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Theses Year : 2020

Fate of pharmaceuticals after landspread of organic matter (sludge, animal manure) : impact of the sludge treatment process nd the soil type

Devenir des Composés Pharmaceutiques après l épandage de Matières Fertilisantes d Origine Résiduaire (boues, effluents d élevage) : impact du procédé de traitement de la Mafor et du type de sol

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Eloi Le Floch
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Abstract

Residual Origin Fertilizing Materials (ROFM) are land spread on agricultural soils as a source of nutrients and organic matter. However, under certain circumstances, they can also release pharmaceutical compounds (PC) that are potentially dangerous for the environment. The objective of this thesis is to determine the mobility of ionic PC in ROFM amended soils in order to better control their uses. For this end, this study consisted of, firstly, characterizing the ROFM and the soils by examining their organic matter composition and their cationic exchange capacities. Secondly, the major mobility factors were evaluated by desorption batch of 9 ionic PC from 10 ROFM and 3 soils amended by 5 of the previous ROFM. For the ROFM, depending on the PC, the ionic speciation has a very important role in the desorption of these molecules. In the case of sulfonamides, the uncharged species are strongly sorbed whereas the anionic species are weakly retained. The behaviour of the PC, during the leaching of ROFM alone, does not allow the evaluation of their behaviour with amended soils. For soils, correlations can be observed between the ionic species and the sorbed amounts but the relation between the two is less direct in comparison with those obtained with the ROFM. The results from the study have shown the important impact of the PC ionic speciation during desorption in ROFM and soils, and the importance of soil characteristics such as the amount of organic matter and the cationic exchange capacity. Subsequently, studies could be carried out to confirm the low sorption of anionic species, to elucidate the behaviour of cationic species in ROFM and to find a better way to estimate the ionic speciation in soils.
Les Matières Fertilisantes d’Origine Résiduaire (Mafor) sont épandues sur les sols agricoles comme source de nutriments et de matière organique. Cependant, sous certaines conditions, ils peuvent aussi libérer des composés pharmaceutiques (CP) potentiellement dangereux pour l’environnement. L’objectif de cette thèse est de déterminer la mobilité des CP ioniques dans les sols amendés par des Mafor pour pouvoir mieux contrôler leurs usages. Pour cela, cette étude a consisté dans un premier temps à caractériser les Mafor et les sols en regardant principalement leur composition en matières organiques et leur capacités d’échange de cations. Dans un second temps, les facteurs majeurs de la mobilité ont été évalués par des expériences de désorption en batch de 9 CP ioniques depuis 10 Mafor et 3 sols amendés par 5 des Mafor précédentes. Pour les Mafor, en fonction du CP, la spéciation ionique a un rôle très important dans la désorption de ces molécules. Dans le cas des sulfamides, les espèces neutres sont fortement sorbées alors que les espèces anioniques sont faiblement retenues. Les comportements des CP lors de la lixiviation des Mafor seules ne permettent pas d’évaluer leurs comportements avec les sols amendés. Pour les sols, des corrélations peuvent être observées entre les espèces ioniques et les teneurs sorbées mais la relation entre les deux est moins directe en comparaison avec celle obtenu avec les Mafor. Les résultats de l’étude ont montré l’impact primordial de la spéciation ionique des CP lors de la désorption dans les Mafor et les sols, et l’importance des caractéristiques des sols dont la teneur en matière organique et la capacité d’échange cationique. Par la suite, des études pourraient être menées pour confirmer la faible sorption des espèces anioniques, pour élucider le comportement des espèces cationiques dans les Mafor et pour trouver une meilleure estimation de la spéciation ionique dans les sols.
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Cite

Eloi Le Floch. Devenir des Composés Pharmaceutiques après l épandage de Matières Fertilisantes d Origine Résiduaire (boues, effluents d élevage) : impact du procédé de traitement de la Mafor et du type de sol. Sciences de la Terre. Université de Limoges, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LIMO0074⟩. ⟨tel-03459431⟩
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