Présenté sur la couverture du Journal de la Soil Science Society of America , des chercheurs de l'Université du Maryland (UMD) et du Conseil national de la recherche espagnol se sont associés pour créer une nouvelle caméra permettant d'imager l'activité des sols des zones humides en temps réel. Cette caméra donne à la technologie classique IRIS (indicateur de réduction des sols) une grande mise à niveau. IRIS est utilisé universellement par les chercheurs et les évaluateurs de sols pour déterminer si les sols se comportent comme des sols de zones humides et devraient donc être classés comme tels.

Cependant, devant cette nouvelle caméra, les évaluateurs de sols n'ont pas pu quantifier le taux de réduction du fer dans les sols humides saturés, et les chercheurs n'avaient aucun moyen de visualiser le processus en temps réel. Cette technologie ouvre de nouvelles voies de recherche en sciences du sol, et donne un aperçu convaincant du degré d'activité biochimique des sols des zones humides.

"L'intérêt pour ce document a été vraiment incroyable, même si ce n'était pas initialement la raison pour laquelle j'ai créé l'appareil photo, " dit Brian Scott, doctorant en Sciences et Technologies de l'Environnement à l'UMD. "Le papier montre que cet appareil photo fonctionne vraiment, mais ce qui intéressait les gens, c'était l'imagerie en temps réel et les taux de réduction du fer dans les sols des zones humides. Mais pour être honnête, la vraie raison pour laquelle je l'ai fait n'était pas pour la raison pratique de calculer les taux. Il s'agissait davantage d'essayer d'explorer des moyens de visualiser ce qui se passe dans l'environnement. j'étudie les sols, et tout est sous terre. J'ai donc développé cette méthode pour regarder ce qui se passe réellement sous la surface, ce qui est vraiment excitant pour moi."

« Il y a trois paramètres majeurs nécessaires pour classer une zone en zone humide :l'hydrologie ou l'eau, la communauté végétale, et les propriétés du sol, " ajoute Martin Rabenhorst, éminent pédologue, professeur en sciences et technologies de l'environnement à l'UMD, et co-auteur de cet article. « Ces éléments sont tous essentiels car les zones humides sont des écosystèmes hautement réglementés et protégés. Le sol est peut-être la pièce la plus compliquée du puzzle, car vous devez confirmer que certains processus biogéochimiques se déroulent réellement sous le sol où ils ne sont pas facilement visibles. »

Rabenhorst lui-même est l'inventeur d'une méthode plus verte d'IRIS, une technologie utilisée pour mesurer la quantité de réduction de fer se produisant dans les sols. La technologie utilise des revêtements d'oxyde de fer sur des tubes ou des films en plastique qui sont enfoncés dans le sol et laissés pendant 30 jours afin que le sol puisse réagir avec la peinture. Au fur et à mesure de ces réactions, la peinture est partiellement dissoute du tube. Si 30 pour cent ou plus de la peinture est enlevé, le sol se comporte comme un sol de zone humide typique.

"C'est vraiment à cause de la biochimie des micro-organismes dans le sol, " explique Scott. " Les organismes que j'étudie respirent le fer de la même manière que nous respirons l'oxygène. Ces micro-organismes sont anaérobies car ils se développent dans des environnements sans oxygène et ont besoin de fer pour respirer. L'oxygène est toxique pour eux, ils vivent donc dans des zones humides où le sol est souvent saturé d'eau et moins riche en oxygène. Ces organismes sont si répandus dans les sols des zones humides qu'ils constituent la base de nos tests pour voir si un sol est hydrique. Les tests IRIS sont donc devenus un point focal pour les biogéochimistes qui étudient les zones humides. »

Bien que cette technologie ait le potentiel de conduire les scientifiques vers toutes sortes de nouvelles voies de recherche, il n'est pas clair si cela pourrait conduire à des améliorations sur la route pour l'évaluateur de sol typique utilisant la technologie IRIS classique.

Mais comme Scott le décrit, les vraies découvertes de l'article viennent des méthodes utilisées pour créer cet appareil photo, ce qu'il dit est maintenant reproductible par n'importe qui pour environ 100 $. Il a converti une caméra endoscope utilisée par les plombiers et autres professionnels de l'industrie pour imager les tuyaux de descente, et couplé à cela avec un système sans fil envoyant des informations en temps réel avec juste un petit panneau solaire pour voir ce qui se passe 24h/24 et 7j/7. "Certaines des choses qui sont les plus importantes pour cet article n'étaient pas vraiment les résultats ; c'était le processus de développement qui ouvre de nouvelles applications et de nouvelles voies de recherche, ce qui est vraiment passionnant, " dit Scott.

L'idée est venue à Scott alors qu'il faisait du bénévolat dans le laboratoire d'Osvaldo Sala à l'Université d'État de l'Arizona en utilisant une machine appelée mini rhizotron qui est utilisée pour compter les racines des arbres avec une caméra à travers un tube creux dans le sol. Scott pensa, "Si nous pouvons prendre des photos de racines, nous devrions être capables de prendre des photos d'autres choses sous terre. quand Scott est venu dans le Maryland pour poursuivre son doctorat. et a commencé à travailler avec Rabenhorst, les choses se sont toutes mises en place. Le processus, cependant, n'était pas sans défis.

"Une fois que quelqu'un a traversé tout ce long processus pour faire fonctionner quelque chose, alors nous pouvons le faire encore et encore facilement, mais il faut beaucoup de temps pour le comprendre, " dit Scott. " Il a fallu beaucoup de temps pour comprendre comment faire fonctionner cet appareil photo, et je me suis heurté à des barrages routiers où j'ai presque démissionné s'il n'y avait pas eu la contribution et les idées des autres."

Scott appelle particulièrement quelques personnes en cours de route qui ont aidé à faire avancer ce processus. Un assistant de premier cycle, Kristin Webb, aidé à esquisser les conceptions initiales de la caméra. Un autre étudiant de premier cycle en sciences et technologies de l'environnement et récemment diplômé, Mât William Jacob, a aidé à concevoir et à imprimer la coque de l'appareil photo à l'aide d'une imprimante 3D. Et les collaborateurs espagnols du Conseil national de la recherche espagnol ont eu une idée similaire simultanément et ont aidé à trouver des moyens de convertir les images vidéo en images plates pouvant être analysées.

Scott souligne l'importance de la science collaborative tout au long de ce processus, et veut rendre cette technologie accessible à d'autres afin qu'elle puisse faire avancer la science et, en fin de compte, la santé environnementale. "Je ne suis pas intéressé à breveter cette technologie particulière parce que je veux que la science profite à tout le monde, " explique Scott. " Ce n'est pas une question d'argent avec ça, il s'agit de l'impact sur l'environnement. J'ai dépensé mon propre argent pour m'assurer que cela pourrait être construit avec le soutien du ministère, et je pense que si ça marche, et si cela aide un autre scientifique à faire une découverte encore plus grande, alors ça vaut le coup. Il s'agit d'aider le monde dans lequel nous vivons."

Scott est heureux de pouvoir contribuer à la science du sol et de se concentrer sur la restauration d'écosystèmes critiques comme les zones humides. « J'ai été ingénieur en environnement pendant des années, donc j'ai un intérêt à prendre soin de l'environnement, et une grande partie de ce que font les ingénieurs environnementaux est de nettoyer les dégâts, " dit Scott. "Tout ce que je fais maintenant est lié au rétablissement et à la restauration des écosystèmes. J'avais l'habitude de nettoyer les dégâts, mais c'est un animal différent de redonner aux écosystèmes leur gloire d'antan et de restaurer leur fonctionnement écologique."

Ce papier, intitulé "Outils d'imagerie visuelle macro et microscopique pour enquêter sur les bactéries réductrices de métaux dans les sols, " est publié dans le Journal de la Soil Science Society of America .