Soutenance mémoire
LES SOLS ANTHROPIQUES URBAINS
Analyse et discussion des résultats
Identification et nature des horizons anthropiques
La figure 3.1 montre les trois profils étudiés (Voir Figure 3.1, p. 41). L’horizonation des profils a d’abord été évaluée par observation visuelle à partir des différents matériaux identifiés constituant le profil étudié. Le profil 1 s’étend sur une profondeur de 260 cm. Il comprend 5 horizons (Voir Figure 3.1, p. 41). L’horizon de surface a une profondeur de 55 cm. Il contient un mélange de matériaux de construction et de fragments de roche. L’horizon (55-80 cm) est formé principalement de scories. Les horizons (80-200 cm) et (200-230 cm) contiennent essentiellement des fragments de roche.
L’horizon (230-260 cm) ne possède pas de débris grossiers (Voir Figure 3.1, p. 41). L’absence de débris grossiers dans cet horizon indiquerait la présence d’un sol initial avant les activités successives de remblaiement. En effet, Puskàs et Farsang (2008) affirment que l’absence de débris grossiers dans les horizons en milieu urbain constitue un signe minimal de perturbation, ce qui signifie que les conditions originelles du sol auraient été préservées. Le profil 2 est constitué de 6 horizons répartis sur une profondeur de 290 cm (Voir Figure 3.1, p. 41). L’horizon de surface a une profondeur de 70 cm et contient un mélange de débris grossiers similaire à l’horizon de surface du profil 1 : fragments de roche et débris de construction. Le profil 2 possède 2 horizons de scories respectivement aux profondeurs (70- 90 cm) et (260-290 cm) (Voir Figure 3.1, p. 41). Les 3 autres horizons de profondeur (90-140 cm), (140-190 cm) et (190-260 cm) contiennent essentiellement des fragments de roche. Quant au profil 3, il possède une profondeur de 280 cm (Voir Figure 3.1, p. 41). Il est constitué de 5 horizons. L’horizon de surface a une profondeur de 35 cm, et contient lui aussi un mélange de débris grossiers similaire aux deux horizons de surface étudiés précédemment : fragments de roche et débris de construction. Tout comme le profil 2, le profil 3 possède 2 horizons de scories respectivement aux profondeurs (35-50 cm) et (230- 280 cm). Les 2 horizons de profondeur (50-190 cm) et (190-230 cm) sont principalement composés de fragments de roche (Voir Figure 3.1, p. 41).
D’après les observations effectuées, les trois profils de sol urbain étudiés se caractérisent par une succession marquée d’horizons. Ces horizons sont principalement composés de trois types de matériaux hétérogènes qui sont les débris de construction, les scories et les fragments de roche. Les matériaux rencontrés proviennent d’activités passées de remblaiement réalisées sur le site d’étude. À cet effet, Schwartz et al. (2000, p.141) puis Norra et al. (2008, p. 12) affirment que la nature des matériaux qui composent les sols anthropiques urbains dépend essentiellement des activités industrielles passées qui se sont déroulées sur le site.
Détermination des propriétés pédo-morphologiques et physico-chimiques des horizons étudiés.
Contenu en débris grossiers
Le tableau 3.1 résume la description pédologique du profil 1 (Voir Tableau 3.1, p. 42). Le contenu minimum en débris grossiers est de 39.9% dans l’horizon (80-200 cm), constitué de fragments de roche, tandis que le contenu maximum est de 79,7 % dans l’horizon de scories (55-80 cm), soit une moyenne de 47.7%. Le tableau 3.2 résume la description pédologique du profil 2 (Voir Tableau 3.2, p. 43). Le contenu minimum en débris grossiers est de 42.5 % dans l’horizon de scories (70-90 cm), tandis que le contenu maximum est de 70.8% dans l’horizon (190-260 cm), composé de fragments de roche, soit une moyenne de 62% de débris grossiers. Le tableau 3.3 résume la description pédologique du profil 3 (Voir Tableau 3.3, p. 44). Le contenu minimum en débris grossiers est de 50.8 % dans l’horizon de surface (0-35 cm) alors que le contenu maximum est de 74% dans l’horizon (190-230 cm) composé de fragments de roche, soit une moyenne de 63% de débris grossiers.
En somme, les 3 profils étudiés possèdent des contenus moyens en débris grossiers supérieurs à plus de 50%, ce qui est élevé. Par exemple, les contenus maximum en débris grossiers des profils de sol de la ville de Szeged étaient de 23.1 % et 23.7% selon Puskas et Farsang (2008). À cet effet, plusieurs études réalisées démontrent que le contenu massique élevé en débris grossiers constitue un indicateur clé de caractérisation des sols anthropiques urbains (Craul, 1985; Puskas et Farsang, 2008).
Structure des sols
Le profil 1 se caractérise par une différence marquée de structure entre ses horizons (Voir Tableau 3.1, p. 42). En effet, l’horizon de surface (0-55 cm) et l’horizon (80-200 cm) ont une structure massive tandis que l’horizon de scories (55-80 cm), possède une structure de type « single grain ». Les horizons de profondeur (200-230 cm) et (230-260 cm) possèdent des structures respectivement énormes et étalée. La structure « single grain » est définie comme une structure composée de particules non agrégées (FAO, 2006). La structure « étalée » est une structure composée de particules fines cohérentes. La structure « massive » se réfère à une structure essentiellement composée de sol et d’éléments grossiers. La différence entre la structure massive et la structure énorme se situe principalement dans le contenu massique en fragments grossiers. En effet, une structure énorme est une structure massive avec un contenu plus élevé en fragments grossiers. Le profil 2 se caractérise par une différence peu marquée de structure par rapport au profil 1 (Voir Tableau 3.2, p. 43). En effet, les horizons de scories possèdent des structures single grain tandis que les autres horizons anthropiques ont des structures massive et énorme. Quant au profil 3, il est composé d’horizons à structure énorme et étalée, incluant les horizons de scories (Voir Tableau 3.3, p. 44). Ainsi, à l’exception du profil 1, les deux autres profils analysés se caractérisent par des différences peu marquées de structures contrairement à d’autres études précédemment réalisées où les profils de sols urbains se caractérisent essentiellement par des variations abruptes de structure (Puskàs et Farsang, 2008; Norra et al., 2008).
Toutefois, selon la classification visuelle présentée à la figure 1.3, le point commun des structures étudiées est qu’elles se caractérisent par l’absence d’un processus d’agrégation des particules de sol, contrairement aux horizons naturels où les structures de sol rencontrées résultent d’un processus d’agrégation des particules de sol de nature biotique ou abiotique . Ainsi, la formation des horizons rencontrés sur ce site urbain ne résulte pas d’une activité pédologique naturelle mais anthropique : le remblaiement, d’où la typologie de structure observée à travers les trois profils étudiés. Par ailleurs, Craul (1985) explique que la formation de la structure des sols en milieu urbain est fonction de deux principaux facteurs qui sont d’abord, la présence d’un contenu élevé en
débris grossiers solides qui selon lui, modifie la structure du sol en réduisant l’espace poral, particulièrement les macropores. Ensuite, la faiblesse importante du contenu en matière organique défavorise le processus d’agrégation des particules de sol. Par conséquent selon l’auteur, les effets agrégateurs de l’activité biologique des organismes du sol, s’en trouvent considérablement réduits dans ces types de sols.
Couleur des sols
La couleur du sol du profil 1 est essentiellement marron, à l’exception de l’horizon de scories (55-80 cm) où la couleur est noire (Voir Tableau 3.1, p. 42). L’étude des horizons du profil 2 révèle la présence de diverses couleurs allant du foncé (dans l’horizon de surface), au marron, en passant par le marron foncé. Les horizons de scories possèdent une couleur noire, avec quelques teintes rougeâtres supplémentaires pour l’horizon de scories (260-290 cm) (Voir Tableau 3.2, p. 43). L’étude du profil 3 confirme clairement cette diversité de couleur. En effet, les horizons de ce profil ont des couleurs qui vont du gris au marron, en passant par le jaune et le noir pour les horizons de scories (Voir Tableau 3.3, p. 44).
En résumé, l’analyse de la couleur du sol au sein des 3 profils démontre clairement que les horizons anthropiques étudiés se caractérisent par des variations abruptes de couleurs qui résultent de l’hétérogénéité des matériaux constitutifs de ces profils. D’autres chercheurs affirment cette idée (Puskàs et Farsang, 2008; Norra et al., 2008).
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Table des matières
INTRODUCTION
0.1 Problématique de recherche
0.2 Objectifs du projet
CHAPITRE 1 LES SOLS ANTHROPIQUES URBAINS
1.1 Description des sols anthropiques urbains
1.1.1 Genèse et classification des sols anthropiques urbains
1.1.2 Étude des sols urbains formés par remblaiement
1.2 Description de l’approche pédologique
1.2.1 L’identification des horizons
1.2.2 Étude des propriétés pédo-morphologiques et physico-chimiques des horizons étudiés
1.3 Application de la pédologie et de la minéralogie à la caractérisation des sols urbains
1.3.1 Apport de la pédologie à l’étude des sols anthropiques urbains
1.3.2 Apport de la minéralogie à l’étude des sols anthropiques urbains
1.4 Étude des métaux au sein de la fraction grossière des sols urbains
1.4.1 Importance de la fraction grossière des sols anthropiques urbains
1.4.2 La distribution granulométrique grossière : outil d’évaluation de la
répartition des métaux au sein de la fraction grossière des sols urbains
CHAPITRE 2 MATÉRIELS ET MÉTHODES
2.1 Présentation du site d’étude
2.2 Échantillonnage et préparation des échantillons
2.3 Phase 1 – Description des profils étudiés
2.3.1 Identification des horizons
2.3.2 Détermination des propriétés pédo-morphologiques et physico-chimiques des horizons étudiés
2.3.2.1 Structure du sol
2.3.2.2 Contenu en débris grossiers
2.3.2.3 Couleur du sol
2.3.2.4 Granulométrie-Texture
2.3.2.5 Le pH du sol
2.3.2.6 Contenu en Carbone Organique Total (COT)
2.3.2.7 Contenu en carbonates (CaCO3)
2.3.2.8 Contenu en métaux
2.3.3 Étude minéralogique des horizons anthropiques
2.4 Phase 2- Teneurs en métaux lourds des fractions grossières des différents horizons anthropiques étudiés
2.4.1 Distribution granulométrique de la fraction grossière (2-9.5 mm) par rapport à la fraction fine tamisée à 2 mm
2.4.2 Répartition des métaux lourds entre les fractions fines et les fractions grossières des différents horizons anthropiques
2.4.3 Apport massique en métaux de la fraction grossière (2-9.5 mm) des différents horizons anthropiques étudiés
2.5 Contrôle et qualité des analyses
CHAPITRE 3 RÉSULTATS-DISCUSSION
3.1 Phase 1- Description des profils étudiés
3.1.1 Présentation sommaire des résultats
3.1.2 Analyse et discussion des résultats
3.1.2.1 Identification et nature des horizons anthropiques
3.1.2.2 Détermination des propriétés pédo-morphologiques et physicochimiques des horizons étudiés
3.1.2.2.1 Contenu en débris grossiers
3.1.2.2.2 Structure des sols
3.1.2.2.3 Couleur des sols
3.1.2.2.4 Texture des sols
3.1.2.2.5 Contenu en Carbone Organique Total (COT)
3.1.2.2.6 pH du sol et contenu en carbonates (CaCO3)
3.1.2.2.7 Teneurs en métaux de la fraction fine
3.1.2.3 Étude minéralogique des horizons anthropiques
3.2 Phase 2 – Teneurs en métaux lourds des fractions grossières des horizons anthropiques étudiés
3.2.1 Présentation sommaire des résultats
3.2.2 Analyse et discussion des résultats
3.2.2.1 Distribution granulométrique de la fraction grossière
(2-9.5 mm) par rapport à la fraction fine tamisée à 2 mm
3.2.2.2 Répartition des métaux lourds (Pb, Zn, Mn et Cu) entre les fractions fines et grossières
3.2.2.3 Apports massiques en métaux de la fraction grossière
(2-9.5 mm) par rapport aux masses totales en éléments traces contenues dans les échantillons de sol
3.2.2.3.1 Calcul de l’apport massique en métaux de la fraction grossière (2-9.5 mm) par rapport aux masses totales de métaux contenues dans un échantillon prélevé et tamisé à 9.5 mm
3.2.2.3.2 Étude des apports massiques en métaux des fractions grossières (2-9.5 mm) des différents horizons anthropiques étudiés
4.1 Conclusion
4.2 Recommandations
ANNEXE I ÉTUDE MINÉRALOGIQUE DES HORIZONS ANTHROPIQUES
PAR DIFFRACTION AUX RAYONS X
ANNEXE II RÉPARTITION DES MÉTAUX LOURDS (PB, ZN, MN ET CU) ENTRE LES FRACTIONS FINES ET LES FRACTIONS GROSSIÈRES CORRESPONDANTES
ANNEXE III CALCUL DES APPORTS MASSIQUES EN MÉTAUX PROVENANT
DES FRACTIONS DES DIFFÉRENTS HORIZONS ANTHROPIQUES
ÉTUDIÉS
BIBLIOGRAPHIE
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