Potential adaptation of Miscanthus x giganteus for the phytoremediation of a former mine site highly contaminated - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Potential adaptation of Miscanthus x giganteus for the phytoremediation of a former mine site highly contaminated

Etude de l'adaptation de Miscanthus x giganteus pour la revalorisation d'un ancien site minier fortement contaminé

Résumé

The use of alternative energies as fuel and the protection of arable soils as resource for food crop are of major concern in the current context of deficiency of fertile soils. Thus, the main aim of this thesis was to study the potential adaptation of the bioenergetic plant Miscanthus x giganteus on soils highly contaminated by metals and metalloids, and unsuitable for food crops. The experimental site is a former mine located in Limousin (France) where gold treatment induced heavily contaminated tailings, in the sixties. The vegetation cover is nowadays developing. The culture clearly highlighted adaptation capacities of the plant with a low transfer of potentially toxic elements even though soils were acidic, exceptionally contaminated (till 83000 mg As.kg-1, 15000 mg Pb.kg-1 and 1100 mg Sb.kg-1) and with low agronomic performances. Moreover, bioavailability represented only 1 to 5% of total concentrations according to the used reactant which corresponded to very high amounts, given values of total concentrations. These findings are directly link to the mineralogy of the site. M. x giganteus responded to metallic stress with a strong reduction of biomass yield, a slight disturbance of net photosynthesis rate and a reduction of stomatal conductance and substomatal CO2 concentration. Furthermore, the plant modified the potential activity of rhizospheric ammonia oxidizing bacteria and archaea involved in nitrification. As expected, the more the contamination was high the more M. x giganteus response was marked. Despite a clear reduced As, Sb and Pb transfer to aerial parts, values of measured concentrations could not allow an industrial revalorization. However, this plant could stabilize the soil. Agronomic improvements of the soil might enhance yields for an industrial revalorization.
Dans le contexte actuel, il devient nécessaire de trouver des énergies alternatives et de préserver les sols agricoles pour la production de ressources alimentaires. Ainsi, ce travail avait pour objectif majeur d'étudier la potentielle adaptation et utilisation d'une plante bioénergétique, le Miscanthus x giganteus, sur sites et sols fortement contaminés en métaux et métalloïdes, donc impropres à toute activité alimentaire. Le site d'étude choisi est un ancien site minier situé dans le Limousin sur lequel le traitement de l'or dans les années 60 a induit des dépôts fortement contaminés, et où un couvert végétal est actuellement en développement. Les résultats de culture mettent clairement en évidence les capacités d'adaptation de cette plante, avec un faible transfert d'éléments potentiellement toxiques, même sur des sols acides fortement contaminés (As jusqu'à 83000 mg.kg-1, Pb - 15000 mg.kg-1 et Sb - 1100 mg.kg-1) et ayant de faibles propriétés agronomiques. De plus, la biodisponibilité des métaux ne représente que 1 à 5% des teneurs totales en fonction de l'extractant utilisé, ce qui représente de très importantes valeurs, étant donné les teneurs totales. Ceci est directement lié à la minéralogie du site. La réponse du M. x giganteus au stress métallique met en évidence une forte réduction du rendement de biomasse, une faible perturbation de la photosynthèse nette, une réduction de la conductance stomatique et de la concentration intracellulaire en CO2. De plus, la plante modifie la réponse potentielle des bactéries et archées rhizosphériques oxydatrices de l'ammonium en nitrite dans la réaction de nitrification. Comme attendu, plus la contamination est importante, et plus la réponse de M. x giganteus est marquée. En dépit d'un transfert d'As, Sb et Pb très réduit vers les parties aériennes de la plante, les concentrations mesurées ne permettraient pas une revalorisation industrielle rapide du site mais la culture de la plante serait plutôt stabilisatrice du sol. Des amendements de type agronomiques seraient susceptibles d'améliorer les rendements en vue d'une revalorisation industrielle.
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Dates et versions

tel-00809037 , version 1 (08-04-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00809037 , version 1

Citer

Nastasia Wanat. Potential adaptation of Miscanthus x giganteus for the phytoremediation of a former mine site highly contaminated. Soil study. Université de Limoges, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00809037⟩
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