les métaux dans les bassins autoroutiers du sud-est de la france. potentialités de dépollution...
DESCRIPTION
Amongst the numerous retention ponds alongside motorways from the French concession motorway company ASF, this study focused on a pool of 18 ponds in the South-East of France. The purpose was to determine the major features of the pond functioning beyond structural characters, biotic and abiotic environmental parameters and evaluate the remediation potential of the spontaneous flora. Results showed that water chemistry was not a discriminant pool of data because these parameters were under control of water renewal. However, among the sediment chemical parameters selected, carbonate content was a good discriminant. Pond vegetation showed a classical dynamic of evolution with helophytes following hydrophyte colonization. Amongst the plant taxa, Chara vulgaris was more abundant in carbonated ponds while Chara globularis occurred in less carbonated ponds. A rhizospheric effect was demonstrated enhancing trace elements biodisponibility. However no metal hyperaccumulation was observed in the analysed aquatic plants. Metal contents in plants were low compared with metal contents in sediments. The highest metal accumulation was obtained in roots of typha. Even if charophytes produced high biomass in the ponds, low levels of trace elements were accumulated in plant tissue. However, plant cover play a stabilization role in the ponds: regarding strong gusts of wind, typical of Mediterranean climate and possible pollutant dispersion, vegetation may improve particles trapping in the ponds.TRANSCRIPT
Thèse présentée par
Frédéric TRIBOIT
le 29 juin 2009
à l’UNIVERSITE DE PROVENCE
AIX-MARSEILLE I
Les métaux dans les bassins autoroutiersdu Sud-Est de la France
Potentialités de dépollution des eaux et des sédiments par les plantes
Biomarqueurs et Bioindicateurs Environnementaux
Contexte de l’étude• Assainissement routier• TechnotopesMatériel et méthodes• Sélection des bassins• Méthodes d’analysePrincipaux résultats
Fonctionnement des bassins• Comparaison des bassins• Colonisation végétale• Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physicochimiques de l’eauRépartition des métaux
• Contamination des sédiments• Biodisponibilité dans l’eau interstitielle• Teneurs dans les plantesConclusionsPerspectives
Contextede
l’étude
Assainissement routier
Assainissement routier
Assainissement routier
Réseau de collecte
Bassin
Boues de l’assainissement
routier :• Gisement
– Volumineux– Epars– Coûteux
• Caractéristiques– Minéral– Contaminant inorganique
• La valorisation reste à développer
Assainissement routier
Volume mort
Assainissement routier
Bassin =Technotope
Technotopes
SuccessionHydrarche
(humidité décroissante)
Modèle
Phytoremédiation
Actions des plantes• Air• Eau• Sédiment• µ-organismes
Technologies• Rhizofiltration• Phytostabilisation• Rhizodégradation• Phytoextraction
• Phycoremédiation(John, 2006)
1. Facteurs abiotiques structurant le fonctionnement des bassins
2. Potentialités de phytoremédiation des effluents routiers et des sédimentsa. Nature du sédiment et quantification du degré de
contamination (inorganique)b. Evaluation de la proportion de cette contamination
qui peut-être traitée(extraction, immobilisation) par les plantes
3. Propositions de gestion des bassins en tenant compte de la végétation
Attentes d’ASF : potentialités de phytoremédiation des bassins ?
Objectifs de la thèse
Démarches de l’étude
Matérielset
méthodes
Sélection des bassins
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Méthodes d’analyses
Principaux résultats
Fonctionnementdes bassins
Comparaison des bassins
Ils sont très hétérogènes :• Contraintes locales• contingence
Les bassins sont conçus à partir des règles de l’art et selon le critère de sensibilité du milieu
Colonisation végétaledes bassins
Colonisation végétaledes bassins
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
Composition ionique de l’eauDiagrammes de Stiff (Meq.L-1)
Valeurs : concentration totale en solutés (mg.L-1)
2005-2006 : Contamination en Chlorures de sodium (salage hivernal)2006-2007 : Eaux bicarbonatées calciques (eaux de référence)2007-2008 : Contamination en sulfates (sources agricoles ?, salage ?)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
Assèchement
Assèchement
Paramètres physico-chimiques de l’eauEnregistrés en continu (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
Paramètres physico-chimiques de l’eauEnregistrés en continue (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau
Fonctionnementdes bassins
Bilan partiel
• Grande hétérogénéité structurelle des bassins- pas de modèle unique- peu comparables
• Colonisation spontanée par une flore des zones humides temporaires
- succès colonisateur des Chara sp.- évolution en cours (compétition)
• Effet de l’échelle de temps sur les paramètres physico-chimiques de l’eau :
- hydropériode- saison- rythme circadien- évènements brefs et stochastiques (pluies)
Répartition de lacontamination métallique
Teneurs en ETM totaux dans le sédiment
Zn > Cu > Pb > Cd :conforme aux sources potentielles
en domaine routier
Liaisons ETM-matière organique :• GRE, KRB = enrichissement relatif + élevé• Complexation
Teneurs en ETM dans l’eau interstitielle (DGT)
Interactions des effets (temps/rhizosphère)• Biomasse des charas (?)
Zn > Cu > Pb > CdGrande variabilité de la mesure selon :• Réplicats = sensibilité, spéciation• Bassin =MRA > GR_• Rrhizosphère = R+ > R-• Temps = tendance ?
Teneurs en ETM dans les plantes
Typha :• Pas de distinction
rhizomes / racines• Lavage• Faible accumulation
Fe > Mn > Zn > Cu> Pb > Cd non essentiels
Grande variabilité selon :• L’élément• L’espèce• L’organe
Chara :• Peu de références• Faibles
concentrations• Temporarité
Teneurs en ETM dans les plantes
Bilan partiel
Coefficients de distributionde la contamination métallique
- faible labilité vers l’eau interstitielle- faible biodisponibilité- faible accumulation dans les plantes
Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Interactions plantes – sédiment - ETM
Conclusions
1. Fonctionnement des bassins :1. Le volume mort est déterminant dans le
fonctionnement des bassins2. le temps en eau et les phases d’assèchement
structurent la flore spontanée de macrophytes2. Potentialités de phytostabilisation des
sédimentsa. Sédiment contaminés en Zn > Cu > Pb >Cdb. Peu labiles et peu biodisponiblesc. Complexés avec la matière organiqued. Non re-mobilisés par les plantese. Phytoextraction -> phytostabilisation
3. Propositions de gestion / conception des bassins en tenant compte de la végétationa. Plantes : favoriser ou éradiquer ?b. Volume mort : absent, temporaire ou permanent ??
Réponses aux questions posées
Perspectives
Circulation des ETM en domaine routier
Circulation des ETM en domaine routier
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Limites du bassin multi-fonctions
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Merci de votre attention