Impacts of one century of wastewater discharge on soil transformation through ferrolysis and related metal pollutant distributions

Autor: Romain Dairon, Eddy Foy, Folkert van Oort, Toine Jongmans, Ghislaine Delarue, Kenji Fujisaki, Médard Thiry
Přispěvatelé: Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (ECOSYS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Centre de Géosciences (GEOSCIENCES), MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris-PSL Research University (PSL), Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération (LAPA - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Recherches sur les Archéomatériaux (IRAMAT), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Landscape Centre (WUR), Landscape Centre, Van Oort, Folkert, MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), IRAMAT - Laboratoire Métallurgies et Cultures (IRAMAT - LMC), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM), Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Science of the Total Environment
Science of the Total Environment, Elsevier, 2017, 590, pp.1-13. ⟨10.1016/j.scitotenv.2017.03.054⟩
Science of the Total Environment (590-591), 1-13. (2017)
Science of the Total Environment, 2017, 590, pp.1-13. ⟨10.1016/j.scitotenv.2017.03.054⟩
ISSN: 0048-9697
1879-1026
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.03.054⟩
Popis: International audience; Discharge of wastewater leading to notable soil surface contamination is widely reported. But few works highlight the fast dynamics of soils and their morphological transformations that may result from such anthropogenic activities. Near Paris (France), sandy Luvisols were irrigated with urban wastewater since the 1890s. Within and outside the discharge area, the soil cover presents decameter-sized cryogenic structures. We studied macro morphological soil characteristics, soil chemistry and clay mineralogy on selected bulk samples, as well as contemporary pedofeatures and related metal pollutant distribution patterns in soil thin sections from subsurface horizons. Annual repetitive waterlogging and drying cycles initiated a hydromorphic soil forming process: ferrolysis, based on iron reduction producing alkalinity under anaerobic conditions, and iron oxidation producing acidity in aerobic conditions. Its intensity was enhanced at the top of thick clay-rich B-horizons in the center of cryogenic structures. The polygonal soil structure favored the evacuating of soil water and alkalinity. Within one century, such recurrent alternating redox conditions have led to clay destruction, removal of iron, strong bleaching of the E horizon and formation of abiotic Fe-rich pedofeatures at depth. In addition, between anaerobic clay-rich B and aerated E or C horizons, the contrasting hydrodynamic conditions enhanced manganese (Mn) oxidizing fungal activity and the formation of biotic Mn-rich pedofeatures. Both types of pedofeatures trapped metal pollutants in deep soil horizons. In our work, the impacts of centenary anthropogenic activity were amplified by millenary cryogenic structures, acting together to promote fast soil dynamics, within a few decades.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: