stage du M2 LI Haixiao

Master STUE
Géoenvironnements Actuels et Passés
Université Lille 1 Nord de France Année: 2011-2012
Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits
Racinaires : Rôle des Acides Organiques Naturels
Auteur: LI Haixiao Tuteur: Arnaud Gauthier

Abstract
The phytoremediation, especially the phytoextraction, is regarded as an adjective
and economic method to deal with the heavy metal contamination of the soil.
However, it is far to be called an ideal measure, because of its low efficiency to
accumulate the heavy metals. As it mostly depends on the mobility of the metals in
the soil and the extraction ability of the hyperaccumulators, some researches have
showed that the root exudates may play an important role to enforce the
phytoremediation.
In this work, we will talk about the main part of the root exudates, the LMWOAs
(low molecular weight organic acids) and their effects on the phytoextraction. By
using the methods of the liberation kinetic, the sequential extraction and the
hydroponic culture, we will see how the five chosen acids (citric acid, malic acid,
tartaric acid, oxalic acid and succinic acid) affect the mobility of the heavy metals in
the soil and the translocation process of the metals in the plants and the difference of
the effects between the heavily contaminated soil and the lightly polluted one in Evin
Malmaison, France.
Key words: phytoextraction, hyperaccumulator, LMWOAs, Phreeqc, liberation
kinetic, sequential extraction, hydroponic culture.

Sommaire
Introduction---------------------------------------------------------------------------------------------------1
Chapitre I: Simulation avec Phreeqc---------------------------------------------------------4
Chapitre II: Libération des métaux du sol----------------------------------------------- 9
Matériaux------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
Méthode et Résultats-------------------------------------------------------------------------------- 10
Conclusions-------------------------------------------------------------------------------------------- 12
Chapitre III: Extraction séquentielle-----------------------------------------------------16
Matériaux et Méthode-------------------------------------------------------------------------------17
Remarque----------------------------------------------------------------------------------------------- 18
Chapitre IV: Culture hydroponique---------------------------------------------------------20
Partie I: Test uni-métallique--------------------------------------------------------------------- 20
Matériaux et Méthode-------------------------------------------------------------------------20
Résultats-------------------------------------------------------------------------------------------22
Conclusions------------------------------------------------------------------------------------------26
Partie II: Test multi-métallique--------------------------------------------------------------------27
Partie III: Résumé--------------------------------------------------------------------------------------28
Conclusions et Discussion----------------------------------------------------------------------- 29
Référence------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31
Annexe

Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 1
Introduction
Suite au développement industriel, aux extractions minières ainsi qu’aux
utilisations des produits chimiques, des contaminations de sols par de métaux lourds
sont apparues au cours du siècle dernier et sont devenues un problème majeur pour
notre société. Ainsi en europe, plus d’une cinquantaine de régions sont polluées par
des métaux comme Zn, Pb, Cd et Cu. Ces métaux lourds peuvent contribuer aux
cycles du système eau-sol-biosphère et entrer dans le corps via la chaîne alimentaire,
en provoquant des problèmes de santé.
Au XIXème
siècle, la région Nord-Pas-de-calais a accueilli de nombreuses
industries du fait de la présence sur son territoire de ressources naturelles. Les
domaines d’activités de ces industries étaient axés sur l’extraction minière et le
traitement des matières premières. De ce fait, la région Nord-Pas-de-Calais apparaît
comme l’une des plus polluées de France. La pollution de cette région est
essentiellement due à ces industries qui rejettent ou ont rejeté des éléments toxiques
comme le plomb (Pb), le zinc (Zn), le cadmium (Cd) sous forme solide, liquide ou
gazeuse.
Généralement, les techniques physiques ou chimiques sont utilisées pour tenter de
traiter les zones polluées, comme le lessivage du sol, la stabilisation chimique, ou bien
encore l'électo-remédiation. Parmi toutes ces techniques, la phyto-remédiation est
considérée comme la méthode la plus économique et la moins néfaste. Cependant, les
durées extrêmement longues de dépollution en phyto-remédiation font obstacles à une
utilisation massive de cette technique (Sung et al., 2011). La phytoextraction serait
indiquée pour le traitement de sites peu ou moyennement pollués, alors que la
phytostabilisation serait indiquée pour les sites fortement contaminés. Pourtant, ces
méthodes peinent à être réellement utilisées. Les principaux freins sont (1) le manque
de connaissances de base sur les mécanismes responsables de la tolérance et de
l’hyperaccumulation des métaux et (2) le manque de données de terrain testant les
différentes espèces ou écotypes candidats et les différentes conditions de culture. De
telles recherches associant recherche fondamentale et recherche finalisée sont donc

nécessaires pour développer des procédés de phytoremédiation efficaces.
Selon les conclusions de plusieurs recherches, l'efficacité de la phyto-extraction
dépend principalement de la biodisponibilité de métaux dans le sol et des processus de
translocation dans les plantes ; les extraits racinaires, qui ont la capacité d'affecter ces
deux domaines, ont un grand potentiel pour renforcer la phyto-extraction.
Pendant leur phase de croissance, les plantes attirent les matières nutritives et
l'eau en sécrétant les extraits racinaires. Selon Mench and Martin, 1991 et Sager et al.,
2007, au cours de la culture, les concentrations en métaux lourds (Cr, Cu, Ni, Pb et Zn)
associées à des formes organiques ou des sulfures ont augmenté dans le sol de
référence. Cela serait principalement à cause des interactions entre les métaux lourds
et les excrétions des racines dans la rhizosphère. Avec les réactions de changement de
redox, d’acidification et de formation de complexes et des activités intensives
microbiologiques et biochimiques, les excrétions peuvent rendre les métaux lourds
plus solubles et biodisponibles. Les composantes principales de ces extraits sont des
acides organiques et des acides aminés qui peuvent activer les éléments nutritifs via le
changement de pH de la rhizosphère ou la complexation directe avec les éléments
(Lin et al., 2003). L’objectif de ce travail de recherche a été d’étudier les potentiels de
mobilisation de cinq articles organiques simples(LMWOAs). Il s’agit des acides
citrique, oxalique, tartrique, malique et succinique dont les principales caractéristiques
sont présentées tableau 1. Selon l'article de Wang et al., 2006, à partir de
chromatogramme liquide, il est possible de trouver de grande quantités de ces acides
dans l'extrait racinaire de blé avec également la présence d’acide acétique et d’acide
malonique.

Acide Formule moléculaire Masse moléculaire k
Citrique C6H8O7 192,14 ka1=7.4×10-4
, ka2=1.7×10-5
, ka3=4×10-7
Oxalique H2C2O4 90,04 ka1=5.9×10-2
, ka2=6.4×10-5
Malique C4H6O5 134,09 ka1=1.4×10-3
, ka2=1.7×10-5
Tartrique(L) C4H6O6 150,9 ka1=1.12×10-3
, ka2=5.62×10-5
Succinique C4H6O4 118,09 ka=4.75×10-3, ka2=2.19×10-6
Tableau 1: Principales caractéristiques des acides organiques utilisés.
Ces cinq acides vont réagir avec deux échantillons de sol pris à Évin Malmaison
pour voir leurs effets différentes. Évin-Malmaison est une commune française, située
dans le département du Pas-de-Calais et la région Nord-Pas-de-Calais faisant partie de
la Communauté d'agglomération d'Hénin-Carvin. (Figure 1)
Figure 1: Localisation d'Évin-Malmaison
Dans cette commune, le fonçage débute en 1919 à proximité du Canal de la
Deûle, pour exploiter des charbons maigres. Et ces processus se sont poursuivis
jusqu'à 2001 où la décision est prise par le propriétaire de démolir complètement les
bâtiments. L’impact environnemental dû à la contamination des sols environnants est
extrêmement important.. Nous avons pris deux échantillons du sol avec différents
niveaux de pollution pour faire nos expériences.

Chapitre I: Simulation avec Phreeqc
La première partie de ce travail a consisté en des simulations de réaction entre les
différents métaux lourds (Pb, Zn et Cd) et les acides organiques choisis à l’aide du
logiciel Phreeqc.
Phreeqc (Parkhurst et Appelo, 1999) est un logiciel informatique pour calculer
des réactions hydrogéochimiques de basse température. Basé sur un modèle
d'association des ions et de l'eau, ce logiciel peut : (1) calculer la formation d’espèces
chimiques et l'indice de saturation. (2) faire la simulation d'inversion de processus
géochimique et (3) calculer les réactions par lots et la réaction de migration
unidimensionnelle. Cependant, l'application de Phreeqc plus simple est de calculer la
distribution des divers substances chimiques en solution, ainsi que la saturation des
minéraux et des gaz dans la solution.
Dans ce travail, ce logiciel va être utilisé pour le calcul de réaction entre des
acides et des cations métalliques lors des changements de pH, afin de juger des
capacités de complexation de chaque acide avec les métaux lourds. Cependant pour ce
logiciel les acides organiques doivent être re-définis dans les déclarations de
SOLUTION_MASTER_SPECIES et SOLUTION_SPECIES. Le tableau 2 ci-dessous
présente les produits de complexes métalliques de chaque acide et chaque cation et
leurs constantes de dissociation associées.
Acide Oxalique (C2O4
2-
), ka1=5.9×10-2
, ka2=6.4×10-5
Cation Complexe K pK
Cd2+
CdOx 3.0×10-4
3.52
Cd(Ox)2
2-
4.2×10-6
5.37
Zn2+
ZnOx 1.3×10-5
4.89
Zn(Ox)2
2- 2.5×10-8 7.60

Acide Malique (-OOCCHOHCH2COO-), ka1=1.4×10-3
, ka2=1.7×10-5
Zn2+
ZnAm 1.6×10-3
2.8
Acide Tartrique L+
(-OOCCHOHCHOHCOO-), ka1=1.12×10-3
, ka2=5.62×10-5
Pb2+ Pb(HAt)3
- 2×10-5 4.7
Pb(OH)2At2- 8×10-15 14.1
Zn2+
ZnAt 2.56×10-2
1.59
Zn(OH)At-
2.4×10-8
7.62
Acide Citrique (C3H4OH(COO)3
3-
), ka1=7.4×10-4
, ka2=1.7×10-5
, ka3=4×10-7
Cd2+ CdAc- 6×10-5 4.22
CdAcOH2- 5×10-10 9.3
Pb2+
PbAc-
1.5×10-6
5.74
Tableau 2: Complexes métalliques des acides organiques et constantes de
dissociation.
Selon ces données, nous avons défini les quatre acides (les informations
concernant l'acide succinique n'ont pu être trouvé). Avec Phreeqc, des simulations des
réactions entre chaque acide (300mmol/L) et chaque cation métallique (300 mmol L-1
)
en solution ont été réalisées sous des changements de pH de 1 à 14 (les ions NO3
-
et
Na+
sont ajoutés selon les différents pHs afin d'obtenir l'équilibre de charge de
solution). Les résultats sont présentés Figure 2.

Figure 2-1: Réactions d'acide citrique avec Pb2+
et Cd2+
.
Figure 2-2: Réaction d'acide malique avec Zn2+
.
Figure 2-3: Réaction d'acide oxalique avec Zn2+
et Cd2+
.

Figure 2-4: Réaction d'acide tartrique avec Pb2+
et Zn2+
.
Dans cette série de figures, il existe certains soucis de dépassement de données
sur la concentration des substances. Ceci peut être dû à un problème de calcul avec le
modèle de Debye–Hückel dans ce cas. Mais dans chaque simulation, les
concentrations originales des ions sont modifiées et les différences entre des
simulations sont assez faibles, donc les diagrammes peuvent représenter les
comportements réels en solution.
Il y a au plus trois courbes dans un diagramme. La courbe bleue représente la
concentration totale de complexes métalliques en solution. Et les courbes rose et jaune
représentent les concentrations des différents genres de complexes métalliques. Il est
dès lors possible de tirer certaines conclusions de ces données:
1. Les tendances générales nous montrent que l'ordre de capacité de
complexation serait le suivant : Citrique>Oxalique, Malique>Tartrique.
2. Selon les courbes, on peut juger que généralement le domaine optimum de pH
pour la complexation des métaux et des acides organiques est de 6 à 8. On peut
trouver quelques preuves pour nous supporter dans Tomasz., 2011, qui a effectué des
tavaux sur la dissolution de mimétite (Pb5(AsO4)3). Il montre qu’en présence d'acide
comme l’acide citrique, la concentration de cation libre de Pb va diminuer quand le
pH augmente de 1 à 7. Cela peut être à cause de la complexation avec l’acide citrique.
3. En considérant certains complexes métalliques, surtout les complexes
d'hydroxyde métallique (comme Pb(OH)2At2-
, Zn(OH)At-
et CdAcOH2-
), sont peu

solubles, le pH optimum pour la complexation favorisant la mobilisation des métaux
doit s'abaisser un peu. Par exemple, le pH de Pb-Tartrique est vers 3 et celui de
Zn-Tartrique est à 6.
A partir de ces résultats, nous pouvons en déduire que théoriquement l'acide
citrique a une capacité plus forte pour former les complexes métalliques solubles en
possédant des quantités de réaction parmi les quatre acides. Puis généralement, le
milieu neutre ou faiblement basique va favoriser l'ionisation de ces acides pour la
complexation, sauf le cas de Pb2+
en présence d’acide tartrique qui a besoin d'un
milieu un peu acide pour former les ions hydrogénées. À la fin, l'existence des
hydroxydes métalliques peut consommer beaucoup d'acide tartrique ou citrique en
formant des complexes peu solubles.
Les résultats de cette simulation nous montrent que c'est l'acide citrique sous un
pH de 6 à 8 qui a le potentiel le plus grand pour renforcer la phyto-extraction.
Cependant cette spéculation est seulement basée sur le calcul de réaction avec des
ions libres. Le sol étant un réacteur complexe au sein duquel de nombreuses réactions
peuvent se produire il est nécessaire d'obtenir plus d'informations pour la recherche.

Chapitre II: Libération des métaux du sol
Nous avons vu précédemment les résultats de complexation des acides
organiques avec les cations de métaux libres, dans cette seconde partie, nous allons
suivre les interactions avec différents échantillons du sol.
Matériaux
Les deux genres des échantillons du sol ont été prélevés sur la Commune
d'Évin-Malmaison. Le premier échantillon vient du côté du canal de la Deûle et le
deuxième est pris à proximité de l’ancienne usine (Figure 3).
Figure 3: Points d'échantillonnage du sol. Rouge-Sol 1, Bleu-Sol 2.
Le but de prendre ces deux genres de sols différents est d'essayer de voir s'il aura
des effets différents de mobilisation avec des niveaux différents de contamination. A
partir des analyses chimiques du sol, il est possible de comparer les différences de
pollution entre les deux échantillons (Tableau 3).

Tableau 3-1: Composition chimique des sols (% pondéral d’oxyde).
Tableau 3-2: Analyse élémentaire des sols.
Tableau 3-3: Dosage d'éléments trace métalliques (en mg kg-1
) des sols.
Comparé avec Sol 1, l'échantillon de Sol 2 est beaucoup plus contaminé avec des
valeurs 11 fois plus importante en cuivre, 6 fois en zinc, 1,5 fois en cadmium et
presque 16 fois pour la teneur en plomb. En plus, des grands différences entre les
teneurs des métaux lourds, ces deux genres des sols possède également une grande
différence sur la teneur en fer (Sol 1: 3.97 contre Sol 2: 23.95).
Méthode et Résultats
Selon Hu et al., 2011, les échantillons séchés sont broyés et criblés avec le tamis
de 0.25mm. Les solutions de cinq acides sont préparées avec le gradient de 0, 10, 20
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO
Sol 1 54,55 8,96 3,97 0,04 1,32 4,91
Sol 2 41,49 7,29 23,95 0,85 1,37 11,86
Na2O K2O TiO2 P2O5 PF
Sol 1 0,4 1,79 0,55 0,15 23,02
Sol 2 0,63 1,31 0,43 0,169 4,15
% N % C % H % S C/N
Sol 1 0,24 5,81 0,43 0,19 24,23
Sol 2 0,09 2,84 0,17 1,13 31,84
Ni Cu Zn Pb As Cd
Sol 1 41 81 2279 1667 13 21
Sol 2 52 898 12484 27287 26 31

et 40mmol/L pour chaque série. Puis 1g du sol et 20ml de solution sont ajoutés dans
un tube pour une agitation de 16h. Les liquides surnageants sont collectés pour
l'analyse de teneur de métaux lourds. Les résultats sont mis dans la figure dessous
(Figure 3).
Figure 3: Quantités totales extraites des métaux par les acides naturelles. Ici, les
colonnes rouges représentent les valeurs de la réaction avec l'acide citrique. La
première colonne est pour l'échantillon de Sol 1, la dernière est de Sol 2. Les couleurs
suivants sont: bleu-acide oxalique, vert-acide malique, jaune-acide tartrique et
noir-succinique.
L'information le plus importante de ces diagrammes est le fait que quelque soit le
type d'échantillon et le type d'acide qui interréagissent, en fonction de l'augmentation
de concentration d'acide, la quantité de métaux extraite augmente en même temps.
Cependant, il est impossible de juger des capacités des acides seulement en se basant
sur les quantités totales extraites. Plus clairement, il est nécessaire de connaitre les

efficacités de l'élimination des métaux lourds pour chaque acide. Comme les
concentrations les plus grandes ont les efficacités les plus grandes selon Figure 3, on
va seulement comparer les résultats qui viennent des réactions avec des acides dont la
concentration est 40mmol L-1
afin de voir les pourcentages d'élimination(Figure 4).
Figure 4: Efficacité d'élimination des métaux par les différentes acides. (sol 1 en jaune,
sol 2 en violet)
Citrique Oxalique
Sol 1 C(mmol/L) 10 20 40 10 20 40
pH 4.163-
6.046
3.633-
5.347
3.090-
3.834
3.742-
6.477
2.375-
6.088
1.566-
5.175
Sol 2 C(mmol/L) 10 20 40 10 20 40
pH 3.008-
6.260
2.662-
6.011
2.390-
5.970
2.940-
5.770
2.040-
5.592
1.510-
5.587

Table 4: Changements de pH durant les processus de libération des métaux par
des acides.
Conclusions
Acide citrique
Cet acide a une tendance à augmenter la capacité d'extraction en fonction de
l'augmentation de concentration. Pour l'extraction de Zn, Pb et Cd (Figure 3), l'acide
citrique ne présente pas une capacité assez proéminente que d'autres. Cependant, dans
le sol très pollué, cet acide a bien extrait l'arsenic, la valeur presque 3,5 fois que le
valeur de quantité totale avec le Sol 1 et l'efficacité d'élimination plus grande.
Cependant le Sol 2 est riche en fer et selon d'autres articles, l'existence de fer va
favoriser la rétention d'As. Pour expliquer ce phénomène, d'abord la mobilité d'As
Malique Tartrique
Sol 1 C(mmol/L) 10 20 40 10 20 40
pH 4.631-
6.263
3.931-
5.760
3.422-
4.673
4.395-
6.323
3.593-
6.066
2.980-
3.888
Sol 2 C(mmol/L) 10 20 40 10 20 40
pH 3.215-
6.197
2.878-
6.084
2.655-
5.944
2.971-
6.320
2.573-
6.233
2.304-
6.111
Succinique
Sol 1 C(mmol/L) 10 20 40
pH 4.971-
6.403
4.561-
6.034
4.018-
5.323
Sol 2 C(mmol/L) 10 20 40
pH 3.802-
5.158
3.485-
4.987
3.241-
5.177

dépenses de ses formes ( As(III) est plus mobile que As(V)), le fer va affecter sa
mobilité via ses effets sur le potentiel redox. Et les réactions entre l'acide citrique et
l'arsenic sont soit la complexation, soit la réaction de désorption avec les matières qui
adsorbent l'arsenic. Donc le fonctionnement de fer est plutôt négligeable. En plus,
comparant les changements de pH (Tableau 4) de 20mmol/L et 40mmol/L d'acide
citrique, on peut voir que dans le cas de 40mmol/L avec différents sol le pH se bouge
beaucoup (Sol 1: 3,090-3,834; Sol 2: 2,390-5,970), mais dans le cas de 20mmol/L les
domaines de pH se semblent (Sol 1: 3,633-5,347; Sol 2: 2,662-6,011). Puis en
considérant la conclusion de la simulation de Phreeqc il apparait que la capacité de
complexation d'acide est un peu faible au milieu acide et le phénomène que les
situations d'extraction d'arsenic avec les concentrations 20mmol/L et 40mmol/L sont
presque les mêmes, on peut estimer que le façon d'extraction d'arsenic comme un
métalloïde par l'acide citrique soit plutôt un genre de désorption au lieu de la
complexation.
Acide oxalique, malique et tartrique
Selon les résultats présenté précedemmen, ces trois acides présentent dans une
certaine mesure une cohérence dans leurs fonctionnements. Donc on peut faire
certaines conclusions générales en se basant sur leurs comportements. Avec
l'accroissement des concentrations, la capacité d'extraction des acides va augmenter ;
ce taux entre 20-40mmol/L est plus grand que celui observé pour des concentrations
initiales entre 10-20mmol/L (Figure 3). C'est-à-dire, dans la plage de faible
concentrations, la capacité d'extraction, surtout la complexation, de ces acides ne
change pas beaucoup. Une explication possible peut être la compétition venant
d'autres matières dans le sol, spécialement des oxydes de fer. Donc une grande partie
d'acide a réagi avec d'autres substances au lieu de complexer les métaux. On peut
trouver la preuve pour cette spéculation dans le fait que le taux d'augmentation entre
20-40mmol/L avec Sol 1 est plus grand que le sien de Sol 2 qui est riche en fer.

Puis, les données nous montrent que l'ordre de capacité d'extraction serait le
suivant : tartrique>malique>oxalique. Ce résultat est au contraire que le résultat de
simulation de Phreeqc (citrique>oxalique, malique>tartrique). Cependant, à la lecture
des données présentées dans le Tableau 4, le changement de pH sous la
concentration de 40mmol/L avec Sol 1, on trouve que après la réaction de libération,
les solutions d'acides malique et tartrique restent plus acides (malique: pH=4,673;
tartrique: pH=3,888) que la solution d'acide oxalique (oxalique: pH=5,175). Ça peut
être traduit comme le fait qu'avec Sol 1, l'acide oxalique est plus consommée par la
réaction, ici plutôt avec d'autres matière. Donc, il est possible d'estimer que c'est la
réaction collatérale qui provoque la réduction de capacité d'acide oxalique à
complexer des métaux dans Sol 1. Ainsi qu'en présence du Sol 2 dans lequel tous les
trois acides sont consommés au presque même niveau (oxalique: pH=5,587; malique:
pH=5,944; tartrique: pH=6,111), la capacité de l'acide oxalique à extraire des métaux
va re-augmenter, de manière plus importante que l'acide malique. On peut faire la
conclusion que les réactions collatérales vont réduire les quantités de complexation
d'acide-métaux. Et plus l'acide est réactif, plus de processus de réduction se
produisent. Cependant, selon Lin et al., 2003 les acides peuvent aussi mobiliser les
métaux lourds en surface du sol par le fonctionnement d'échange avec H+
. Donc cette
spéculation a besoin de plus d'évidence, surtout concernant le changement de quantité
de métaux échangeables dans le sol.
Ensuite, Sol 1 et Sol 2 ont une grande différence entre les teneurs de métaux
lourds. Mais quant aux quantité totale d'extraction des métaux, tous les acides ont des
valeurs peu différentes dans les deux échantillons pour chaque métal. Ainsi, on trouve
que dans Figure 4, les efficacités d'élimination dans Sol 1 sont plus importantes que
dans Sol 2 pour des métaux (Cd, Pb et Zn). Donc les acides naturels fonctionnent
mieux dans le sol moins contaminé.

Acide succinique
Cette acide est le plus particulier parmi les cinq acides. Avec le sol moins
pollué (Sol 1), sa capacité est même forte que les autres pour chaque métal ou
métalloïde. Cependant, quand avec le sol assez contaminé (Sol 2), elle fonctionne mal
même les quantités totales d'extraction sont inférieures que les valeurs dans Sol 1. En
considérant le changement de pH, les solutions de réaction avec l'acide succinique
sont un peu plus acides que les valeurs moyens qui peut montrer que l'acide
succinique est moins active dans Sol 2. Mais si c'est à raison de l'existence de fer ou
pas, il faut plus de recherches.
Ici, on va faire le résumé de la libération de métaux lourds avec quelques
conclusions.
1. Généralement les acides sont plus efficaces dans le sol moins pollué.
2. Entre Zn et Pb, le premier métal est plus favorable aux acides naturelles. (Les
teneurs de Cd et As sont faibles pour comparer avec Zn et Pb.)
3. Le façon de l'extraction d'arsenic par l'acide citrique est plutôt un genre de
désorption. Et les autres acides peuvent poursuivre la même méthode.
4. L'augmenter de concentration d'acide va favoriser l'extraction, mais l'effet
d'augmentation dans la plage de faible concentration n'est pas évident.
5. L'acide plus actif peut avoir une capacité plus faible d'extraction par la
complexation, car elle est beaucoup consommée par des réactions collatérales.
6. Pour l'acide succinique, elle fonctionne assez mal dans le sol riche en fer.

Chapitre III: Extraction séquentielle pour le sol original et le résidu
de libération
Comme on discute avant, pour l'échantillon de Sol 1 sous la concentration
d'acide à 40mmol/L, il existe le phénomène que pour la plupart d'acide, la solution
après la libération reste assez acide. Et ça peut expliqué par le fait qu'il reste encore
des acides qui ne participent pas aux réactions avec le sol. Soit le sol réagit
absolument avec l'acide, soit certaines parties de sol sont inertes à l'acide naturel.
Quand même la deuxième situation est plus possible, il faut le préciser par
l'extraction séquentielle et encore montrer quelles parties du sol sont plus sensibles aux
acides. Afin de savoir les processus, le sol original et le résidu de libération vont passer
l'extraction séquentielle. Pour faciliter cette expérience, on va considérer l'acide
citrique comme acide représentatif.
Matériaux et Méthode
Dans la première étape, deux échantillons de sol (2g de Sol 1 et 2g de Sol 2) sont
traités par la libération d'acide citrique comme le façon de Chapitre II. Après la
filtration et le séchage, les résidus de libération sont gardés. Ensuite, les sols originaux
(Sol 1 et Sol 2) sont pesés à 2g afin d'effectuer des tests d'extraction séquentiel. La
méthode choisie est le façon de Tessier.A, 1979, les échantillons de sol sont divisés en
5 fractions principales: 1. Échangeable; 2. Carbonate; 3. Oxyde (Fe et Mn); 4.
Organique; 5. Résidu. Pour nous, on a seulement besoin de 4 premières fractions et les
procédés précis sont listés comme le suivant:
Fraction 1-échangeable
Une fraction 2g de sol est mis au contact 16mL d’une solution de MgCl2 de
1mol L-1
de pH=7 pendant une heure à température ambiante sous agitation continue.
Après centrifugation, le surnageant a été filtré puis acidifié avant d’être analysé.

Fraction 2-carbonate .
Le résidu de fraction 1 a été mis en contact durant 5 heures à température
ambiante avec 50mL de solution de NaOAc (1mol L-1
) fixée à pH=5 par l'acide
acétique pure.
Fraction 3-oxydes de fer et de manganèse
Le résidu de fraction 2 a été traité à 96°C avec une agitation occasionnelle pendant
6h dans 40mL de solution de NH2OH.HCl de 0,04mol L-1
dans 25%(m/m) d'acide
acétique.
Fraction 4-matériaux organiques
Le résidu de fraction 3 est d'abord mis au contact durant 2 heures à 85°C avec une
solution mélangée de 6mL de HNO3 de 0,02mol L-1
et 10mL de H2O2 de 30%(m/v).
Ensuite 6ml de solution de 30%(m/v) de H2O2 ont été ajoutées ; le mélange a été
maintenu à 96°C pendant 3h.
Par la suite, 10mL de solution de NH4OAc (3,2mol L-1
) dans 20% HNO3 ont été
ajoutés afin d’éviter l'adsorption des métaux dans la solution sur les oxydes.
Remarque
Suite un délai de résultats des expériences , il ne nous a pas été possible d'obtenir
les valeurs de concentration et de les présenter dans ce mémoire. Mais on peut trouver
certaines informations concernées sur cette partie et on va les lister pour discuter.
Selon HU Hao et al., 2008, après l'expérienceen colonne de lixiviation par les
acides (citrique, tartrique et oxalique). Les sols sont passés à l'extraction séquentielle
sous la méthode de Tessier. Il montre que ce sont toute la fraction soluble et une partie
de la fraction échangeable et la fraction de carbonate dont les métaux lourds sont
extraits par la désorption des acides.
Aussi l'article de Hu et al., 2011 montre que après la libération par l'acide citrique

à 10mmol/L, la fraction soluble par acide de Cd diminue. Et cette fraction est égale que
les fraction soluble, échangeable et de carbonate.
Ensuite dans l'article de Yu et al., 2002, il écrit que les extraits racinaires, surtout
les acides organiques, ont aussi la capacité de mobiliser les métaux lourds dans la
fraction d'oxyde de fer et aluminium.
Donc en conclusion, les acides organiques fonctionnent principalement sur la
fraction soluble, la fraction échangeable et la fraction de carbonate du sol.

Chapitre IV: Culture hydroponique
Afin de renforcer la phyto-extraction, il faut considérer au moins trois points
principaux de l'acide. Le premier est sa capacité de rendre les métaux mobiles,
principalement via la complexation. Et pour ce point, on a déjà fait les études par la
libération et l'extraction séquentielle dans les Chapitre II et III.
Puis les deux points restés sont de savoir si les complexes métalliques en présence
d'acide sont favorables pour l'absorption par les racines de plante et si ils ont aussi les
grands coefficients de translocation de la racine aux parties aériennes de plante. Et pour
ça, le expériences de culture hydroponique peut nous aider à expliquer.
Partie I: Test Uni-métallique
Matériaux et Méthode
Plante
Les plantes qu'on prend sont Thlaspi caerulescens et Arabidopsis halleri.
Thlaspi caerulescens est une plante dite "spécialiste" et extrêmophile, l'une des
rares à pourvoir survivre sur des sols "extrêmes" naturellement riches en certains
métaux (Zinc en particulier, souvent associé au cadmium qui en est un contaminant et
un déchet de raffinage, et qui en terme chimique sont très proches, Zinc et Cadmium
appartenant au même groupe IIb). Selon la souche considérée, T. caerulescens est plus
ou moins tolérante et/ou accumulatrice à ces deux métaux. En même temps que sa
grande capacité d’accumulation, Thlaspi caerulescens est apte à tolérer divers types de
sols contaminés. Cette tolérance au zinc, au plomb et au cadmium (5 à 100 fois
supérieure à celles des autres métallophytes poussant sur les mêmes sols), lui permet de
se développer sur des sols où la concentration en métaux est toxique pour les autres
plantes, ce qui en fait un moyen de gestion de sites pollués (fixation de sols et/ou

phytoremédiation par exportation des produits de fauche). C'est pourquoi elle peut être
localement protégée par la loi, de même que - paradoxalement - certains de ses habitats
très pollués, pour sa capacité à fixer des sols pollués par le cadmium et/ou le zinc dans
ses parties aériennes.
Figure 5: Thlaspi caerulescens (gauche) et Arabidopsis halleri (droit).
Arabidopsis halleri est une espèce de plantes appartenant à la famille des
Brassicacées qui se rencontre dans toute l'Europe centrale, qui est une plante
hyperaccumulatrice et représentant de ce fait un intérêt pour la phytoextraction.
Solution
D'abord pour la culture hydroponique, il faut préparer la solution nutritive de
base. Les compositions de notre solution nutritive viennent de l'article de Yang et al.,
2011, comme le suivant:

Table 5: Compositions chimiques de lasolution nutritive de base.
Pour une plante, il faut 800ml de solution nutritive. Ensuite chaque genre de
métal lourd (Pb, Cd ou Zn) est ajouté dans la solution sous la forme de nitrate pour
former une série de différentes concentrations (0,05mmol/L, 0,15mmol/L et
0,3mmol/L).
Les acides choisis pour notre expérience sont l'acide citrique et l'acide succinique.
Il y a trois raisons pour faire ce choix. 1. Selon la simulation de Phreeqc, l'acide
citrique est plus forte à complexer les métaux et on manque les informations sur
l'acide succinique; 2. Sauf la situation avec l'arsenic, pour les métaux Pb, Cd et Zn,
l'acide citrique présente une cohérence avec les acides oxalique, malique et tartrique.
Donc l'acide citrique peut joue le rôle représentatif pour ces quatre acides; 3. Les
comportements d'acide succinique dans la partie de libération sont très différents que
les quatre autres acides, donc elle doit être considérée spécifiquement. Afin de réagir
absolument avec les métaux lourds et ne pas affecter trop la végétation des plantes, la
concentration d'acide ajoutée est fixée à 0,5mmol/L. À la fin, les plantes sont mises
dans les solutions, après un mois de végétation les masses et les concentrations de
métaux de la partie racinaire et la partie aérienne (feuille) seront analysées.
Résultats
Dans cette étape, les concentrations initiale et finale des métaux lourds sont
analysées par la méthode d'ICP-AES. Et les parties racinaires et aériennes des plantes
sont collectées distinctement pour déterminer les masses. Après la digestion, les
KNO3 Ca(NO3)2 MgSO4 KH2PO3 FeSO4.7H2O MnSO4
1.33mmol/L 1.33mmol/L 0.5mmol/L 0.44mmol/L 50µmol/L 2.5µmol/L
NaCl CuSO4 H3BO3 Na2MoO4 CoSO4
50µmol/L 0.5µmol/L 5µmol/L 0.25µmol/L 0.9µmol/L

échantillons sont aussi analysés parICP-AES afin de déterminer les quantités des
métaux accumulés. Ensuite les données sont utilisés pour calculer l'efficacité
d'élimination au mileu et le coefficient de translocation dans la plante via les formules
suivantes:
Efficacité d'élimination
if CCE /1−= , E-efficacité d'élimination, Cf-concentration finale de métal lourd de
solution, Ci-concentration finale de métal lourd de solution.
Coefficient de translocation
ra CCT /= , T-coefficient de translocation, Ca-concentration de métal lourd dans la
partie aérienne (feuille), Cr-concentration de métal lourd dans la partie racinaire.
Les résultats de calcul sont présentés dans les Figures suivantes (Figure 6 et 7).
Figure 6: Les efficacités d'élimination pour différents métaux lourds dans les
conditions avec acide citrique et acide succinique par T.caerulescens et A.halleri. Ici,

le couleur jaune représente A.halleri et le bleu est de T.caerulescens. Les couleurs
foncés sont pour l'acide succinique et les légers sont à l'acide citrique. Par exemple, la
ligne bleue foncée est les données sous les conditions avec l'acide succinique et
T.caerulescens.
Figure 7: Les coefficients de translocation de différents métaux lourds dans
T.caerulescens et A.halleri sous les conditions avec l'acide citrique et succinique.
Comme Figure 6, les couleurs foncées sont pour l'acide succinique et les claires
corrrespondent à l'acide citrique. Les lignes vertes sont pour T.caerulescens et les
lignes rouges sont pour A.halleri.

Pb(NO3)2 1. Unité de masse: mg; 2. Unité de concentration d'acide: mmol/L
T.caerulescens Référence A.C(0.05) A.C(0.15) A.C(0.3) A.S(0.05) A.S(0.15) A.S(0.3)
Feuille masse 9872 9756 9865 9656 9886 9845 9820
Racine masse 3651 3768 3625 3763 3655 3844 3782
A.halleri Référence A.C(0.05) A.C(0.15) A.C(0.3) A.S(0.05) A.S(0.15) A.S(0.3)
Feuille masse 15269 15067 15045 14525 15112 14954 14909
Racine masse 4305 4439 4340 4413 4295 4568 4482
Zn(NO3)2 1. Unité de masse: mg; 2. Unité de concentration d'acide: mmol/L
Feuille masse 11731 11748 11258 11801 11673 11070 11715
Racine masse 3147 3179 3188 3186 3188 3217 3232
Feuille masse 12907 13019 13044 12894 12971 12924 12914
Racine masse 5418 5498 5559 5407 5527 5589 5430
Cd(NO3)2 1. Unité de masse: mg; 2. Unité de concentration d'acide: mmol/L
Feuille masse 9699 9674 9738 9719 9672 9736 9683
Racine masse 3577 3616 3588 3572 3577 3571 3545
Feuille masse 16600 16312 16243 16378 16271 16252 16383
Racine masse 4083 4568 4516 4606 4594 4522 4468
Tableau 6: Les racine masses et les feuille masses de T.caerulescens et A.halleri sous
les différentes acides aux différentes concentrations. A.C: acide citrique; A.S: acide
succinique.

Conclusion
D'abord, selon les données de masse on trouve que quand même sous les
différents genres d'acides aux différentes concentrations, les biomasses de racine et de
feuille de ces deux plantes ne bougent pas beaucoup en comparant avec le groupe de
référence. C'est-à-dire, l'ajout des métaux et des acides ne pose pas des effets négatifs
pour la croissance des plantes. En plus, dans chaque cas, comme les biomasses sont
au même niveaux, on peut comparer directement les résultats de Figure 6 et 7 sans les
conversions avec les biomasse. Bien sûr, on a vu que les milieux de métaux lourds
sont plus favorisant pour A.halleri, qui a les biomasses plus grandes.
Selon Figure 6, quant à l'efficacité d'élimination des métaux, la plante
T.caerulescens travaille mieux que A.halleri pour Pb et Cd. Et le métal de zinc n'a pas
une tendance spéciale. Puis si on fait la comparaison des situations d'absorption de Pb
ou Cd avec uniquement un genre de plante, on peut trouver que l'acide succinique est
plus favorisante pour l'absorption de Pb et Cd, n'importe avec quelle plante. Mais les
différences provoquées par les acides sont plus faibles que les différences provoquées
par les genres de plante.
En plus, quand on augmente la concentration de métal dans la solution,
l'efficacités d'élimination de Pb et Zn restent stables. Cependant celle relative au Cd
diminue fortement suite à l'augmentation de concentration. Ce phénomène est à cause
que la tolérance de plante à Cd est plus faible que pour Pb et Zn. Quand même, on
peut aussi trouver que sous l'aide d'acide succinique, les plantes peuvent stocker plus
de Cd que avec acide citrique. Mais l'efficacité d'élimination de Cd à 0,05mmol/L
sous l'acide citrique est aussi faible que le valeur à 0,15mmol/L sous l'acide
succinique (T.caerulescens: 74,06% contre 54,81%; A.halleri: 82,4% contre 65,43%).
Donc encore prouvé, l'effet de spéciation ou de physiologie de plante est supérieure
que l'effet d'acide.
Ensuite l'analyse sur le coefficient de translocation de métaux lourds dans Figure
7 nous donne la même information que il existe la différence entre les cas d'acide
succinique et d'acide citrique (acide succinique aide un peu plus qu'acide citrique à

transmettre les métaux vers la partie aérienne). Mais comparée avec la différence des
capacités de translocation des deux plantes, l'effet d'acide est assez faible.
Partie II: Test multi-métallique
Dans la Partie I, on a discuté les effets des acides naturelles (acide citrique et
acide succinique) sur la phyto-extraction sous la condition de métal unitaire.
Maintenant, on va voir la situation en présence de plusieurs métaux. Tous les
processus de manip peuvent suivre Partie I, sauf le changement de concentrations de
métaux dans la solution nutritive. Et pour cette partie, on prépare la solution nutritive
avec les métaux Pb, Zn et Cd aux concentrations: 0,15mmol/L Pb, 0,15mmol/L Zn et
0,02mmol/L Cd. Puis comme avant, l'efficacité d'élimination et le coefficient de
translocation sont analysés et les résultats sont mis en oeuvre dans les figures suivante
Figure 8: Coefficients de translocation de chaque métal par les plantes T.caerulescens
et A.halleri sous les conditions d'acide citrique et l'acide succinique. Les colonnes
vertes représentent la situation d'acide citrique et les oranges sont à l'acide succinique.
Si on compare les résultats de Figure 7 et 8, dans le cas de multi-métaux les
coefficients de translocation s'abaissent aux divers degrés pour des métaux. Donc on
peut estimer que dans la contamination par plusieurs métaux, les effets des acides sur
la translocation de métaux dans la plante sont plus faibles que les effets dela
contamination par un élément métallique unitaire. Peut-être dans la situation

multi-métallique, les cations métallique peuvent former des complexes métalliques
plus compliqués avec des acides naturelles. Il se peut dès lors que les molécules de
complexes possèdent un volume plus important, et que de ce fait, elles sont plus
difficilement transportables vers la partie aérienne. Mais on manque d'informations
sur ce domaine, des études supplémentaires s'avéreraient nécessaires. Cependant, il
apparait que l'acide succinique est encore a une plus grande action sur la translocation
que l'acide citrique.
Partie III: Résumé
À la fin, on va faire le résumé de ce manipe hydroponique.
1. L'existence des acides naturels n'affecte pas la végétation des plantes.
2. Le test uni-métallique montre que synthétiquement l'acide succinique est plus
favorisant que l'acide citrique sur l'absorption et la translocation de métaux.
3. Selon le test uni-métallique, par rapport à la différence de genre de plante, les
effets provoqués par la différence de genre d'acide sur l'absorption et la translocation
sont plus faibles.
4. Quant à la translocation de métaux dans les plantes, les acides naturels
fonctionnent de manière moins efficace sous les conditions multi-métalliques qu'en
présence d'un métal unitaire. Ceci est peut être dû à la formation des complexes
métalliques plus importants.

Conclusion
Via les étapes de la simulation de Phreeqc, la libération des métaux, l'extraction
séquentielle et la culture hydroponique, on trouve que pour les cations métalliques les
acides naturelles ont les capacités fortes de complexation aux milieux neutres ou
acides/basiques faibles (pH: 6-8). Et l'ordre de capacité générale de complexation est:
Citrique>Oxalique, Malique>Tartrique. Pour l'acide succinique, on ne réussit pas de
faire la simulation.
Quant à la réaction avec le sol, l'augmentation de concentration d'acide peut
favoriser l'extraction des métaux. Mais Lin et al., 2003 montre que sauf la
complexation, les acides citrique et oxalique peuvent aussi mobiliser les métaux (Cd
et Pb) en surface de sol par l'échange avec H+
. Cependant ce fonctionnement dans le
sol qui a généralement le pH autour 7 est assez faible, mais dans notre libération il
n'est pas négligeable. Quand si il n'y a pas beaucoup de métaux liés en surface, c'est
pourquoi les acides plus actives peuvent avoir un effet d'extraction plus faible surtout
avec Sol 1, car elles sont plus consommées par les réactions collatérales avec d'autres
substances dans le sol. En plus, dans Jiang et al., 2003, il écrit que les acides de
l'extrait racinaire ont les mêmes processus de changement des ions pour mobiliser Fe.
Et ça peut bien expliquer le comportement d'acide succinique dans la libération. Mais
pour le fait que l'acide citrique fonctionne mieux dans Sol 2, on trouve aucune
information.
Selon l'extraction séquentielle les métaux lourds qui peuvent être extraits sont
liés plutôt aux fractions soluble, échangeable et de carbonate. Une petite partie
d'oxyde de Fe et Al est aussi réactive avec les acides (Yu et al., 2002).
Ensuite, avec les plantes, les effets provoqués par les différences entre les acides
sont presque négligeables comparés avec les différences venants de physiologie de
plante. Cependant au milieu de contamination multi-métallique, les acides organiques
vont s'abaisser sa capacité pour la translocation des métaux dans la plante. Mais la
raison pour ce phénomène n'est pas encore trouvé. Quant à la compétition entre les

différents métaux, quand même on n'a pas réussi d'obtenir les données correctes, mais
Lin et al., 2003 montre que l'existence de Cd peut diminuer l'extraction de Pb par des
acides avec la manipe de libération. Cependant il ne parle pas de la relation entre Zn
et d'autres métaux. À la fin, on fait la manipe sans les groupes référentiels pour la
culture hydroponique, parce que les cations métalliques libres sont très favorisants
pour l'absorption. Mais selon Zhang et al., 2009 sur la recherche d'acide, sa capacité
d'augmenter le coefficient de translocation n'est pas très évidente par rapport aux
chélateurs comme EDTA ou EDDS.
Donc on peut faire une conclusion synthétique que les effets des acides à enforcir
la phyto-extraction sont plutôt la mobilisation des métaux lourds dans le sol par
rapport à leurs effets en plante. Parmi les cinq acides qu'on a choisies, l'acide citrique
est représentative (pour acides malique, oxalique et tartrique) avec des comportements
réguliers: 1> l'acide naturel fonctionne mieux dans le sol moins pollué que le sol plus
contaminé; 2> l'augmentation de concentration favorise l'extraction des métaux lourds;
3> il existe les compétitions entre des métaux lourds durant les processus de
complexation et Pb peut être un peu inférieur. Mais l'acide succinique fonctionne bien
dans le sol moins pollué et peut-être a les caractères intéressants: 1> réaction avec Fe;
2> plus de possibilité de renforcer la translocation.
Et sur les effets au domaine de plante, il faut plus de recherches. Par exemple, la
confirmation des formes de complexe métalliques dans le système racinaire et aussi la
toxicité des acides. Bien sûr, dans le futur, des tests de culture en pot seront
nécessaires afin de clarifier les processus sous des conditions plus naturelles.

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Annexe
Acide Citrique Acide Oxalique Acide Malique
Ref Zn Pb As Cd Zn Pb As Cd Zn Pb As Cd
Sol 1 10-1 123,14 87,63 6,51 12,65 102,65 95,75 8,65 16,32 154,84 125,62 7,95 19,74
Sol 1 10-2 125,62 87,25 6,72 12,47 103,42 96,48 8,47 15,42 156,62 124,75 7,15 19,01
Sol 1 10-3 122,35 88,06 6,64 13,01 102,87 95,98 8,61 16,03 154,8 126,49 8,06 20,65
Sol 1 20-1 201,36 124,26 8,49 24,14 187,42 132,54 12,48 25,84 284,45 284,63 10,65 45,84
Sol 1 20-2 203,25 125,32 8,63 24,63 188,03 132,68 12,3 25,46 286,84 285,71 10,32 42,95
Sol 1 20-3 202,14 124,84 8,23 24,27 187,94 133,04 13,41 25,41 285,95 283,95 10,87 44,17
Sol 1 40-1 415,47 265,63 18,23 64,05 368,12 287,56 21,68 62,48 406,62 385,65 19,48 71,06
Sol 1 40-2 412,36 264,35 18,67 64,57 367,95 288,41 22,06 62,32 407,85 384,15 16,45 72,65
Sol 1 40-3 413,42 266,42 18,42 64,23 368,14 287,13 21,74 63,15 405,75 386,12 19,85 72,31
Sol 2 10-1 251,63 75,63 13,57 14,87 197,36 83,45 10,23 21,42 125,68 96,48 8,62 17,43
Sol 2 10-2 252,07 74,96 14,01 15,06 197,25 83,12 10,15 20,75 131,45 97,52 8,53 18,06
Sol 2 10-3 251,75 75,03 13,84 15,12 198,12 84,06 10,41 21,06 128,95 96,15 8,75 17,84
Sol 2 20-1 365,14 134,75 38,15 32,45 298,13 157,26 26,01 34,15 267,32 267,02 17,62 30,62
Sol 2 20-2 362,25 134,62 38,23 32,26 301,42 157,23 25,48 34,02 265,95 267,85 17,82 30,18
Sol 2 20-3 364,58 135,03 38,1 32,14 299,75 157,04 25,63 34,62 266,45 268,41 16,48 29,75
Sol 2 40-1 421,13 241,26 72,54 84,65 415,32 276,32 42,63 71,26 398,42 315,45 36,12 46,32
Sol 2 40-2 423,12 243,75 72,63 84,23 412,75 277,45 42,01 71,02 398,62 316,52 36,85 46,81
Sol 2 40-3 425,63 242,15 72,13 84,41 413,75 271,85 42,45 72,65 397,75 314,86 37,02 47,09

Acide Tartrique Acide Succinique
Ref Zn Pb As Cd Zn Pb As Cd
Sol 1 10-1 265,48 126,75 12,45 26,74 197,62 115,42 16,95 32,65
Sol 1 10-2 263,84 125,41 12,36 26,01 198,26 114,15 17,06 32,41
Sol 1 10-3 264,74 126,03 13,52 27,16 197,32 115,21 16,85 33,06
Sol 1 20-1 305,48 254,62 26,74 45,85 243,24 354,86 26,75 48,16
Sol 1 20-2 306,16 253,85 26,33 43,95 244,01 353,74 26,15 47,96
Sol 1 20-3 305,95 254,02 25,95 44,75 243,96 352,16 27,62 48,12
Sol 1 40-1 587,26 432,62 34,85 68,32 401,63 587,36 59,41 76,32
Sol 1 40-2 588,06 431,52 34,75 67,45 402,41 584,26 60,21 77,48
Sol 1 40-3 587,95 432,95 33,95 68,02 402,06 587,12 59,75 76,95
Sol 2 10-1 247,63 96,62 10,62 19,48 112,85 86,48 10,62 12,65
Sol 2 10-2 244,85 94,58 10,42 19,62 110,96 87,49 10,45 12,05
Sol 2 10-3 245,06 95,38 9,98 20,03 111,48 88,2 11,84 13,07
Sol 2 20-1 341,56 187,62 16,42 35,84 167,35 123,86 19,74 24,75
Sol 2 20-2 342,06 185,42 15,98 36,12 168,06 124,05 20,16 24,06
Sol 2 20-3 341,75 186,75 16,38 35,95 167,42 124,62 19,48 24,62
Sol 2 40-1 502,45 297,64 32,45 72,04 324,85 267,16 34,75 36,75
Sol 2 40-2 502,36 295,48 32,05 72,62 324,56 267,53 34,06 36,26
Sol 2 40-3 503,84 297,85 33,62 71,98 324,76 268,07 35,04 36,48
Tableau 7: Concentrations des métaux lourds (en mg L-1
) dans les solutions de libération avec cinq genres d'acides choisis.

Volume initial de solution nutritive: 800mL; Volume final: 520ml
Pb(NO3) Replicat 1
Thlaspi caerulescens S0 S1-1-A S1-2-A S1-3-A S1-1-B S1-2-B S1-3-B
[] initiale mg L-1
0,168 16,567 49,787 99,468 16,563 49,682 99,364
Feuille masse (mg) 9839,45 9693,15 9956,43 9583,56 9938,25 10029,31 9714,42
Feuille concentration (mg kg-1) 4,065 666,759 2455,901 5598,545 614,595 2485,814 5513,762
Racine masse (mg) 3575,37 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54
racine concentration (mg kg-1
) 0,279 335,267 314,186 414,857 401,162 297,679 309,604
Solution concentration (mg L-1
) 0,006 6,767 17,655 30,041 7,023 16,945 29,663
Replicat 1
Arabidopsis Halleri S0 S1-1-A S1-2-A S1-3-A S1-1-B S1-2-B S1-3-B
[] initiale mg L-1 0,142 16,562 49,682 99,362 16,561 49,681 99,363
Feuille masse (mg) 14162,53 14537,16 13849,64 13865,82 13574,43 14062,57 13984,26
Feuille concentration (mg/kg) 2,118 487,096 1705,892 3712,582 668,242 1952,772 4088,239
Racine masse (mg) 5765,26 5821,16 5726,73 5801,41 5626,26 6014,15 5817,82
racine concentration (mg/kg) 0,521 282,933 456,631 795,668 447,366 769,186 887,446
) 0,001 5,188 16,551 29,181 2,031 9,513 21,088
Replicat 2
[] initiale mg L-1 0,15898 16,5605 49,6815 99,363 16,5605 49,6815 99,363
Feuille masse (mg) 9846,75 9739,35 9825,43 9747,27 9829,62 9757,62 9874,45
Racine masse (mg) 3624,85 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54
Solution concentration (mg L-1 ) 0,005 6,563 17,477 27,941 6,69 16,646 29,788
Replicat 2
[] initiale mg L-1 0,125 16,563 49,683 99,363 16,561 49,683 99,363
Feuille masse (mg) 15919,4 15737,52 16018,46 14782,5 16135,5 15982,57 15726,72
Racine masse (mg) 3575,37 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54
) 0,001 4,896 15,893 26,688 1,405 11,213 18,517
Replicat 3
[] initiale mg L-1 0,142 16,562 49,683 99,361 16,561 49,683 99,363
Feuille masse (mg) 9931,34 9835,52 9815,92 9637,41 9891,35 9748,32 9872,48
Racine masse (mg) 3754,46 3805,71 3582,82 3851,02 3707,61 3841,51 3718,51
) 0,005 6,4175 17,892 29,767 6,28 16,42 30,513

Replicat 3
[] initiale mg L-1 0,092 16,56 49,681 99,362 16,56 49,681 99,361
Feuille masse (mg) 15726,2 14927,52 15267,25 14927,5 15627,8 14817,52 15018,46
Racine masse (mg) 3575,37 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54
) 0,001 4,783 14,195 21,71 1,588 9,158 20,463
Zn(NO3) Replicat 1
[] initiale mg L-1 0,22 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,84
Feuille masse (mg) 10385,3 10653,36 10134,51 10346,1 9815,46 9804,26 10361,73
Racine masse (mg) 3156,51 3245,72 3351,62 3198,51 3217,52 3278,41 3246,75
) 0,175 0,782 4,32 6,072 0,57 1,557 4,946
Replicat 1
[] initiale mg L-1
0,212 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,82
Feuille masse (mg) 12984,4 13128,42 12946,76 13043,5 12746,6 13026,83 12785,64
Racine masse (mg) 5392,53 5487,46 5382,62 5421,73 5597,35 5872,46 5382,42
Solution concentration (mg L-1) 0,162 0,40625 7,05 6,825 1,0875 6,412 2,622
Replicat 2
[] initiale mg L-1
0,175 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,82
Feuille masse (mg) 12834,5 11857,42 12067,67 13014,5 12846,7 11563,46 12847,36
Racine masse (mg) 3241,46 3098,45 3137,53 3205,46 3142,46 3187,67 3275,72
) 0,103 0,787 3,44 6,908 0,445 3,932 9,32
Replicat 2
[] initiale mg L-1 0,178 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,82
Feuille masse (mg) 12725,5 13082,14 12992,57 12745,6 13115,7 12957,91 13005,64
Racine masse (mg) 5579,13 5481,42 5913,5 5374,41 5481,56 5416,64 5389,61
) 0,075 0,603 5,862 6,275 1,087 5,025 7,214

Replicat 3
[] initiale mg L-1
0,195 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,82
Feuille masse (mg) 11973,4 12735,57 11573,53 12043,2 12358,7 11843,56 11938,78
Racine masse (mg) 3043,53 3194,57 3076,74 3156,65 3205,64 3187,56 3174,83
) 0,112 0,8125 4,425 8,7125 0,4875 6,225 9,65
Replicat 3
[] initiale mg L-1
0,192 9,47 28,41 56,82 9,47 28,41 56,82
Feuille masse (mg) 13013,5 12846,68 13194,35 12894,7 13052,8 12789,31 12952,67
Racine masse (mg) 5284,56 5526,27 5382,54 5425,53 5502,26 5478,83 5519,52
) 0,062 0,562 5,012 6,275 0,975 5,475 8,637
Cd(NO3) Replicat 1
[] initiale mg L-1
0,076 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 9684,4 9589,25 9725,22 9619,35 9701,42 9678,21 9577,45
Racine masse (mg) 3452,5 3565,78 3521,543 3497,62 3518,53 3501,18 3497,34
Replicat 1
[] initiale mg L-1
0,08611 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 16419 16587,31 15982,25 16327,2 16419,42 15998,26 16234,64
Racine masse (mg) 4308,3 4714,54 4628,75 4801,15 4752,26 4674,85 4493,43
) 0,037 2,05 15,5375 29,725 0,2625 12,05 27,4625
Replicat 2
[] initiale mg L-1 0,082 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 9725,11 9689,32 9784,65 9713,52 9677,58 9823,41 9688,21
Racine masse (mg) 3624,8 3582,52 3564,62 3489,51 3502,64 3513,51 3494,76
) 0,01 3,175 20,037 26,637 2,85 15,975 27,134

Replicat 2
[] initiale mg L-1
0,0695 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 16847 15992,54 16423,64 16825,42 16149,43 15925,64 16431,45
Racine masse (mg) 4367,7 4598,54 4532,43 4603,54 4537,65 4505,64 4523,54
) 0,0437 1,962 16,225 30,012 0,537 11,85 27,225
Replicat 3
[] initiale mg L-1
0,076 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 9689,5 9745,26 9705,77 9824,41 9639,52 9706,64 9785,61
Racine masse (mg) 3654,4 3701,54 3678,42 3731,35 3712,54 3698,65 3643,76
) 0,012 2,987 19,862 27,187 2,725 16,925 26,712
Replicat 3
[] initiale mg L-1 0,089 11,821 35,463 70,926 11,821 35,463 70,926
Feuille masse (mg) 16533 16357,63 16325,67 15983,36 16245,53 16832,54 16483,57
Racine masse (mg) 3575,3 4392,94 4387,54 4414,654 4492,14 4387,45 4389,54
Tableau 8: Résultats de culture hydroponique sous en présence d’un seul métal. A:
acide citrique; B: acide succinique.
Volume initial de solution nutritive: 800mL; Volume final: 520ml
Replicat 1
Thlaspi caerulescens S0 S4-A S4-B
Pb(NO3)2 Zn(NO3)2 Cd(NO3)2 Pb(NO3)2 Zn(NO3)2 Cd(NO3)2 Pb(NO3)2 Zn(NO3)2 Cd(NO3)2
[] initiale µmol /L 0,22 0,34 0,11 150,76 150,53 20,15 150,35 150,54 20,19
Feuille masse (mg) 7843,25 7719,54 7831,43 7767,85 7833,43 7854,75 7794,41 7805,36 7843,54
Feuille concentration (mg/kg) 1,02 1,27 0,71 865,1 672,75 109,48 596,58 800,73 168,29
Racine masse (mg) 3193,35 3175,64 3205,67 3198,46 3211,83 3178,47 3205,31 3143,75 3206,16
racine concentration (mg/kg) 0,15 0,06 0,09 765,99 420,32 245,4 454,24 356,26 107,61
Solution concentration (mg/l) 0,036 0,011 0,006 30,346 2,173 0,279 35,827 0,808 0,177

Replicat 2
Thlaspi caerulescens S0 S4-A S4-B
[] initiale µmol /L 0,17 0,27 0,1 150,61 150,78 20,12 150,43 150,52 20,16
Feuille masse (mg) 7864,57 7836,81 7789,45 7803,51 7843,56 7795,38 7783,47 7812,39 7828,61
Racine masse (mg) 3136,75 3184,37 3196,43 3203,37 3211,73 3156,12 3201,46 3189,54 3194,58
Replicat 1
Arabidopsis halleri S0 S4-A S4-B
[] initiale µmol /L 0,21 0,25 0,12 150,34 150,46 20,18 150,72 150,64 20,14
Feuille masse (mg) 12874,5 12756,3 12814,3 11987,6 12084,6 12173,4 11985,6 12103,4 12178,5
Racine masse (mg) 4274,78 4309,35 4287,45 4295,63 4319,46 4289,35 4276,56 4301,85 4278,49
Replicat 2
Arabidopsis halleri S0 S4-A S4-B
[] initiale µmol /L 0,19 0,23 0,14 150,47 150,35 20,22 150,62 150,47 20,23
Feuille masse (mg) 12464,3 12693,1 13005,6 12878,3 13092,5 12784,6 12678,5 12589,8 13011,5
Racine masse (mg) 4183,52 4237,46 4216,74 4189,85 4211,54 4189,77 4191,48 4201,54 4211,73
Tableau 9: Résultats de culture hydroponique en présence de plusieurs cations. A:
acide citrique; B: acide succinique.

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