Devenir du plomb dans le système sol-plante : Cas d'un sol contaminé par une usine de recyclage du plomb et de deux plantes potagères (Fève et Tomate)

Fate of lead in the soil-plant system. Case of a soil contaminated by a lead recycling plant fallouts and of two edibles plants (tomato and broad bean)

• Auteur / Autrice : Marie Cecchi
• Direction : Camille Dumat, Agnès Maritchù Guiresse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agrosystèmes, écosystèmes et environnement
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Translocation

Fève

Tomate

Toxicologie génétique

Sites contaminés

Plomb

Résumé

Le plomb est un métal toxique exploité depuis près de 5000 ans, dont l’usage s’est largement accentué avec la révolution industrielle. En raison de ses très nombreuses utilisations, il a largement été répandu dans l’environnement. Même si les rejets de plomb sont contrôlés de nos jours (directives cadre européennes sur l’eau et les sols, règlementation REACH), il est toujours utilisé, notamment pour la fabrication des batteries. Les sols contaminés au plomb sont très nombreux, et sa persistance représente un problème environnemental majeur, notamment en raison de sa toxicité vis-à-vis des écosystèmes. Dans ce contexte, le comportement du plomb a été étudié le long d’un profil de sol dans l’enceinte d’une usine de recyclage du plomb grâce à une approche pédologique globale. Ce sol présente une forte contamination en surface (prés de 2000 mg. Kg-1), avec une migration du plomb issus des retombées atmosphériques de l’usine jusqu’à 60 cm de profondeur environ. Les signatures isotopiques proches de celles retrouvées autour d’une usine de métallurgie, combinées à des facteurs d’enrichissement et des pourcentages de plomb anthropique élevés en surface confirment ces constatations. Cette contamination en plomb s’accompagne d’une contamination en autres métaux, sous produits du process de l’usine (Sb, Sn, As, Cu et Zn). Les extractions séquentielles ont montré que le plomb anthropique est majoritairement lié aux carbonates, alors que le plomb naturel est plutôt lié aux oxydes de fer. De plus, l’existence d’une fraction échangeable importante souligne un risque potentiel de transfert du plomb vers la chaîne trophique. La phytodisponibilité de ce plomb a été évaluée à l’aide d’un dispositif de microculture sur la fève et la tomate. En huit jours d’exposition, aucune phytotoxicité n’a été mise en évidence. Ces expériences ont cependant montré un important transfert du plomb vers les racines, avec une majeure partie adsorbée. Par contre, la translocation du plomb vers les parties aériennes est limitée, démontrant une aptitude des plantes à séquestrer le plomb dans les racines. Ces expériences ont aussi montré que les racines des plantes avaient une forte influence sur le sol qui les entoure, en provoquant une importante diminution du pH, qui a pour conséquence une diminution de la fraction liée aux carbonates accompagnée d’une forte augmentation de la fraction échangeable. Enfin dans une partie plus exploratoire, nous avons comparé une mode de culture largement utilisé en laboratoire (hydroponie) avec l’exposition directe en sol, plus proche des conditions naturelles. Le sol contaminé se révèle génotoxique dans les deux cas, mais avec des amplitudes différentes dans la réponse. Les transferts du plomb vers les racines sont équivalents, mais la translocation vers les feuilles est plus importante dans le cas de l’exposition directe au sol. Cette translocation est accompagnée de teneurs plus élevées en plomb (total et libre) dans la sève.

Toxic for the ecosystems, lead is one of the most widespread pollutants in the soils and thus represents a major environmental problem. In this context, the fate of Pb in a calcareous soil contaminated by a lead recycling plant fallout and in the rhizosphère of 2 plants was studied. The soil presents a strong contamination in surface with a migration of Pb until 60 cm. Anthropogenic Pb is mainly bound to carbonates whereas natural Pb is associated to iron oxides. The root' s activity affects this Pb distribution, by decreasing the pH, involving a decrease of the carbonates-bound fraction and an increase of the exchangeable one. An important transfer of towards the roots is shown, with most of Pb adsorbed on their surface, and a limited translocation towards the aerial parts. The plants do not present any symptom of toxicity, however this contaminated ground is genotoxic.