Impact du phytomanagement de sites pollués par les éléments traces métalliques sur les micro-organismes du sol PDF Download
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Author: Julie Foulon
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 322
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Book Description
Les activités anthropiques et la pollution qu’elles engendrent peuvent entraîner des changements drastiques dans les structures des écosystèmes et de leurs services écologiques. Le phytomanagement basé sur l’utilisation d’espèces ligneuses peut contribuer à la restauration des sols et de la diversité microbienne, tout en permettant la production de biomasses d’intérêt. Dans le cadre des projets PROLIPHYT (2013-2018, ADEME), BIOFILTREE (2010-2014, ANR) et PHYTOPOP (2007-2011, ANR) gérés par le laboratoire Chrono-environnement, des parcelles de phytomanagement ont été installées sur sites pollués par les éléments traces métalliques (ETMs), pour déterminer le potentiel de croissance d’espèces ligneuses, ainsi que les voies de valorisation des biomasses produites. Dans le cadre de mon projet de thèse, différentes approches ont été mises en œuvre afin d’identifier et de caractériser les microorganismes inféodés aux végétaux ligneux implantés, avec pour finalité la production de ressources microbiennes permettant d’améliorer la reprise et la croissance des arbres sur sols pollués. La première approche a consisté à étudier les communautés microbiennes en association avec les espèces ligneuses par une approche innovante de séquençage à haut débit associée à l’analyse physico-chimique des sols. Cette méthode a été mise au point et testée sur trois sites expérimentaux contaminés par des ETMs. Elle a permis de révéler les changements dans la structure et la composition des communautés microbiennes dus à la nature du couvert végétal et aux caractéristiques du sol (Zappelini et al., 2015; Foulon et al., 2016a; b). La deuxième approche a consisté à isoler et caractériser les champignons mycorhiziens et endophytes associés à des peupliers (Berthelot et al., 2016; Lacercat-Didier et al., 2016). Ces champignons sont connus pour favoriser la croissance des végétaux qu’ils colonisent mais également pour conférer une meilleure tolérance face à un stress métallique. Plusieurs campagnes de prélèvements de racines et de champignons sur différents sites pollués ont permis l’isolement de souches fongiques tolérantes aux ETMs (comme Serendipita vermifera) et améliorant la croissance (Phialophora sp. et Leptodontidium sp.). Dans une troisième approche, les mécanismes impliqués dans la résistance aux ETMs ont été étudiés i) chez Paxillus involutus pour le Hg (Foulon et al. manuscrit en préparation) ii) par métatranscriptomique fonctionnelle pour le Zn et Cd (Lehembre et al., 2013). L’ensemble de ces travaux a permis i) d’améliorer nos connaissances sur l’impact du couvert ligneux sur la structure et la composition des communautés microbiennes, et sur la compréhension des mécanismes physiologiques mis en jeu ii) de constituer une collection de souches fongiques d’intérêt pour le phytomanagement de sols contaminés par les ETMs.
Author: Julie Foulon
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Languages : fr
Pages : 322
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Les activités anthropiques et la pollution qu’elles engendrent peuvent entraîner des changements drastiques dans les structures des écosystèmes et de leurs services écologiques. Le phytomanagement basé sur l’utilisation d’espèces ligneuses peut contribuer à la restauration des sols et de la diversité microbienne, tout en permettant la production de biomasses d’intérêt. Dans le cadre des projets PROLIPHYT (2013-2018, ADEME), BIOFILTREE (2010-2014, ANR) et PHYTOPOP (2007-2011, ANR) gérés par le laboratoire Chrono-environnement, des parcelles de phytomanagement ont été installées sur sites pollués par les éléments traces métalliques (ETMs), pour déterminer le potentiel de croissance d’espèces ligneuses, ainsi que les voies de valorisation des biomasses produites. Dans le cadre de mon projet de thèse, différentes approches ont été mises en œuvre afin d’identifier et de caractériser les microorganismes inféodés aux végétaux ligneux implantés, avec pour finalité la production de ressources microbiennes permettant d’améliorer la reprise et la croissance des arbres sur sols pollués. La première approche a consisté à étudier les communautés microbiennes en association avec les espèces ligneuses par une approche innovante de séquençage à haut débit associée à l’analyse physico-chimique des sols. Cette méthode a été mise au point et testée sur trois sites expérimentaux contaminés par des ETMs. Elle a permis de révéler les changements dans la structure et la composition des communautés microbiennes dus à la nature du couvert végétal et aux caractéristiques du sol (Zappelini et al., 2015; Foulon et al., 2016a; b). La deuxième approche a consisté à isoler et caractériser les champignons mycorhiziens et endophytes associés à des peupliers (Berthelot et al., 2016; Lacercat-Didier et al., 2016). Ces champignons sont connus pour favoriser la croissance des végétaux qu’ils colonisent mais également pour conférer une meilleure tolérance face à un stress métallique. Plusieurs campagnes de prélèvements de racines et de champignons sur différents sites pollués ont permis l’isolement de souches fongiques tolérantes aux ETMs (comme Serendipita vermifera) et améliorant la croissance (Phialophora sp. et Leptodontidium sp.). Dans une troisième approche, les mécanismes impliqués dans la résistance aux ETMs ont été étudiés i) chez Paxillus involutus pour le Hg (Foulon et al. manuscrit en préparation) ii) par métatranscriptomique fonctionnelle pour le Zn et Cd (Lehembre et al., 2013). L’ensemble de ces travaux a permis i) d’améliorer nos connaissances sur l’impact du couvert ligneux sur la structure et la composition des communautés microbiennes, et sur la compréhension des mécanismes physiologiques mis en jeu ii) de constituer une collection de souches fongiques d’intérêt pour le phytomanagement de sols contaminés par les ETMs.
Author: Claudia Martinez Chois
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Languages : fr
Pages : 0
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Le sol est une ressource non renouvelable à conserver en raison de son importance socio-économique et environnementale. Mais, les activités (bio)industrielles peuvent le dégrader et entraîner l'apparition de friches à pollutions persistantes. La capacité de Miscanthus x giganteus à s'adapter aux sols de friches pollués en éléments traces métalliques (ETM), tout en favorisant la consolidation des processus de bioremédiation des polluants, sans entraîner d'impact négatif sur l'environnement, est étudiée. Des terrains lorrains, très impactés par l'activité industrielle passée, sont utilisés. Considérant la complexité des relations sol-plante-microorganismes, différents outils d'évaluation complémentaires (i.e. in vitro, en mésocosme et sur le terrain) sont employés afin de déterminer la réponse de chaque composante et de leurs interactions et ainsi déduire la durabilité de la méthode. La culture de M. x giganteus a un potentiel pour la réhabilitation des sols de friche à pollutions multimétalliques ou mixtes (+HAP), avec un double bénéfice : la phytostabilisation des ETM au niveau racinaire et la production d'une biomasse aérienne revalorisable (transfert limité des ETM). La plante n'altère pas les caractéristiques du sol qui participent à la mobilité des ETM (pH, CEC) ; les variations de celles liées à la fertilité du sol, de la toxicité (fraction liquide) et de l'accumulation des ETM par d'autres organismes, attestent de l'interaction avec le milieu qui rendrait les éléments plus disponibles. L'activité végétale est à l'origine des associations avec les bactéries du sol, où les phylotypes potentiellement métallorésistants (Zn, Cr) semblent communs aux sols utilisés.
Author: Philippe Cambier
Publisher: Editions Quae
ISBN: 2759202755
Category : Science
Languages : fr
Pages : 311
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À partir de résultats de différents programmes de recherche sur les sites et sols contaminés par des métaux, cet ouvrage analyse le devenir de ces contaminants dans les sols agricoles, les effets et les risques relatifs aux plantes cultivées ou poussant spontanément en zone péri-industrielle, les effets sur les organismes et notamment sur la mésofaune des sols. Enfin, la question de l'adaptation de végétaux aux milieux fortement chargés en métaux est abordée au travers de quelques travaux visant à la maîtrise du choix d'espèces qui peuvent recouvrir les surfaces polluées et réduire ainsi les risques de transfert.
Author: Jessica Poirel
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Languages : fr
Pages : 0
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La mesure des effets des éléments en traces métalliques (ETM) sur les microorganismes, acteurs majeurs du fonctionnement des sols, constitue une approche complémentaire des analyses physico-chimiques dans l'évaluation de leur impact éco-toxicologique. La démarche scientifique présentée ici visait à déterminer dans quelle mesure la diversité, l'abondance et l'expression de gènes bactériens de résistance aux métaux et métalloïdes pourraient constituer des biomarqueurs pertinents des concentrations biodisponibles en ETM dans les sols contaminés et de leur impact sur les communautés bactériennes. Dans cette étude, nous nous sommes focalisés sur les gènes de résistance arsB/ACR3(1) codant les pompes d'efflux de l'arsénite, largement répandues chez les procaryotes, et aioA codant une arsénite-oxydase. Une technique de PCR en temps réel, utilisant des amorces dégénérées conçues au cours de travaux de thèse précédents (Achour et al., 2007 ; Quéméneur et al., 2008), a été développée pour quantifier ces gènes cibles et leurs transcrits dans des systèmes d'étude de plus en plus complexes, de la culture liquide aux microcosmes de sols. Cette recherche d'interprétations physiologiques et écologiques des réponses bactériennes à une exposition à l'arsenic a été intégrée dans le projet ANR Multipolsite (ANR CES 2008). Il a dès lors été possible d'étudier, dans un contexte d'atténuation naturelle et de phytoremédiation, l'abondance des gènes arsB, ACR3(1) et aioA in situ et sur le long terme en fonction de différents traitements telles que la présence de végétation et la désorption-thermique de ce sol multi-contaminé aux HAP et aux ETM. Ces travaux ont également abouti à la conception d'amorces dégénérées ciblant les gènes de résistance aux cadmium, zinc et plomb, gènes codant les ATPases de type PIB étant des pompes d'efflux spécifiques de ces ETM.
Author: Thomas Bur
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Category :
Languages : fr
Pages : 372
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Les concentrations en Eléments Traces Métalliques (ETM) mesurées dans les sols, sont le résultat combiné de l’altération des minéraux primaires, de leur redistribution au sein des profils lors de la pédogenèse et d’apports exogènes souvent liés aux activités anthropiques. La nécessité de protéger les sols contre leur contamination a abouti en France à l’établissement du Réseau de Mesure de la Qualité des Sols (RMQS) qui s’appuie sur un échantillonnage systématique permettant de caractériser les paramètres physico-chimiques et environnementaux des sols agricoles. Dans ce contexte, les concentrations en ETM ont été mesurées dans les sols des 124 sites RMQS de Midi-Pyrénées, ainsi que dans ceux d’un bassin versant expérimental (Auradé, Gers). La dynamique verticale des ETM a été caractérisée dans les profils de sols étudiés. Des différences de comportement des éléments d’origine naturelle en fonction des types de sol ont été mises en évidence notamment par l’étude des enrichissements et anomalies en terres rares (REE), permettant d’identifier les processus pédogénétiques. Les concentrations naturelles théoriques en ETM (fond géochimique) ont été modélisées. La différence entre le fond géochimique et les concentrations mesurées permet de quantifier la proportion d’ETM anomale, qui a été attribuée à une contribution anthropique. Ainsi, surtout en surface 2 à 5% des sites semblent affectés par un enrichissement important en Cd et 5 à 8% en Cu. La distribution des collemboles, utilisés en tant que bioindicateurs de l’influence des ETM sur la pédofaune, paraît principalement affectée par le travail du sol. La bioaccumulation des ETM par ces organismes concerne majoritairement les éléments labiles et est favorisée pour des pH faibles. Cette observation a été confirmée en laboratoire sur le modèle biologique Folsomia Candida exposé à des sols naturels dopés avec Cd et Pb. La toxicité de Cd et Pb présents en solution semble accrue pour des pH élevés. L’influence de ces deux métaux apportés séparément ou conjointement a provoqué une diminution de la reproduction et de la croissance de F. candida. Après avoir caractérisé la sensibilité relative de cette espèce au sein de la pédofaune, la reproduction de F. candida a été utilisée pour établir une concentration critique permettant de préserver à hauteur de 95% la fonction de reproduction de 95% des espèces de la pédofaune. Cette concentration et celle utilisée au niveau européen pour protéger les fonctions des microorganismes ont été employées pour calculer le flux maximum acceptable par les écosystèmes des sols agricoles pour ne pas observer d’effet néfaste irrémédiable (charge critique). Les charges critiques en Cd et Pb dépendent fortement du type d’agriculture. Le flux critique est dépassé par le flux actuel pour 34% (Cd) et 80% (Pb) des sites RMQS
Author: Ilya Raskin
Publisher: Wiley-Interscience
ISBN:
Category : Medical
Languages : en
Pages : 328
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Book Description
An in-depth look at the most promising technology for metal remediation. With current cleanup methodologies offering no real solution to the serious environmental implications of toxic metal contamination, there is a growing need among remediation professionals for effective, affordable, nonpolluting alternatives to energy-intensive engineering processes. This book presents one such promising alternative-the extraordinary new technology of phytoremediation. Through first-rate contributions from the top scientists in the field, Phytoremediation of Toxic Metals surveys worldwide pioneering efforts in the use of plants to treat contamination of such metals as lead, cadmium, chromium, and even radionuclides. The authors explore all major aspects of the technology-how it utilizes the metal-accumulating properties of selected or engineered plants to remove toxic metals from soils and water, how to transfer knowledge from the laboratory to the field, and what methods are most viable for commercial application. Complete, state-of-the-art coverage includes: * The economic advantages of plant-based technology * Regulatory considerations for future phytoremediation * Phytoextraction, phytostabilization, and phytofiltration of toxic metals * Photostabilization of metals using hybrid poplar trees * Phytovolatilization for the special case of mercury and selenium * The biological mechanisms of metal-accumulating plants
Author: Valérie Bert
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 2759808653
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 99
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Book Description
Les phytotechnologies appliquées à la gestion des sites contaminés regroupent l’ensemble des techniques utilisant des plantes, avec ou sans combinaison à des amendements, pour immobiliser, extraire ou dégrader les polluants du sol. Ces techniques peuvent être une alternative, pour des sites de grande ampleur, à la gestion par des techniques dites classiques (excavation, confinement, lavage...), en raison des volumes importants à traiter et des coûts associés. Cependant, ces technologies sont rarement utilisées dans les opérations de gestion de sites et sols pollués, par méconnaissance des possibilités offertes par les plantes. Ce guide présente trois techniques, la phytostabilisation, la phytoextraction et la phytorhizodédragation sous les aspects techniques, économiques et opérationnels, basés sur les retours d’expériences disponibles. Les phytotechnologies appliquées aux sites et sols pollués permet aux acteurs d’appréhender les projets utilisant les phytotechnologies dans leur globalité en détaillant les différents aspects à prendre en compte lors d’une opération de gestion d’un site par les plantes. Ce guide est à destination de tout maître d’ouvrage ou bureau d’étude qui souhaiterait utiliser ces phytotechnologies.
Author:
Publisher: Elsevier
ISBN: 0443158266
Category : Science
Languages : en
Pages : 314
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Book Description
Phytoremediation, Volume 109 in the Advances in Botanical Research series, highlights new advances on phytoremediation. Chapters in this new release include Plant-microbiome interactions and their role in recovering ecosystems from organic contaminants, Aquatic macrophytes: the potential candidate for polluted water phytoremediation, Rare earth elements in plants : uptake, accumulation and tolerance, Poplar as a woody model for phytomanagement strategies, Plant-based remediation of industrially contaminated soils: principles and case study, Phytoremediation of Arsenic contaminated soils by hyperaccumulating fern Pteris vittata, Effects of phytomanagement of heavy metal polluted soils with woody plants on functional activity and functional genes abundance and diversity, and more.Other chapters cover Cucurbits for cleanup of soils contaminated with persistent and emerging organic pollutants: state of the art, future perspectives and challenges, Phytoremediaton in the Guadiamar Green Corridor (SW Spain): trends of trace element uptake by plants and effects on soil fungal diversity, and Metal hyperaccumulation mechanisms in plants. - Provides the authority and expertise of leading contributors from an international board of authors - Presents the latest release in Advances in Botanical Research series - Updated release includes the latest information on Phytoremediation
Author: Isabelle Feix
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 2759802612
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 422
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Book Description
Un des aspects de la sécurité alimentaire est le contrôle des teneurs en éléments-traces des aliments d'origine végétale (pour l'homme et le bétail). Pour assurer de ce point de vue la qualité des denrées, il est nécessaire de connaître les facteurs régissant le transfert des éléments traces du sol vers l'organe récolté de la plante, puis ceux qui ont une incidence sur la teneur finale de l'aliment et donc sur l'exposition des consommateurs aux éléments-traces. L'objectif principal de cet ouvrage est de faire l'état de l'art sur le transfert de douze éléments-traces (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, Tl, Zn) des sols vers les plantes à vocation alimentaire et d'aborder rapidement l'aspect alimentation d'origine végétale et l'exposition des consommateurs français aux éléments-traces issus des aliments d'origine végétale. L'intérêt de ce livre est également de servir de manuel de référence pratique dans les domaines suivants : teneurs courantes en éléments-traces dans les organes consommés des végétaux, seuils réglementaires ou recommandés en éléments-traces dans les aliments d'origine végétale, expérimentations de plein champ ayant pour but d'étudier le transfert sol- plante des éléments-traces.
Author: Phonethip Phanthavongsa
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 196
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Book Description
Le phytomanagement est un mode de gestion de sites et sols pollués émergent qui inclut la valorisation de la biomasse produite. Pour alimenter les retours d'expérience en conditions réelles et sur le long terme, deux essais de phytomanagement de 1 ha chacun (sites A et B) ont été mis en place à Fresnes-sur-Escaut (Hauts-de-France) en 2011/2012 sur un terrain de gestion de sédiments de curage contaminés par des éléments potentiellement toxiques ou EPT (Cd, Cu, Pb et Zn). Dans ce contexte, les travaux de thèse réalisés sur ces sites avaient pour objectifs d'étudier : (1) la dynamique et la performance des espèces végétales sélectionnées (Deschampsia cespitosa, peupliers Skado et I-214, saule Tordis et Inger), des plantes colonisatrices et envahissantes, (2) l'effet des amendements (inoculum de champignons mycorhiziens, amendement minéral basique) sur la mobilité des EPT dans le sol, sur l'accumulation des EPT dans les parties aériennes des plantes et impact sur la diversité microbienne des sols et des racines ligneuses.L'efficacité de l'espèce herbacée D. cespitosa pour le phytomanagement du site B a été démontrée. Tolérante aux conditions du site, cette plante a présenté de faibles concentrations en Cd, Cu et Pb dans ses parties aériennes et a formé un couvert dense et pérenne. La végétalisation du site A par des plantes colonisatrices était hétérogène avec une dominance de l'espèce Urtica dioïca.Sur les parcelles amendées et non amendées, les concentrations mesurées chez U. dioïca étaient plus élevées en Cd, Pb, Cu et Zn comparées aux mêmes plantes issues de sols non contaminés. Selon les calculs préliminaires de risques basés sur les concentrations mesurées dans les plantes herbacées enrichies en Cd et Zn, les risques liés à leur ingestion par les herbivores se sont avérés négligeables.Concernant les saules et les peupliers dédiés à la production d'énergie, de fortes concentrations en Cd et en Zn ont été mesurées dans les feuilles quels que soient les amendements. Ces feuilles peuvent représenter un risque pour les herbivores. Contrairement aux peupliers très tolérants aux conditions du milieu, une réduction de la croissance et du taux de survie des saules a été mesurée sur les parcelles amendées et non amendées en présence de D. cespitosa, liée à une forte compétition souterraine avec D. cespitosa. L'utilisation de tests écotoxicologiques a permis d'identifier d'autres facteurs dont la phytotoxicité du sol. Par ailleurs, aucun effet des amendements biologiques et chimiques n'a été observé sur la mobilité et la spéciation des EPT après 4 ou 5 années de phytomanagement. Leur effet sur le transfert des EPT était très variable en fonction des espèces, des niveaux de pollution et du temps. L'étude des communautés microbiennes dans les racines ligneuses a révélé un impact de la végétation herbacée et de la pollution mais aucun effet lié aux amendements n'a été observé.
