|
L'UMR 1114 INRA-UAPV "Environnement Méditerranéen Modélisation des Agro-Hydrosystèmes" (Emmah) a depuis 1984 développé une compétence sur les transferts de gaz, ainsi que sur les biogéotransformations affectant leur production/consommation.
Les gaz concernés sont liés à l'aération du sol (O2), à la minéralisation aérobie ou anaérobie de composés organiques (CO2, H2, CH4 notamment), à d'autres processus microbiens (N2O, N2). Il peut aussi s'agir de gaz traceurs de flux in situ ou en laboratoire (Kr, Ra (collaboration IRSN)), ou de gaz utilisés comme inhibiteurs de biotransformations (C2H2 notamment). Mais la compétence méthodologique de l'unité inclut aussi la possibilité de mesurer NH3 et H2S.
Eut-égard à ces gaz, l'unité a développé des travaux expérimentaux relatifs à :
- leur production/consommation biologique (O2, CO2, H2, CH4, N2O, N2) au cours de processus variés : respiration aérobie, nitrification et dénitrification, fermentation, acétogénèse, méthanogénèse (en interaction avec d'autres réactions comme les réductions de Fe(III), Mn(IV) et SO4--), et la réactivité géochimique abiotique du milieu ;
- les propriétés de transfert des sols pour les gaz : coefficient de diffusion en phase gazeuse et perméabilité à l'air ;
- la distribution des gaz et des pressions totales dans le sol in situ ;
- les flux de gaz à l'interface sol atmosphère.
L'unité dispose ainsi de moyens expérimentaux de laboratoire pour des incubations microbiennes avec suivis de productions/consommations de gaz (incubateurs, matériel de base de microbiologie), de moyen de mesure des concentrations en gaz (chromatographes en phase gazeuse de laboratoire, micro-électrodes à oxygène (l'unité avait jusqu'à récemment un laboratoire dédié à leur construction et utilisation ; faute de personnel suffisant, elle a décidé d'abandonner cette activité) ; capteurs infratrouges), de moyen de mesure des coeeficients de transfert (cellule Krypton). L'unité dispose de moyens de terrain. Concernant les mesures "gaz", elle dispose de sondes aiguilles transportables pour des cartographies rapides (actuellement de CO2), et surtout d'un ensemble pour le suivi en continu de l'atmosphère du sol en environ 25 profondeurs et pour la mesure "en continu" des gaz au niveau de 5 enceintes à fonctionnement automatisé. Ce dispositif comprend notamment un chromatographe en phase gazeuse "transportable" 4 voies permettant de doser simultanément O2, CO2, N2, N2O, H2, CH4, (Kr, C2H2,), NH3 et H2S couplé à des enceintes et des sondes via des vannes de commutation etc. Elle avait aussi la maîtrise de capteurs de pression différentielle très sensibles (mis au point avec l'IUT de Marseille).
Au niveau de la modélisation, l'unité a développé plusieurs modèles "gaz" ayant des objectifs différents. Elle a une compétence importante en calcul numérique et en modélisation informatique associée à une description mécaniste des processus. Une première génération de modèles avait vocation à expliquer les variations de diffusion gazeuse et était basée sur des approches de type réseaux de pores (théorie du milieu effectif, théorie de la percolation). L'aération au niveau du sol et l'anoxie a été envisagées par l'emboitement de 2 échelles : une approche centimétrique de type tri-dimensionnel pour évaluer la distribution de O2 dans les mottes de sol et une approche monodimensionnelle pour simuler les transferts verticaux de gaz dans les macropores. Ces modèles ont donné lieu à l'insersion de modules de gaz dans des modèles simulant simultanément les transferts d'eau, de solutés et de chaleur à l'échelle du profil de sol. Par ailleurs, des travaux importants sont actuellement en cours pour modéliser les couplages entre microbiologie et gochimie abiotiques pour des conditions fluctuantes d'aération.
|
|
