Nausicaa Noret - Extraire les métaux par les plantes

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
Noccaea caerulescens
Crepidorhopalon tenuis
Arabidopsis halleri
Les plantes hyperaccumulatrices de métaux
Concentrations dans les feuilles (µg/g)
PLANTES
HYPERACCUMULATRICES
"NORMALES"
Cadmium
Zinc
Nickel
Cuivre
Manganèse
0
20-50
5-10
1-5
10-20
> 100
> 10 000
> 1 000
> 300
> 10 000
facteur
multiplicatif
>100
200-500
100-200
60-300
500-1000
…
Plomb?
Taiz & Zeiger 2005, Krämer 2010
La phytoremédiation par les
plantes hyperaccumulatrices
Petites … mais très concentrées! 
PLANTES (N. caerulescens) *
Concentrations (g/t)
Cd
Zn
120 - 1 600
5 000 - 11 000
1à4
Biomasse annuelle (t/ha)
0,13 - 1,4
10 - 40
3,5
2
360
333
Après 3 ans
2,3 [1-3,3]
331 [320-345]
Après 5 ans
1,5 [0-3,3]
295 [260-335]
Masse de métal extraite par an (kg/ha)
SOLS : exemple
Concentrations (g/t)
Normes à atteindre (g/t) - RBC
* 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)
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
2013
LA
BO
ZO
NE
S "T
ES
TS
"
Tâches
En réseau
jan mars
avril - juillet juin
sept.
Prélèvements d’échantillons de sol
et de plantes (légumes)
x
x
x
Essais avec N.c. (surfaces d’ 1m2)
x
x
x
Analyses des plantes et sols /
cartographie des contaminations
2014
oct. déc.
x
x
Présentation des résultats, coordination et planifications des expériences
avril - juillet - oct. juin
sept.
déc.
x
x
x
Récolte et analyses des essais avec
N.c. (plantes et sols)
Production de graines de N.c.
jan mars
x
x
x
x
x
x
x
x
x
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 ICPOES (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)