Sécuriser l’élevage de poule pondeuse sur sol contaminé par des organochlorés : évaluation de stratégies d’amendement par du biochar et charbon actif - Université de Lorraine Access content directly
Poster Communications Year : 2022

Ensuring the safety of laying hen rearing on organochlorine-contaminated soils: evaluation of amendment strategies using biochar and activated carbon

Sécuriser l’élevage de poule pondeuse sur sol contaminé par des organochlorés : évaluation de stratégies d’amendement par du biochar et charbon actif

Abstract

Organochlorine pollutants are particularly well known for their persistence and the soil appears to be the perennial reservoir of these historical contaminations. If chlordecone (CLD) is an obvious example in the French West Indies, PCBs, PCDD/Fs are the counterpart in mainland France. Particularly bioavailable, these pollutants undermine open-air breeding systems by degrading the chemical safety of the food produced. To reduce the exposure of animals, the amendment of contaminated soils with porous matrices, such as biochars (BC) and activated carbons (AC), may prove to be an effective strategy. However, there is currently little literature linking the impact of pollutant and biochar characteristics on the efficiency of this sequestration strategy. In this study, the respective effectiveness of 3 biochars and 3 activated carbons was evaluated by amending 2% (by mass) of OECD-contaminated soils with either (i) CLD or (ii) a mixture of PCBs and PCDD/Fs. The profiles and concentrations applied to these soils were chosen to correspond to typical cases found in the French West Indies (for CLD) or on a polluted site in France (PCB and PCDD/F mixture). After maturation for 3 months, these soils were introduced into the feed distributed to laying hens (up to 10%) for 21 days. The eggs collected on the last three days of exposure were then analysed (n = 3) for CLD, PCB and PCDD/F. The porosity of the carbonaceous materials and the physicochemical characteristics of the molecules were then related to the results obtained. No significant reduction in transfer was observed when the 3 biochars or the granular CA were used. However, a significant reduction was observed when the two powdered activated carbons were used. This was even more pronounced for PCDD/F and PCB-DL, which showed a reduction of 79-82% (TEQ basis) in the eggs. For CLD and PCB-NDL, only a slight reduction in concentrations was obtained with these activated carbons: 26-33% and 20-72% respectively. By relating these results to the characteristics of the porous materials and those of the molecules, this difference can be explained mainly by the distribution of porosity of the materials. Thus a positive correlation between the relative surface area of the pores between 0-3nm and 4.4 and 20nm and the reduction of the concentrations was observed. More moderately, the results are also explained by the characteristics of the molecules, the log Kow, the conformation of the molecules illustrating the observed hierarchy of sequestration efficiency: heavy PCDD/F > light PCDD/F > PCB 77 > PCB-NDL = CLD In summary, (i) biochars were not found to be effective in reducing the transfer of halogenated pollutants to animals, (ii) CA powder amendments reduced the bioavailability of POPs in the soil, and (iii) the effectiveness of such a strategy therefore depends on both the characteristics of the matrix and the pollutants
Les polluant organochlorés sont particulièrement reconnus pour leur persistance et le sol apparaît comme le réservoir pérenne de ces contaminations historiques. Si la chlordécone (CLD) en est un exemple évident aux Antilles françaises, les PCB, PCDD/F en sont le pendant pour la Métropole. Particulièrement biodisponibles, ces polluants mettent à mal les systèmes d’élevage en plein air en dégradant la sureté chimique des denrées produites. Pour diminuer l’exposition des animaux, l'amendement des sols contaminés par des matrices poreuses, comme les biochars (BC) et les charbons actifs (CA), peut s’avérer être une stratégie efficace. Actuellement, peu de littérature permet toutefois de lier l’impact des caractéristiques des polluants et des biochars sur l’efficience de cette stratégie de séquestration. Dans cette étude, l'efficacité respective de 3 biochars et 3 charbons actifs a été évaluée en amendant à hauteur de 2% (en masse) des sols OCDEcontaminés par soit (i) de la CLD, soit (ii) un mélange de PCB et PCDD/F. Les profils et les concentrations appliqués sur ces sols ont été choisis pour qu’ils correspondent à des cas typiques retrouvés aux Antilles françaises (pour le CLD) ou sur un site pollué métropolitain (mélange PCB et PCDD/F). Après une maturation de 3 mois ces sols ont été introduits dans l’alimentation distribuée aux poules pondeuses (à hauteur de 10%) durant 21 jours. Les œufs collectés les trois derniers jours d’exposition ont ensuite été analysés (n = 3) pour déterminer les teneurs en CLD, PCB et PCDD/F. La porosité des matériaux carbonés et les caractéristiques physico-chimiques des molécules ont ensuite été mises en relation avec les résultats obtenus. Aucune réduction significative du transfert n'a été observée lorsque les 3 biochars ou le CA sous forme de granulés ont été utilisés. Une réduction significative a été toutefois mise en évidence quand les deux charbons actifs sous forme de poudre ont été utilisés. Cela a été d’autant plus marqué pour les PCDD/F et PCB-DL qui présentaient une réduction de 79-82% (base TEQ) dans les œufs. Pour la CLD et les PCB-NDL, seule une légère réduction des concentrations a été obtenue avec ces charbons actifs : 26-33% et 20-72%respectivement. En mettant en relation ces résultats avec les caractéristiques des matériaux poreux et celles des molécules, cette différence peut s’expliquer principalement par la distribution de porosité des matériaux. Ainsi une corrélation positive entre la surface relative des pores entre 0-3nm et 4,4 et 20nm et la réduction des concentrations a été observées. Plus modérément les résultats s’expliquent aussi par les caractéristiques des molécules, le log de Kow, la conformation des molécule illustrant la hiérarchie d’efficacité de séquestration observée : PCDD/F lourds > PCDD/F légers > PCB 77 > PCB-NDL = CLD En synthèse, (i) les biochars ne se sont pas avérés efficaces pour réduire le transfert de polluants halogénés vers les animaux, (ii) les amendements en poudre de CA ont permis de réduire la biodisponibilité des POP présents dans le sol, et (iii) l'efficacité d'une telle stratégie dépend donc à la fois des caractéristiques de la matrice et des polluants.
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hal-03882503 , version 1 (17-12-2022)

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  • HAL Id : hal-03882503 , version 1

Cite

Cyril Feidt, Yves Le Roux, Agnès Fournier, Nadine El Wanny, Thierry Woignier, et al.. Sécuriser l’élevage de poule pondeuse sur sol contaminé par des organochlorés : évaluation de stratégies d’amendement par du biochar et charbon actif. Colloque scientifique international : Chlordécone, Connaître Pour Agir, Dec 2022, Gosier, France. ⟨hal-03882503⟩
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