Intérêt de la phytostabilisation aidée pour la gestion des sols pollués par des éléments traces métalliques (Cd, Pb, Zn)

par Alena Lopareva-Pohu

Thèse de doctorat en Ingénierie des fonctions biologiques. Remédiation des sols

Sous la direction de Francis Douay et de Pirouz Shirali.

Soutenue en 2011

à Littoral .


  • Résumé

    La gestion des sols fortement contaminés par les éléments traces métalliques (ETM) se pose de façon cruciale, notamment aux alentours de l’ancienne fonderie de plomb Metaleurop Nord (Noyelles-Godault, Pas de Calais). L’objectif de la présente recherche a été d’évaluer in situ la phytostabilisation aidée sur une ancienne parcelle agricole massivement contaminée par Cd, Pb et Zn. Deux types des cendres volantes ont été appliqués au sol : une cendre silico-alumineuse (FA1) et une cendre sulfo-calcique (FA2). Deux approches complémentaires ont été menées. La première a reposé sur une expérimentation en milieu semi-contrôlé, visant à évaluer les effets des amendements sur deux modèles herbacés : Trifolium repens et Lolium perenne. La seconde approche s’est appuyée sur un site expérimental situé à Evin-Malmaison et mis en place en 2000. Sur ce site, trois parcelles d’une surface de 3 000 m² ont été délimitées. Deux ont reçu les cendres, la troisième a été utilisée comme référence. Après un semis herbacé, 1 800 arbres ont été plantés selon les pratiques mises en oeuvre en région pour revégétaliser des friches industrielles. Neuf années après la mise en place de l’expérimentation, il a été montré que la végétation arborée s’est bien développée entraînant le passage progressif d’un agrosystème à un écosystème forestier. Du fait de leur bon développement et de la faible accumulation des ETM dans leurs parties aériennes, Alnus glutinosa, Acer pseudoplatanus et Robinia pseudoacacia sont, parmi les espèces d’arbres étudiées, les meilleures candidates pour la phytostabilisation du site expérimental. Le changement d’usage des sols se traduit par une évolution de leurs paramètres physico-chimiques avec, en particulier, une augmentation des teneurs en matières organiques mais aussi, un début d’acidification. Ceci pourrait entraîner, à terme, un accroissement de la mobilité et de la biodisponibilité des ETM. L’ajout de cendres volantes a pour effet de réduire la mobilité des ETM dans les sols et leur accumulation dans les parties aériennes des plantes étudiées. Par un apport massif en carbonates, il assure un effet tampon vis-à-vis de l’acidification naturelle des sols. La cendre sulfo-calcique (FA2) a une influence plus importante sur la réduction de la mobilité et la phytodisponibilité des ETM que la cendre silico-alumineuse (FA1). L’application de la cendre FA2 semble être plus judicieuse pour gérer les sols fortement contaminés aux alentours de l’ancienne fonderie. Avant de préconiser à large échelle la phytostabilisation aidée dans le contexte étudié, il faudra répondre aux différents questionnements soulevés lors du présent travail.

  • Titre traduit

    Assessment of fly ash-aided phytostabilisation of highly contaminated soils (Cd, Pb, Zn)


  • Résumé

    Sustainable management of contaminated soils with trace elements (TE) is a real challenge, more particularly around the former lead smelter Metaleurop Nord, in Northern France. This in situ study aimed at evaluating the long-term efficiency of aided phytostabilisation on former agricultural soils highly contaminated with cadmium, lead and zinc. Soils were amended with two fly ashes (Fas) : a silico-aluminos (FA1) and sulfo-calcic FA (FA2). Nine years after experiment start, the trees development induced a progressive shift of land use from agriculture field to forest ecosystem. Taking in account plant development and TE accumulation, data suggested that, among studied species, Alnus glutinosa, Acer pseudoplatanus and Robinia pseudoacacia were suitable for phytostabilisation of the experimental site. The afforestation induced soil physico-chemical parameters’ modifications. In particular, an increase of organic matters contents and a beginning of acidification were observed. This alteration of soils parameters could modify TE mobility and bioavailability. Our results indicated that the two studied FA buffered natural soil acidification, through a huge input of carbonates. This limited TE mobility and their accumulation in the studied above ground plant organs. Sulfo-calcic ash (FA2) is more efficient in decreasing TE soil mobility and accumulation by plants than silico-aluminous ash (FA1). In consequence, soil amendment with FA2 appears to be the wisest option to manage the contaminated soils surrounding the former smelter. Before recommending this aided phytostabilisation on larger polluted areas, further research is needed to answer several questions raised by this work.

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  • Détails : 1 vol. (285 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 229-263

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