Rapport final de la convention de recherche intitulée "Suivi et aide à l’administration concernant la mise en application (1) de l'outil de prédiction et de gestion de la capacité des sols à accepter l’épandage d’amendements organiques conforme à la réglementation (outil CAPASOL), et (2) du Décret « sols »." (acronyme : CAPASOL 3)

Vandeuren, Aubry [UCL] Pereira, Benoît [UCL] Sonnet, Philippe [UCL]

La convention CAPASOL 3 a poursuivi deux objectifs principaux. D’une part, elle a permis de proposer la version la plus aboutie de l’outil de prédiction de la capacité des sols à accepter l'épandage d'amendements conforme à la réglementation de l'arrêté du Gouvernement wallon du 12 avril 1995 . Cet outil (appelé « outil CAPASOL » dans ce qui suit) a été réalisé à partir des analyses de sols obtenues dans le cadre de la mise en application de l’arrêté, et qui sont à disposition de la Direction de la Protection des Sols (DGRNE-DPS). L’outil CAPASOL a pour objectif de recommander une analyse aux agriculteurs uniquement aux endroits où le risque de dépassement des normes de l’arrêté est élevé. Une première version fonctionnelle de cet outil avait été proposée au cours de la convention CAPASOL 2 . D’autre part, l’UCL a mis son expertise au service l’Administration au cours de la convention CAPASOL 3 pour lui fournir des délivrables et éléments de réflexion indispensables à la mise en application du décret « sols » . La convention a été effectuée par l’Université Catholique de Louvain pour compte de la Région wallonne. La durée de la convention était de 14 mois (février 2012 – mars 2013). Les données et résultats sont et restent propriétés de la Région wallonne, qui a financé la convention. Le premier résultat de la convention CAPASOL 3 est la mise à jour de la base de données CAPASOL, via l’ajout de plus de 5500 résultats d’analyse, pour constituer une base de données de 17 668 résultats d'analyse de concentration de sept éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb et Zn) et du pH au sein de parcelles de sols agricoles géoréférencées. L’encodage de la base de données a été réalisé en grande partie de manière automatisée, ce qui a permis d’améliorer grandement la traçabilité des données. Des améliorations ont été apportées sur le tracé des contours des Familles de Sols-ETM mises au point au cours de CAPASOL 2. Ces familles, valables pour tous les ETM, avaient été constituées de manière à regrouper les sols dans lesquels les concentrations en éléments traces métalliques sont semblables. Le contour de ces familles a été modifié dans la convention CAPASOL 3 de manière à proposer la carte des Unités Spatiales de Comparaison ou USC, adaptée aux spécificités de chaque élément trace concerné par la convention. L'analyse exploratoire de la base de données CAPASOL 3 a permis de mettre au point une procédure permettant de valoriser au mieux ces données, provenant de 14 laboratoires différents, au cours d’une période de 18 ans. Les localisations, la présence de biais analytiques temporels ainsi que la structure spatiale des données ont été vérifiées pour chaque laboratoire. La présence de biais inter laboratoire a également été vérifiée, et ont été constatés aussi bien dans les anciennes données (avant 2009) que dans les nouvelles données (endéans 2009 - 2012). Ces biais nuisent grandement à la qualité de la base de données. Une méthode de correction de ces biais partiellement automatisée et inspirée de CAPASOL 2 a été mise au point durant la convention. L’algorithme de prédiction spatiale des concentrations en ETM mis au point au cours de la convention CAPASOL 2 et qui permet de tenir compte de l’incertitude spatiale associée au tracé des limites des Unités Spatiales de Comparaison a été amélioré en collaboration avec un expert en géostatistiques (Pr. Patrick Bogaert, de l'UCL), notamment de manière à intégrer la possibilité de prendre en compte un modèle de retombées. Cet algorithme a été employé pour réaliser des cartes de concentrations de fond en As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb et Zn dans les sols wallons à partir des données CAPASOL 3, de l’Inventaire forestier et des données POLLUSOL 1 . Cet algorithme a également été utilisé pour réaliser la carte de probabilité de dépassement de seuil, sur laquelle est basé l'outil CAPASOL. Les paramètres optimaux pour l’outil CAPASOL ont été proposés de manière à tenir compte à la fois des spécificités de chaque ETM, de celles des Unités Spatiales de Comparaison et des résultats obtenus au cours de l’étape de validation de l’outil CAPASOL. L’outil indique qu’environ 70 % de la surface wallonne agricole ne représente pas de risque de dépassement de normes, et fournit la réponse attendue dans 96.7 % des cas en moyenne pour tous les ETM. Une estimation du bilan en ETM à long terme a été réalisée, en se basant sur les apports d'ETM par les matières fertilisantes évalués au cours de la convention CONTASOL , et en les comparant à une évaluation des exports en ETM par les matières végétales produites sur base de valeurs recueillies dans la littérature. Les résultats de cette première approche montrent qu’un peu moins d’1% des sols wallons pour lesquels la norme n’est pas dépassée actuellement seront susceptibles de présenter des teneurs en ETM supérieures aux normes d’ici 100 ans. Enfin, une réflexion sur la définition et le rôle à attribuer aux concentrations de fond dans le cadre de la réglementation a été opérée en concertation avec l’Administration, en faisant intervenir des experts étrangers et wallons, et en particulier vis-à-vis des sols de remblai. Cette réflexion a notamment permis de rédiger un document pour proposer aux experts en charge d’étude de site pollués la méthode pour obtenir une valeur de concentration de fond dans le cas où il souhaite contester la valeur de la carte réalisée au cours de cette convention.

(eng) The CAPASOL 3 research project was conducted by the Soil Science and Environment Geochemistry research group from Earth and Life institute (ELI) of the Catholic University of Louvain on behalf of the Walloon Region, over a period of 14 months. The data and results are and remain the property of the Walloon Region, which funded the research. Two main objectives were aimed by this research agreement. The first one is the parametrisation of the CAPASOL tool, which predicts the ability of the soil to accept the application of amendments in conformity with the regulations of the 12th April 1995 Decree of the Walloon Government. The first version of this tool was designed during the research agreement CAPASOL 2 and is based on soil analyzes obtained by the Administration in the course of the application of the decree. Its purpose is to recommend soil analyzes only in places where a high risk of norm exceedance concerning trace metal elements has been computed. The second objective was the furniture of deliverables and elements of reflexion to support the Administration regarding the implementation of the 5th December 2008 Decree of the Walloon Government. A first output of this research agreement is a database of 17,668 analytical results giving concentration values of seven trace metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn) and pH in soils of georeferenced agricultural plots all over Wallonia. A detail analysis was conducted on this database in the continuity of the research agreement CAPASOL 2 to make the best use of these data to produce GIS information layers which group Walloon soils into Spatial Comparison Units in each of which having similar trace elements concentration. The Spatial Comparison Units were used to assess the quality of the database and to produce the best version of the CAPASOL tool. An estimation of the bilan of trace metal elements in the Walloon agricultural soils was also conducted. In order to support the Administration implementing the soil decree, the map of trace metal elements background concentrations in soil of Wallonia was done. Guidelines to propose a background concentration when contesting the value of the map were written after conducting a reflexion on the definition and roles of background concentrations involving foreign and Walloon experts on this subject.