Izabella Babcsányi soutiendra sa thèse le mardi 19 mai à partir de 14h.
Titre : "Copper transport and isotope fractionation in an agrosystem"
Lieu : EOST, 1 rue Blessig, amphithéâtre du 2ème étage
Le jury sera composé de :
Directeurs de thèse:
- IMFELD Gwenaël Chargé de recherche, LHyGeS
- CHABAUX François Professeur, Université de Strasbourg
Rapporteurs:
- POKROVSKY Oleg Directeur de recherche, Géosciences Environnement Toulouse
- WILCKE Wolfgang Professeur, Karlsruher Institut für Technologie
Examinateurs:
- SCHMITT Anne-Désirée Maître de conférences, Université de Franche-Comté
- COUPE Richard Chercheur, US Geological Survey
Résumé :
Les fongicides cupriques jouent aujourd'hui un rôle essentiel dans la viticulture conventionnelle et biologique, la culture du houblon, de fruits et de pommes de terre et restent indispensables, en particulier en agriculture biologique, par manque d'alternatives efficaces. Depuis la fin du 19ème siècle, le traitement des vignes par le cuivre a engendré une augmentation de sa teneur dans les sols viticoles (souvent > 100 mg.kg-1, alors que la moyenne mondiale des sols, sans ajouts de cuivre anthropique, est de 30 mg.kg-1). Le Cu peut donc s'accumuler et atteindre des taux préoccupants dans les sols viticoles et dans les eaux et les sédiments des écosystèmes aquatiques suite à des phénomènes de transport par dérive, ruissellement et érosion. En Alsace, la viticulture représente la principale culture pérenne utilisatrice du Cu et la connaissance du cycle du Cu en contexte viticole demeure faible.
Ce travail de thèse vise à mieux comprendre et prédire le transport du cuivre en réponse aux variations climatiques et aux perturbations anthropiques (occupation du sol, épandage de fongicides cupriques) afin de (i) tracer l'accumulation et la distribution des fongicides cupriques dans des sols viticoles et leur mobilisation via la lame ruisselante, (ii) étudier les processus de rétention et de relargage éventuel du cuivre dans un bassin d'orage, récepteur du ruissellement chargé en cuivre et (iii) évaluer les processus de transformation du cuivre dans des sédiments à long terme (phénomène dit de « vieillissement » ou aging en anglais). L'originalité de l'approche repose sur un développement analytique de l'étude du fractionnement isotopique du cuivre, et l'application de ce développement à des expériences en laboratoire (mésocosmes) et de terrain (système en série bassin versant viticole-milieu humide artificiel).
Les résultats montrent que :
(i) Durant 5 à 6 décennies d'exploitation des parcelles viticoles, les sols en surface sont enrichis en cuivre de 8 à 24 fois par rapport au fond géochimique. Les minéraux argileux ainsi que la matière organique jouent un rôle essentiel dans l'accumulation du Cu.
(ii) Lors des évènements pluvieux, environ 1% de la masse de cuivre appliquée sous forme de fongicides cupriques est mobilisé pendant la saison en majeur partie sous forme particulaire, lié à des argiles. Les lames ruisselantes peuvent transporter des teneurs en cuivre 3 fois plus élevées que le seuil écologique recommandé pour le bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques.
(iii) Les zones tampons humides artificielles (bassins d'orage) récoltant les lames ruisselantes provenant de petits bassins versants viticoles peuvent retenir en moyenne 68% de la masse de Cu dissous et plus de 92% du Cu particulaire, réduisant ainsi la charge du cuivre dans les lames ruisselantes. En conditions de hauts débits, le Cu en sortie est enrichi en isotope 63Cu, suggérant sa re-mobilisation sous forme réduite (sulfure de Cu(I), Cu(0)) dans les sédiments du bassin.
(iv) Le « vieillissement » du cuivre dans les sédiments des zones tampons humides artificielles tend à réduire sa mobilité et sa disponibilité.