Intérêt du phytomanagement dans la gestion durable des sols pollués : recherche des mécanismes biologiques de transfert et de localisation de Cd, Pb, Zn dans les strates herbacées et arborées

Interest of phytomanagement in sustainable management of polluted soils : study of biological mechanisms of transfer and localization of heavy metals (Cd, Pb, Zn) in herbaceous and tree species

• Auteur / Autrice : Géraldine Bidar
• Direction : Pirouz Shirali, Francis Douay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terres solides et enveloppe superficielle
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Littoral

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress oxydatif

Biorestauration in situ

Bioaccumulation

Phytorestauration

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Résumé

Dans le bassin minier du Nord-Pas de Calais, deux fonderies de Pb et de Zn (Metaleurop Nord à Noyelles-Godault et Umicore à Auby) ont engendré par leurs rejets atmosphériques une forte contamination des sols, notamment en Cd, Pb et Zn. Cette dernière présente de sérieux risques pour les populations vivant à proximité des usines et pour l’environnement. Si ces risques ont fortement été réduits en 2003 par l’arrêt des activités de Metaleurop Nord, ils n’ont pas pour autant disparu du fait de la forte contamination des sols et d’une remobilisation potentielle des particules de terre polluées sous l’effet du vent ou du ruissellement des eaux pluviales ainsi que par le démantèlement des installations industrielles. Face à l’étendue de la contamination, la phytostabilisation apparaît comme une technique peu coûteuse, facile à mettre en place et respectueuse de l’environnement. Elle vise à installer un couvert végétal pérenne afin de stabiliser, tant physiquement que biochimiquement, les polluants dans le sol. L’objectif de la thèse a été d’évaluer le comportement d’une strate herbacée (Trifolium repens, Lolium perenne, Melilotus alba) et arborée (Robinier pseudoacacia, Alnu glutinosa, Salix alba et Sambucus nigra) pour leur utilisation en phytostabilisattion des sols fortement pollués en Cd, Pb et Zn. Des essais réalisés en vases de culture localisés dans trois contextes environnementaux différents (milieu controlé, in situ non exposé ou exposé aux poussières contaminées) ou sur une parcelle expérimentale ont confirmé que la voie racinaire était la principale voie de contamination de la végétation herbacée. En présence d’un couvert végétal dense, la contribution des poussières dans la contamination des herbes semble secondaire. Il a été montré que les métaux étaient faiblement transférés vers les parties aériennes de T. Repens et de L. Perenne et que ces herbes étaient relativement tolérantes aux métaux. Durant l’expérimentation, il a été constaté une réduction de la mobilité des métaux dans le sol. Ces observations suggèrent que les espèces étudiées pourraient constituer de bonnes candidates pour la phytostabilisation. Il pourrait en être de même pour M. Alba. Parmi les essences étudiées, R. Pseudoacacia est l’essence qui accumule le moins les métaux dans ses parties aériennes (feuille et branche). A l’opposé des racines, les branches sont les organes lesmoins contaminés. Au regard de S. Alba, R. Pseudoacacia et A. Glutinosa semblent peu sensibles à la contamination métallique. D’après l’ensemble des résultats obtenus, R. Pseudoacacia semble être une espèce à privilégier pour la phytostabilisation. Les premiers résultats obtenus sur S. Nigra montrent la faible capacité de cette essence à transférer les métaux vers les parties aériennes, faisant de ce dernier une candidate potentielle pour la phytostabilisation des sols fortement contaminés par les métaux lourds

In the mining area of the Nord-Pas de Calais council, two Pb and Zn smelters have led by their atmospheric emissions to a high metal contamination of soils, in particular Cd, Pb and Zn. This pollution generates risks for the environment and the population living near the smelters. Risks have been highly reduced in 2003 after the stop of Metaleurop industrial activities. However the risk has not disappeared due to the high soil contamination and its mobilisation via dust re-suspension, particles run-off or plant dismantling. Because of the large contaminated area, phytostabilization appears as an inexpensive technique, easy to set up and environmental friendly. This method consists in a perene vegetal cover established in order to physically and biochemically stabilize pollutants in soils. The objective of this work was to evaluate the behaviour of herbaceous species (Trifolium repens, Lolium perenne, Melilotus alba) and tree species (Robinier pseudoacacia, Alnus glutinosa, Salix alba, Sambucus nigra) for their use in the phytostabilization of Cb, Pb and Zn polluted soils. Experiments realised in pots located in three different environmental conditions (greenhouse, in situ exposed or not exposed to contaminated dusts) and in an experimental field confirmed that root was the main contamination pathway for the herbaceous vegetation. In the presence of a dense vegetal cover, the dust contribution of herb contamination seemed to be secondary. It was shown that metals were weakly transferred to aerial parts of T. Repens and L. Perenne and that these species were relatively tolerant to metals. During the experimentation, a reduction of metal mobility in soil was shown. These findings suggest that studied species could represent good candidates for phytostabilization. It could be the case as well for M. Alba. Among the studied species, R. Pseudoacacia is the one that accumulate lesser metals in its aerial parts (leaves and stems). In contrary to the roots, the stems are the least contaminated organs. In comparison to S. Alba, the species R. Pseudoacacia and A. Glutinosa seem to be less sensitive to the metallic contamination. According to our results, R. Pseudoacacia seems to be a species to give preference for phytostabilization. The preliminary results obtained on S. Nigra showed the weak capacity of this species to transfer metal to aerial parts, bringing this species as a potential candidate for the phytostabilization of metal highly contaminated soils