Efficience de la phytostabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs

1. Efficience de la phytostabilisation sur le comportement et les transferts des ETMs • dans les écosytèmesterrestres O. Faure1, J-L. Bouchardon1, C. Conord1, F. Douay2, S. Drouhot3, A. Leprêtre4, F. Raoul3 & R. Scheifler3 1Ecole Nationale Supérieure des Mines de St-Etienne - UMR 5600 - Equipe Géosciences & Environnement 2Institut Supérieur d’Agriculture de Lille - LGCgE (EA 4515) - Equipe Sols et Environnement 3Université de Lille I - LGCgE (EA 4515) - Equipe Ecologie Numérique et Ecotoxicologie 4Université de Franche-Comté - UMR 6249 – Equipe Chrono-environnement

2. Quel est l’objectif de laPHYTOstabilisation ? Diminuer les risques liés aux sites contaminés en diminuant les transferts des contaminants vers les différents compartiments de l’écosystème Risque= f (Source, Transfert, Cible) Phytostabilisation En diminuant les transferts, les risques diminuent Risque= f (Source, Transfert, Cible) La phytostabilisation n’est pas une méthode de décontamination (tout ou partie de la source reste en place) mais une méthode de confinement in situ, qui vise à immobiliser les ETMs dans le sol. • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

3. Quelles sont les voies de transfertpotentiellement • affectées par la PHYTOstabilisation ? Transferts « vers le haut » (bioaccumulation via plantes et réseaux trophiques) Transferts « latéraux » (eaux de ruissellement et érosion éolienne) Non phytostabilisé Phytostabilisé Transferts « vers le bas » (lixiviation) • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

4. I - Les transfertsvers “le bas” : influence de la PHYTOstabilisation • sur la quantité et la qualité des eauxd’infiltration 1/ Quantité des eaux d’infiltration Augmentation de l’évapotranspiration Son importance dépend : - de l’importance du couvert végétal - des espèces - des saisons - de la période de la journée - du climat - ……. Mais n’a jamais été quantifiée sur site phytostabilisé Limite les transferts d’eau vers la nappe, mais ne les empêche pas totalement • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

5. I - Les transfertsvers “le bas” : influence de la PHYTOstabilisation • sur la quantité et la qualité des eauxd’infiltration 2/ Qualité des eaux d’infiltration Modifications rhizosphériques de la spéciation des ETMs - Processus rarement évalués sur site - Difficiles à étudier - Résultats indiquent souvent une baisse de la mobilité (au – en phytostabilisation aidée) mais des contre-exemples existent pH Redox COD MO Nécessité de développer des modèles prédictifs intégrant l’évolution des anthroposols contaminés et les transferts des ETMs en zone non saturée Disponibilité « environnementale » Pool « mobile » Pool « immobile » • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

6. II - Les transferts “latéraux” : influence de la PHYTOstabilisation • sur les transfertsparticulaires 1/ Transferts par les eaux de ruissellement Exemple du site de Salsigne : comparaison des concentrations en As particulaire dans les eaux de ruissellement collectées entre 2007 et 2010 sur 2 zones diversement végétalisées ZE2 : très faible développement du couvert végétal (8% de recouvrement en 2010) 2008 2010 Pas de diminution de l’entrainement Diminution significative de l’entrainement 2008 2010 ZE3 : développement moyen du couvert végétal (30% de recouvrement en 2010) • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

7. II - Les transferts “latéraux” : influence de la PHYTOstabilisation • sur les transfertsparticulaires 2/ Transferts par érosion éolienne Exemple du site de Salsigne : comparaison de l’envol de poussières et du flux d’As sur 2 zones diversement végétalisées La présence d’un couvert végétal homogène réduit la vitesse du vent au sol d’un facteur 2 et l’envol de poussières et les flux d’As d’un facteur 12. • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

8. III - Les transferts “verticaux” : influence de la PHYTOstabilisation • sur les transfertsvers les réseauxtrophiques Les ETMs d’un site phytostabilisé sont-ils biodisponibles et quel est leur impact sur les organismes vivants ? 1/ Transferts vers les plantes Le développement du couvert végétal peut-il être relié à la diminution de la phytodisponibilité? p<0.01 [As] foliaire divisée par 3 As plantes (mg/kg) Comparaison de placettes diversement végétalisées sur une même zone phytostabilisée (grenaille d’acier + ensemencement) Dosage des [As] foliaires chez 5 espèces différentes Les [As] mesurées dans les plantes sont d’autant plus faibles que le couvert végétal est important CouvVég. 37% 60% 70% Le développement du couvert végétal conduit à une baisse de la phytodisponibilité de l’As 1400 3000 900 As Sol (mg/kg) • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

9. Concentrations en As dans les foies de Mulot (n=319) B 100 90 ppm 50 B 10 • III - Les transferts “verticaux” : influence de la PHYTOstabilisation • sur les transfertsvers les réseauxtrophiques B 5 A Concentrationsen As en µg.g-1 (ppm) 1 0.5 2/ Transferts vers les autres maillons des chaînes trophiques 0.1 0.05 Sol propre remédiation Immo-phyto remédiation Témoin Sans remédiation Exemple du site de Salsigne : Comparaison des teneurs hépatiques en As de micromammifères piégés en différentes zones du site (n=98) (n=12) (n=42) (n=167) A B Les teneurs en As mesurées chez les animaux piégés dans les zones remédiées ne sont pas signi-ficativement différentes de celles des zones non remédiées. • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

10. III - Les transferts “verticaux” : influence de la PHYTOstabilisation • sur les transfertsvers les réseauxtrophiques 2/ Transferts vers les autres maillons des chaînes trophiques (suite) Problématique très complexe • Car : • - remédiation souvent conduite à l’échelle de parcelles et non de territoires • - déplacements entre zones diversement contaminées • - régimes alimentaires variables en fonction des saisons et souvent difficiles à connaitre précisément • ……. Très difficile d’identifier et de quantifier les sources et voies d’exposition • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

11. Conclusion Effet globalement positifs sur - la diminution de la lixiviation des contaminants - la limitation de l’érosion mécanique et éolienne - la baisse des concentrations foliaires des communautés en place Mais aussi sur la restauration des services écosystémiques des sols contaminés : - habitat pour la biodiversité - régulation de l’infiltration de l’eau - etc … • Efficience de la PHYTOstabilisationsur le comportement et les transferts des ETMs dans les écosytèmesterrestres

12. Merci ….

14. Le procédé de phytostabilisation diminue-t’il la phytodisponibilité ? Exemple du site de Salsigne : Comparaison des teneurs foliaires en As de la végétation d’une zone non phytostabilisée et d’une zone phytostabilisée (ajout de Fer 0-valent et ensemencement).Dosages chez 5 espèces différentes, communes aux 2 zones Le procédé de phytostabilisation a effectivement réduit de façon très significative la phytodisponibilité de l’As, pour les espèces étudiées p<0.01 [As] foliaire divisée par 3 Témoin non amendé et non ensemencé [As] sol = 3000 mg/kg CouvVeg = 60% Parcelle amendée et ensemencée [As] sol = 3000 mg/kg CouvVeg = 90%