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Efficience de la phytostabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres O. Faure 1, J-L. Bouchardon 1, C. Conord.

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1 Efficience de la phytostabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres O. Faure 1, J-L. Bouchardon 1, C. Conord 1, F. Douay 2, S. Drouhot 3, A. Leprêtre 4, F. Raoul 3 & R. Scheifler 3 1 Ecole Nationale Supérieure des Mines de St-Etienne - UMR Equipe Géosciences & Environnement 2 Institut Supérieur dAgriculture de Lille - LGCgE (EA 4515) - Equipe Sols et Environnement 3 Université de Lille I - LGCgE (EA 4515) - Equipe Ecologie Numérique et Ecotoxicologie 4 Université de Franche-Comté - UMR 6249 – Equipe Chrono-environnement

2 Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres Diminuer les risques liés aux sites contaminés en diminuant les transferts des contaminants vers les différents compartiments de lécosystème R isque = f (S ource, T ransfert, C ible ) En diminuant les transferts, les risques diminuent Phytostabilisation R isque = f (S ource, T ransfert, C ible ) La phytostabilisation nest pas une méthode de décontamination (tout ou partie de la source reste en place) mais une méthode de confinement in situ, qui vise à immobiliser les ETMs dans le sol. Quel est lobjectif de la PHYTOstabilisation ?

3 Quelles sont les voies de transfert potentiellement affectées par la PHYTOstabilisation ? PhytostabiliséNon phytostabilisé Transferts « vers le bas » (lixiviation) Transferts « latéraux » (eaux de ruissellement et érosion éolienne) Transferts « vers le haut » (bioaccumulation via plantes et réseaux trophiques) Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

4 I - Les transferts vers le bas : influence de la PHYTOstabilisation sur la quantité et la qualité des eaux dinfiltration 1/ Quantité des eaux dinfiltration Augmentation de lévapotranspiration Son importance dépend : - de limportance du couvert végétal - des espèces - des saisons - de la période de la journée - du climat - ……. Mais na jamais été quantifiée sur site phytostabilisé Limite les transferts deau vers la nappe, mais ne les empêche pas totalement Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

5 I - Les transferts vers le bas : influence de la PHYTOstabilisation sur la quantité et la qualité des eaux dinfiltration 2/ Qualité des eaux dinfiltration Modifications rhizosphériques de la spéciation des ETMs Pool « mobile »Pool « immobile » pHRedox COD MO Disponibilité « environnementale » - Processus rarement évalués sur site - Difficiles à étudier - Résultats indiquent souvent une baisse de la mobilité (au – en phytostabilisation aidée) mais des contre-exemples existent Nécessité de développer des modèles prédictifs intégrant lévolution des anthroposols contaminés et les transferts des ETMs en zone non saturée Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

6 II - Les transferts latéraux : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts particulaires 1/ Transferts par les eaux de ruissellement Exemple du site de Salsigne : comparaison des concentrations en As particulaire dans les eaux de ruissellement collectées entre 2007 et 2010 sur 2 zones diversement végétalisées ZE2 : très faible développement du couvert végétal (8% de recouvrement en 2010) ZE3 : développement moyen du couvert végétal (30% de recouvrement en 2010) Pas de diminution de lentrainement Diminution significative de lentrainement Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

7 II - Les transferts latéraux : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts particulaires 2/ Transferts par érosion éolienne Recouvrement végétal (%) Vitesse du vent (m/s) à 125 mm du sol Masse de poussières (g) collectée en 20 mn Flux dAs (mg/h) Exemple du site de Salsigne : comparaison de lenvol de poussières et du flux dAs sur 2 zones diversement végétalisées La présence dun couvert végétal homogène réduit la vitesse du vent au sol dun facteur 2 et lenvol de poussières et les flux dAs dun facteur 12. Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

8 III - Les transferts verticaux : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts vers les réseaux trophiques Les ETMs dun site phytostabilisé sont-ils biodisponibles et quel est leur impact sur les organismes vivants ? Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres Les [As] mesurées dans les plantes sont dautant plus faibles que le couvert végétal est important Le développement du couvert végétal conduit à une baisse de la phytodisponibilité de lAs 1/ Transferts vers les plantes Le développement du couvert végétal peut-il être relié à la diminution de la phytodisponibilité? 37%60%70% p<0.01 Couv Vég. [As] foliaire divisée par 3 Comparaison de placettes diversement végétalisées sur une même zone phytostabilisée (grenaille dacier + ensemencement) Dosage des [As] foliaires chez 5 espèces différentes As plantes (mg/kg) As Sol (mg/kg)

9 III - Les transferts verticaux : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts vers les réseaux trophiques 2/ Transferts vers les autres maillons des chaînes trophiques Les teneurs en As mesurées chez les animaux piégés dans les zones remédiées ne sont pas signi- ficativement différentes de celles des zones non remédiées. Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres A B Exemple du site de Salsigne : Comparaison des teneurs hépatiques en As de micromammifères piégés en différentes zones du site Concentrations en As en µg.g -1 (ppm) Témoin (n=98) Sol propre remédiation (n=12) Concentrations en As dans les foies de Mulot (n=319) 90 ppm A B B B Immo-phyto remédiation (n=42) Sans remédiation (n=167)

10 III - Les transferts verticaux : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts vers les réseaux trophiques 2/ Transferts vers les autres maillons des chaînes trophiques (suite) Problématique très complexe Car : - remédiation souvent conduite à léchelle de parcelles et non de territoires - déplacements entre zones diversement contaminées - régimes alimentaires variables en fonction des saisons et souvent difficiles à connaitre précisément -……. Très difficile didentifier et de quantifier les sources et voies dexposition Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

11 Conclusion Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres Effet globalement positifs sur - la diminution de la lixiviation des contaminants - la limitation de lérosion mécanique et éolienne - la baisse des concentrations foliaires des communautés en place Mais aussi sur la restauration des services écosystémiques des sols contaminés : - habitat pour la biodiversité - régulation de linfiltration de leau - etc …

12 Merci ….

13

14 Le procédé de phytostabilisation diminue-til la phytodisponibilité ? Exemple du site de Salsigne : Comparaison des teneurs foliaires en As de la végétation dune zone non phytostabilisée et dune zone phytostabilisée (ajout de Fer 0-valent et ensemencement). Dosages chez 5 espèces différentes, communes aux 2 zones Parcelle amendée et ensemencée [As] sol = 3000 mg/kg Couv Veg = 90% Témoin non amendé et non ensemencé [As] sol = 3000 mg/kg Couv Veg = 60% p<0.01 Le procédé de phytostabilisation a effectivement réduit de façon très significative la phytodisponibilité de lAs, pour les espèces étudiées [As] foliaire divisée par 3


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