Mise en place d'une phytocénose métallicole en vue de la gestion de sites pollués par les métaux lourds et étude de l'influence d'un biostimulant sous forme de vermicompost liquide

Details

Supervisors

Lutts, Stanley

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biologie des organismes et écologie, à finalité spécialisée: biologie environnementale

Abstract

Un des grand défis du XXIè siècle est de réduire les pollutions générées par l’activité humaine et la révolution industrielle du XIXè siècle. Si en 1840 l’activité sidérurgique a permis à la Belgique de se démarquer au plan international, l’incidence de son succès pèse lourd sur la santé et l’environnement. Face à cet enjeu, il existe depuis plusieurs années des techniques d’assainissement des sols pollués aux métaux lourds. Toutefois, ces procédures chimiques, physiques et thermiques rencontrent de plus en plus de détracteurs et des techniques alternatives sont de plus en plus souvent envisagées. La phytoremédiation en est une. Cette technique repose sur l’utilisation de plantes résistantes aux métaux lourds pour dépolluer les sols contaminés. La phytoremédiation est appréciée pour son approche verte et non-énergivore, son faible coût et sa grande applicabilité. Nous étudions cinq espèces indigènes, potentiellement résistantes aux métaux lourds et dont les graines sont facilement accessibles dans le commerce : Deschampsia cespitosa L., Festuca rubra L., Holcus lanatus L., Rumex acetosa L., Silène vulgaris (Moench) Garcke. Ces espèces ont été choisies sur base de leur présence dans la végétation spontanée de sites calaminaires dont les sols présentent une teneur importante en métaux lourds. Ce travail a cherché à déterminé à quel point le cadmium, le plomb, le zinc et l’association de ceux-ci, perturbait le comportement physio-morphologique des espèces étudiées. Une première expérience a étudié les réactions de plantes en culture hydroponique en serre sous conditions (semi) contrôlées. Dans un second temps, une expérience de terrain s’est penchée sur le développement de ces mêmes espèces, semées en association en conditions réelles sur trois terrains expérimentaux dont deux présentaient des pollutions métalliques liées à une activité industrielle différentes. Dans le cadre de cette expérience, un biostimulant sous forme de vermicompost liquide a en outre été apporté à certaines parcelles afin de déterminer s’il était possible d’améliorer la résistance et le bon développement des espèces. L’expérience en serre nous a appris qu’au niveau morpho-physiologique, la croissance et la biomasse, ainsi que la phase sombre de la photosynthèse étaient négativement impactées pour toutes nos espèces. Nos espèces ont présenté plusieurs stratégies de résistances aux ETM quant à la perturbation de leur métabolisme chlorophyllien. Le calcul des facteurs de translocation, nous a permis de remarquer qu’une pollution au zinc augmente significativement la translocation du cadmium chez toutes les espèces et qu’on retrouve plus de cadmium et plus de zinc dans les parties racinaires des plantes exposées à ces métaux, que dans leurs parties aériennes. Dans une optique de phytoremédiation, Rumex acetosa est la plante dont les teneurs aériennes en Cd et Zn étaient les plus élevées et Holcus lanatus la plante dont les teneurs aériennes étaient les plus élevées pour le Pb. Grâce à l’étude de l’additivité des toxicités, nous avons pu déterminer que les effets des trois polluants présents simultanément n’ont pas d’effets additifs et qu’une interaction dont la nature reste à préciser a lieu au sein de la plante. L’expérience de terrain a mis en évidence que notre mélange d’espèces semble avoir un effet d’augmentation des teneurs en Cd et Pb pour un de nos sites expérimentaux. De plus, l’association du semi et de l’arrosage de vermicompost liquide, a tendance à réduire les teneurs en ETM des sols. Enfin, nous avons observé que l’addition de vermicompost liquide « thé » n’avait pas d’effet sur la biodisponibilité des métaux contenus dans le sol ni sur les teneurs en ETM des plantes. Toutefois, la production en biomasse avait tendance à être plus importante et un plus grand nombre d’espèces ont pu s’installer sur les parcelles arrosées de vermicompost liquide par rapport aux parcelles non semées et non arrosées de vermicompost.