Behaviour of metals following intensive pig slurry applications to a natural field treatment process in Brittany (France)

It is well-known that heavy metals brought by intensive pig slurry applications accumulate in the soil; because of their potential impact on the environment, studying their behaviour is of utmost interest. The Solepur process has been developed in Brittany (France) where pig farming causes serious environmental problems; it enables the soil to be used as a treatment medium to process pig slurry. Numerous pig slurry applications were performed from 1991 to 1995 on an experimental hydrologically-isolated field specially equipped to recover all the leachate. These applications approximately corresponded to the amount which might have been spread over one century. The Solepur process can be considered as a simulation model for what happens to metals in pig slurry under normal field conditions over a long period of time. This work measured the concentrations of Cu, Zn, Mn, Co, Fe and Cd in pig slurry, in soil and in drainage water, and the results are discussed. Total concentrations and speciation data within the three different compartments were analysed and showed that Cu and Zn accumulate in the surface layer, whereas other metals, such as Mn and Co, dissolve and are washed away in the leachate. The increase in the bioavailability and toxicity of these metals as well as their impact on the environment are discussed. Résumé Il est bien connu que les métaux-lourds apportés par des épandages intensifs de lisier de porc sʹaccumulent dans le sol; lʹétude de leur comportement est donc de la plus haute importance étant donné leur impact potentiel sur lʹenvironnement. Le procédé Solépur a été développé en Bretagne (France), où lʹélevage porcin engendre de sérieux problèmes environnementaux; ce procédé utilise le sol comme un intermédiaire épuratif dans le traitement du lisier de porc. Des épandages répétés de lisier, correspondant approximativement à un siècle dʹépandage, ont été réalisés de 1991 à 1995 sur un champ expérimental isolé et équipé de façon à récolter totalement lʹeau de drainage. Cette étude est consacrée à la mesure des concentrations de Cu, Zn, Mn, Co, Fe et Cd dans le lisier de porc, le sol et lʹeau de drainage. Les concentrations totales et celles résultant de la spéciation chimique sont analysées dans ces trois compartiments et permettent de montrer que certains métaux (Cu et Zn) sʹaccumulent dans la couche de surface, alors que dʹautres (Co et Mn) sont lessivés. Lʹaccroissement de leur toxicité et de leur biodisponibilité ainsi que leur impact sur lʹenvironnement sont également discutés.