Fonctionnement et évolution pédogénétiques de Technosols issus d'un procédé de construction de sol, Functionning and pedogenic evolution of technosols coming from a soil contruction process

Geoffroy Séré

Description

Sous la direction de Jean-Louis Morel, Christophe Schwartz
Thèse soutenue le 22 juin 2007: INPL
La restauration des fonctions des sols est une étape clé de la requalification des sites dégradés par les activités humaines. Ces opérations nécessitent de disposer de procédés de remise en état du couvert pédologique favorisant la résilience écologique. Ils génèrent de nouveaux sols dont il faut prévoir l’évolution. Notre objectif est de caractériser le fonctionnement et la pédogenèse de sols construits à l’aide d’un nouveau procédé fondé sur la formulation de déchets et sous-produits (terre industrielle traitée, sous-produit papetier, compost). Dans ce but, des colonnes en laboratoire ainsi que des parcelles lysimétriques in situ ont été mises en place. Des paramètres descriptifs des fonctionnalités et de la pédogenèse des sols construits ont été mesurés. Les résultats ont montré que les matériaux parents présentent des propriétés aptes à remplir des fonctions comme la fourniture d’éléments ou la rétention en eau. Les sols construits remplissent les rôles de support de végétation, d’échange/filtre et de support de la biodiversité comme des sols naturels. Les premiers stades de leur évolution pédogénétique se caractérisent par leur intensité, leur rapidité et leur caractère non habituel (e.g. dissolution conjointe de gypse et de calcite). La prospective sur l’évolution des sols construits démontre que, de Technosols, ils évoluent vers des types de sols analogues aux sols naturels. Ce cheminement nous conduit à proposer une évolution de la classification des sols très anthropisés sur des critères génétiques. Enfin, les bases de la modélisation de la pédogenèse des sols très anthropisés sont posées ainsi que celles d’un outil d’aide à la décision pour le génie pédologique
-Sols très anthropisés
-Matériaux techniques
-Pédologie prédictive
-Génie pédologique
-Requalification de sites dégradés
-Déchets et sous-produits
-Dynamique des éléments en traces
Human activities induce growing impacts on soils. This has produced derelict lands that need thorough reclamation to minimize their negative effect on the environment. A better knowledge and control of the evolution of highly anthropized soils is needed in order to achieve a sustainable management of these sites. This work emphasizes on both the development of a process of soil construction with wastes and by-products (paper sludge, treated industrial soil, compost) and the study of the functioning and pedogenic evolution of the constructed soils. The project relies on both in situ pilot scale application and lab-scale experiments. The characterization of the parent materials and their compounding highlighted their properties and their originalities compared to geological or pedological materials. The study of the functioning of constructed soils demonstrated that they could fulfil the soil basic functions. In this way, the process has been able to achieve the reclamation of the pedological cover and initiate the ecological resilience. The nature, the intensity and the kinetics of the pedogenic processes have been identified. It appeared that the reactions were very fast and that they sometimes strongly differ from the natural local pedo-climate (e.g. dissolution of gypsum, amorphous silica). We suggest that they will spontanuously evolve to analogous natural form of soils. Our results are confronted with the present classification of the Technosols and some propositions are made in favour of a more genetic-oriented way. Some thoughts about the modelling of the pedogenesis of very anthropized soils are proposed. At last, this work evocates the basis for the development of a decision tool for the pedo-engineering approach.
-Highly anthropized soils
-Technic materials
-Predictive pedology
-Pedo-engineering
-Derelict land reclamation
Source: http://www.theses.fr/2007INPL033N/document

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• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

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INSTITUTNATIONALPOLYTECHNIQUEDELORRAINE
EcoleNationaleSupérieured’AgronomieetdesIndustriesAlimentaires
EcoleDoctoraleRessources,Procédés,ProduitsetEnvironnement
LaboratoireSolsetEnvironnementINPL(ENSAIA)/INRAUMR1120




THESE
Présentéeenvuedel’obtentiondutitredeDocteurdel’INPL

Spécialité:SciencesAgronomiques








Fonctionnementetévolutionpédogénétique
deTechnosolsissusd’unprocédédeconstructiondesol






par

GeoffroySÉRÉ





SoutenuePubliquementle22Juin2007devantlejurycomposéde:



AntonioBISPO,Ingénieur,ADEME Examinateur
JeanLouisMOREL,Professeur,INPL(ENSAIA) Directeurdethèse
Jean&ChristopheRENAT,DirecteurTechnique,GroupeTVD Examinateur
GuyRICHARD,DirecteurdeRecherche,INRA Rapporteur
Jean&PierreROSSIGNOL,MaîtredeConférences,INH Examinateur
DavidROSSITER,UniversityLecturer,ITC Rapporteur
ChristopheSCHWARTZ,MaîtredeConférencesINPL(ENSAIA) Co9directeurdethèse
Marie&OdileSIMONNOT,Professeur,INPL(EEIGM) PrésidentedujuryFonctionnementetévolutionpédogénétiquedeTechnosolsissusd’unprocédédeconstructiondesol
Octobre2007 p2FonctionnementetévolutionpédogénétiquedeTechnosolsissusd’unprocédédeconstructiondesol
Remerciements

Je tiens à exprimer ma très vive reconnaissance à Jean Louis Morel, directeur du laboratoire Sols et
Environnement,nonseulementpouravoirguidémespastoutaulongdemonapprentissagedelarecherche,
maissurtoutpouravoirsuscitéenmoil’envieprofondedem’yengager.Laconfiancequ’ilm’atémoignée,touten
encourageantmeseffortspourallertoujoursplusloin,lesentimentqu’ilasumecommuniquerdemetrouverau
bonendroitaubonmomentm’ontrégulièrementsoutenudèsl’originedeceprojet.
ChristopheSchwartz,entantqueco9directeurdethèsearéussiàmefairepartagersonexigencederigueur
scientifiqueet(unpeude)sonsensdel’organisation.Ilm’asurtoutdonnéàpercevoirlarecherchecommeun
espaced’expressionetd’épanouissementsanslimite.Notrecomplicitéetlesoutienfidèlequ’ilm’atémoignétout
aulongdeces5annéesontétédéterminantsetpourtoutcela,jetiensàleremerciertrèsprofondément.
JesuistoutparticulièrementreconnaissantàJean9ChristopheRenat,directeurtechniquedelasociétéTVD,de
m’avoirdonnél’opportunitéderéalisercettethèsedansdesconditionspropicesaussibienàlaconduitedemon
effortderecherchequ’audéveloppementetàl’applicationdecestravaux.Pourexprimersimplementcequej’ai
ressenti en travaillant avec lui, je peux juste dire que c’est en voyant son égale implication aussi bien dans
l’appréhensiondequestionsscientifiquesquedanslarésolutiondeproblèmestechniquesquej’aieuenviede
travailleràTVD.
J’exprimetoutemagratitudeàGuyRichardetàDavidRossiterpouravoiracceptéd’êtrelesrapporteursdecette
thèse. L’intérêt sincère et profond qu’ils ont porté à ce travail ont permis d’initier de nombreuses pistes de
réflexionetd’améliorationdemadémarche.
AMarie9OdileSimonnot,pouravoiracceptédeprésidermonjury,pouravoirportéuneattentiontouteparticulière
àlarelecturedecemanuscritetpuisbiensûrpourm’avoiraccompagnéavecbeaucoupdebienveillancedurant
cesannées,jetiensàtémoignertoutemareconnaissancechaleureuse.
J’adresse mes sincères remerciements à Antonio Bispo et Jean Pierre Rossignol pour avoir accepté d’être
membres de mon jury de thèse, mais au9delà, pour les conseils prodigués, les réponses formalisées et les
nombreusesinterpellationssurlesensetlaportéedemontravail
Je voudrais remercier vivement Stéphanie Ouvrard, pour avoir non seulement été une cheville ouvrière
essentielledetoutcetravail,maiségalement,àtraversnosnombreusesréunionsettoutel’attentiontémoignée,
avoircontribuésignificativementàlaconstructiondemonespritscientifique.
Lescontributionstechniquesetscientifiquesd’AdelineBouchard,deStéphaneColinetd’AlainRakotoàcetravail
ontétédécisives.Mais,jetiensaussiàdirequeleursoutienbienveillant,leurconvivialitéetleuramitiém’ontété
extrêmementprécieux.
Lachancem’aétédonnédepouvoirencadrerettravailleravecplusieursétudiant(e)saucoursdemathèse.
Florent Ferrari, Clémence Lefort, Jérémie Piolet, Aurore Pottier et Claire Sauvage, comme vous pourrez le
constateràlalecturedecemémoire,l’implicationdechacunabeaucoupcontribuéàcettethèse.Jepeuxaussi
soulignerquecetteexpériencedetravailencommunaétépourmoitrèsenrichissanteàdenombreuxégardset
particulièrementagréable.Pourtoutescesraisons,jeleursuisinfinimentreconnaissant.
Octobre2007 p3FonctionnementetévolutionpédogénétiquedeTechnosolsissusd’unprocédédeconstructiondesol
JesouhaiterendrehommageàLouisFlorentinetàMichelGury.Nonseulementlescampagnesdeterrainetnos
nombreusesdiscussionsontconstituélesmatériauxparentsdecettethèse,maissurtoutceséchangesetces
apprentissagesontétépourmoidevraismomentsdebonheurscientifique!
Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Geneviève Villemin et Françoise Watteau pour avoir contribué
significativement à ces travaux, mais également pour avoir pris le temps de me sensibiliser à ce vaste et
complexedomainequ’estlefonctionnementbiologiquedessols.
Tous mes remerciements vont à Isabelle Bihannic (LEM)et Eric Lefèvre (LAEGO) pour le temps qu’ils m’ont
consacrédanslaréalisationdesanalysesetl’aidequ’ilsm’ontapportédansleursinterprétations.
Pourleursconseils,lesenseignementsqu’ilsm’ontdonnésetdonctouteslespistesqu’ilsontébauchéspour
moi,jetiensàremercierFrançoisBartoli,DenisVein,MichelSchiavonetJérômeCortet.
CécilePayet,mêmesisesprojetsl’ontconduitsurd’autresrivagesetqu’ellen’apaspuassisteraudénouement
decetravail,sonsoutienetsonattentionm’ontététrèsprécieux.
Toutaulongdecestrois(3?)annéesdethèse,certainespersonnesaulaboratoireetàTVDontbienvoulume
consacrer de leur temps, m’apporter leur aide et leur ingéniosité. Je remercie donc chaleureusement Noele
Raoult,IsabelleRusier,Jean9ClaudeBégin,BernardColinetMarcWeiler.
JesuisparticulièrementreconnaissantàLilianeLaurentdesonattentionconstante,desonsavoir9faireinfaillible
etdesajoiedevivrecommunicative.Elleestévidemmentpourmoibienplusquelasecrétairedulaboratoireet
presqueautantqu’unesecondemère!
Pour m’avoir accueilli à TVD, témoigant ainsi de la confiance qu’il a accordé à ce projet, je remercie
profondémentJean9LouisChemin.
Jesouhaiteégalementsoulignerl’amicaleattentiondetousmescamaradesdoctorant(e)s.Pourtouslesbeaux
moments studieux mais surtout amicaux passés avec Sandrine et Abdul9Jabbar, dans notre petite cellule
douillette. Pour leurs conseils éclairés, leur présence chaleureuse et même (si, si) pour leur amitié, merci à
SophieG.,SamiraetSophieM.JepenseforcémentaussibeaucoupàOlivier,Jérôme,Marie9France,Benoît,
Christophe,Nicolas,Richard,Arnaud,Vanessa,Valérieettantd’autresdontj’aieulachancedecroiserlaroute.
Jepenseavecreconnaissanceàtousmesamisquipendantcesannéesm’ontrégulièrementdemandé«aufait,
c’estsurquoitathèse?»etqui,sanslesavoir,m’ontamenépetitàpetitàaffûtermaréponseetpartantdelà,à
merapprocherdel’essencedemontravail!
Mercibeaucoupàla«filleauxcheveuxbleus»d’avoirétéunespacedeliberté,departageetd’amitié.
DespenséestrèstrèsfortesetchaleureusesaussipourlaBryant9Lamarquefamiliy…
Iln’estjamaisaiséderemerciersesparentsparcequ’ilyatellementdechosesdontonleurestredevable…
Mais…lesgagesdeleuramour,deleursoutienetdeleurconfianceontétélesfondementsdemonavancéetout
aulongdemonparcours.
Que Marie, qui m’a accompagné