DÉVELOPPEMENT DE SOLS ARTIFICIELS POUR LES ......Les protocoles de préparation devraient être...

RÉSULTATS

DÉVELOPPEMENT DE SOLS ARTIFICIELS POUR LES TESTS DE TOXICITÉChristian Bastien , André Pâquet , Réjean Lemire et Richard Cardin

Centre d'expertise en analyse environnementale du Québec, 2700 rue Einstein, Sainte-Foy, Québec, G1P 3W8

RECOMMANDATIONSRECOMMANDATIONS

Utiliser les nouveaux sols artificiels pour la mesure de la toxicité de façon à maintenir une approche plus conservatriceLes protocoles de préparation devraient être plus précis sur le profil granulométrique des sols artificielsAccentuer l'utilisation et la validation des sols artificiels pour le besoin des essais lorsqu'un sol référence en provenance du terrain n'est pas disponible

Profil granulométrique du sable grade 70 non tamisé utilisé pour la fabrication du sol OCDE

Profil granulométrique du sable grade 70 non tamisé utilisé pour la fabrication du sol OCDE

RÉSUMÉ

Le sol OCDE (70 % sable, 20 % argile kaolin, 10 % mousse de tourbe, pH 6.0 ± 0,5) est largement utilisé dans les essais de toxicité terrestre et est préconisé dans la majorité des protocoles analytiques. Toutefois, ce sol manque de représentativité et son profil granulométrique est imprécis. Dans le but d'améliorer sa représentativité et de faciliter l'interprétation des résultats de toxicité, deux nouveaux sols artificiels ont été mis à l'essai et ont été adoptés dans notre laboratoire. Il s'agit d' un loam sableux (70 % sable 106-250 mm, 22 % limon 20-75 mm, 5 % argile kaolin, 3 % terre noire) ayant un pH de 6.0 ± 0.3 et une capacité de rétention en eau de 37 % et d'un loam limoneux (30 % sable 106-250 mm, 52 % limon 20-75 mm, 15 % argile kaolin, 3 % terre noire) ayant un pH de 6.0 ± 0.3 et une capacité de rétention en eau de 39 %. Ces sols sont relativement meubles, présentent une compaction moyenne et un bon drainage. Des essais comparatifs avec le sol OCDE ont démontré que la croissance (longueur tiges et racines, poids humide et poids sec) de l'orge (Hordeum vulgare) est équivalente pour les trois sols. Le succès de germination pour le loam sableux est équivalent pour le radis (Raphanus sativus) et le cresson (Lepidium sativum) et la survie du ver de terre (Eisenia andrei) a été de 100 % après 14 j dans les trois sols et de 100 % dans le loam sableux après 56 j. Des essais avec le chlorure de cadmium ont démontré une sensibilité accrue pour la croissance avec l'orge pour les deux nouveaux sols (CI50 7j mg/Kg Cd longueur tiges 180 et 203, longueur racines 153 et 257, poids humide 185 et 197, poids sec 196 et 176 pour le loam sableux et le loam limoneux respectivement ) relativement au sol OCDE (CI50 7j mg/Kg Cd longueurs tige 462, longueur racines 355, poids humide 470, poids sec 456). De même, des essais avec l'acide borique pour le test de létalité avec le ver de terre ont démontré une plus grande sensibilité des nouveaux sols (CL50 7j mg/Kg H3BO3 2449 et 1890 pour le loam sableux et le loam limoneux respectivement) relativement au sol OCDE (CL50 7j mg/Kg H3BO3 3508).

Composition du sol OCDE et des nouveaux sols Composition du sol OCDE et des nouveaux sols

Composantes

OCDE

Loam sableux

(CEAEQ)

Loam limoneux

(CEAEQ) Sable

Recommandé : 70 % grade 70 (≤ 212 µm)dont 50 % entre 50 - 200 µ m (Mesuré : 10 % > 50 µm)

70 %

tamisé à 106-250 µm

30 %

tamisé à 106-250 µm

Limon

Recommandé : non spécifié Mesuré : 62 % < 75 µm Mesuré 60 % < 50 µm

22 %

(20 – 75 µm)

52 %

(20 – 75 µm) Argile kaolin (< 2 µm)

20 %

5 %

15 %

Matière organique mousse de sphaigne

10 %

0 %

0 %

Matière organique terre noire

0 %

3 %

3 %

Carbonate de calcium ou acide citrique

Ajustement pH à 6.0 ± 0.5

avec CaCO3

pH ajusté à 6.0 ± 0.3 avec acide citrique

pH ajusté à 6.0 ± 0.3 avec acide citrique

Capacité de rétention en eau

51 %

37 %

39 %

Catégorie texturale

Loam limoneux

Loam sableux

Loam limoneux

Propriétés physiques et pH du sol OCDE et des nouveaux sols

Propriétés physiques et pH du sol OCDE et des nouveaux sols

Sols

Texture

Compaction

Drainage

pH avant ajustement

pH ajusté

Capacité de rétention en

eau Loam sableux (CEAEQ)

Loam

sableux Sol meuble

Moyenne

Bon

7.3

6.0 ± 0.3

37%

Loam limoneux (CEAEQ)

Loam

limoneux Sol meuble

Moyenne

Bon

7.4

6.0 ± 0.3

39 %

OCDE

Loam

limoneux Sol meuble

et spongieux

Moyenne

Bon

4.0

6.0 ± 0.5

51 %

Valeurs moyennes de 3 réplicats à 5 graines

Essais témoins de germination et croissance avec l'orge pour le sol OCDE et les nouveaux sols

Essais témoins de germination et croissance avec l'orge pour le sol OCDE et les nouveaux sols

Sols

Orge Germination

(%)

Orge Longueur

du feuillage (cm)

Orge Longueur des

racines (cm)

Orge Poids du feuillage humide

(mg)

Orge Poids du

feuillage sec (mg)

Radis Germination

(%)

Cresson Germination

(%)

Loam sableux

(CEAEQ)

100

11.6 ± 2.3

12.9 ± 2.7

86 ± 7

10.2 ± 0.5

97

98

Loam

limoneux (CEAEQ)

100

12.7 ± 0.88

11.2 ± 1.0

97 ± 7

11.3 ± 0.9

nd

nd

OCDE

100

11.2 ± 3.6

10.0 ± 2.7

94 ± 23

9.0 ± 2.0

96

97

Essais témoins de survie avec le ver de terre pour le sol OCDE et les nouveaux sols

Essais témoins de survie avec le ver de terre pour le sol OCDE et les nouveaux sols

Survie à 14 jours

Survie à 56 jours

Sols

%

%

Loam sableux (CEAEQ)

100

100

Loam limoneux (CEAEQ)

100

nd

OCDE

100

nd

Pour l'orge, les résultats sont les moyennes et écart-types de 7 essais pour le loam sableux et de 10 essais pour le sol OCDE; pour le loam limoneux, il s'agit des résultats d'un essai.

Essais avec le chlorure de cadmium et avec l'acide borique Essais avec le chlorure de cadmium et avec l'acide borique

Sols

Orge

Longueur du feuillage CI50 7j

mg/Kg Cd

Orge

Longueur des racines CI50 7j

mg/Kg Cd

Orge

Poids du feuillage humide CI50 7j

mg/Kg Cd

Orge

Poids du feuillage sec

CI50 7j mg/Kg Cd

Ver de terre

Létalité CL50 7 j

mg/Kg H 3 BO 3

Ver de terre

Létalité CL50 7 j et

14j mg/Kg Cd

Loam sableux (CEAEQ)

180 ± 28

153 ± 24

185 ± 24

196 ± 22

2449

7J : 894 ± 44** 14j : 669 ± 89**

Loam

limoneux (CEAEQ)

203

257

197

176

1890

7j : 877

14j : 846

OCDE

462 ± 40

355 ± 32

470 ± 63

456 ± 74

3199*

nd

* : moyenne de deux essais** : moyenne de dix essais

OBJECTIFS

Développer des nouveaux sols artificiels ayant les qualités suivantes : Plus représentatifs des sols naturels Conservateurs (maintien d'une biodisponibilité élevée)Propices au maintien de la vieDisponibilité commerciale et qualité des composantes

Valider leurs usages par des essais en laboratoire

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Analyse et choix des composantes, de leurs proportions et des caractéristiques des sols :

Nature et pourcentages de matière organique Pourcentages de sable, de limon et d'argile pH Capacités de rétention en eau Profils granulométriques précis

Proposition d'une composition pour les nouveaux solsEssais d'hydratation et de compactionEssais biologiques avec groupes témoins (germination-croissance orge; germination radis et cresson; survie ver de terre)Essais toxicologiques avec le chlorure de cadmium (plantes et ver de terre) et avec l'acide borique (ver de terre) pour déterminer la sensibilité relative des sols

Remerciements à madame Renée Patenaude du CEAEQ pour le montage graphique