Gestion des risques environnementaux liés à la valorisation agricole des boues résiduaires: Aspects agronomiques, sanitaires et environnementaux

PROJET 2

Gestion des risques environnementaux liés à la valorisation agricole des boues résiduaires: Aspects agronomiques, sanitaires et environnementaux

Coordinatrice : Rejeb Saloua

Chercheurs impliqués :

Trad Monia

Sabbahi Sonia

Khelil Mohamed Naceur

Kchaou Rajia 

Gharbi Fatma

Marzougui Nidhal

Selmi Houssin

Etudiants :

Lassoued N.

Mattous I.

Sellemi R.

Zoglémi R.

Zied N.

Résumé et objectifs

Des quantités importantes de boues sont produites par les stations d’épuration tunisiennes. En 2012, la production a atteint 220.000 m3 de boues séchées. Ces sous produits de l’épuration  posent  un problème d’élimination. La valorisation agricole des boues est le mode d’élimination le plus respectueux de l’environnement et le plus avantageux sur le plan économique. Grâce à leur contenu en matières organique, les boues améliorent la structure des sols et leur capacité de rétention de l’eau.  Les boues sont aussi considérées comme une source importante de fertilisants (C, N, P et K) qui peut réduire l’utilisation des engrais chimiques. Cependant,  les boues peuvent constituer une source de pollution. Leur contenu en métaux lourds et en pathogènes est susceptible de contaminer le sol, la nappe et les cultures affectant ainsi la chaine alimentaire et par conséquent représente un risque potentiel pour la santé humaine. Ceci pourrait constituer une contrainte majeure de l’utilisation des boues surtout à long terme. Actuellement, la valorisation agricole des boues en Tunisie est plus tôt limitée. Elle s’effectue dans le cadre d’un programme pilote mené par la Direction Générale de la Production Agricole du Ministère de l’Agriculture. L’objectif de ce travail est d’étendre l’utilisation de ces boues à grande échelle, sur une large gamme de cultures et sur différents sites tout en préservant la santé et l’environnement. La composition de ces boues notamment en éléments traces métalliques est très variable et dépend de plusieurs facteurs dont les principaux sont liés à l’origine des eaux usées et surtout à l’importance des effluents industriels déversés dans la station d’épuration. Beaucoup de travaux ont été effectués dans ce domaine. Néanmoins, l’évaluation de l’effet cumulatif, l’impact de l’arrière effet sur la bioaccumulation des métaux par les cultures notamment les cultures maraichères ainsi que sur les autres maillons de la chaine alimentaire n’ont pas été étudiés d’une manière explicite. Le présent travail s’inscrit dans cette optique. Il a pour objectif de s’assurer de l’innocuité de ces éléments à l’égard de l’environnement agricole et ceci pour différents systèmes culturaux, sur différents sols et dans différentes régions. La caractérisation des boues susceptibles d’être utilisées en agriculture ainsi que l’évaluation de la qualité des produits récoltés sur les parcelles pilotes d’agriculteurs amendées par les boues constituent un axe important de recherche développement. Afin de répondre aux différents objectifs visés, ce projet comporte plusieurs composantes qui sont résumés dans ce qui suit.

Sous projet 1 : Caractérisation des boues résiduaires destinées à l’épandage sur les sols agricoles et évaluation de la qualité des produits agricoles récoltés

Dans ce travail, on se propose de déterminer la qualité microbiologique et chimique des boues d’épuration susceptibles d’être utilisées en agriculture et de contrôler leur conformité à la norme. La détermination de la charge bactérienne et parasitaire des boues permettra de prédire et de mesurer le risque sanitaire potentiel lié à leur usage. Par ailleurs, des travaux préliminaires ont démontré que la conformité des boues à la norme tunisienne NT 106.02 pour le critère microbiologique n’implique pas nécessairement leur innocuité puisque des microorganismes pathogènes pour l’homme et l’animal ont été retrouvés dans des échantillons de boues conformes. Ce point doit être approfondi et un inventaire des pathogènes susceptibles d’être retrouvés dans les boues traitées et séchées doit être dressé. Dans ce contexte, le contrôle de la qualité sanitaire de la production sur les exploitations agricoles où des boues résiduaires sont utilisées comme amendement organique du sol est primordiale. Elle permettra de détecter et d’évaluer en permanence les risques sanitaires réels, et d’éviter leur surdimensionnement ce qui encouragera les agriculteurs à utiliser ces boues et aidera à gagner la confiance des consommateurs. Les conditions d’utilisations des boues susceptibles d’atténuer ou d’éliminer totalement les risques  sanitaires et environnementaux seront identifiées et ce dans l’objectif d’assurer la durabilité et l’extension de l’épandage des boues. 

Sous projet 2: Etude du transfert des métaux et microorganismes dans le système boue – nappe -sol -plante 

Ce travail est réalisé dans différents sites et concerne plusieurs types de boues et divers systèmes culturaux. Il a pour but d’évaluer les risques dus aux ETM et aux micro-organismes susceptibles d’être apportés par les boues épandues. Il s’agit de quantifier le transfert et de dresser un bilan de ces éléments dans le système boues-sol-plante. Cette étude consiste à comparer l’effet direct, l’effet cumulatif et l’arrière effet de  boues ayant différentes origines en se basant sur le facteur et le degré de contamination du sol, le facteur de bioconcentration et de translocation. Cette étude va être effectuée entre autre sur une association de pois et de céréale qui est généralement utilisée comme une alternative au pois pur pour une meilleure gestion des adventices. La présence d’une céréale dans un couvert de pois permettrait de mieux utiliser l’azote minéral du sol et de réduire ainsi cette ressource pour les adventices. Dans ce travail, on essayera d’étudier le comportement de cette association en présence de boues. A coté de l’étude de transfert des métaux, ce travail vise également à améliorer l’autonomie des systèmes de cultures vis-à-vis des engrais azotés de synthèse et limiter le recours à leur utilisation. Sur le plan microbiologique, l’enfouissement des boues qui suit normalement leur épandage pourrait introduire les microorganismes pathogènes à l’intérieur du sol ce qui les mettrait à l’abri du dessèchement et de l’action létale des UV solaires. Ces microorganismes survivraient plus longtemps dans le sol qu’à sa surface, ils seraient plus proches de la nappe phréatique qu’ils atteindraient plus ou moins facilement selon la nature du sol. L’étude de la persistance de ces microorganismes et de leur mouvement en fonction de la nature des sols est nécessaire pour l’évaluation des risques de contamination microbienne des eaux de la nappe phréatique sous les terres agricoles amendées aux boues résiduaires.

Sous projet 3: Evaluation de l’exposition des consommateurs de produits cultivés sur sols amendés avec les boues d’épuration aux métaux lourds et aux nitrates notamment sur les cultures maraichères

Bien que l’épandage des boues sur les cultures maraichères soit interdit, les parcelles ayant reçues auparavant des boues peuvent être destinées à la culture de maraichages après arrêt de l’épandage durant 18 mois. Or, la charge résiduelle de ces boues notamment en ETM et en azote peut constituer un risque de contamination pour le sol, la nappe et la plante surtout que les ETM ont tendance à s’accumuler dans le sol. Dans cette optique, nous essayons d’évaluer l’effet et l’arrière effet des métaux sur des cultures maraîchères. Cette étude est destinée d’une part à évaluer le risque de contamination de ces cultures par les éléments toxiques susceptibles d’être apportés par les boues et d’autre part à estimer le niveau d’exposition du consommateur aux métaux lourds et aux nitrates en se basant sur le niveau de consommation de ces produits par personne.

Sous projet 4: Impact de l’épandage des boues résiduaires sur la production fourragère, l’alimentation animale et les performances laitières des brebis 

Cette activité est menée à la station Lafareg à Béjà sur des cultures fourragères telles que le triticale. Cette action a pour objectif de valoriser au mieux les potentialités fertilisantes des boues. Elle consiste à étudier l’impact de l’épandage des boues résiduaires sur la fertilité du sol, la production fourragère du triticale et sa valeur alimentaire. Ce travail sur la qualité fourragère va être compléter par une étude de l’impact des boues sur  la production du lait et sa qualité puisque le fourrage récolté va servir à nourrir  des brebis.

Objectifs spécifiques

L’objectif principal du projet proposé est d’évaluer et prévenir les risques de contamination et de toxicité par les éléments polluants susceptibles d’être présents dans les boues et de comprendre les mécanismes du transport de ces éléments du sol vers la plante, dans la plante et dans d’autre maillons de la chaine alimentaire afin d’assurer la durabilité du système sur le court, le moyen et le long terme. Les objectifs spécifiques consistent à :

- Evaluer l’efficience de l’utilisation des boues résiduaires sur la production des fourrages.

- Comparer les potentialités fertilisantes des boues à celles des engrais chimiques utilisés.

- Déterminer l’impact sur la fertilité du sol (MO, éléments nutritifs…)

- Evaluer la qualité fourragère (éléments nutritifs, Protéines, digestibilité, valeur énergétique, …)

- Déterminer la production et la qualité du lait des Brebis. 

- Evaluer la biodisponibilité et le devenir des métaux lourds dans les systèmes culturaux. 

- Evaluer l’exposition des consommateurs de produits cultivés sur sols amendés avec les boues aux métaux lourds.

- Evaluer l’exposition des consommateurs de produits cultivés sur sols amendés avec les boues aux nitrates 

- Evaluer la persistance des polluants microbiologiques dans l’environnement agricole, 

- Déterminer la qualité hygiénique des produits cultivés sur sols amandés aux boues et destinés à l’alimentation humaine et animale.

Résultats attendus

- Connaissance des caractéristiques microbiologiques des boues utilisées dans l’agriculture et de la dimension des risques infectieux associés à leur usage.

- Gestion du risque sanitaire lié à l’épandage: validation des traitements des boues pour leur efficacité dans l’élimination des pathogènes

- Détermination de l’indice de la charge polluante dans les plantes et l’indice de risque de toxicité sur la santé humaine

- Détermination de la qualité nutritionnelle des produits

- Augmentation du rendement fourrager

- Amélioration de la valeur nutritionnelle de la production fourragère.

- Caractérisation de la qualité (alimentaire et microbiologique) et du niveau de la production laitière