sols contaminés: la solution verte
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Sols contaminés: la solution verte
Michel Labrecque Chercheur Institut de recherche en biologie végétale
Professeur associé département de Sciences biologiques
Université de Montréal
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Utilisation des végétaux et des microorganismes qui leur sont associés pour éliminer, contenir ou rendre moins toxiques les contaminants environnementaux.
Phytoremédiation
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• Anciens sites industriels
• Anciens sites miniers
• Anciens sites d’enfouissement
• Dépotoirs à neige
• Sites utilisés pour des activités militaires
• Épandage de boues usées, etc.
Origine des sites à restaurer
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Organiques Inorganiques
HAP
BPC
COV
(BTEX)
C10-C50
Types de contaminants
ETM
Métalloïdes
Organophos-phorés
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• Absorption directe (apoplasme)
– Accumulation ou volatilisation (phytovolatilisation)
• Dégradation dans la rhizosphère (exsudats ou processus enzymatiques) et/ou à l’aide des microorganismes du sol (phytodégradation)
Phytoremédiation de contaminants organiques
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• Phytostabilisation: diminuer la biodisponibilité et le lessivage des contaminants.
• Phytoextraction: permet l’extraction des métaux suite à leur translocation dans les parties aériennes et la récolte de ces dernières.
Phytoremédiation de contaminants inorganiques
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Choix de végétaux Plantes
hyperaccumulatrices: • Peuvent concentrer dans
leurs tissus des traces (MT) jusqu’à 5% de leur poids sec.
• Environ 400 espèces de plantes hyper-accumulatrices connues.
• Spécificité à l’égard de certains MT. – Thlaspis affinité pour
le zinc, le cadmium et le nickel.
– Brassica juncea) pour le cuivre et du plomb.
Plantes à croissance rapide:
• Implantation et établissement faciles.
• Plus compétitrices, s’accommodent de sol moins fertile.
• Système racinaire dense et ramifié.
• Impact visuel immédiat.
• Gestion des plantes plus simples pour la récolte
• Possibilité d’utiliser les végétaux récoltés.
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Pourquoi les saules?
• Facilité d’implantation
• Faibles exigences (sols lourds, peu fertiles…)
• Rapidité de croissance
• Production de rejets après la taille
• Diversité d’espèces (> 375 sp.) et de cultivars
– 76 espèces au Canada sur 200 espèces
ligneuses
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• Pauvres en matière organique
• Généralement très compactés
• Alcalins
• Mal drainés
• Très hétérogènes et présence de contamination mixte
Caractéristiques des sols contaminés en zones urbaines
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Caractéristiques des sols sur les sites miniers
• Absence de matière organique
• Drainage déficient
• Compaction des sols
• Haut niveau de contaminants inorganiques
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Quelques cas de phytoremédiation
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Phytoextraction de métaux lourds sur une friche industrielle:
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Situation • Site urbain contaminé en
métaux traces;
• Déversement anarchique de déchets;
• Sols compacts, minéralisés, présence de gros débris.
Approche
• Utilisation de plantes à croissance rapide (peupliers et saules);
• Utilisation d’inoculum mycorhizien (Glomus intraradices)
Phytoextraction de métaux traces sur une friche industrielle:
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Comparaison des concentrations des métaux lourds dans les tiges et les feuilles après une saison
D’après Bissonnette et al. 2010. Plant and Soil.
Avec inoculum Sans inoculum
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Poplar Willow Poplar Willow
Leaves Twigs
Ca
dm
uim
(m
g k
g-1
)
Sol = 0,7 ppm
Près de 4 x
plus conc.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Poplar Willow Poplar Willow
Leaves Twigs
Zin
c (
mg
kg
-1
)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Poplar Willow Poplar Willow
Leaves Twigs
Zin
c (m
g k
g -
1)
Sol = 184 ppm
Près de 2 x
plus conc.
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• L’usage de saules et de peupliers permet l’implantation rapide de végétaux.
• L’utilisation d’inoculum mycorhizien: effet positif sur l’établissement mais pas sur l’absorption des polluants.
• L’efficacité de plantes à accumuler des métaux s’accroît avec le temps.
• Permet d’envisager de ramener le site de C à B sur un horizon de 15 ans.
Résultats
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Un cas de phytostabilisation (ET cap): Parc d’entreprises de la Pointe-Saint-Charles (PEPSC)
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Parc d’entreprises de la Pointe-Saint-Charles (PEPSC) - Petite histoire
• Pendant près de cent ans, ce site a été utilisé, à même le lit du fleuve Saint-Laurent, pour l'enfouissement de déchets industriels et domestiques.
• Devenu par la suite un vaste remblai de plus de 102 ha, ce site a été aménagé en stationnement pour l'exposition universelle en 1967.
• Un problème de pollution diffuse qui entraîne une percolation de contaminants vers le fleuve
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Approche proposée
• Mise en place d’une unité de traitement (UT) des eaux souterraines par évapotranspiration.
• Mise en place d’un système de pompage de l’eau souterraine et distribution de celle-ci sur l’UT.
• Suivi de la dynamique des contaminants dans les plantes et dans l’eau de percolation (récoltée dans des lysimètres).
• Évaluation des effets de l’irrigation sur la croissance de deux cultivars de saule.
• Évaluation de l’efficacité de l’UT et des risques environnementaux associés.
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Schéma du site du PEPSC
Guidi et al. 2013
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Installation et suivi
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Quelques résultats après deux saisons de suivi
• Au cours des saisons 2010-11 plus de 400 000 litres d’eau (éq. de 5 M l par ha) chargée en azote ammoniacal ont été traités par l’UT;
• L’eau récoltée dans des lysimètres est faiblement chargée en azote ammoniacal (0,5 et 11 ppm) comparativement à l’eau d’irrigation (55 ppm);
• Les saules ont retenu plus de 90 % de l’azote ammoniacal contenu dans l’eau souterraine apportée par l’irrigation.
• La percolation représentait à peine 1% des eaux apportées au système (irrigation + eau de pluie).
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Phytoremédiation en milieu résidentiel
Situation • Ancien jardin communautaire
du quartier MHM de Montréal contaminé en métaux traces et HAP;
• Déclassé par la Direction de la Santé publique;
• Soucis plus grand du respect de l’esthétique.
Approche
• Utilisation de 5 espèces choisies tant pour leur potentiel de décontamination que pour leur esthétisme.
• Le suivi des diverses opérations tout au cours du projet, afin de proposer un outil d’aide à la décision (ACV).
Mise en place
L’entretien
La récolte des plantes et leur gestion
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Phytoremédiation en milieu résidentiel
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AMÉLIORER LA BIOREMÉDIATION DE SOLS POLLUÉS PAR DES APPROCHES GENOMIQUES
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Équipe multidisciplinaire
• Ecophysiologie des saules
• Microbiologie
• Génomique
• Transcriptomique
• Métabolomique
• Bioinformatique
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Objectifs
• Faire de la phytoremédiation une technologie plus efficace et moins couteuse.
• En améliorant nos connaissances: ₋ Meilleures combinaisons plantes-
microorganismes pour la phytoremédiation
₋ En isolant et identifiant des organismes prometteurs
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Diverses expériences communes
Une expérience en serre: – Un cultivar de saule S. purpurea Fish Creek)
cultivé en pot – Sol contaminé vs non contaminé
Deux expériences sur des sites contaminés: – Expérience 1 – À Varennes sur un site utilisé
anciennement par une industrie pétrochimique
– Expérience 2 – Sur une base militaire (Valcartier) sur un site utilisé comme dépotoir
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Changements des concentration de HAP dans le sol une année après la plantation de saules
• Résultats préliminaires montrent une diminution générale des HAP.
![Page 32: Sols contaminés: la solution verte](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062420/62ae9a9f64405a593a17a18f/html5/thumbnails/32.jpg)
Mean aboveground biomass per plant for the 11 cultivars of the Varennes site, after two years of growth
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• La phytoremédiation constitue un ensemble de technologies respectueuses du développement durable qui offrent des solutions « vertes » pour la décontamination de sols.
• Des résultats probants ont été obtenus dans plusieurs études ou projets de démonstration.
– Donc oui ça marche.
– Cependant le suivi et l’entretien sont nécessaires pour assurer les meilleurs résultats.
• Le temps requis varie selon plusieurs facteurs.
– Si le temps n’est pas un enjeu, la phytoremédiation peut être très attrayante.
• Des technologies nouvelles qui deviendront plus efficaces et moins coûteuses à mesure que les connaissances vont se développer.
Conclusions
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Merci à nos collaborateurs et partenaires
Pétromont Société en commandite