Phytostabilisation des éléments traces par le miscanthus dans les sols contaminés : apport du traçage isotopique du cuivre et du zinc

Details

Supervisors

Agnan, Yannick ; Arbalestrie, Bryan

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement, à finalité spécialisée

Abstract

Les activités industrielles sont responsables de l'émission de nombreux contaminants, tels que les éléments traces, pouvant atteindre les surfaces continentales (sol et eau) via les dépôts atmosphériques. La contamination de terres agricoles peut s'étendre sur de grandes surfaces, impactant les ressources alimentaires et la santé humaine. Cependant, la gestion des sols contaminés implique des techniques souvent coûteuses et émettrices de gaz à effet de serre. La phytostabilisation apparaît donc comme une technique de remédiation douce afin de limiter le transfert des contaminants en stabilisant les ET dans le sol par une plante (ex : le miscanthus). Mieux comprendre le fonctionnement de cette technique permet d'améliorer nos connaissances sur son efficacité. L’isotopie stable est un outil de traçage efficace permettant d’étudier ces réactions de transferts des éléments traces (e.g. Cu ou Zn), depuis le sol vers les organes des plantes. Le premier objectif de ce mémoire est de distinguer les signatures isotopiques naturelles et anthropiques pour Cu et Zn d’une parcelle contaminée en Zn. Le deuxième objectif est d’identifier les transferts des isotopes des ET du sol vers le miscanthus. Le troisième objectif est de déterminer l’effet d’une culture de miscanthus de 10 ans sur la signature isotopique des sols de surfaces. Pour ce faire, des analyses des isotopes d’échantillons de sol profond, de surfaces avec et sans miscanthus, de racines, de rhizomes et composite aérien (feuilles-tiges) ont été réalisées afin de déterminer leurs signatures isotopiques. Les résultats ont montré que pour Cu et Zn, au vu des différences de concentrations entre les sols de surfaces et profonds, la signature naturelle pouvait être associée à celle de l’échantillon de sol profond et les signatures des échantillons de sol de surface à la signature anthropiques. Les coefficients de fractionnements isotopiques nous ont permis de déduire que le miscanthus semble privilégier le prélèvement par les racines des isotopes légers ainsi que pour le transport vers les rhizomes pour Cu et Zn. En revanche, contrairement à la littérature, le miscanthus semble accumuler les isotopes lourds de Cu et Zn dans les parties aériennes. Les différences de signatures isotopiques entre 2010 et 2023 des échantillons de sols de surface avec et sans miscanthus, ont permis d’observer des changements significatifs pour Cu laissant penser à une immobilisation de ses isotopes lourds et au prélèvement préférentiel des isotopes légers par le miscanthus. Aucune différence significative n’a été décelée pour Zn, l’alourdissement général des signatures isotopiques de Zn porte à croire à un apport géogénique d’isotopes lourds ou un dépôt atmosphérique. Afin de pouvoir quantifier l’impact de l’enrichissement des parties aériennes en isotopes lourds de Cu, une détermination de la biomasse, de sa concentration en Cu et la détermination de sa signature isotopique serait nécessaire. Une extraction séquentielle BCR couplée à des mesures isotopiques permettrait d‘investiguer sur l’apport en isotopes lourds de Zn dans les sols de surfaces.