Master STUE
Géoenvironnements Actuels et Passés
Université Lille 1 Nord de France Année: 2011-2012
Optimisation de la Phyt...
Abstract
The phytoremediation, especially the phytoextraction, is regarded as an adjective
and economic method to deal wit...
Sommaire
Introduction---------------------------------------------------------------------------------------------------1
...
Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 1
Introduction
Suite ...
Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 2
nécessaires pour dé...
Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 3
Acide Formule moléc...
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Chapitre I: Simulat...
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  1. 1. 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
  2. 2. 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.
  3. 3. 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
  4. 4. 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
  5. 5. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 2 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.
  6. 6. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 3 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.
  7. 7. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 4 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
  8. 8. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 5 Acide Malique (-OOCCHOHCH2COO-), ka1=1.4×10-3 , ka2=1.7×10-5 Cation Complexe K pK Zn2+ ZnAm 1.6×10-3 2.8 Acide Tartrique L+ (-OOCCHOHCHOHCOO-), ka1=1.12×10-3 , ka2=5.62×10-5 Cation Complexe K pK 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 Cation Complexe K pK 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.
  9. 9. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 6 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+ .
  10. 10. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 7 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
  11. 11. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 8 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.
  12. 12. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 9 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).
  13. 13. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 10 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
  14. 14. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 11 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
  15. 15. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 12 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
  16. 16. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 13 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
  17. 17. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 14 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.
  18. 18. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 15 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.
  19. 19. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 16 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.
  20. 20. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 17 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.
  21. 21. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 18 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
  22. 22. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 19 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.
  23. 23. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 20 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
  24. 24. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 21 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:
  25. 25. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 22 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
  26. 26. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 23 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,
  27. 27. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 24 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.
  28. 28. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 25 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 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 11731 11748 11258 11801 11673 11070 11715 Racine masse 3147 3179 3188 3186 3188 3217 3232 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 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 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 9699 9674 9738 9719 9672 9736 9683 Racine masse 3577 3616 3588 3572 3577 3571 3545 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 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.
  29. 29. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 26 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
  30. 30. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 27 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
  31. 31. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 28 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.
  32. 32. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 29 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
  33. 33. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 30 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.
  34. 34. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 31 Référence Degryse.F, Smolders.E, Merckx.R, 2006. Labile Cd complexes increase Cd availability to plants. Environmental Science & Technology, 40; 830-836. D.L.Parkhurst, C.A.J.Appelo, 1999. USER'S GUIDE TO PHREEQC (VERSION 2) — A COMPUTER PROGRAM FOR SPECIATION, BATCH-REACTION, ONE-DIMENSIONAL TRANSPORT, AND INVERSE GEOCHEMICAL CALCULATIONS. U.S. DEPARTMENT OF THE INTERIOR, U.S. GEOLOGICAL SURVEY Kirkham.M.B, 2006. Cadmium in plants on polluted soils: Effects of soil factors, hyperaccumulation, and amendments. Geoderma, 137; 19–32. Hu Hao, Pan Jie, Zeng Qingru, Ma Yunlong, Liu Xiaoyan, 2008. The Effects of Soil Leaching with Low Molecular Weight Organic Acids on Pb, Cd, Cu ans Zn. Journal of Agro-Environment Science, 27; 1611-1616. Hu Qunqun, Li Zhian, Huang Hongxing, Hou Meifang, Zhang Jianxia, Duan Jun, 2011. Study on the mechanism of the desorption of the cadmium in the soil promoted by the citric acid. Ecology and Environment Sciences, 20; 1338-1342. Jiang Liying, Yang Xiaoe, Shi Weiyong, Ye Zhengqian, 2003. Study on the activation mechanism of the heavy metal in the soil for the phytoremediation technology. Chinese Journal of Soil Science, 34; 154-157. Lin Qi, Chen Yingxu, Chen Huaiman, Zheng Chunrong, 2003. Study on chemical behavior of root exudates with heavy metals. Plant Nutrition and Ferrtiliser Science, 9; 425-431. Mench.M, Mand.M, Martin.E, 1991. Mobilization of cadmium and other metal from two soils by root exudates of Zea mays., Nicotiana tobacum L. and Nicotiana L. Plant and Soil, 132; 187-196. Sung.M, Lee.C.Y, Lee.S.Z, 2011. Combined mild soil washing and compost-assisted phytoremediation in treatment of silt loams contaminated with copper, nickel, and chromium. Journal of Hazardous Materials, 190; 744–754.
  35. 35. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 32 Tessier.A, Campbell.P.G.C, and Bisson.M, 1979. Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals. Analytical Chemistry, 51, 7.. Tomasz Bajda, 2011. Dissolution of mimetite Pb5(AsO4)3Cl in low-molecular-weight organic acids and EDTA. Chemosphere, 83; 1403-1508. Wang Ping, Zhou Rong, 2006. Determination of Organic Acids Exuded from Plant Roots by High Performance Liquid Chromatography. Chinese Journal of Chromatography, 24; 239-242. Yang Renbin, Zeng Qingru, Zhou Xihong, Tie Boqing, Liu Shengyang, 2000. The Activated Impact of Plant Root Exudates on Heavy Metals in Soils Contaminated by Tailing of Lead-Zinc Ore. Agro-environment Protection, 19; 152-155. Yang Rui, Yu Xinpan, Guan Xuelian, 2011. Selection of Hydroponic Culture Solution for Five Foliage Plants. Journal of Beijing University of Agriculture, 26; 46-49. Yu Jian, Yu Yuanchun, Fang Li, Shu Honglan, 2005. Effects of low molecular weight organic acids on the pH and the form of aluminium of forest soils. Journal of Fujian College of Forestry, 25; 243-246. Zhang Yuxiu, Huang Zhibo, Chai Tuanyao, 2009. Research on the mechanism and the application of the chelating agents in strengthing the phytoremediation of the soil contaminated by the heavy metals. Progress in Nature Science, 19; 1149-1158. Zhang Yuxiu, Huang Zhibo, Chai Tuanyao, 2009. Meganisme of the phytoremediation for the heavy metal pollution strengthened by the chelating agents. Progress in nature science, 11; 1149-1158. Zhongqiu Zhao, Meizhu Xi, Guangyu Jiang, Xiaona Liu, Zhongke Bai, Yizong Huang, 2010. Effects of IDSA, EDDS and EDTA on heavy metals accumulation in hydroponically grown maize (Zea mays, L.). Journal of Hazardous Materials, 181; 455-459.
  36. 36. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 1 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
  37. 37. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 2 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.
  38. 38. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 1 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 Solution concentration (mg L-1 ) 0,001 5,188 16,551 29,181 2,031 9,513 21,088 Replicat 2 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 0,15898 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 Feuille concentration (mg/kg) 3,046 690,497 2415,67 5615,111 646,618 2570,503 5467,342 Racine masse (mg) 3624,85 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54 racine concentration (mg/kg) 0,496 310,729 330,088 337,155 338,067 313,018 370,686 Solution concentration (mg L-1 ) 0,005 6,563 17,477 27,941 6,69 16,646 29,788 Replicat 2 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 0,125 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,696 462,016 1508,946 3546,48 614,606 1762,044 3813,318 Racine masse (mg) 3575,37 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54 racine concentration (mg/kg) 0,839 537,442 748,729 1348,35 543,608 629,416 1210,106 Solution concentration (mg L-1 ) 0,001 4,896 15,893 26,688 1,405 11,213 18,517 Replicat 3 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 0,142 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 Feuille concentration (mg/kg) 2,718 663,615 2401,507 5618,31 636,01 2566,698 5458,709 Racine masse (mg) 3754,46 3805,71 3582,82 3851,02 3707,61 3841,51 3718,51 racine concentration (mg/kg) 0,559 312,425 337,722 352,114 488,994 342,313 305,498 Solution concentration (mg L-1 ) 0,005 6,4175 17,892 29,767 6,28 16,42 30,513
  39. 39. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 2 Replicat 3 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 0,092 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,131 480,119 1648,299 3873,78 633,997 1985,217 3910,254 Racine masse (mg) 3575,37 3749,24 3647,51 3719,35 3629,45 3846,42 3814,54 racine concentration (mg/kg) 0,559 573,449 863,877 1106,91 554,905 772,406 1124,644 Solution concentration (mg L-1 ) 0,001 4,783 14,195 21,71 1,588 9,158 20,463 Zn(NO3) Replicat 1 Thlaspi caerulescens S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,203 575,781 1851,594 3784,58 677,706 2097,761 3901,568 Racine masse (mg) 3156,51 3245,72 3351,62 3198,51 3217,52 3278,41 3246,75 racine concentration (mg/kg) 2,724 235,386 137,843 230,419 143,899 221,753 303,38 Solution concentration (mg L-1 ) 0,175 0,782 4,32 6,072 0,57 1,557 4,946 Replicat 1 Arabidopsis Halleri S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,455 473,0196 1123,060 2750,01 476,988 1162,216 3098,788 Racine masse (mg) 5392,53 5487,46 5382,62 5421,73 5597,35 5872,46 5382,42 racine concentration (mg/kg) 0,778 179,8646 431,0168 721,172 92,9011 370,884 691,138 Solution concentration (mg L-1) 0,162 0,40625 7,05 6,825 1,0875 6,412 2,622 Replicat 2 Thlaspi caerulescens S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,885 526,758 1603,706 2994,50 515,617 1625,205 2865,647 Racine masse (mg) 3241,46 3098,45 3137,53 3205,46 3142,46 3187,67 3275,72 racine concentration (mg/kg) 1,326 185,253 167,647 272,035 115,196 144,933 263,758 Solution concentration (mg L-1 ) 0,103 0,787 3,44 6,908 0,445 3,932 9,32 Replicat 2 Arabidopsis Halleri S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,65 472,399 1173,132 2880,98 459,753 1214,702 2766,492 Racine masse (mg) 5579,13 5481,42 5913,5 5374,41 5481,56 5416,64 5389,61 racine concentration (mg/kg) 0,86 144,123 432,907 641,932 114,931 529,848 680,939 Solution concentration (mg L-1 ) 0,075 0,603 5,862 6,275 1,087 5,025 7,214
  40. 40. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 3 Replicat 3 Thlaspi caerulescens S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,444 486,275 1595,018 3124,56 528,532 1455,643 3097,468 Racine masse (mg) 3043,53 3194,57 3076,74 3156,65 3205,64 3187,56 3174,83 racine concentration (mg/kg) 2,102 184,688 161,534 199,578 193,409 106,664 170,087 Solution concentration (mg L-1 ) 0,112 0,8125 4,425 8,7125 0,4875 6,225 9,65 Replicat 3 Arabidopsis Halleri S0 S2-1-A S2-2-A S2-3-A S2-1-B S2-2-B S2-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 1,997 484,95 1200,135 2870,93 458,137 1201,003 2685,16 Racine masse (mg) 5284,56 5526,27 5382,54 5425,53 5502,26 5478,83 5519,52 racine concentration (mg/kg) 0,965 133,905 490,474 619,294 121,768 509,233 635,924 Solution concentration (mg L-1 ) 0,062 0,562 5,012 6,275 0,975 5,475 8,637 Cd(NO3) Replicat 1 Thlaspi caerulescens S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 3,097 634,0433 1167,068 3590,67 616,4046 1542,744 3504,377 Racine masse (mg) 3452,5 3565,78 3521,543 3497,62 3518,53 3501,18 3497,34 racine concentration (mg/kg) 0,868 249,5947 309,5234 345,949 278,5254 319,892 337,3992 Solution concentration (mg L-1) 0,012 3,0375 19,675 26,1125 2,8375 15,175 27,3375 Replicat 1 Arabidopsis Halleri S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,243 293,7185 805,2683 1817,20 371,0849 964,479 1942,143 Racine masse (mg) 4308,3 4714,54 4628,75 4801,15 4752,26 4674,85 4493,43 racine concentration (mg/kg) 0,464 597,9374 633,8644 651,927 629,1743 646,01 698,7980 Solution concentration (mg L-1 ) 0,037 2,05 15,5375 29,725 0,2625 12,05 27,4625 Replicat 2 Thlaspi caerulescens S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 2,056 631,623 1122,165 3515,71 629,289 1460,796 3422,716 Racine masse (mg) 3624,8 3582,52 3564,62 3489,51 3502,64 3513,51 3494,76 racine concentration (mg/kg) 0,275 212,141 311,393 352,485 288,353 324,461 343,371 Solution concentration (mg L-1 ) 0,01 3,175 20,037 26,637 2,85 15,975 27,134
  41. 41. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 4 Replicat 2 Arabidopsis Halleri S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,2967 307,0181 792,151 1691,488 379,579 996,506 1948,094 Racine masse (mg) 4367,7 4598,54 4532,43 4603,54 4537,65 4505,64 4523,54 racine concentration (mg/kg) 0,6868 640,855 666,529 605,838 632,265 668,939 635,122 Solution concentration (mg L-1 ) 0,0437 1,962 16,225 30,012 0,537 11,85 27,225 Replicat 3 Thlaspi caerulescens S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 2,58 637,232 1145,71 3402,748 644,223 1387,709 3482,664 Racine masse (mg) 3654,4 3701,54 3678,42 3731,35 3712,54 3698,65 3643,76 racine concentration (mg/kg) 0,383 224,231 312,634 318,919 253,196 300,109 334,818 Solution concentration (mg L-1 ) 0,012 2,987 19,862 27,187 2,725 16,925 26,712 Replicat 3 Arabidopsis Halleri S0 S3-1-A S3-2-A S3-3-A S3-1-B S3-2-B S3-3-B [] 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,278 292,218 788,329 1737,119 389,03 889,942 1950,427 Racine masse (mg) 3575,3 4392,94 4387,54 4414,654 4492,14 4387,45 4389,54 racine concentration (mg/kg) 0,895 632,833 680,791 706,737 644,013 680,121 634,235 Solution concentration (mg L-1) 0,004 2,228 15,636 32,162 0,297 12,876 27,037 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
  42. 42. Optimisation de la Phyto-Extraction par des Extraits Racinaires: Rôle des Acides Organiques Naturels 5 Replicat 2 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 0,17 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,92 1,18 0,65 822,7 748,38 96,21 610,27 833,29 190,32 Racine masse (mg) 3136,75 3184,37 3196,43 3203,37 3211,73 3156,12 3201,46 3189,54 3194,58 racine concentration (mg/kg) 0,13 0,05 0,08 730,48 351,83 199,61 474,78 366,82 57,59 Solution concentration (mg/l) 0,025 0,008 0,004 31,019 1,615 0,635 35,692 0,365 0,186 Replicat 1 Arabidopsis halleri 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 0,21 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,53 0,78 0,57 653,17 517,18 110,07 448,87 589,91 116,6 Racine masse (mg) 4274,78 4309,35 4287,45 4295,63 4319,46 4289,35 4276,56 4301,85 4278,49 racine concentration (mg/kg) 0,09 0,03 0,04 900,91 157,42 104,91 874,53 104,6 41,13 Solution concentration (mg/l) 0,033 0,006 0,004 25,365 1,673 0,006 30,346 0,519 0,231 Replicat 2 Arabidopsis halleri 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 0,19 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 Feuille concentration (mg/kg) 0,5 0,71 0,49 526,46 468,2 89,95 476,39 545,67 96,06 Racine masse (mg) 4183,52 4237,46 4216,74 4189,85 4211,54 4189,77 4191,48 4201,54 4211,73 racine concentration (mg/kg) 0,07 0,02 0,02 844,89 168,58 102,63 854,11 99,96 35,61 Solution concentration (mg/l) 0,025 0,002 0,003 28,031 1,827 0,411 29,338 0,923 0,731 Tableau 9: Résultats de culture hydroponique en présence de plusieurs cations. A: acide citrique; B: acide succinique.

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