dans les écosytèmes terrestres Efficience de la phytostabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres O. Faure1, J-L. Bouchardon1, C. Conord1, F. Douay2, S. Drouhot3, A. Leprêtre4, F. Raoul3 & R. Scheifler3 1 Ecole Nationale Supérieure des Mines de St-Etienne - UMR 5600 - Equipe Géosciences & Environnement 2 Institut Supérieur d’Agriculture 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

Risque = f (Source, Transfert, Cible) Quel est l’objectif de la PHYTOstabilisation ? Diminuer les risques liés aux sites contaminés en diminuant les transferts des contaminants vers les différents compartiments de l’écosystème Risque = f (Source, Transfert, Cible) Risque = f (Source, Transfert, Cible) En diminuant les transferts, les risques diminuent Phytostabilisation La phytostabilisation n’est 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. Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

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

I - Les transferts vers “le bas” : influence de la PHYTOstabilisation sur la quantité et la qualité des eaux d’infiltration 1/ Quantité des eaux d’infiltration Augmentation de l’évapotranspiration Son importance dépend : - de l’importance du couvert végétal - des espèces - des saisons - de la période de la journée - du climat - ……. Mais n’a jamais été quantifiée sur site phytostabilisé Limite les transferts d’eau 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

I - Les transferts vers “le bas” : influence de la PHYTOstabilisation sur la quantité et la qualité des eaux d’infiltration 2/ Qualité des eaux d’infiltration Modifications rhizosphériques de la spéciation des ETMs - 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 pH Redox COD MO Nécessité de développer des modèles prédictifs intégrant l’évolution des anthroposols contaminés et les transferts des ETMs en zone non saturée Disponibilité « environnementale » Pool « mobile » Pool « immobile » Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

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 2008 2010 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 l’entrainement Diminution significative de l’entrainement Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

II - Les transferts “latéraux” : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts particulaires 2/ Transferts par érosion éolienne Exemple du site de Salsigne : comparaison de l’envol de poussières et du flux d’As sur 2 zones diversement végétalisées Recouvrement végétal (%) Vitesse du vent (m/s) à 125 mm du sol Masse de poussières (g) collectée en 20 mn Flux d’As (mg/h) 10 4.9 6.1 13.2 80 2.4 0.5 0.9 La présence d’un couvert végétal homogène réduit la vitesse du vent au sol d’un facteur 2 et l’envol de poussières et les flux d’As d’un facteur 12. Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

III - Les transferts “verticaux” : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts vers les réseaux trophiques Les ETMs d’un site phytostabilisé sont-ils biodisponibles et quel est leur impact sur les organismes vivants ? 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 d’acier + ensemencement) Dosage des [As] foliaires chez 5 espèces différentes As plantes (mg/kg) Les [As] mesurées dans les plantes sont d’autant plus faibles que le couvert végétal est important Le développement du couvert végétal conduit à une baisse de la phytodisponibilité de l’As As Sol (mg/kg) 900 1400 3000 Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

III - Les transferts “verticaux” : influence de la PHYTOstabilisation sur les transferts vers les réseaux trophiques 2/ Transferts vers les autres maillons des chaînes trophiques 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) 0.05 0.1 0.5 1 5 10 50 100 Témoin (n=98) Sol propre remédiation (n=12) Concentrations en As dans les foies de Mulot (n=319) 90 ppm A B Immo-phyto (n=42) Sans remédiation (n=167) A B 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

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 l’échelle 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 d’identifier et de quantifier les sources et voies d’exposition Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

Conclusion Effet globalement positifs sur - la diminution de la lixiviation des contaminants - la limitation de l’érosion 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 l’infiltration de l’eau - etc … Efficience de la PHYTOstabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmes terrestres

Merci ….

Le procédé de phytostabilisation diminue-t’il la phytodisponibilité ? Parcelle amendée et ensemencée [As] sol = 3000 mg/kg Couv Veg = 90% Témoin non amendé et non ensemencé Couv Veg = 60% p<0.01 Exemple du site de Salsigne : Comparaison des teneurs foliaires en As de la végétation d’une zone non phytostabilisée et d’une zone phytostabilisée (ajout de Fer 0-valent et ensemencement). Dosages chez 5 espèces différentes, communes aux 2 zones [As] foliaire divisée par 3 Le procédé de phytostabilisation a effectivement réduit de façon très significative la phytodisponibilité de l’As, pour les espèces étudiées