Prédiction des concentrations de métaux lourds dans les sols agricoles amendés avec des biosolides et des sous-produits chaulants provenant d’usines de pâtes et papiers, au moyen de la spectroscopie de réflectance dans le visible et le proche infrarouge

© 2016 Il est essentiel d’assurer un suivi continu des concentrations de métaux lourds dans les sols agricoles pour veiller à la santé des écosystèmes et réduire au minimum les effets indésirables. Toutefois, les analyses en laboratoire classiques sont chronophages et coûteuses et nécessitent l’utilisation de produits chimiques dangereux. Nous avons évalué si la spectroscopie de réflectance dans le visible et le proche infrarouge (VNIRS) pouvait permettre de rapidement et simultanément prédire les concentrations de métaux lourds du sol totales et de métaux lourds extractibles par méthode Mehlich-3 (M3), au DTPA et à l’eau (H2O). Des échantillons ont été prélevés dans un sol loameux (n = 64) et un sable loameux (n = 32) après des applications annuelles répétées (3 9 ans) de biosolides et de sous-produits chaulants provenant d’usines de pâtes et papiers. Des modèles ont été créés à l’aide d’une méthode modifiée de régression partielle par les moindres carrés à partir de 75 % de la série totale d’échantillons ainsi que pour chaque type de sol, après retrait des valeurs spectrales aberrantes (n = 3), et le reste des valeurs a été utilisé pour la validation. Nous avons utilisé le coefficient de détermination pour la validation (R2V) et le rapport RPD (ratio of performance to deviation) pour évaluer l’exactitude du modèle. Les prédictions pour la série totale étaient excellentes en ce qui concerne les concentrations totales de Zn et de Cd, le Cu et le Cd extractibles par M3, et le Cd extractible au DTPA (R2V > 0,90, RPD > 3.0), bonne pour les concentrations totales de Cu, de Ni et de Mo, de Ni extractible par M3, de Cu et de Ni extractibles au DTPA et de Cu et de Ni extractibles à l’eau (R2V = 0,70 à 0,90, RPD = 1,70 à 3,0), mais médiocre dans le cas du Zn extractible par M3, du Zn extractible au DTPA et du Zn, du Cd et du Mo extractibles à l’eau (R2V < 0,70, RPD < 1,70). Sauf dans un cas, les modèles propres à un site offraient des résultats plus précis que ceux ou semblables à ceux du modèle appliqué à la totalité de l’ensemble pour ce qui est des concentrations relatives à chaque site. La relation avec la teneur en matière organique du sol représentait le principal mécanisme de prédiction pour le Cd dans le cas de notre ensemble de données, tandis que la prédiction des concentrations d’autres métaux lourds était plutôt liée à l’effet combiné de la teneur du sol en matière organique et en oxydes de Fe. Nous concluons que la VNIRS peut permettre de prédire les concentrations en métaux lourds du sol totales et celles extractibles par M3, au DTPA et, dans une moindre mesure, à l’eau, particulièrement lorsque cette méthode est appliquée à des échantillons propres à un site.