pollutions des sols et des eaux par ces éléments en abordant l'aspect de la spéciation métallique et de la capacité de filtration du sol. Cet article présente les principaux résultats d'un travail au champ et en laboratoire sur l'accumulation de cuivre dans un sol soumis à des doses importantes apportées par les épandages de lisier de porc. Les échantillons ont été prélevés régulièrement sur un dispositif expérimental appelé SOLEPUR. Sur cette parcelle, de nombreux épandages de lisiers de porcs ont été effectués entre 1991 et 1995, correspondant globalement à ce qui serait épandu en 100 ans. Les concentrations totales en cuivre ainsi que la spéciation ont été mesurées sur 4 compartiments : lisier de porc, sol, eau de drainage et les végétaux. Les résultats montrent que l'accumulation du cuivre dans le sol s'effectue sous une forme biodisponible et dans une fraction liée à la matière organique. Il n'est pas observé de migration du cuivre en profondeur. Les concentrations en cuivre dans les eaux de drainage étaient très faibles, ce qui confirme la rétention de cet élément par le sol. Un essai en laboratoire sur l'évaluation de la capacité de rétention du sol en cuivre montre une capacité supérieure dans le sol soumis à des épandages intensifs

Capacité de rétention du cuivre dans un sol soumis à des épandages intensifs et répétés de lisier de porc

The high metal contents of pig slurry spread on agricultural fields can bring large amounts of metals to the environment. This work is part of a large study aimed to determine the impact of land pig slurry applications on soil and water quality, with emphasis to metal distribution and speciation within such systems, and to soil retention capacity. This paper presents the main results of field and laboratory investigations about copper accumulation in a soil after high loads of pig slurry spreading. Samples were regularly collected on an experimental specially equipped field so-called "Solepur". On this field, numerous pig slurry applications were performed from 1991 to 1995, approximately corresponding to the amount which might have been spread over one century. The "Solepur" process can be considered as a simulation model for what happens to metals in pig slurry under normal field conditions over a long period of time. Total concentrations and speciation data of copper were measured during five years within four compartments: pig slurry, soil, drainage water and plants. It was then possible to calculate metal fluxes and budgets. The results showed accumulation of copper in bioavailable form in the soil surface layer, in the same form than in pig slurry, i.e. mainly "bound to organic matter", and very little downward metal movement was observed. Copper concentrations in drainage water were low and confirmed metal retention in the soil. Laboratory experiments carried out on copper soil retention capacity showed an enhanced adsorption of copper in the soil after high pig slurry applications. This result supports the idea that saturation of soil by copper from pig slurry is unlikely.Les teneurs élevées en éléments métalliques contenus dans les lisiers épandus en agriculture peuvent entraîner des apports conséquents à l'environnement. Le but de ce travail est de déterminer le devenir de ces métaux issus des épandages de lisiers et de préciser les éventuels risques de pollutions des sols et des eaux par ces éléments en abordant l'aspect de la spéciation métallique et de la capacité de filtration du sol. Cet article présente les principaux résultats d'un travail au champ et en laboratoire sur l'accumulation de cuivre dans un sol soumis à des doses importantes apportées par les épandages de lisier de porc. Les échantillons ont été prélevés régulièrement sur un dispositif expérimental appelé SOLEPUR. Sur cette parcelle, de nombreux épandages de lisiers de porcs ont été effectués entre 1991 et 1995, correspondant globalement à ce qui serait épandu en 100 ans. Les concentrations totales en cuivre ainsi que la spéciation ont été mesurées sur 4 compartiments : lisier de porc, sol, eau de drainage et les végétaux. Les résultats montrent que l'accumulation du cuivre dans le sol s'effectue sous une forme biodisponible et dans une fraction liée à la matière organique. Il n'est pas observé de migration du cuivre en profondeur. Les concentrations en cuivre dans les eaux de drainage étaient très faibles, ce qui confirme la rétention de cet élément par le sol. Un essai en laboratoire sur l'évaluation de la capacité de rétention du sol en cuivre montre une capacité supérieure dans le sol soumis à des épandages intensifs

Behaviour of metals following intensive pig slurry applications to a natural field treatment process in Brittany (France)

International audienceIt is well-known that heavy metals brought by intensive pig slurry applications accumulate in the soil; because of their potential impact on the environment, studying their behaviour is of utmost interest. The Solepur process has been developed in Brittany, (France) where pig farming causes serious environmental problems, it enables the soil to be used as a treatment medium to process pig slurry. Numerous pig slurry applications were performed from 1991 to 1995 on an experimental hydrologically-isolated field specially equipped to recover all the leachate. These applications approximately corresponded to the amount which might have been spread over one century. The Solepur process can be considered as a simulation model for what happens to metals in pig slurry under normal field conditions over a long period of time. This work measured the concentrations of Cu, Zn, Mn, Co, Fe and Cd in pig slurry, in soil and in drainage water, and the results are discussed. Total concentrations and speciation data within the three different compartments were analysed and showed that Cu and Zn accumulate in the surface layer, whereas other metals, such as Mn and Co, dissolve and are washed away in the leachate. The increase in the bioavailability and toxicity of these metals as well as their impact on the environment are discussed