Laboratoire d’Ecologie végétale et Biogéochimie 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

Les plantes hyperaccumulatrices de métaux   Concentrations dans les feuilles (µg/g) PLANTES "NORMALES" HYPERACCUMULATRICES facteur multiplicatif Cadmium > 100 >100 Zinc 20-50 > 10 000 200-500 Nickel 5-10 > 1 000 100-200 Cuivre 1-5 > 300 60-300 Manganèse 10-20 500-1000 … PLOMB Noccaea caerulescens: Pops luxembourgeoises: 80ppm sur sol avec 3200 extractible Ac EDTA (Meerts Van Isacker): BF: 0,025 LC: BF: 0,4 (Assuncao et al 2003) Avinières: 0,135 (Escarré et al 2000, 2011) Plomb? Taiz & Zeiger 2005, Krämer 2010

La phytoremédiation par les plantes hyperaccumulatrices Petites … mais très concentrées!    PLANTES (N. caerulescens) * Cd Zn Concentrations (g/t) 120 - 1 600 5 000 - 11 000 Biomasse annuelle (t/ha) 1 à 4 Masse de métal extraite par an (kg/ha) 0,13 - 1,4 10 - 40 SOLS : exemple 3,5 360 Normes 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] * 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 1.13 McGrath 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) Sources des métaux: variables: pollutions d’origine aérienne (Pb) vs venant du sol (Cd, Zn) Pollutions anciennes et récentes Zn: sources aérienne; aérosols industriels Cd: Engrais phosphatés, Précipitations atmosphériques, Usure des pneus de voiture? Pb: précipitations atmosphériques (tétraéthyl) -Absorption dépend de nombreux facteurs (pH, m.o., …) mais aussi du niveau de fertilisants (P, N) Se pose donc la question de savoir quelles mesures sont pertinentes pour évaluer correctement les risques associés aux ML dans les sols des potagers. De manière générale, les teneurs totales ne reflètent pas ce qui est réellement disponible pour les plantes, ce qui explique pourquoi on utilise généralement des extractants spécifiques pour avoir une meilleur idée des métaux disponibles pour les racines sur le complexe d’échange du sol. - Absorption par les légumes: différences entre espèces Ex.: les laitues accumulent plus de Pb et de Cd que les pdt ou les tomates

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 ppm Cadmium : 120 ppm Nickel : 180 ppm Facteurs de bioconcentration 220 – 1000 40 – 200 180 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 Expertises 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? Tout Beaucoup dépend des fonds alloués

Echantillonnages et analyses de sol 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 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)