mise en place d’une approche intégrée pour la restauration...

naturae2017 9

Mise en place drsquoune approche inteacutegreacutee pour la restauration eacutecologique

des milieux pollueacutes du Parc national des Calanques

Heckenroth A Rabier J Monsara P Le Mire-Pecheux L Prudent P Sastre Conde M I amp Laffont-Schwob I

art 9 mdash Publieacute le 28 juin 2017Texte inteacutegral disponible sur internet wwwrevue-naturaefr

Directeur De la publication Bruno DavidPreacutesident du Museacuteum national drsquoHistoire naturelle

reacuteDacteur en chef Editor-in-chiEf Jean-Philippe Siblet

assistante De reacuteDaction AssistAnt Editor Sarah Figuet (naturaemnhnfr)

Mise en page PAgE lAyout Sarah Figuet

coMiteacute scientifique sciEntific boArd Luc Abbadie (UPMC Paris)Luc Barbier (Parc naturel reacutegional des caps et marais drsquoOpale Colembert)Aureacutelien Besnard (CEFE Montpellier)Vincent Boullet (Expert indeacutependant floreveacutegeacutetation Frugiegraveres-le-Pin)Herveacute Brustel (Eacutecole drsquoingeacutenieurs de Purpan Toulouse)Audrey Coreau (AgroParis Tech Paris)Bernard Deceuninck (LPO Rochefort)Thierry Dutoit (UMR CNRS IMBE Avignon)Eacuteric Feunteun (MNHN Dinard)Greacutegoire Gautier (Parc national des Ceacutevennes Florac)Olivier Gilg (Reacuteserves naturelles de France Dijon)Freacutedeacuteric Gosselin (Irstea Nogent sur Vernisson)Freacutedeacuteric Hendoux (MNHN Paris)Xavier Houard (OPIE Guyancourt)Isabelle Leviol (MNHN Paris)Francis Meunier (Conservatoire drsquoespaces naturels ndash Picardie Amiens)Serge Muller (MNHN Paris)Francis Olivereau (DREAL Centre Orleacuteans)Laurent Poncet (MNHN Paris)Nicolas Poulet (ONEMA Toulouse)Jean-Philippe Siblet (MNHN Paris)Laurent Tillon (ONF Paris)Julien Touroult (MNHN Paris)

Naturae est une revue publieacutee par les Publications scientifiques du Museacuteum ParisNaturae is a journal published by the Museum Science Press Paris

Naturae est distribueacutee en Open Access sur le site web des Publications scientifiques du Museacuteum httpwwwrevue-naturaefr

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1NATURAE bull 2017 bull art 9 copy Publications scientifiques du Museacuteum national drsquoHistoire naturelle Paris wwwrevue-naturaefr

Alma HECKENROTHInstitut meacutediterraneacuteen de Biodiversiteacute et drsquoEacutecologie marine et continentale (IMBE)

Aix-Marseille Universiteacute CNRS IRD Avignon Universiteacute 3 place Victor Hugo case 4 F-13331 Marseille (France)

et OGD Groupe ORTEC - Ortec geacuteneacuterale de Deacutepollution Parc de Pichaury 550 rue Pierre Berthier CS 80348 F-13799 Aix-en-Provence Cedex 3 (France)

almaheckenrothimbefr

Jacques RABIERInstitut meacutediterraneacuteen de Biodiversiteacute et drsquoEacutecologie marine et continentale (IMBE)

Aix-Marseille Universiteacute CNRS IRD Avignon Universiteacute 3 place Victor Hugo case postale 4 F-13331 Marseille (France)

jacquesrabierimbefr

Paul MONSARALyceacutee agricole des Calanques (LPA)

89 traverse Parangon F-13008 Marseille (France)paulmonsaraeducagrifr

Lidwine LE MIRE-PECHEUXParc national des Calanques

Bacirct A4 ndash Impasse Paradou F-13009 Marseille (France)Lidwinelm-pecheuxcalanques-parcnationalfr

Pascale PRUDENTAix-Marseille Universiteacute CNRS Laboratoire de Chimie de lEnvironnement (LCE)

3 place Victor Hugo case postale 29 F-13331 Marseille (France)pascaleprudentuniv-amufr

Maria Isabel SASTRE CONDEServeis de Millora Agraria i Pesquera Semilla

C Babieca nordm 2 Son Ferriol (Palma de Mallorca) Les Icircles Baleacuteares (Espagne)isabelsastre2003yahooes

Isabelle LAFFONT-SCHWOBInstitut meacutediterraneacuteen de Biodiversiteacute et drsquoEacutecologie marine et continentale (IMBE)


isabellelaffont-schwobuniv-amufr

Publieacute le 28 juin 2017

Mise en place drsquoune approche inteacutegreacutee pour la restauration eacutecologique des milieux pollueacutes du Parc national des Calanques

Heckenroth A Rabier J Monsara P Le Mire-Pecheux L Prudent P Sastre Conde M I amp Laffont-Schwob I 2017 mdash Mise en place drsquoune approche inteacutegreacutee pour la restauration eacutecologique des milieux pollueacutes du Parc national des Calanques Naturae 9 1-14

2 NATURAE bull 2017 bull art 9

Heckenroth A et al

REacuteSUMEacuteDepuis 2008 sur le site de la friche industrielle de lrsquoEscalette agrave Marseille au sein de la zone cœur du Parc national des Calanques (PNCal) scientifiques gestionnaires et praticiens travaillent de pair pour deacutevelopper des alternatives aux techniques conventionnelles de deacutepollution du sol La particulariteacute de ce site est cependant drsquoabriter une biodiversiteacute riche faccedilonneacutee par le climat et la pression anthropique depuis lrsquoeacutepoque greacuteco-romaine aujourdrsquohui menaceacutee par la pollution en eacuteleacutements traces meacutetalliques et meacutetalloiumldes (ETMM) lieacutee aux activiteacutes industrielles du XIXe siegravecle En parallegravele drsquoune action publique de gestion des deacutechets industriels (scories) sur la zone littorale du PNCal une reacuteflexion est meneacutee sur la gestion de la pollution diffuse sur ce territoire Les objectifs de la restauration eacutecologique visent agrave la fois la conservation de la biodiversiteacute locale lrsquooptimisation des fonctions racinaires et rhizospheacuteriques qui permettent la reacuteduction des transferts des ETMM la refonctionnalisation des sols et de faccedilon plus globale le deacuteveloppement drsquoeacutecotechnologies pour la restauration des sols pollueacutes dans un contexte meacutediterraneacuteen La caracteacuterisation des eacutecosystegravemes contamineacutes a permis drsquoidentifier des communauteacutes de plantes natives toleacuterantes agrave la pollution puis de deacutevelopper des outils drsquoingeacutenierie eacutecologique notamment baseacutes sur la transplantation drsquoindividus de Coronilla juncea L consideacutereacutee comme une espegravece ingeacutenieur La collaboration initieacutee en 2013 avec le Lyceacutee agricole des Calanques (LPA) a aussi permis la multiplication des plantes cibles et de disposer drsquoune expertise en agro eacutecologie Des essais de restauration eacutecologique sont maintenant meneacutes conjointement entre partenaires scientifiques du LPA et du PNCal depuis septembre 2015

ABSTRACTImplementing an integrated approach for ecological restoration of the polluted ecosystems in the Calanques National park On the former lead smelting factory of lrsquoEscalette (South-East coast of Marseille France) recently included in the first peri-urban French national park the Calanques National Park (PNCal) scien-tists and stakeholders have been working together since 2008 to develop alternatives to conventional soil remediation techniques However the particularity of this site is to support a rich biodiversity shaped by the climate and the anthropic pressure since the Greco-Roman era now threatened by the pollution of trace metals and metalloids (TMM) linked to the industrial activities of the 19th

century In parallel with a government action to manage industrial wastes (slag) on the coastal zone of the PNCal the management of the diffuse pollution by ecological engineering tools is explored by scientists and practitioners Thereby the aims of this ecological restoration project are the local biodiversity conservation the optimizisation of the roots and rhizospherics functions reducing TMM transfer the rehabilitation of soil functions and more globally the development of ecotechnologies to restore polluted soils in the Mediterranean context In a first step researches focused on the charac-terization of soil pollution and ecosystem contamination (ie calcareous shrublands and grasslands) in order to select the most tolerant native plants to be used as pioneer species The results obtained highlighted a high heterogeneity in the soil contamination Observations of soil-plant-microorganism interactions led to the development of ecological engineering tools to optimize phytostabilization potential of native plant communities Moreover the growth of native plants should improve the soil quality by reducing erosion and pollutant (TMM) availability Thus we aimed at developing ecological engineering tools based on the use of engineer species such as the legume Coronilla juncea L expected to promote the resilience of soil and plant community A local agricultural high-school (LPA) has also been invested in the project since 2013 to allow the multiplication of the targeted native plants consequently providing an expertise in agroecology Since September 2015 the first ecological restoration field trials were being performed by academics practitioners and stakeholders always under of approval of the PNCal Charter

KEY WORDSCoronilla juncea L

ecotechnologies ecological engineering

Mediterranean metal and metalloids

phytostabilization native species polluted soils

MOTS CLEacuteSCoronilla juncea L

eacutecotechnologies ingeacutenierie eacutecologique

Meacutediterraneacutee meacutetaux et meacutetalloiumldes

phytostabilisation plantes natives

sols pollueacutes

PREacuteAMBULE

Sur le site de la friche industrielle de lEscalette agrave Marseille au sein de la zone cœur du Parc national des Calanques (PNCal) aux portes drsquoune grande meacutetropole scientifiques gestionnaires et praticiens travaillent de pair pour deacutevelopper des alternatives aux techniques conventionnelles de gestion de la pollution du sol Le PNCal preacutesente en effet sur

son territoire une biodiversiteacute riche et menaceacutee soumise agrave une pollution historique en eacuteleacutements traces meacutetalliques et meacutetalloiumldes (ETMM) Le croisement de ces diffeacuterents enjeux repreacutesente un deacutefi pour les gestionnaires Cet article dresse un premier eacutetat des lieux des reacuteflexions et expeacuteriences meneacutees depuis quelques anneacutees pour favoriser la restauration eacutecologique des sites du PNCal soumis agrave une pollution diffuse en ETMM

3


NATURAE bull 2017 bull art 9

INTRODUCTION

Sur le territoire du PNCal reacutecemment creacuteeacute (2012) la plus grosse activiteacute industrielle de la fin du XIXe ndash deacutebut du XXe siegravecle ndash sur le massif de Marseilleveyre comme dans tout le pourtour de la ville de Marseille concernait la meacutetallurgie (Daumalin amp Raveux 1999 Daumalin 2006 Garnier amp Zimmermann 2006) Ces activiteacutes fortement polluantes notamment la transformation de minerais ont causeacute une contamination importante de lenvironnement qui srsquoest perpeacutetueacutee dans lrsquoespace et le temps bien apregraves la fermeture des usines (MARSECO 2012) Lrsquoensemble de ces industries a aujourdrsquohui cesseacute ses activiteacutes mais aucune deacutemarche globale de reacutehabilitation nrsquoa encore eacuteteacute entreprise Ceci est notamment le cas de lrsquousine de lrsquoEscalette situeacutee sur une portion littorale comprise dans le massif de Marseilleveyre au sud de lrsquoagglomeacuteration marseillaise (Fig 1)

Ces pratiques industrielles et post-industrielles ont entraicircneacute une dispersion de la pollution sur toute la partie littorale du massif de Marseilleveyre En 2005 des concentrations eacuteleveacutees en plomb et en arsenic ont eacuteteacute mises en eacutevidence notamment dans les sols et dans des coquillages (moules) et des oursins proches de lrsquoEscalette consommeacutes par la population locale La Direction reacutegionale des Affaires sanitaires et sociales (DRASS

PACA) avait ainsi deacutetermineacute que le fait de reacutesider agrave lEscalette de freacutequenter la plage de Sameacutena (Fig 1) et de consommer les oursins (la consommation des moules eacutetant deacutejagrave interdite sur cette portion du littoral) pouvait ecirctre agrave laquo lorigine drsquoun risque sanitaire inacceptable pour la population et plus particuliegraverement pour les jeunes enfants raquo De plus elle preacuteconisait des actions dordre sanitaire ( deacutepistage du saturnisme) et environnemental afin de reacuteduire lexposition de la population agrave la pollution (InVS-DRASS 2005 SPPPI-PACA 2006) Dans le cadre du projet de recherche interdisciplinaire MARSECO 2008-2013 (financeacute par lAgence nationale de la Recherche MARSECO 2012) des analyses de sol ont eacuteteacute effectueacutees sur un maillage plus large incluant le massif de Marseilleveyre Les reacutesultats ont pu prouver la preacutesence drsquoETMM en fortes concentrations dans le sol (Tableau 1) comme le plomb (Pb) le zinc (Zn) larsenic (As) le cuivre (Cu) et lantimoine (Sb) selon des patrons de dispersion majoritairement deacutefinis par les vents et le relief (Testiati et al 2013 Affholder et al 2014 Laffont-Schwob et al 2016)

Les transferts de ces polluants dans les diffeacuterents compartiments ont eacuteteacute eacutetudieacutes (air eau sol plantes) Des capteurs atmospheacuteriques ont reacuteveacuteleacute la preacutesence de fines particules atmospheacuteriques sur lesquelles sont adsorbeacutees des eacuteleacutements meacutetalliques telles que

fig 1 mdash Localisation de la friche industrielle de lrsquoEscalette du massif de Marseilleveyre dans la zone cœur du Parc national des Calanques sur le littoral sud de la ville de Marseille et situation du site drsquoeacutetude Carte reacutealiseacutee par A Heckenroth agrave partir de donneacutees de P J Dumas sur QGIS 22 Valmiera

Plage de Sameacutena

Occupation du sol

N

100 m

Bacircti habiteacute

Constructions pollueacutees

Remblais terre-pleins pollueacutes

Crassiers

Massif deMarseilleveyre

Mer Meacutediterraneacutee

Zone cœur du Parc national des Calanques

Ancienne usinede lEscalette

Chemineacutee rampanteMer

Meacutediterraneacutee

Calanque de Sameacutena

Sormiou

5 km


Heckenroth A et al

le plomb (MARSECO 2012) Ces eacuteleacutements proviennent du sol mais pourraient eacutegalement provenir de la deacutegradation du bacircti de lusine de lEscalette sous leffet de leacuterosion les jours de vent fort Ces eacuteleacutements ont eacutegalement eacuteteacute mis en eacutevidence dans les parties aeacuteriennes et racinaires de certaines espegraveces veacutegeacute-tales locales parmi lesquelles des plantes aromatiques comme le Romarin Rosmarinus officinalis L (Affholder et al 2013) posant la question des risques dexposition pour les usagers des Calanques pratiquant la cueillette ou la chasse Alors que les deacutepocircts massifs consideacutereacutes comme eacutetant les sources principales de risques sanitaires font lobjet actuellement drsquoun projet de gestion de la pollution dont lAgence de lrsquoEnvironnement et de la maicirctrise de lrsquoEacutenergie (ADEME) est maicirctre douvrage depuis 2012 (Bartheacuteleacutemy 2016) les risques lieacutes agrave la pollution diffuse sont moins bien identifieacutes et donc non pris en compte notamment sur la santeacute et lenvironnement (Laffont-Schwob et al 2016) Cest pourquoi des expeacuterimentations de phyto remeacutediation (voir Annexe 1) en vue de la restauration eacutecologique de lEscalette sont meneacutees au sein de lInstitut meacutediterraneacuteen de Biodiversiteacute et dEacutecologie marine et continentale (IMBE) en laboratoire et sur le terrain en collaboration avec le Laboratoire de Chimie de lEnvironnement (LCE) et le Lyceacutee agricole des Calanques (LPA) pour proposer des solutions efficaces afin de reacuteduire les transferts drsquoETMM en adeacutequation avec les contraintes du milieu et de la biodiversiteacute locale La phytostabilisation (voir Annexe 1) semblerait ecirctre une solution adapteacutee agrave la pollution diffuse du site (Laffont-Schwob et al 2011a Testiati et al 2013 Affholder et al 2014 Heckenroth et al 2014 Heckenroth et al 2016a) pour reacuteduire efficacement les transferts par la veacutegeacutetation locale tout en la restaurant Cette deacutemarche srsquointegravegre dans le projet de recherche interdisciplinaire AMIDEX SynTerCalm (Synergie sur le Territoire des Calanques marseillaises) regroupant des scientifiques en Sciences de la Vie et de lEnvironnement et en Sciences humaines et sociales pour le deacuteveloppement de solutions inteacutegreacutees de gestion de la pollution sur le territoire des Calanques marseillaises et plus geacuteneacuteralement en zone meacutediterraneacuteenne

MATEacuteRIEL ET MEacuteTHODES

Site drsquoeacutetude

Actuellement lEscalette comprend un petit port une zone dhabitation comprenant une trentaine de logements des ruines correspondant agrave lancienne usine ainsi que des milieux anthropiseacutes (terre-pleins remblais crassiers) et des zones naturelles de garrigues et de pinegravedes (Fig 1) Ce site est constitueacute dune mosaiumlque de proprieacutetaires Le Conseil deacutepartemental des Bouches-du-Rhocircne (CD13) y possegravede essentiellement des terrains non habiteacutes dont les crassiers situeacutes dans le vallon de lEscalette Il est agrave noter quun unique proprieacutetaire possegravede une grande partie du quartier habiteacute de lEscalette ainsi que la zone correspondant agrave lancienne usine les proprieacutetaires restants eacutetant principalement regroupeacutes en une coproprieacuteteacute Lensemble de lEscalette est classeacute en laquo zone naturelle agrave proteacuteger ndash preacuteservation inteacutegrale raquo (NDn) (PLU de la commune de Marseille 2010) et depuis la creacuteation du PNCal en avril 2012 le site est inteacutegreacute agrave la zone de cœur terrestre Dans cette usine une activiteacute de transformation de la galegravene argentifegravere sest tenue entre 1851 et 1925 pour la production de plomb et dargent (Daumalin amp Raveux 1999) Une longue chemineacutee rampante a eacuteteacute construite pour eacuteloigner du site les fumeacutees nocives (Fig 1) et a contribueacute agrave lextension de la contamination au massif de Marseilleveyre (Affholder et al 2014) Les scories (deacutechets de la meacutetallurgie) ont eacuteteacute deacuteposeacutees dans des crassiers et notamment dans celui du vallon proche de lusine (Fig 1) Agrave lheure actuelle les ruines de lusine et les crassiers sont toujours en place (Gallimard 2000) et constituent une source de pollution concentreacutee sur le site qui est disseacutemineacutee par le vent et lrsquoeau sur les zones alentours (Laffont-Schwob et al 2011b Testiati et al 2013 Affholder et al 2014 Laffont-Schwob et al 2016) De plus les remblais riches en scories ont fourni au deacutebut du XXe siegravecle un mateacuteriau bon marcheacute essentiellement pour la construction de la chausseacutee et des avanceacutees sur la mer sur une portion du littoral longue de plusieurs kilomegravetres En totaliteacute ces deacutepocircts sont au nombre de 12 deacutepocircts principaux et 77 sous-deacutepocircts repreacutesentant une surface contamineacutee de 29 ha (SPPPI-PACA 2006)

tableau 1 mdash Ordres de grandeur des concentrations totales en ETMM en mgkg-1 de matiegravere segraveche (ms) dans les sols les scories et les poussiegraveres de chemineacutees du site de la friche industrielle de lrsquoEscalette (drsquoapregraves Testiati et al 2013) teneurs totales en ETMM dans les sols franccedilais (drsquoapregraves Darmendrail et al 2000) et valeurs limites de concentrations en ETMM admises dans les sols (Arrecircteacute ministeacuteriel du 08 janvier 1998 Afnor NF-U-44-041 1985)

Paramegravetres eacutetudieacutesConcentrations en mgkg-1 ms

Pb As Sb Cu ZnDonneacutees issues des analyses reacutealiseacutees sur le site de lrsquoEscalette

Sols (n = 38)min-max 75-130 000 lt8-7 000 lt5-9 030 20-7 900 210-65 600moyenne 21 518 921 1 182 1 251 13 618

Scories (n = 4)min-max 55 800-127 300 500-1 200 398-8 460 1 620-5 090 35 400-88 600moyenne 84 000 735 3 116 2 620 54 000

Poussiegraveres dans ruines de la chemineacutee 128 600 86 560 1 990 178 6 770moyenne (n = 2)

Donneacutees issues des analyses de reacutefeacuterence sur les sols franccedilais et valeurs seuils des normes franccedilaisesTeneurs totales dans les sols franccedilais (n asymp 800)

min-max 2-3 088 ndash ndash lt2-107 lt5-3 820moyenne 65 ndash ndash 15 149

Concentrations limites admises dans les sols drsquoapregraves AM 08 janvier 1998 et NF-U-44-041

100 29 ndash 100 300

5



La zone de lrsquoEscalette et ses alentours sous lrsquoinfluence drsquoun climat meacutediterraneacuteen semi-aride abritent une biodiversiteacute remarquable notamment concernant les formations veacutegeacutetales (Affre et al 2015) typiques du massif des Calanques Le vent constitue une composante essentielle agrave ce climat particulier notamment le Mistral qui souffle environ 135 jours par an (Aillaud amp Crouzet 1988) de secteur nord-ouest froid sec et pouvant ecirctre tregraves violent Les effets du vent sont multiples notamment sur les plantes par lrsquoaggravation des pheacutenomegravenes de xeacutericiteacute (voir Annexe 1) du milieu et le transport des embruns saleacutes (pouvant ecirctre pollueacutes par des hydrocarbures et tensio-actifs) sur plusieurs centaines de megravetres agrave linteacuterieur des terres (Sigoillot 1987 Giovannelli et al 1988 Loglio et al 1989) Ce gradient deacutecroissant de saliniteacute depuis le littoral (Crouzet 1975) est un facteur majeur de la reacutepartition des habitats littoraux depuis les formations halophiles (voir Annexe 1) aux halotoleacuterantes (voir Annexe 1) Ces fortes contraintes environnementales naturelles ont contribueacute au deacuteveloppement drsquoune Flore et drsquoune Faune drsquointeacuterecirct dans le massif de Marseilleveyre classeacute en site Natura 2000 en 2003 et justifient son classement dans la zone de cœur du Parc national des Calanques en 2012 (Fig 1) De plus la combinaison des perturbations anthropiques qui affectent la zone littorale (pollution industrielle et urbaine freacutequentation humaine) accroicirct la vulneacuterabiliteacute des milieux naturels agrave forts enjeux de conservation Lrsquohabitat phrygane (voir Annexe 1) (Astragalo-plantaginetum subulatae code Natura 2000 EUR27 5410) est un exemple typique de formation veacutegeacutetale thermoxeacuterophile (voir Annexe 1) ouest-meacutediterraneacuteenne en coussinets eacutepineux (Molinier 1934 Laffont-Schwob et al 2011b Ami et al 2013 Affre et al 2015) Les zones naturelles pollueacutees du massif de Marseilleveyre se caracteacuterisent eacutegalement par la preacutesence despegraveces typiques du climat thermo-meacutediterraneacuteen comme le lentisque (Pistacia lentiscus L) ou le pin dAlep (Pinus halepensis Mill) (Knoerr 1959 Queacutezel amp Meacutedail 2003) qui se deacuteveloppent aussi sur les sols agrave pollution diffuse Ainsi le PNCal doit prendre en consideacuteration les processus de transfert de ces pollutions et agir en conseacutequence pour limiter leurs effets deacuteleacutetegraveres sur la biodiversiteacute (tels que la perte de biodiversiteacute microbienne des sols) Dans ce cadre un partenariat fort avec les scientifiques travaillant dans le domaine de la restauration eacutecologique et des eacutecotechnologies ouvre des perspectives pour concilier protection de la biodiversiteacute et gestion durable de la pollution diffuse (Heckenroth et al 2016b)

deS collaborationS localeS multipleS en faveur de la reStauration eacutecologique

Pour reacutepondre aux objectifs de gestion de la pollution diffuse au sein du PNCal et de conservation de la biodiversiteacute deux projets de recherche successifs (Marseacuteco 2008-2013 et SynTerCalM 2014-2016) baseacutes sur des eacutecotechnologies (voir Annexe 1) ont eacuteteacute conduits dans le cadre drsquoune approche transdisciplinaire suivant trois eacutetapes

ndash la caracteacuterisation des communauteacutes veacutegeacutetales locales dans le contexte dune forte pollution en ETMM et la seacutelection de plantes natives agrave potentiel de phytoremeacutediation (Heckenroth et al 2016b)

ndash lrsquoeacutevaluation de lrsquoeffet de lrsquoheacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de la contamination sur les meacutecanismes de toleacuterance des plantes et des implications sur le potentiel de phytostabilisation

ndash le deacuteveloppement drsquooutils drsquoingeacutenierie eacutecologique (voir Annexe 1) pour la restauration eacutecologique (voir Annexe 1) des zones naturelles contamineacutees en ETMM

Degraves 2012 le deacutemarrage drsquoun travail de thegravese a permis drsquoarticuler ces diffeacuterentes eacutetapes autour drsquoun cadre commun pour la restauration eacutecologique des milieux pollueacutes du PNCal Sur la base des connaissances transdisciplinaires acquises par le projet de recherche Marseacuteco sur les transferts de contaminants au sein du PNCal (MARSECO 2012) la collaboration entre les eacutecologues de lrsquoIMBE et les chimistes de lrsquoenvironnement du LCE srsquoest poursuivie sous la forme drsquoune expertise concernant lrsquoeacutevaluation de la contamination des sols et de la veacutegeacutetation (Testiati et al 2013 Affholder et al 2014 Heckenroth et al 2014 2016b) et lrsquoeacutevaluation des capaciteacutes de phytostabilisation des plantes natives ( Laffont-Schwob et al 2011a 2011b Rabier et al 2014 Heckenroth et al 2015a) Les expeacuterimentations meneacutees in et ex situ sur des milieux et espegraveces proteacutegeacutees ont donneacute lieu agrave un suivi et un accompagnement de la part du PNCal tant sur les objectifs des eacutetudes et la gestion de la biodiversiteacute que sur le cadrage regraveglementaire associeacute aux campagnes de preacutelegravevements Les eacutequipes de recherche ont deacuteveloppeacute des protocoles pour limiter les impacts sur le terrain notamment par lrsquoutilisation drsquoappareils de mesures et de meacutethodologies non destructifs (Laffont-Schwob et al 2011b Rabier et al 2014 Heckenroth et al 2016b) Le CD13 en accordant degraves septembre 2011 la mise agrave disposition dun terrain a permis de reacutepondre agrave la question de la localisation de la zone expeacuterimentale de travaux de restauration Lors de la seacutelection de plantes natives destineacutees agrave la restauration expeacuterimentale in situ des sols contamineacutes nous nous sommes rapidement confronteacutes agrave leur absence de disponibiliteacute commerciale puis agrave un manque de main-drsquoœuvre et drsquoespaces pour la multiplication des plants Ainsi en 2013 une convention a eacuteteacute signeacutee entre lrsquoIMBE et le LPA (eacutetablissement drsquoenseignement technique agricole et drsquoameacutenagement) pour la mise au point de techniques de multiplication des plantes natives seacutelectionneacutees agrave partir de propagules (graines et boutures) preacuteleveacutees sur site Cette collaboration permet aussi de reacutepondre agrave la regraveglementation du PNCal relative agrave lrsquoemploi de plantes locales pour les travaux de restauration eacutecologique Gracircce au soutien apporteacute par le LPA ce partenariat a permis de fournir les moyens humains techniques et le mateacuteriel veacutegeacutetal neacutecessaire agrave la reacutealisation de pilotes de restauration eacutecologique sur le terrain De plus apregraves une eacutetape de production en peacutepiniegravere hors site et une eacutetape de validation des eacutecotechnologies in situ ce projet participe au deacuteveloppement de techniques drsquoingeacutenierie eacutecologique adapteacutees aux milieux meacutediterraneacuteens pollueacutes Au final cette collaboration regroupe diffeacuterents aspects ndash lrsquoimplication du Lyceacutee des Calanques sur son propre territoire ndash le transfert de connaissances sur la restauration eacutecologique la phytoremeacutediation et lrsquoingeacutenierie eacutecologique aupregraves de futurs professionnels de lrsquoameacutenagement du territoire


Heckenroth A et al

ndash lrsquoameacutenagement de surfaces de production inteacutegreacutee sur le site du Lyceacutee des Calanques ndash la reacutecolte de propagules sur le terrain et la multiplication en peacutepiniegravere de plantes natives du PNCal ndash une reacuteflexion collective autour de techniques drsquoingeacutenierie eacutecologique et drsquoagroeacutecologie pour la mise en place drsquoune restauration eacutecologique expeacuterimentale sur le terrain en eacutetroite collaboration avec le PNCal

Ce consortium drsquoacteurs locaux permet donc le deacutevelop-pement drsquoeacutecotechnologies adapteacutees aux terrains contamineacutes du PNCal et inspireacutees des connaissances sur les sols plantes et microorganismes natifs dans le cadre de collaborations entre chercheurs gestionnaires et professionnels acteurs du projet (Heckenroth et al 2015b 2016a) Par le transfert des connaissances reacuteciproque entre le domaine de la recherche universitaire et celui de lrsquoeacuteducation technique et professionnelle agricole cette collaboration permet eacutegalement de contribuer au deacuteveloppement de la filiegravere professionnelle de lrsquoingeacutenierie eacutecologique en France (Rey et al 2014) en accord avec les objectifs de conservation de la biodiversiteacute du ministegravere de lrsquoEnvironnement de lrsquoEacutenergie et de la Mer (MEEM)

un outil de production local

Le Lyceacutee agricole des Calanques est un eacutetablissement dont latelier technologique est tourneacute vers laquo lameacutenagement paysager raquo sans terrain deacutedieacute agrave lrsquoexploitation agricole mais uniquement un parc paysager et forestier Dabord consideacutereacute comme une contrainte ce fait est devenu lopportuniteacute de creacuteer une peacutepiniegravere locale pour satisfaire les besoins dune restauration eacutecologique des terrains pollueacutes du PNCal La premiegravere eacutetape a donc eacuteteacute la conception dune mini- peacutepiniegravere inteacutegreacutee au lyceacutee en valorisant les atouts du site et preacuteciseacutement un espace de pinegravede et de garrigue (Fig 2) qui a fourni des expositions au soleil varieacutees et drsquoanciennes terrasses de production agricole (restanques) Le site inteacutegreacute agrave la zone drsquoadheacutesion optimale du PNCal est proche de la zone agrave restaurer et fournit donc des conditions peacutedo- climatiques similaires aux plantes en place de leur production jusquagrave leur

plantation sur le site de lEscalette 90 eacutelegraveves de cinq classes encadreacutes par cinq enseignants se sont mobiliseacutes autour de la creacuteation de la peacutepiniegravere afin de satisfaire les impeacuteratifs de production tels que lrsquoameacutenagement de surfaces praticables la disponibiliteacute en eau la mise en place drsquoune serre pour assurer les semis et le deacuteveloppement des jeunes boutures et enfin la protection du site contre les sangliers et autres perturbations dorigine humaine Les travaux drsquoameacutenagement de la peacutepiniegravere ont eacutegalement eacuteteacute reacutealiseacutes dans une volonteacute de limiter les impacts sur les terrains du lyceacutee et drsquoutiliser des mateacuteriaux locaux Ainsi les surfaces de production ont eacuteteacute niveleacutees en douceur et les murets de soutegravenement ameacutenageacutes ou restaureacutes en pierre et en troncs darbres locaux (Fig 2) reacutecemment abattus par des eacutelegraveves apregraves avoir eacuteteacute marqueacutes par lrsquoOffice national des Forecircts (ONF) Enfin le systegraveme dirrigation installeacute a neacutecessiteacute lacheminement de leau par 120 m de tuyau polyeacutethylegravene HD (40 mm) dans une trancheacutee creuseacutee manuellement pour minimiser limpact sur le milieu forestier Au final 15 espegraveces veacutegeacutetales ont eacuteteacute produites au cours de lrsquoanneacutee 2014-2015 et une dizaine de celles-ci a eacuteteacute multiplieacutee en quantiteacute suffisante pour ecirctre disponible degraves octobre 2015 pour des transplantations in situ

REacuteSULTATS

Ces reacutesultats sont preacuteliminaires ils retracent les eacutetapes qui ont permis de passer de la conception agrave lrsquoapplication sur le terrain Dans le cadre des expeacuterimentations reacutealiseacutees pour eacutevaluer lrsquoeffet de lrsquoheacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de la contamination du sol sur lrsquoefficaciteacute de la phytostabilisation des ETMM une quinzaine drsquoindividus de Coronilla juncea L un sous- arbrisseau appartenant agrave famille des leacutegumineuses a eacuteteacute preacuteleveacute au printemps 2015 sur trois sites du PNCal (Heckenroth et al 2015a) En accord avec les autorisations de preacutelegravevements despegraveces non-proteacutegeacutees sur le territoire du PNCal impliquant un remplacement des individus preacuteleveacutes un protocole de transplantation de jeunes plants de C juncea issus des multi-

fig 2 mdash Ameacutenagement de la zone de production du Lyceacutee des Calanques avant (agrave gauche) et apregraves travaux (agrave droite) Creacutedit photo Paul Monsara

7



plications reacutealiseacutees par le LPA a eacuteteacute conccedilu afin de compenser lrsquoimpact des preacutelegravevements Ces transplantations ont aussi preacutesenteacute une opportuniteacute de tester des outils drsquoingeacutenierie eacutecologique Ainsi les meacutethodes utiliseacutees visent agrave favoriser lrsquoeacutetablissement des plants dans un contexte meacutediterraneacuteen et consistent notamment agrave creacuteer des microsites favorables (Maestre et al 2003 Cortina et al 2011) En partenariat avec le LPA nous avons choisi drsquoeacutevaluer des mateacuteriaux preacute-sents sur place et un amendement organique compatible avec une deacutemarche agroeacutecologique Ainsi 60 plants de C juncea (quatre plants pour un individu preacuteleveacute) ont eacuteteacute transplanteacutes sur les terrains du PNCal entre septembre et octobre 2015 (Fig 3) Des pierres calcaires preacutesentes sur le site ont eacuteteacute disposeacutees en aval de chaque plant pour limiter lrsquoeacuterosion du sol et des amendements utiliseacutes (Fig 3) Celles-ci ont eacutegalement eacuteteacute utiliseacutees comme recouvrement de surface dans certaines conditions expeacuterimentales pour favoriser la reacutetention de lrsquohumiditeacute du substrat (Fig 3) Les effets drsquoun amendement organique (meacutelange de guano et de tourteau de ricin pour lrsquoagriculture biologique) et drsquoun mulch de bois rameacuteal fragmenteacute (BRF) ont eacuteteacute eacutevalueacutes sur la capaciteacute de reprise de croissance apregraves transplantation des coronilles (Fig 3) Le BRF est en effet connu pour favoriser le proces-

sus drsquohumification des sols (Tissaux 1996) Ce dernier est constitueacute drsquoun meacutelange drsquoessences natives des Calanques produit sur site par le LPA pour valoriser les deacutechets issus de lrsquoentretien de ses espaces verts

Ces plants font lrsquoobjet drsquoun suivi afin drsquoeacutevaluer lrsquoeffet des techniques drsquoingeacutenierie eacutecologiques mises en place sur la reprise des individus dans des contextes de pollution diffeacuterents En effet trois sites comprenant cinq reacuteplicats ont fait lobjet de cette expeacuterimentation un site hot-spot de pollution en ETMM (Eh) et un site moyennement pollueacute en ETMM (El) localiseacutes agrave proximiteacute de la chemineacutee rampante de lrsquoEscalette (Fig 1) et comme reacutefeacuterence un site localiseacute agrave Sormiou (S) preacutesentant un niveau de pollution en ETMM correspondant au bruit de fond sur le territoire du PNCal (Tableau 2) Les transplantations de C juncea ont eacuteteacute reacutealiseacutees sur des sites dont la contamination par les ETMM pseudo-totaux diffeacuterait significativement dans les sols de surface (Tableau 2) selon lrsquoordre deacutecroissant suivant Eh gt El gt S

Les premiers reacutesultats de survie des individus de C juncea montrent des tendances similaires mais un effet site marqueacute notamment entre lrsquoEscalette et Sormiou (Fig 4)

Le suivi de la survie des plants de C juncea a eacuteteacute reacutealiseacute pendant un an et cinq mois apregraves les transplantations (Fig 4)

Bois rameacuteal fragmenteacute (BRF)produit localement

Pierres calcaires preacutesentes in situ

Amendement+ BRF en surface

+ Pierres en surface Amendement+ BRF en surface

Pierres en surface

fig 3 mdash Repreacutesentation des diffeacuterentes conditions expeacuterimentales utiliseacutees pour les transplantations de Coronilla juncea L sur le terrain Les traits en pointilleacutes repreacutesentent le volume de sol remanieacute correspondant agrave trois fois le volume de la motte agrave planter et meacutelangeacute agrave lrsquoamendement organique dans les deux conditions expeacuterimentales agrave gauche sur le scheacutema

tableau 2 mdash Concentrations en eacuteleacutements traces meacutetalliques et meacutetalloiumldes pseudo-totaux (moyenne plusmn eacutecart-type mgkg-1 de matiegravere seacuteche) mesureacutees dans les sols de surface (0-10 cm) des sites de lrsquoEscalette correspondant aux zones ougrave les transplantations de Coronilla juncea L ont eacuteteacute reacutealiseacutees Pour chaque eacuteleacutement des lettres diffeacuterentes indiquent des diffeacuterences significatives de la moyenne dans une mecircme colonne (Wilcoxon p-value le 005) Abreacuteviations Eh contamination forte des sites de lrsquoEscalette (Escalette high) El contamination moyenne des sites de lrsquoEscalette (Escalette low) S contamination agrave Sormiou

As (mgkg-1) Cu (mgkg) Pb (mgkg-1) Sb (mgkg-1) Zn (mgkg-1)Eh 5945 plusmn 1974 a 305 plusmn 99 ab 42320 plusmn 11251 a 2589 plusmn 829 a 10704 plusmn 4524 aEl 675 plusmn 262 b 237 plusmn 78 b 6286 plusmn 2811 b 202 plusmn 38 b 1767 plusmn 760 bS 155 plusmn 35 c 159 plusmn 23 bc 909 plusmn 369 c 14 plusmn 131 c 105 plusmn 182 c


Heckenroth A et al

Le site de Sormiou est celui qui preacutesente les meilleurs taux de survie des plants tout au long de lrsquoexpeacuterience avec 95 de survie apregraves un an et 70 en feacutevrier 2017 Sur les sites de lrsquoEscalette les taux de survie ne diffegraverent pas entre Eh et El (entre 50 et 55 apregraves un an et entre 15 et 30 en feacutevrier 2017 respectivement) mais suivent des tendances leacutegegraverement contrasteacutees au cours du temps La diminution du nombre drsquoindividus entre septembre et octobre 2016 sur lrsquoensemble des sites traduit un prolongement du deacuteficit de preacutecipitation au-delagrave de la peacuteriode estivale particuliegraverement marqueacutee en 2016 Sur le site Eh apregraves la perte de quelques individus juste apregraves la transplantation le taux de survie a eacuteteacute relativement stable et ne diffeacuterait pas significativement de celui obtenu sur le site de Sormiou Ce nrsquoest qursquoagrave partir du mois de juin que le taux de survie est devenu significativement infeacuterieur sur Eh compareacute agrave la reacutefeacuterence (S) et eacutequivalent agrave celui obtenu sur El Sur ce dernier site la perte en individus au deacutebut de lrsquoexpeacuterience a eacuteteacute plus importante avec un taux de survie significativement infeacuterieur compareacute agrave Sormiou en novembre 2015 ducirc agrave une destruction des individus par des animaux (lapins et sangliers) cinq jours apregraves la mise en place des placettes expeacuterimentales

DISCUSSION

inadeacutequation deS techniqueS conventionnelleS de geStion deS SiteS et SolS pollueacuteS

Les techniques conventionnelles de deacutepollution des sites et sols pollueacutes par les ETMM essentiellement physico-chimiques sont chegraveres lourdes agrave mettre en œuvre et peuvent creacuteer des risques secondaires pour lrsquoenvironnement (Fitz amp Wenzel 2002) sur des milieux agrave priori deacutejagrave fragiliseacutes Elles sont donc peu adapteacutees agrave des sites agrave responsables deacutefaillants ougrave le budget public attribueacute agrave la deacutepollution sera limiteacute et cela drsquoautant plus

pour de larges surfaces ou encore pour des milieux agrave enjeux de conservation de la biodiversiteacute et du paysage De faccedilon plus geacuteneacuterale ces meacutethodes sont assez eacuteloigneacutees des objectifs de deacuteveloppement durable de la loi Grenelle II dans la mesure ougrave elles se limitent souvent agrave consideacuterer les sols pollueacutes comme des deacutechets (geacuteneacuterant excavation destruction etou mise en deacutecharge) en absence de reacuteglementation europeacuteenne ou franccedilaise sur le sol en tant que compartiment biologique (Desrousseaux 2011) Les techniques de phytoremeacutediation phytotechnologies ou encore eacutecotechnologies sont plus facilement applicables agrave de grandes surfaces drsquoun point de vue technico-financier De plus elles permettent de limiter les perturbations exerceacutees par des actions de deacutepollution du sol sur le fonctionnement et lrsquointeacutegriteacute des eacutecosystegravemes (Baker et al 1994) et contribuent agrave lrsquoameacutelioration de la qualiteacute des sols pollueacutes (Bert 2012) De fait appliqueacutees dans le cadre conceptuel de lrsquoeacutecologie de la restauration les eacutecotechnologies sont un outil pertinent pour la restauration eacutecologique des eacutecosystegravemes contamineacutes (Wong 2003 Losfeld et al 2015) notamment dans le contexte des aires proteacutegeacutees en prenant soin de privileacutegier les regards croiseacutes (Bartheacuteleacutemy amp Souchon 2009)

deacuteveloppement deacutecotechnologieS pour la geStion deS terrainS pollueacuteS du pncal

Les enjeux de conservation des milieux naturels pollueacutes des Calanques imposent donc des actions de gestion de la pollution du sol sous la forme drsquoune restauration eacutecologique (SER 2004) Sur les anciens sites miniers notamment la restauration eacutecologique peut ecirctre employeacutee pour ameacuteliorer les conditions physico-chimiques du substrat neacutecessaires au retour drsquoun couvert veacutegeacutetal (Hobbs amp Norton 1996) Lrsquoabsence de couvert veacutegeacutetal aggrave en effet les pheacutenomegravenes drsquoeacuterosion des ETMM notamment leur lessivage (Fig 5) et contribue agrave leurs transferts hors site (Gray et al 2006 Wilson amp Pyatt 2007 MARSECO 2012) Dans le contexte meacutediterraneacuteen ougrave les

T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

EhElS

a

ab

b

a a a a a

a

a

ab ab

abb

b

b b

b b b b

b

b b

T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017

Temps (mois et anneacutee)

Pour

cent

age

de s

urvi

e (

)

fig 4 mdash Eacutevolution de la survie des individus de Coronilla juncea L en fonction du temps sur les sites de lrsquoEscalette (Eh et El) et de Sormiou (S) moyenne plusmn erreur standard Des lettres diffeacuterentes indiquent des diffeacuterences significatives de la moyenne (p-value le 005)

9



conditions environnementales notamment lieacutees agrave la xeacutericiteacute contraignent naturellement les eacutecosystegravemes les alteacuterations physico-chimiques lieacutees aux polluants peuvent accentuer les pheacutenomegravenes drsquoeacuterosion des sols En effet les sols contamineacutes par lrsquoeacuterosion et les transferts dans le reacuteseau trophique deviennent agrave leur tour des sources de contamination pour les milieux alentours et peuvent ainsi causer des risques drsquoexposition importants pour les humains en fonction des usages du site (Basta amp Gradwohl 1998 Gray et al 2006 Clemente et al 2012 Affholder et al 2013) Sur les espaces naturels impacteacutes par la pollution diffuse de lrsquoEscalette lrsquoeacutetablissement drsquoun couvert veacutegeacutetal durable favorisant les capaciteacutes de reacutesilience de lrsquoeacutecosystegraveme est donc un facteur cleacute pour enrayer le cycle de deacutegradation des eacutecosystegravemes et reacuteduire efficacement la dispersion des contaminants (Fig 5) par des meacutecanismes de phytostabilisation

Dans un contexte de sols oligotrophes et sous lrsquoinfluence drsquoun climat meacutediterraneacuteen aride Padilla et al (2009) ont observeacute des eacutepisodes de mortaliteacute marqueacutee et obtenu environ 60 de survie des plantules de C juncea apregraves le premier eacuteteacute suivant les transplantations 40 apregraves le deuxiegraveme eacuteteacute et 35 en septembre de la troisiegraveme anneacutee La mortaliteacute des plantules des jeunes arbustes meacutediterraneacuteens sous lrsquoinfluence du stress hydrique a eacuteteacute beaucoup eacutetudieacutee notamment en fonction de lrsquohumiditeacute du sol (Harrington 1991) de la longueur de la peacuteriode de seacutecheresse (Maestre et al 2003) et eacutegalement sous lrsquoinfluence des micro-conditions locales (Maestre et al 2003 Cortina et al 2011) Les taux de survie eacuteleveacutes obtenus sur Sormiou pourraient donc ecirctre lieacutes agrave des micro-conditions locales plus favorables agrave lrsquoeacutetablissement des plants qursquoagrave lrsquoEscalette (Fig 4) mais potentiellement aussi aux techniques utiliseacutees (Fig 3) Agrave lrsquoinverse la preacutesence drsquoune forte contamination en ETMM agrave lrsquoEscalette en creacuteant un stress suppleacutementaire lieacute agrave toxiciteacute des ETMM sur les plantes et leurs microorganismes associeacutes (Mendez amp Maier 2008 Moreno-Jimeacutenez et al 2009 Regvar et al 2010) pourrait expliquer lrsquoeacutepisode de mortaliteacute plus important observeacute au cours de lrsquoeacuteteacute 2016 (Fig 4) De faccedilon plus geacuteneacuterale les taux de survie obtenus supeacuterieurs puis eacutegaux agrave 55 un an apregraves les transplantations (septembre 2016) sur lrsquoensemble des sites pourraient suggeacuterer une ameacutelioration effective des micro-conditions locales par les ameacutenagements reacutealiseacutes pour les transplantations notamment les mini-terrasses de culture (Fig 3) Dans le cadre drsquoun deacuteficit de preacutecipitation marqueacute et sur des sites fortement contamineacutes les reacutesultats de survie ainsi obtenus dans le cadre de cette eacutetude semblent prometteurs par rapport aux techniques drsquoingeacutenierie eacutecologique utiliseacutees Cependant il est neacutecessaire de reacutealiser un suivi des paramegravetres bio-physico-chimiques du sol et de la dynamique des communauteacutes veacutegeacutetales agrave plus long terme pour eacutevaluer le rocircle de C juncea comme ingeacutenieur de lrsquoeacutecosystegraveme (Jones et al 1994 Padilla amp Pugnaire 2006)

De plus il est agrave noter que la phytostabilisation nrsquoest pas une meacutethode de deacutepollution au sens stricte dans la mesure ougrave elle ne permet pas lrsquoexportation des contaminants hors du site mais elle correspond agrave un compromis qui permet une gestion eacutecologique des sols pollueacutes en ETMM sans causer de pollution secondaire etou de destruction des milieux (Mench et al

2009) En milieu meacutediterraneacuteen pollueacute la veacutegeacutetalisation de sites doit ecirctre reacutealiseacutee avec des plantes adapteacutees aux conditions environnementales locales ainsi quagrave des concentrations eacuteleveacutees en ETMM (Mendez amp Maier 2008) Le choix drsquoespegraveces natives est donc essentiel pour garantir le succegraves dune opeacuteration de phytostabilisation (Domiacutenguez et al 2008) Cette approche doit permettre de reacutepondre agrave plusieurs objectifs comme la stabilisation des ETMM dans la rhizosphegravere la capaciteacute agrave se deacutevelopper sur sol nu (espegraveces pionniegraveres) lrsquoameacutelioration de la fonctionnaliteacute du sol (espegraveces facilitatrices) ainsi que le deacuteveloppement drsquooutils drsquoingeacutenierie eacutecologique adapteacutes aux contraintes locales et facilitant leacutetablissement des plantes

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES DE RESTAURATION EacuteCOLOGIQUE DES TERRAINS POLLUEacuteS DU PNCAL

premier bilan deS tranSplantationS de Coronilla junCea lSi le temps de suivi des individus transplanteacutes de C juncea est encore trop court pour observer une variabiliteacute sur la survie et le deacuteveloppement des plants en fonction des diffeacuterentes conditions expeacuterimentales la forte heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute environnementale la stochasticiteacute des perturbations notamment animales et les speacutecificiteacutes de chaque site semblent jouer un rocircle preacutepondeacuterant dans lrsquoeacutetablissement des coronilles Les reacutesultats preacuteliminaires sont toutefois encourageants quant agrave la capaciteacute de transplanter des plantes natives et de creacuteer des microsites favorables sous la forme de mini-terrasses de culture homogegravenes agrave lrsquoeacutechelle des sites drsquoeacutetudes Ils questionnent eacutegalement lrsquointeacuterecirct de reacutealiser des apports de matiegravere organique sur ces sites oligotrophes et suggegraverent de miser plutocirct sur des inoculations microbiennes pour favoriser la coopeacuteration plante-microorganismes dans des milieux perturbeacutes Il sera eacutegalement inteacuteressant de suivre le deacuteveloppement des individus de C juncea agrave plus long terme drsquoeacutetudier quelles sont les dynamiques veacutegeacutetales qui se mettent en place agrave proximiteacute des plants et si des eacutevolutions de la qualiteacute biologique et physico-chimique des sols sont observeacutees afin drsquoeacutevaluer lrsquoeacuteventuel rocircle de facilitation de cette espegravece

Contraintesphysico-chimiques

Source de pollution

Reacuteduction destruction du couvert veacutegeacutetal

Eacuterosion par le vent et leau

Transfert des ETMM

Facteurs de transfert

des polluants

Facteurs de deacutegradations

fig 5 mdash Illustration de lrsquoamplification des effets de transfert des eacuteleacutements traces meacutetalliques et meacutetalloiumldes dans les milieux en absence de reacutehabilitation (ineacutedit conception A Heckenroth drsquoapregraves les travaux de Basta amp Gradwohl 1998 Gray et al 2006 Wilson amp Pyatt 2007 Clemente et al 2012 Affholder et al 2013)


Heckenroth A et al

renforcement deS communauteacuteS toleacuteranteS aux etmm Sur un laquo hot-Spot raquo de pollution

Les eacutetudes meneacutees ces derniegraveres anneacutees sur les terrains naturels contamineacutes par lrsquoancienne fonderie de lrsquoEscalette ont permis drsquoidentifier une zone qualifieacutee de laquo hot-spot raquo de pollution en ETMM (Testiati et al 2013 Affholder et al 2014 Heckenroth et al 2014 2016b) directement influenceacutee par les cendres et deacutebris provenant de la chemineacutee rampante de lrsquousine (Fig 1 et Tableaux 1 et 2) La caracteacuterisation des communauteacutes veacutegeacutetales preacutesentes sur cette zone a abouti agrave une seacutelection drsquoespegraveces natives (Heckenroth et al 2014 2016b) qui ont depuis eacuteteacute multiplieacutees hors site par le LPA Des essais de restauration eacutecologique ont eacuteteacute conduits degraves novembre 2015 sur cette zone en srsquoinspirant eacutegalement des premiers retours drsquoexpeacuterience concernant les transplantations de C juncea Lobjectif est de tester un ensemble de quatre espegraveces peacuterennes avec un consortium despegraveces veacutegeacutetales en variant les types dassemblages pour identifier les cortegraveges floristiques les plus toleacuterants et les plus dynamiques pour fixer les sols pollueacutes

reStauration eacutecologique deS zoneS halophileS SoumiSeS agrave la pollution en etmmLes zones halophiles et halotoleacuterantes soumises agrave la pollution de la friche industrielle de lrsquoEscalette sont en partie concerneacutees par lrsquoaction publique de gestion des deacutepocircts principaux de scories meneacutee par lrsquoADEME Les forts enjeux de conservation de la biodiversiteacute preacutesents sur les zones cocirctiegraveres neacutecessitent cependant une approche de gestion des sols pollueacutes qui nrsquoimpactent pas davantage un milieu deacutejagrave perturbeacute et vulneacuterable (Affre et al 2015) De plus les eacutetudes de caracteacuterisation de la veacutegeacutetation meneacutees sur ces zones (Laffont-Schwob et al 2011b Heckenroth et al 2014 2016b) ont mis en avant la co-ocurrence drsquoespegraveces proteacutegeacutees et de sol contamineacute voire de deacutechets industriels

(Fig 6) Ces zones devraient donc eacutegalement faire lrsquoobjet drsquoessais de restauration eacutecologique par des plantes natives toleacuterantes aux ETMM actuellement multiplieacutees sur le site du LPA dans le cadre drsquoune mission de restauration eacutecologique des zones littorales meneacutee par le PNCal Cette approche soutenue par les gestionnaires et combineacutee agrave des eacutecotechnologies baseacutees sur le potentiel de phytostabilisation des plantes natives a notamment pour objectif de proposer aux deacutecideurs publics une alternative eacutecologique efficace pour la gestion des sites et sols pollueacutes

Les retours dexpeacuterience sur cette premiegravere restauration expeacuterimentale meneacutee sur les sites soumis agrave des pollutions diffuses dans le PNCal devraient permettre de mieux gui-der les actions qui pourront ecirctre meneacutees par la suite par le PNCal sur son territoire en lien avec les proprieacutetaires Un effort de conception de la filiegravere de la production de plantes locales combineacute aux outils de suivi de lefficaciteacute de stabilisation des polluants pourront eacutegalement apporter des eacuteleacutements de reacuteflexions pour dautres sites contamineacutes meacutediterraneacuteens agrave fort enjeu de conservation

RemerciementsCe projet de recherche fait lrsquoobjet drsquoun financement AMIDEX (SynTerCalM ndeg ANR-11-IDEX-0001-02 2014-2016) via le programme laquo Investissements drsquoAvenir raquo du gouvernement franccedilais geacutereacute par lrsquoAgence nationale de Recherche (ANR) et il a beacuteneacuteficieacute du travail initieacute lors du projet ANR Marseacuteco (CES 018) de 2008 agrave 2013 La reacuteflexion meneacutee ainsi que les reacutesultats preacutesenteacutes sont issus du travail de thegravese de doctorat dAlma Heckenroth (2017) dans le cadre drsquoune convention CIFRE (20120175) entre lrsquoANRT et la socieacuteteacute ORTEC geacuteneacuterale de Deacutepollution (2012-2015) Nous remercions luniversiteacute dAix-Marseille pour avoir accordeacute un mois daccueil en tant que professeur inviteacute agrave Maria Isabel Sastre Conde du ministegravere de lAgriculture des Baleacuteares et le CD13 pour nous avoir deacutelivreacute une mise agrave disposition de terrains pour nos essais de restauration eacutecologique Les auteurs remercient eacutegalement les rapporteurs de ce manuscrit pour leurs preacutecieuses remarques

REacuteFEacuteRENCES

affholder m c prudent p maSotti v coulomb b rabier J nguyen-the b amp laffont-Schwob i 2013 mdash Transfer of metals and metalloids from soil to shoots in wild rosemary (Rosmarinus officinalis L) growing on a former lead smelter site human exposure risk Science of the Total Environment 454-455 219-229 httpsdoiorg101016jscitotenv201302086

affholder m c pricop a d laffont-Schwob i cou-lomb b rabier J boria a demelaS c amp prudent p 2014 mdash As Pb Sb and Zn transfer from soil to root of wild rosemary do native symbionts matter Plant Soil 382 219-236 httpsdoiorg101007s11104-014-2135-4

affre l dumaS p J dumaS e laffont-Schwob i amp tatoni t 2015 mdash Regard eacutecologique sur le recul strateacutegique atouts et risques pour la diversiteacute veacutegeacutetale peacuteri-urbaine marseillaise VertigOndashla revue eacutelectronique en sciences de lrsquoenvironnement

fig 6 mdash Illustration de Plantago subulata L appartenant aux populations du littoral impacteacutees par la pollution de lrsquoEscalette et se deacuteveloppant sur un substrat contamineacute en eacuteleacutements traces meacutetalliques et meacutetalloiumldes composeacute en partie de scories et autres mateacuteriaux exogegravenes Creacutedit photo Alma Heckenroth

11



Hors-seacuterie 21 13 paillaud g J amp crouzet a 1988 mdash Un milieu difficile des

plantes adapteacutees la veacutegeacutetation littorale du Sud du golfe de Marseille Centre reacutegional de Documentation peacutedagogique Marseille 50 p

ami d barthelemy c bonhomme p clayeS c harmelin m le mire pecheux l ruitton S amp tatoni t 2013 mdash Caracteacuterisation de la freacutequentation littorale et deacutetermination drsquoindicateurs de vulneacuterabiliteacute eacutecologique pour deacutefinir des modes de gestion durable ndash Cas de la bande littorale du Parc national des Calanques (FHUVEL) LITEAU III MEDDT 91 p

baker a J m mcgrath S p Sidoli c m d amp reeveS r d 1994 mdash The possibility of in situ heavy metal decontami-nation of polluted soils using crops of metal-accumulating plants Resources Conservation and Recycling 11 (1-4) 41-49 httpsdoiorg1010160921-3449(94)90077-9

bartheacuteleacutemy c 2016 mdash La prise en charge publique contem-poraine des sites pollueacutes dans les Calanques in Daumalin x amp laffont-Schwob i (eacuteds) Les Calanques marseillaises industrielles une histoire au preacutesent Territoires contemporains REF 2C eacuteditions Aix-en-Provence 250-285

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baSta n t amp gradwohl r 1998 mdash Remediation of heavy metal-contaminated soil using rock phosphate Better Crops 82 (4) 29-31

bert v 2012 mdash Les phytotechnologies appliqueacutees aux sites et sols pollueacutes Eacutetat de lrsquoart et guide de mise en œuvre Eacuteditions EDP Sciences ADEME INERIS 86 p

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cortina J amat b caStillo v fuenteS d maeStre f t padilla f m amp roJo l 2011 mdash The restoration of vegetation cover in the semi-arid Iberian southeast Journal of Arid Environments 75 1377-1384 httpsdoiorg101016jjaridenv201108003

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Heckenroth A et al

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Soumis le 24 octobre 2016 accepteacute le 18 mars 2017

publieacute le 28 juin 2017


Heckenroth A et al

annexe 1 mdash Glossaire

Eacutecotechnologies les eacutecotechnologies sont des outils ou techniques incluant les systegravemes vivants et qui consistent agrave mimer ou agrave utiliser des processus naturels pour reacutesoudre des problegravemes environnementaux et de socieacuteteacutes tout en maintenant les fonctions eacutecosystegravemiques (Pintildeeiro et al 2013)

Habitat phrygane formation veacutegeacutetale rare thermoxeacutero-phile meacutediterraneacuteenne exposeacutee aux vents de mer chargeacutes drsquoembruns en coussinets eacutepineux plus ou moins eacutepars caracteacuteriseacutee par une reacutepartition tregraves morceleacutee et restreinte Sur le littoral du Parc national des Calanques la phrygane est reacutepartie selon une zonation en laquo bandes raquo de moins de 100 m de largeur sur pregraves de 10 km de trait de cocircte et distribueacutee de maniegravere eacuteparse sur les archipels marseillais Elle est caracteacuteriseacutee par la preacutesence de trois espegraveces veacutegeacute-tales structurantes qui possegravedent des optima de niches leacutegegraverement diffeacuterents mais occupent globalement une position intermeacutediaire sur le gradient de saliniteacute entre la zone drsquoespegraveces halophiles et la zone de garrigue littorale Ces espegraveces sont Astragalus tragacantha L Thymelaea tartonraira (L) (protection nationale VU-UICN FR) et Plantago subulata L (protection reacutegionale LC-UICN FR) (Astragalo-plantaginetum subulatae code Natura 2000 EUR27 5410-1 httpsinpnmnhnfrhabitatcd_hab8982)

Halophile ce caractegravere peut ecirctre attribueacute aux plantes qui ne peuvent se deacutevelopper complegravetement qursquoen preacutesence de fortes concentrations salines (salicornes par exemple Salicornia sp)

Halotoleacuterante ce caractegravere peut ecirctre attribueacute aux plantes qui bien que pouvant toleacuterer drsquoimportantes accumulations de sels dans le milieu exteacuterieur se comportent normalement sur des sols non saleacutes (certaines espegraveces du genre Atriplex L)

Ingeacutenierie eacutecologique lrsquoingeacutenierie eacutecologique est deacutefinie comme lrsquoensemble des proceacutedeacutes par etou pour le vivant qui utilisent les connaissances eacutecologiques pour reacutepondre agrave des objectifs de conservation des milieux et de la biodiversiteacute de creacuteation restauration ou gestion des milieux naturels ou anthropiseacutes (Rey et al 2014)

Phytoremeacutediation la phytoremeacutediation regroupe lrsquoensemble des proceacutedeacutes qui utilisent les plantes et leurs microorganismes associeacutes pour extraire contenir inactiver ou deacutegrader les contaminants en milieux terrestres ou aquatiques (Pilon-Smits 2005 Vangronsveld et al 2009 Bert 2012)

Phytostabilisation la phytostabilisation est un proceacutedeacute de phytoremeacutediation qui utilise le couvert veacutegeacutetal pour reacuteduire efficacement la biodisponibiliteacute et la mobiliteacute de polluants inorganiques dans les sols Dans le cas des ETMM la phyto-stabilisation permet de reacuteduire les transferts de polluants via deux meacutecanismes principaux

ndash la protection physique du sol contre lrsquoeacuterosion en reacuteduisant ainsi la dispersion des ETMM (Norland amp Veith 1995 Li 2006 Mendez amp Maier 2008)

ndash lrsquoaction combineacutee des racines de leurs exsudats et des microorganismes associeacutes pour stabiliser les polluants dans les parties racinaires et la rhizosphegravere (Rivera-Becerril et al 2002 Glick 2003 Janouškovaacute et al 2006 Redon et al 2009 Mench et al 2010)

Restauration eacutecologique la restauration eacutecologique est la discipline qui consiste agrave assister le reacutetablissement drsquoun eacutecosys-tegraveme qui a eacuteteacute deacutegradeacute endommageacute ou deacutetruit (SER 2004)

Thermoxeacuterophile se dit drsquoune plante qui se deacuteveloppe sur des milieux chauds et secs

Xeacutericiteacute ensemble des paramegravetres qui caracteacuterisent la seacuteche-resse drsquoun milieu notamment climatiques et peacutedologiques (pluviomeacutetrie eacutepaisseur du sol pente exposition etc)

Couverture mise en place de placettes expeacuterimentales de restauration eacutecologique des communauteacutes veacutegeacutetales natives (au premier plan) sur un laquo hot-spot raquo de pollution Creacutedit photo IMBE-Vanina-Beauchamps-Assali

Directeur De la publication Bruno DavidPreacutesident du Museacuteum national drsquoHistoire naturelle

reacuteDacteur en chef Editor-in-chiEf Jean-Philippe Siblet

assistante De reacuteDaction AssistAnt Editor Sarah Figuet (naturaemnhnfr)

Mise en page PAgE lAyout Sarah Figuet

coMiteacute scientifique sciEntific boArd Luc Abbadie (UPMC Paris)Luc Barbier (Parc naturel reacutegional des caps et marais drsquoOpale Colembert)Aureacutelien Besnard (CEFE Montpellier)Vincent Boullet (Expert indeacutependant floreveacutegeacutetation Frugiegraveres-le-Pin)Herveacute Brustel (Eacutecole drsquoingeacutenieurs de Purpan Toulouse)Audrey Coreau (AgroParis Tech Paris)Bernard Deceuninck (LPO Rochefort)Thierry Dutoit (UMR CNRS IMBE Avignon)Eacuteric Feunteun (MNHN Dinard)Greacutegoire Gautier (Parc national des Ceacutevennes Florac)Olivier Gilg (Reacuteserves naturelles de France Dijon)Freacutedeacuteric Gosselin (Irstea Nogent sur Vernisson)Freacutedeacuteric Hendoux (MNHN Paris)Xavier Houard (OPIE Guyancourt)Isabelle Leviol (MNHN Paris)Francis Meunier (Conservatoire drsquoespaces naturels ndash Picardie Amiens)Serge Muller (MNHN Paris)Francis Olivereau (DREAL Centre Orleacuteans)Laurent Poncet (MNHN Paris)Nicolas Poulet (ONEMA Toulouse)Jean-Philippe Siblet (MNHN Paris)Laurent Tillon (ONF Paris)Julien Touroult (MNHN Paris)

Naturae est une revue publieacutee par les Publications scientifiques du Museacuteum ParisNaturae is a journal published by the Museum Science Press Paris

Naturae est distribueacutee en Open Access sur le site web des Publications scientifiques du Museacuteum httpwwwrevue-naturaefr

Les Publications scientifiques du Museacuteum publient aussi The Museum Science Press also publish

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sols pollueacutes

PREacuteAMBULE



3



INTRODUCTION







Occupation du sol

N

100 m




Crassiers








Sormiou

5 km


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100 29 ndash 100 300

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REacuteSULTATS



7












Pierres en surface





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DISCUSSION






T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

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EhElS

a

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a a a a a

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abb

b

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T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

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)


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Source de pollution



Transfert des ETMM


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EhElS

a

ab

b

a a a a a

a

a

ab ab

abb

b

b b

b b b b

b

b b

T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

age

de s

urvi

e (

)


9










Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












11




































Heckenroth A et al

































13













Heckenroth A et al















5











Heckenroth A et al






REacuteSULTATS



7












Pierres en surface





Heckenroth A et al


DISCUSSION






T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

EhElS

a

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a a a a a

a

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abb

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T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

age

de s

urvi

e (

)


9










Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












11




































Heckenroth A et al

































13













Heckenroth A et al
















Heckenroth A et al






REacuteSULTATS



7












Pierres en surface





Heckenroth A et al


DISCUSSION






T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

10

20

30

40

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EhElS

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T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

age

de s

urvi

e (

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9










Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












11




































Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al















7












Pierres en surface





Heckenroth A et al


DISCUSSION






T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

10

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EhElS

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T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

age

de s

urvi

e (

)


9










Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












11




































Heckenroth A et al

































13













Heckenroth A et al
















Heckenroth A et al


DISCUSSION






T0Sept 2015

T3Fev 2016

T2Jan 2016

T1Nov 2015

0

10

20

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EhElS

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T4Avr 2016

T7Oct 2016

T6Sept 2016

T5Juin 2016

T8Fev 2017


Pour

cent

age

de s

urvi

e (

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9










Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












11




































Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al















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Source de pollution



Transfert des ETMM


des polluants




Heckenroth A et al












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Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al
















Heckenroth A et al












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Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al















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Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al
















Heckenroth A et al

































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Heckenroth A et al















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Heckenroth A et al
















Heckenroth A et al















mise en place d’une approche intégrée pour la restauration...

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