Dynamique de transfert du cadmium et du zinc au sein des dépôts de sédiments de curage végétalisés

Cadmium and zinc transfer from dredged sediment deposit in relation with vegetation cover

• Auteur / Autrice : Xavier Capilla
• Direction : Jean-Louis Morel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saules

Lupin blanc

Cadmium

Zinc

Sédiments contaminés

Résumé

Les produits du curage des voies navigables, parfois contaminés par des métaux, sont souvent déposés sur sol avec des transferts possibles vers les sols voisins et les eaux superficielles ou souterraines. La végétation peut influer sur le devenir des polluants. Ce travail vise à établir le devenir de Cd et Zn des dépôts de matériaux de curage. Dix dépôts, dans des contextes variés sont caractérisés. Une strate herbacée (Lupinus albus, Lolium perenne et Brassica napus) est cultivée sur sédiments. Puis, Lupinus albus avec des cycles de se��chage/humidification et une strate arborée (Salix alba) sont cultivés sur un sédiment choisi. La mobilité des métaux est mesurée par des extractions chimiques simples, des désorptions et des méthodes isotopiques. L'exploration racinaire atteint 1,3 m de profondeur, avec 38 familles végétales colonisant les dépôts étudiés. Les teneurs en métaux et leur facteur d'enrichissement soulignent la multipollution métallique des sites. De plus, 2 associations métalliques sont identifiées : i) Pb, Cd et Zn et ii) Fe, Al, Cr et Cu. Une grande variabilité inter-sites et intra-site est observée. Ces matériaux peuvent être classé en tant que technogenic anthrosol ou comme technosol. Les plantes modifient le pH du sol et l'extractibilité de Cd et Zn. L'extractibilité au DTPA et la teneur totale sont corrélées avec celles des plantes pour Zn uniquement. Les caractéristiques agronomiques (N, P, K) des sédiments sont corrélées avec le prélèvement de Cd et Zn par Lolium perenne. Salix alba modifie peu, pour Cd et Zn, leurs teneurs dans les percolats et leur disponibilité. Les espèces du couvert végétal influent sur la mobilité de Cd et Zn. A l'inverse de Salix alba, Lolium perenne et Lupinus albus présentent des teneurs en Cd et Zn dans les racines supérieures à celles des feuilles. L'arrosage régulier diminue la quantité de Cd et Zn exportée par les percolats, et augmente celle exportée par la végétation.

To allow navigation, waterways are dredged. These sediments may contain metallic pollutants. Dredged products are often disposed in deposit sites. Transfers can occur to the surrounding soil, surface water and groundwater. Our aim was to facilitate understanding of Cd and Zn transfer from such deposits. To achieve this, ten sites were visited. Then, Lupinus albus, Lolium perenne and Brassica napus are cropped on the dredged materials. The last step consist in testing, for one sediment, various cropping conditions (cropped of Salix alba and then Lupinus albus with sprinkled cycles). Chemical selective extractions, desorptions and isotopic methods are used to evaluate status and mobility of metals. Different families are recorded on the sites. Rhizosphere can reach 1. 3 m depth. The sediments had variable characteristics, such as P content between 0. 01 and 0. 49 g. Kg-1. Total metal contents and enrichment factor, highlighted multipollution by metals. Possible grouping of sites was investigated through a principal component analysis. Two metal associations appear prominent: i) Pb, Cd and Zn and ii) Fe, Al, Cr and Cu. Furthermore, considerable variability was observed both between and within sites. Given the characteristics of these materials, they could be classified as technogenic anthrosol or technosol. Plants modify pH as well as Cd and Zn extractabilities. DTPA extractability and total content are correlated with plant contents for Zn only. N, P and K sediment contents are correlated with Cd and Zn uptake by Lolium perenne. Cd and Zn leachate content and status are not modify by Salix alba growth. Species cropped determine Cd and Zn mobility. Lolium perenne and Lupinus albus, contrary to Salix alba, have higher Cd and Zn contents in roots than in shoots. Drying/rewetting cycles lead to increasing quantities exported by percolate, and decreasing plants uptakes for Cd and Zn.