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Les processus en jeu

Les différentes fonctions d’atténuation des transferts de contaminants assurées par les zones tampons font appel à un ensemble de processus biogéochimiques assez complexes dont ne sont rappelés ici que les grands principes.

Les processus de rétention des contaminants dans la zone tampon :

La sédimentation : ce processus intervient lorsque la rugosité du sol et/ou du couvert végétal parvient à ralentir suffisamment les flux d’eau pour permettre la décantation des particules en suspension véhiculées par les eaux de ruissellement. Les Matières en Suspension (MES) et les contaminants adsorbés sont alors piégés au sein du dispositif. Dans le cas d’une zone tampon sèche, l’efficacité du dispositif dépend alors en grande partie de la bonne couverture végétale (couvert dense et homogène), de la résistance de la végétation à la submersion et aux apports de sédiments, de sa largeur et de son bon entretien. Dans le cas des zones tampons humides les critères déterminants sont les effets de rugosité liés à la végétation en place, la géométrie du dispositif (méandrage) et le volume utile de ce dernier.

L’infiltration : dans le cas des zones tampons sèches, le ralentissement du flux entrant, couplé à des bonnes propriétés de perméabilité, permet à l’eau et aux contaminants qu’elle véhicule de s’infiltrer dans le sol. Pour jouer ce rôle, la capacité d’infiltration du dispositif est déterminante. Habituellement supérieure à celle d’une parcelle cultivée (ou du moins plus stable dans l’année), elle dépend en grande partie de la nature du sol (texture, pierrosité, structure, porosité) et du bon développement du système racinaire de la végétation en place. Elle est en revanche fortement réduite en cas d’engorgement du sol (hydromorphie) ou lorsque le dispositif est tassé ou endommagé par le passage d’engins ou le surpâturage. Par ailleurs, l’atténuation des flux de contaminant ne sera réellement effective que si les processus complémentaires de sorption et de dégradation se déroulent correctement dans le sol.

La sorption : désigne un ensemble de processus biologiques et physico-chimiques qui contribuent à la rétention à plus ou moins long terme des contaminants par la végétation ou la microflore du sol d’une part (absorption) et à la surface des particules de sol ou du substrat des plans d’eau d’autre part (adsorption). L’adsorption n’est toutefois pas un état figé ; les mécanismes d’adsorption sont en effet le plus souvent réversibles (désorption) et dépendent d’équilibres physico-chimiques complexes. On note néanmoins que la désorption n’est pas forcément complète et que, sur une certaine durée, des résidus liés peuvent être retenu de manière presque définitive.

Processus de dégradation des contaminants dans la zone tampon :

La dégradation biotique : dans le cas des produits phytosanitaires, la dégradation biotique (ou biodégradation) résulte principalement de l’action de divers micro-organismes (bactéries, champignons, algues…) qui disposent d’un vaste potentiel de transformation des substances chimiques grâce à leurs systèmes enzymatiques. Ce type de processus intervient autant dans les sols, que dans les sédiments des plans d’eau et les végétaux (phytodégradation par les enzymes des plantes). Cette voie de dégradation transforme les substances organiques en métabolites plus ou moins stables pour finalement aboutir à leur minéralisation complète en composés des grands cycles géochimiques.

La dénitrification fait également partie des processus de dégradation biotique et correspond à une réduction des nitrates en produits gazeux (oxydes d’azote et azote moléculaire). C’est un mode de respiration alternative des bactéries en milieu anoxique qui utilisent alors l’oxygène inclus dans la molécule du nitrate comme accepteur d’électrons.

La dégradation abiotique : elle met en jeu des réactions chimiques qui ne sont pas catalysées par des systèmes enzymatiques mais qui modifient la composition et la structure des molécules organiques et aboutissent là aussi à la formation de métabolites. Les principales transformations abiotiques sont des réactions d’oxydo-réduction, d’hydrolyse, et de photolyse (ces dernières étant les plus fréquentes).

 

Schémas récapitulatifs des processus en jeu dans une zone tampon sèche (en haut) et dans une zone tampon humide (en bas)

 

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