Réduction de la salinité des sols urbains : évaluation de l'efficacité du lessivage pour limiter l'impact du sel de déneigement
L'usage massif de sel pour le déneigement hivernal constitue une réponse pragmatique aux enjeux liés à la sécurité routière et à la fluidité du trafic. Cependant, la salinisation des sols qui en résulte a des conséquences écologiques et agronomiques indéniables, en perturbant les processus physiologiques des plantes, notamment en modifiant les échanges ioniques au niveau du complexe argilo-humique du sol. Cette étude se penche sur l’efficacité du lessivage des sols comme méthode pour atténuer l’impact négatif du chlorure de sodium (NaCl) sur les milieux urbains, tout en évaluant l’apport potentiel d’autres traitements tels que l’utilisation de solutions de chlorure de calcium (CaCl₂).
1. Contexte et hypothèses de l'étude
La salinisation des sols par les sels de déneigement est un phénomène complexe qui peut avoir des effets durables sur la structure du sol,la disponibilité en eau et la croissance des végétaux. Le chlorure de sodium,lorsqu'il est dissous dans l'eau du sol, se dissocie en ions sodium (Na⁺)et chloride (Cl⁻). L'ion sodium, de par sa charge monovalente, a une forte affinité pour les sites d’échange cationique du sol, ce qui modifie la rétention de l'eau et perturbe les processus biologiques en créant un stress osmotique chez les plantes.
L’objectif de cette étude était de tester la méthode de lessivage comme une solution viable pour réduire la concentration en sodium dans le sol, en combinant différentes solutions de lavage et volumes d'irrigation. Nous avons également comparé l’efficacité du lessivage à l’eau distillée et à celle de solutions de chlorure de calcium (CaCl₂), réputées pour leur capacité à échanger les cations sodium contre des cations calcium, plus stables et mieux liés aux complexes argilo-humiques.
2. Méthodologie et expérimentation
2.1 Préparation des sols et application du sel
L’expérimentation a été réalisée sur des sols expérimentaux en pots, auxquels une solution saline standard (NaCl) a été ajoutée pour simuler les effets du sel de déneigement. Les sols ont été enrichis avec 2,16 g de sodium par pot, représentant une charge équivalente à celle générée par des pratiques de salage intensives sur les routes urbaines.
2.2 Traitements de lessivage
Les traitements de lessivage ont consisté à irriguer les sols avec deux types de solutions :
- Eau distillée : utilisée comme solution témoin, représentant l’effet d’un rinçage pur.
- Solution de CaCl₂ (10⁻² M) : utilisée pour favoriser l’échange de sodium contre du calcium, une pratique théorique pour dé-salifier les sols en mobilisant des ions calcium.
Les sols ont été soumis à deux intensités de lessivage : un traitement avec un volume de solution équivalent à deux fois la capacité de rétention du sol (X2) et un autre avec un volume de cinq fois cette capacité(X5). Les percolats ont été collectés après chaque cycle pour analyse de la concentration en sodium, en calcium, en pH, en conductivité et en autres paramètres physico-chimiques du sol.
3. Résultats
3.1 Capacité d’échange cationique (CEC) et teneur en sodium échangeable (ESP)
Les sols expérimentaux présentaient une capacité d’échange cationique (CEC) élevée (moyenne de 19 cmol(+)kg⁻¹), ce qui est caractéristique des sols riches en argiles et en matière organique.Cette haute CEC permet au sol de fixer une grande quantité d’ions, y compris les ions sodium, et limite ainsi leur disponibilité immédiate pour les plantes. Les résultats montrent que les traitements de lessivage, qu'ils soient à base d'eau distillée ou de CaCl₂, n'ont pas significativement modifié la CEC,ce qui est conforme à l’hypothèse que le lessivage ne modifie pas fondamentalement la capacité du sol à fixer des cations.
Quant à la teneur en sodium échangeable (ESP), les valeurs étaient initialement proches de 9, ce qui est en dessous du seuil de 15définissant un sol sodique. Après les traitements de lessivage, une légère réduction de l’ESP a été observée, mais les différences entre les traitements(X2 vs. X5 et eau distillée vs. CaCl₂) sont faibles, indiquant que le volume de solution n’a pas eu d’impact décisif. L'ajout de CaCl₂ n’a pas permis d’améliorer l'efficacité du lessivage par rapport à l'eau distillée.
3.2 pH et conductivité des percolats
Le pH des percolats a montré une légère augmentation au fur et à mesure des lessivages, de 0,2 à 0,5 unité. Cette tendance est attendue, car l’ajout d'eau distillée ou de solutions aqueuses tend à augmenter le pH du sol en réduisant la concentration en ions H⁺. Toutefois,l'utilisation de CaCl₂ n’a pas induit de changements significatifs du pH, ce qui suggère que l'effet de l'ion calcium n’a pas altéré les propriétés acido-basiques du sol de manière marquée.
La conductivité électrique des percolats a diminué de manière significative au fur et à mesure des cycles de lessivage, une tendance attendue car elle reflète l’élimination des ions mobiles du sol. Cette diminution est plus marquée avec l’eau distillée, suggérant que cette méthode est plus efficace pour dissoudre et éliminer les ions sodium que l’utilisation de CaCl₂, qui semble moins performant dans la réduction de la salinité.
3.3 Concentration en sodium dans les percolats
Les concentrations en sodium des percolats ont montré une diminution progressive au fur et à mesure des cycles de lessivage.Cependant, même après cinq lessivages, environ 12% du sodium initial est resté dans le sol, suggérant que, bien que le lessivage soit partiellement efficace,une partie substantielle du sodium reste adsorbée dans les complexes argilo-humiques du sol. Cette observation souligne que le processus de lessivage doit être répété plusieurs fois pour réduire de manière significative la salinité du sol.
Les traitements avec CaCl₂ ont montré une désorption du sodium légèrement plus importante que les traitements à l'eau distillée, mais les différences ne sont pas suffisantes pour justifier un coût supplémentaire pour l’utilisation du CaCl₂.
3.4 Phytotoxicité et germination
Les tests de phytotoxicité, mesurés par la biomasse aérienne sèche et le taux de germination du ray-grass après traitement, ont révélé que les traitements de lessivage amélioraient les conditions de croissance des plantes par rapport aux sols non traités. La biomasse et le taux de germination ont augmenté dans les sols ayant subi un lessivage, ce qui suggère que les lessivages successifs ont réduit l’effet toxique du sodium sur la croissance des végétaux. Cependant, les différences entre les traitements n’étaient pas suffisamment marquées pour être statistiquement significatives, ce qui souligne la variabilité des résultats en fonction des conditions expérimentales.
4. Discussion
Les résultats expérimentaux montrent que le lessivage à l’eau distillée est une méthode efficace et peu coûteuse pour réduire la salinité des sols urbains. Bien que les solutions de CaCl₂ aient montré une capacité marginalement supérieure à désorber le sodium, cette amélioration ne justifie pas l’investissement supplémentaire par rapport à l’eau distillée, qui reste la méthode de choix pour la gestion de la salinisation dans les environnements urbains.
Le volume de solution utilisé joue également un rôle clé dans l'efficacité du lessivage. L'augmentation du volume de solution de lessivage (traitement X5) permet de réduire davantage la concentration en sodium dans le sol, bien que le sodium demeure un ion difficile à éliminer complètement par cette méthode.
5. Conclusion
En conclusion, le lessivage des sols est une méthode efficace pour atténuer l'impact du sel de déneigement sur les espaces verts urbains. Bien que des solutions supplémentaires comme l’amendement au gypse et l’utilisation de barrières physiques puissent être explorées, le lessivage à l’eau distillée représente une solution simple, économique et relativement efficace pour réduire la toxicité du sodium. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure gestion des sols urbains dans les régions affectées par les sels de déneigement, en équilibrant les besoins écologiques et les contraintes économiques.
Source : Développement d’un procédé de lavage des fosses de plantation contaminées par les sels de déneigement
Auteurs : Caroline ABREGAL, Laurianne CUFFEL, Camille DOLINAR, Walid EZZARAOUI, Glenn KECK, Antoine PERRY, Inès TOOLSEE.
Disponible sur : http://ensaia.univ-lorraine.fr/telechargements/sel_de_deneigement.pdf