Extraire les métaux par les plantes

hyperaccumulatrices dans les potagers bruxellois?

Extraire les métaux par les plantes

hyperaccumulatrices dans les potagers bruxellois?

Nausicaa NORET & Thomas DROUET

LABORATOIRE D’ECOLOGIE VÉGÉTALE ET BIOGÉOCHIMIE

Les plantes hyperaccumulatrices de métaux

???

Alyssum bertolonii Crepidorhopalon tenuis

Noccaea caerulescens Arabidopsis halleri

  Concentrations dans les feuilles (µg/g)  

 

PLANTES "NORMALES"

HYPERACCUMULATRICES facteur multiplicatif

Cadmium 0 > 100 >100 Zinc 20-50 > 10 000 200-500 Nickel 5-10 > 1 000 100-200 Cuivre 1-5 > 300 60-300 Manganèse 10-20 > 10 000 500-1000 …

       

Les plantes hyperaccumulatrices de métaux

Taiz & Zeiger 2005, Krämer 2010

Plomb?

     PLANTES (N. caerulescens) * Cd ZnConcentrations (g/t) 120 - 1 600 5 000 - 11 000Biomasse annuelle (t/ha) 1 à 4Masse de métal extraite par an (kg/ha)

0,13 - 1,4 10 - 40

SOLS : exemple    Concentrations (g/t) 3,5 360Normes à atteindre (g/t) - RBC 2 333

Après 3 ans 2,3 [1-3,3] 331 [320-345]Après 5 ans 1,5 [0-3,3] 295 [260-335]

     

La phytoremédiation par les plantes hyperaccumulatrices

Petites … mais très concentrées!

* Hammer & Keller 2003, McGrath et al 2000, 2006

Potentiel de phytoextraction par différentes espèces non

accumulatrices à haute biomasse(d’après Vangronsveld et al. 2009)

Noccaea caerulescens 450 2.5 1.13McGrath et al 2006

Pollution aux métaux lourds dans les potagers urbains : principales

difficultés

• Origines très diverses des contaminations en métaux lourds

• Disponibilité dans le sol dépend de nombreux facteurs (pH, m.o., …)– Teneurs totales ? (normes)– Teneurs extractibles ? (biodisponibles)

• Absorption par les légumes: différences entre espèces

• Toxicités variables pour l’homme (ex. : Pb, Cd >< Zn, Cu)

Teneurs en métaux lourds dans quelques sols bruxellois

• 1 à 6 échantillon(s) par site

• Jardins privés et collectifs

(+ Moeraske)

Teneurs en métaux lourds dans quelques sols bruxellois

PLOMB

Teneurs en métaux lourds dans quelques sols bruxellois

ZINC

Teneurs en métaux lourds dans quelques sols bruxellois

CADMIUM

Noccaea caerulescens : hyperaccumulatrice de Zn, Cd, Ni

• Crucifère• Annuelle - bisannuelle• Plutôt xérophyte• Accumulation de métaux

sur sols peu contaminés:

Zinc : 13 000 ppmCadmium : 120 ppmNickel : 180 ppm

FACTEURS DE BIOCONCENTRATION220 – 1000 40 – 200180

Molitor et al. 2005, McGrath et al. 2006

Avantages de Noccaea caerulescens

•Cycle de vie court (1 an) : Printemps 1 printemps 2•Biomasse faible ( peu

de déchets); encombrement réduit •Belle floraison la 2e

année•Phytoextraction localisée possible (petites surfaces) si

contaminations locales•Extraction sans additifs chimiques et sans perturbation

Lab. d’Ecologie végétale et Biogéochimie

EXPERTISESEXPERTISES

• Analyses physico-chimiques de sol– Texture, m.o., pH – Eléments nutritifs et métaux

• Analyses des métaux dans les plantes

• Cultures de plantes hyperaccumulatrices (Zn/Cd/Ni)

• Design expérimental et traitements statistiques

Quels terrains pour des essais en

RBC?

Quelles démarches?

Tâchesjan - mars

avril - juin

juillet - sept.

oct. - déc.

jan - mars

avril - juin

juillet - sept.

oct. - déc.

2013 2014

Prélèvements d’échantillons de sol et de plantes (légumes) x x x x x

Essais avec N.c. (surfaces d’ 1m2) x x x x x

Analyses des plantes et sols / cartographie des contaminations x

Récolte et analyses des essais avec N.c. (plantes et sols) x x x

Production de graines de N.c. x x x x

En réseauPrésentation des résultats, coordina-tion et planifications des expériences x x

• 9 échantillons composites par parcelle de 100 m2

• Mesure de la teneur en matière organique et du pH

• Texture

• Extractions des formes biodisponibles

• Analyse des éléments par ICP-OES (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Zn)

• Cartographie de la contamination des sites

Echantillonnages et analyses de sol

Echantillonnages et analyses de plantes

• Dosages des métaux :– dans les légumes (organes consommés)– dans les N.c. après 1 an (évaluation des capacités

phytoextractrices dans les conditions locales)

• Minéralisation par voie humide• Analyse des éléments par ICP-OES (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr,

Cu, Fe, K, Mg, Ni, P, Pb, Zn)