Dans le contexte actuel, il devient nécessaire de trouver des énergies alternatives et de préserver les sols agricoles pour la production de ressources alimentaires. Ainsi, ce travail avait pour objectif majeur d'étudier la potentielle adaptation et utilisation d'une plante bioénergétique, le Miscanthus x giganteus, sur sites et sols fortement contaminés en métaux et métalloïdes, donc impropres à toute activité alimentaire. Le site d'étude choisi est un ancien site minier situé dans le Limousin sur lequel le traitement de l'or dans les années 60 a induit des dépôts fortement contaminés, et où un couvert végétal est actuellement en développement. Les résultats de culture mettent clairement en évidence les capacités d'adaptation de cette plante, avec un faible transfert d'éléments potentiellement toxiques, même sur des sols acides fortement contaminés (As jusqu'à 83000 mg.kg-1, Pb - 15000 mg.kg-1 et Sb - 1100 mg.kg-1) et ayant de faibles propriétés agronomiques. De plus, la biodisponibilité des métaux ne représente que 1 à 5% des teneurs totales en fonction de l'extractant utilisé, ce qui représente de très importantes valeurs, étant donné les teneurs totales. Ceci est directement lié à la minéralogie du site. La réponse du M. x giganteus au stress métallique met en évidence une forte réduction du rendement de biomasse, une faible perturbation de la photosynthèse nette, une réduction de la conductance stomatique et de la concentration intracellulaire en CO2. De plus, la plante modifie la réponse potentielle des bactéries et archées rhizosphériques oxydatrices de l'ammonium en nitrite dans la réaction de nitrification. Comme attendu, plus la contamination est importante, et plus la réponse de M. x giganteus est marquée. En dépit d'un transfert d'As, Sb et Pb très réduit vers les parties aériennes de la plante, les concentrations mesurées ne permettraient pas une revalorisation industrielle rapide du site mais la culture de la plante serait plutôt stabilisatrice du sol. Des amendements de type agronomiques seraient susceptibles d'améliorer les rendements en vue d'une revalorisation industrielle.

Les recherches entreprises dans cette thèse visent à définir les processus de formation des anthroposols archéologiques précolombiens sur le territoire guyanais ainsi qu'à participer à la restitution des activités humaines passées. Elles sont fondées sur l'étude et l'analyse des propriétés intrinsèques des sédiments archéologiques, telles que, d'une part, leur nature et leur organisation pédo-sédimentaires, et d'autre part, leurs propriétés physico-chimiques. La possibilité de disposer d'un corpus de sites archéologiques de plein air dans différents contextes géomorphologiques (plaine alluviale, colline latéritique pour les montagnes couronnées), et la mise en place d'une approche géoarchéologique combinant observations micromorphologiques et analyses physico-chimiques, a permis d'investiguer différents types d'anthroposols précolombiens guyanais, et de les caractériser suivant plusieurs marqueurs anthropiques, directs et indirects. L'analyse géoarchéologique révèle que la pédogénèse naturelle a été impactée par l'anthropisation ancienne et indique une certaine résilience des sols. La micromorphologie des sols a permis de mettre en évidence des microtraces anthropiques telles que des charbons (micro et macro) et des céramiques, communs aux deux contextes, ainsi que différents types d'agrégats brûlés provenant de la surface des sols ayant subi la chauffe pour les montagnes couronnées. L'activité anthropique a aussi probablement favorisé les processus de lessivage des argiles par des apports anciens de cendres. La pédofaune a été transformée comme le laisse supposer, en lames minces, la présence de traits rapportés à Pontoscolex corethrurus. Les analyses archéo-environnementales complémentaires mises en place dans ce travail (anthracologie, phytolithes, susceptibilité magnétique) ont permis de compléter les données acquises sur la mise en place des anthroposols étudiés. Ces travaux, précurseurs pour le territoire guyanais, et en s'inspirant des études menées non loin, en Amazonie brésilienne sur les terra preta/mulata ou Amazonian Dark Earth, viennent compléter le référentiel des anthroposols archéologiques développés en Amazonie. Ils ont, en outre, permis d'émettre plusieurs hypothèses quant à l'origine des marqueurs d'activités, directs ou indirects, observés dans les anthroposols archéologiques, et de mettre ainsi en évidence les manifestations humaines anciennes qui auraient pu avoir lieu sur les sites étudiés. Des activités fondamentales telles que les foyers domestiques ou la mise en culture des sols semblent avoir pris place sur ces derniers. Des hypothèses sur les modèles d'occupation de l'espace ont été proposées en s'intéressant aux zones de rejet principalement, situées en retrait des maisons supposées et à proximité du fossé dans le cas des montagnes couronnées. Cette étude s'inscrit typiquement dans une approche archée-environnementale qui vient préciser les liens étroits qu'entretenaient les populations précolombiennes avec leur environnement. / The research undertaken in this thesis, aims to identify the formation processes of the pre­Columbian archaeological anthropogenic soils in the French Guiana territory as well as to contribute to revisiting ancient human activities. lt is based on the study and analysis of the intrinsic properties of archaeological sediments, such as, on the one hand, their nature and their pedo-sedimentary composition, and on the other hand, their physicochemical properties. The availability of a corpus of open air archaeological sites in different geomorphological settings (e.g., floodplain; lateritic hill with circular ditch glossed in French montagne couronnée), and the implementation of a geoarchaeological approach combining micromorphological observations and physicochemical analyses, enabled to investigate different kinds of pre-Columbian anthropogenic soils in French Guiana, and to characterize them according to several anthropogenic markers, both direct and indirect. Geoarchaeological analysis revealed that the natural pedogenesis has been impacted by the ancient anthropization and indicates a certain resilience of soils. The soil micromorphology demonstrated anthropogenic microtraces such as charcoal (micro and macro) and fragments of pottery, common to both contexts, as well as different kinds of heated aggregates originating from the surface of the soils having been burned, only for the montagnes couronnées sites. Anthropogenic activity probably also contributed to the process of leaching of clay via the formed ashes. The pedofaune has been transformed as one may assume, in thin sections, the presence of pedofeatures related to Pontoscolex corethrurus. Additional archaeo-environmental analyses implemented in this study (anthracology, phytoliths, magnetic susceptibility) allowed completing the data acquired on the implementation of the studied anthropogenic soils. These studies, pioneering for French Guiana, though inspired by studies in the near Brazilian Amazon on terra preta/mulata or Amazonian Dark Earth, complement the repository of archaeological anthropogenic soils developed in the Amazon. Furthermore, they allowed several hypotheses about the origins of the activity markers, either direct or indirect, observed in the archaeological anthropogenic soils, and evidenced ancient human events that could have taken place on the sites studied. Fundamental activities such as house tires or the cultivation of the land appear to have taken place on the latter. Assumptions about the models of occupation of space have been proposed mainly by refuse areas behind the supposed houses and near the ditch in the case of the montagnes couronnées. This study is situated in an archaeo-environmental approach demonstrating the close relations between pre-Columbian populations with their environment.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5187172 bytes, checksum: 61b37fe6f98b554b3f89fd456eb5e011 (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to characterize the anthroposols located under natural shelter of limestone rocks in the north of Minas Gerais, where pre-Columbian people lived for thousands of years, bringing and removing matters of different natures and origins. In these shelters, very unique anthropogenic soils were developed, and on which there is still no pedological studies. Therefore, we sought to physically, chemically, mineralogically and micromorphologically characterize these soils collected from five archaeological sites, four in limestone shelters and one in a non-sheltered environment, present in two protected areas in the north of Minas Gerais: Parque Nacional (PARNA) Cavernas do Peruaçu and Parque Estadual da Lapa Grande. The samples were subjected to physical and chemical routine analysis, full attack, total organic carbon (TOC) and fractionation of humic substances, mineralogical and micromorphological analysis, besides fractionation of inorganic forms of phosphorus and extraction of oxides. According to the results, the soils have polycyclic genesis, marked by an evident climate alternation associated with distinct periods of human occupation. This polycyclic nature gives them very different characteristics of soils developed under natural pedogenic processes. In general, the soils have very different color tints, varying from 2.5YR to 10YR in the same profile. Texturally, there is no predominance of any significant fraction, being loam the dominant textural class. In the sand fraction, the amount of shells, bones, and especially coal, particles originating from the cumulative process of human occupation is considerable. Chemically, the soils under shelters have high pH values, around 8.5 to 9.0. The cationic exchange complex is almost entirely populated by exchangeable bases, especially Ca and Mg, reaching values of V (%) equal to 100% in all layers, as in the Lapa do Boquete and Malhador. The levels of P-extractable (Mehlich-1) were high in all sheltered soils, reaching 103-649 mg/dm 3. However, in the site outside of these shelters they were much lower, yet suggesting an even improvement of this element associated with anthropic activity. In mineralogy, the presence of kaolinite, illite, calcite and apatite, and iron oxide (hematite, goethite and maghemite) was detected in the clay fraction. The silt and sand fractions revealed the presence of quartz, mica, calcite, magnetite and apatite. In the sand fraction the same minerals were also identified from the silt fraction. The presence of oxides with magnetic attraction in all fractions is remarkable, especially in the sand fraction, mainly associated with charred layers. The TOC levels showed a considerable extent, expressed by values from 0.12 to 5.25 g kg-1. The Humin fraction is predominant over the others (humic and fulvic acids) in all layers. The micromorphological analysis revealed an abundance of material in distinct levels of physical-chemical change, showing the polygenetic nature of soils. The results of this study allow us to infer that the occupation of these shelters was episodic and cumulative over the millennia, since there is a degree of uniformity of the characteristics originated from human activity along the profiles. On the other hand, there are nuances that demonstrate that the occupation showed variations in relation to its type and intensity. Low values of Mehlich-P, relative to other anthropossols, reinforce the archaeological hypothesis that the shelters were not used as fixed settlement sites, of large numbers of people, but probably as traffic areas where they developed specific activities. Finally, it was found that the pedological attributes studied are proving useful and significant in the interpretation of archaeological information, complementing and reinforcing the need for greater interaction between pedology and archeology. The soils studied have many specific characteristics that differentiate them considerably from the other Brazilian anthropossols so far studied. In addition, the sheltered soils have a kind of heterogeneity originated from its depositional polycyclic nature, which makes it impossible for them to be classified in current systems. Therefore, it is necessary to undertake further studies on such soils in other regions of Brazil in order to know them better and obtain more similarities to group these soils, making them sortable. / O presente estudo teve como objetivo caracterizar os antropossolos localizados sob abrigos naturais de rochas calcárias, no norte do estado de Minas Gerais, onde populações pré-colombianas viveram por milhares de anos, aportando e removendo matérias de naturezas e procedências distintas. Nestes abrigos desenvolveram-se solos antropogênicos muito peculiares, e sobre os quais ainda não se tem estudos pedológicos. Portanto buscou-se caracterizar física, química, mineralógica e micromorfologicamente alguns solos coletados em cinco sítios arqueológicos, sendo quatro em abrigos calcários e um em ambiente não abrigado, presentes em duas unidades de conservação no norte de Minas: o Parque Nacional (PARNA) Cavernas do Peruaçu e o Parque Estadual da Lapa Grande. As amostras foram submetidas a análises físicas e químicas de rotina, ataque total, carbono orgânico total e fracionamento das substâncias húmicas, análises mineralógicas e micromorfológicas, além de fracionamento das formas inorgânicas de fósforo e extração de óxidos. De acordo com os resultados encontrados, os solos estudados apresentam gênese policíclica, marcada por uma pronunciada alternância climática associada a distintos períodos de ocupação antrópica. Essa natureza policíclica confere aos mesmos, características bem distintas de solos desenvolvidos sob processos pedogenéticos naturais. De maneira geral os solos apresentam cores com matizes bem distintas, chegndo a variar de 2,5YR a 10YR no mesmo perfil. Texturalmente não existe predomínio expressivo de nenhuma fração, sendo a classe textural franco a dominante. Na fração areia é considerável a quantidade de partículas de conchas, de ossos, e principalmente de carvão, originárias do processo cumulativo de ocupação antrópica. Quimicamente os solos sob os abrigos apresentam valores de pH elevados, em torno de 8,5 a 9,0. O complexo de troca catiônica é praticamente todo preenchido pelas bases trocáveis, principalmente Ca e Mg, alcançando valores de V(%) iguais a 100% em todas as camadas, como na Lapa do Boquete e do Malhador. Os teores de P-extraível (Mehlich-1) encontrados foram elevados em todos os solos dos abrigos, atingindo valores de 103 a 649 mg/dm3. Já no sítio fora dos abrigos estes foram bem menores, mesmo assim sugerindo um enrriquecimento deste elemento associado a atividade antrópica. Na mineralogia detectou-se na fração argila a presença de caulinita, illita, calcita e apatita, além de óxidos de ferro (hematita, goethita e aghemita). As frações silte e areia revelaram a presença de quartzo, micas, calcita, magnetita e apatita. Na fração areia também foram identificados os mesmos minerais da fração silte. É marcante a presença de óxidos com atração magnética em todas as frações, especialmente na fração areia, associada principalmente a camadas carbonizadas. Os teores de COT revelaram uma amplitude considerável, expressa pelos valores de 0,12 a 5,25 dag kg-1. A fração Humina é predominante sobre as demais (Ácidos Húmicos e Ácidos Fúlvicos) em todas as camadas. As análises micromorfológicas revelaram uma riqueza de materiais em níveis de alteração físico-química distintas, evidenciando a natureza poligenética dos solos. Os resultados obtidos neste estudo permitem inferir que a ocupação destes abrigos foi episódica e cumulativa ao longo dos milênios, visto que existe uma certa homogeneidade das características provenientes da atividade humana ao longo dos perfís. Por outro lado existem nuanças que demonstram que a ocupação mostrou variações no que tange ao tipo e a intensidade da mesma. Baixos valores de P-Mehlich, em relação a outros antropossolos, reforçam as hipóteses arqueológicas de que os abrigos não eram utilizados como locais de assentamento fixos, de grandes contingentes humanos, mas provavelmente como locais de passagem onde se desenvolviam atividades específicas. Por fim constatou-se que os atributos pedológicos estudados, se revelam uteis e significativos na interpretação das informações arqueológicas, complementando e reforçando a necessidade de uma maior interação entre a pedologia e a arqueologia. Os solos estudados apresentam muitas características particulares que os diferenciam consideravelmente dos demais antropossolos brasileiros até agora estudados. Além disso, os solos sobabrigos apresentam uma heterogeneidade, proveniente da sua natureza deposicional policíclica, que os impossibilita de serem classificados nos sistemas de atuais. Sendo assim torna-se necessário realizar mais estudos em solos dessa natureza em outras regiões do Brasil a fim de conhecê-los melhore obter similaridades que permitam agrupar estes solos tornando-os classificáveis.

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No. of bitstreams: 1 antonio_jn_dr_prud.pdf: 41977459 bytes, checksum: 3fa0898cf5b3dd50324d815bd11bf520 (MD5) Previous issue date: 2017-11-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A expansão de áreas urbanas e os diferentes tipos de uso da terra, nestas áreas, causam modificações nas características naturais dos solos, pois no ambiente urbano há a ação de diversos processos mecânicos, como a retirada, transporte e deposição de materiais de diversas origens e composições. As alterações no solo são significativas, de forma que muitos países inseriram novas categorias de solos aos seus sistemas de classificação. No Brasil, os solos resultantes de ações antrópicas, foram conceituados como Antropossolos, caracterizados pelas alterações na paisagem e na composição física e química, incluindo a presença de artefatos e materiais contaminantes. Para realizar a caracterização e o mapeamento dos Antropossolos, inicialmente foi realizado o levantamento das características dos solos naturais, sua relação com os atributos do relevo no município de Presidente Prudente – SP, e o mapeamento preditivo de solos, com uso de redes neurais artificiais. A compreensão da relação existente entre os solos e os atributos do relevo derivados de um modelo digital de elevação forneceu informações para relacionar os principais padrões de ocorrência de tipos de solos aos atributos de elevação, declividade, curvatura do relevo, geoformas e aspecto. Entre as variáveis utilizadas para o mapeamento preditivo dos solos, as que tiveram destaque foram declividade e geoformas, apresentando similaridade de padrão de ocorrência. As áreas de ocorrência dos Neossolos estão, principalmente, relacionadas às áreas de declividades de 20% ou acima, os Latossolos têm padrão de ocorrência nas áreas com declividades inferiores a 8%, os Argissolos variam em declividades médias acima de 3% e abaixo de 20% e os solos hidromórficos (Gleissolos e Planossolos) estão localizados nos fundos de vale com declividades abaixo dos 3%. As redes neurais artificiais se mostraram uma técnica eficiente para o delineamento das unidades de solos e permitiram a identificação de componentes da paisagem por meio do estabelecimento de padrões gerados a partir das coletas de amostras. Com base nos atributos do relevo e do mapeamento preditivo dos solos foi realizada a caracterização das áreas de antigos depósitos de resíduos sólidos urbanos na área urbana de Presidente Prudente – SP, as quais estão predominantemente localizadas nos compartimentos de fundos de vale, em curvaturas côncavas, declividades de relevo ondulado e forte ondulado e em solos Argilosos e hidromóficos (Gleissolos e Planossolos). Os Antropossolos em antigas áreas de disposição de RSU são classificados no segundo nível como Líxicos, devido à presença de materiais orgânicos e artefatos de origem e composições diversas, e podem conter substâncias contaminantes. Para a classificação no terceiro e quarto níveis foi delimitada uma área de influência a partir de uma das antigas áreas de disposição de RSU, localizada no Parque Furquim. Foram realizadas análises granulométricas e de presença de metais pesados nos solos. Os elementos analisados foram Arsênio (As), Cádmio (Cd), Chumbo (Pb) e Crômio (Cr). Os resultados foram comparados com os Valores de Referência de Qualidade utilizados no estado de São Paulo, e indicaram a presença de Chumbo (Pb) e Crômio (Cr) acima dos Valores de Referência de Qualidade em alguns pontos, localizados à montante da área delimitada, em fundos de vale próximos ao curso d’água. A área foi classificada pela ocorrência de Antropossolos Líxicos Áquicos e Órticos com presença de elementos tóxicos e de Antropossolos potenciais. Por se tratar de um conceito recente, os estudos para o conhecimento das características dos Antropossolos, são fundamentais para a compreensão da sua dinâmica e para propor medidas de recuperação e de planejamento para o uso adequado. / The expansion of urban areas and different types of land use in these areas cause modifications in the natural characteristics of the soils, since in the urban environment there are several mechanical processes, such as the removal, transportation, and deposition of materials of various origins and compositions. The alterations in the soil are significant, with many countries inserting new soil categories into their classification systems. In Brazil, soils resulting from anthropic actions are considered as Anthroposols, characterized by changes in the landscape and physical and chemical composition, including the presence of artifacts and contaminating materials. In order to carry out the characterization and mapping of the Anthroposols, initially a survey of the characteristics of the natural soils was carried out, including their relation with the attributes of the relief in the municipality of Presidente Prudente - SP, and the predictive mapping of soils, using artificial neural networks. Understanding of the relationship between the soils and relief attributes derived from a digital elevation model provided information to relate the main patterns of occurrence of soil types to the attributes of elevation, slope, relief curvature, geoforms, and aspect. Among the variables used for the predictive mapping of soils, those that stood out were slope and geoforms, presenting similarities in patterns of occurrence. The areas of occurrence of the Neosols are mainly related to the slope areas of 20% or above, the Oxisols present a pattern of occurrence in areas with slopes lower than 8%, the Argisols vary in average slopes above 3% and below 20%, and the hydromorphic soils (Gleysols and Planosols) are located in valley bottoms with gradients below 3%. Artificial neural networks proved to be an efficient technique for the delineation of soil units and allowed identification of landscape components by establishing patterns generated from sample collections. Based on the attributes of soil relief and predictive mapping, characterization of areas of former urban solid waste deposits in the urban area of Presidente Prudente – SP was carried out, predominantly located in valley bottom compartments, in concave curves, slopes of undulating relief and strong undulation and in clayey and hydromorphic soils (Gleysols and Planosols). Anthroposols in former USW disposal areas are classified in the second level as Líxicos, due to the presence of organic materials and artifacts of various origins and compositions, which may contain contaminating substances. For classification in the third and fourth levels, an area of impact from one of the former USW disposal areas was delimited, located in Parque Furquim. Granulometric analyzes and evaluation of the presence of heavy metals in the soils were carried out. The analyzed elements were Arsenic (As), Cadmium (Cd), Lead (Pb), and Chromium (Cr). The results were compared with the Quality Reference Values used in the state of São Paulo and indicated the presence of Lead (Pb) and Chromium (Cr) above the Quality Reference Values at some points, located upstream of the delimited area, in valley bottoms near the watercourse. The area was classified by the occurrence of Líxicos Áquicos and Órticos Anthroposols with the presence of toxic elements and potential Anthroposols. As it is a recent concept, studies aiming to increase knowledge on the characteristics of Anthroposols are fundamental to the understanding of their dynamics and to propose measures of recovery and planning for appropriate use. / 2013/03505-6