Spéciation des composés organométalliques (Hg, Sn, Pb) dans les sols des cultures maraîchères et dans trois espèces de plantes cultivées à Ngaoundéré (Cameroun)

Speciation of organometallic compounds of Hg, Sn, and Pb in agricultural soils and in 3 plants species cultivated in Ngaoundéré (Cameroon)

• Auteur / Autrice : Eric Noubissié
• Direction : Olivier Donard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Analytique et Environnement
• Date : Soutenance le 17/04/2015
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Risque

Agriculture urbaine

Plantes

Sols

Composés organométalliques

Mots clés libres

Organométalliques

Pb

Hg

Sn

Sol

Plantes

Agriculture urbaine

Risque

Organometallic compounds

Hg

Pb

Sn

Soil

Plants

Urban agriculture

Risk.

Résumé

L’agriculture urbaine et périurbaines, bien que très pratiquée partout dans le monde est parfois mis en difficulté à travers l’utilisation de fertilisants nocifs. L’objectif général de cette thèse est de mener une étude du risque de la contamination du système sol-plante par les composés organométalliques du Pb Hg et Sn, dans un contexte d’agriculture urbaine caractérisé par l’utilisation des débris de combustion (DC) d’ordures ménagères issus des décharges urbaines, pour fertiliser les sols maraîchers. Dans cet objectif, les espèces Lactuca sativa, Amaranthus hybridus et Corchorus olitorius ont été cultivées sur des sols amendés par les DC, comme le font les agriculteurs in situ. Les sols amendés et non amendés ont été échantillonnés et les légumes ont été récoltés à quatre stades de leur croissance. Les métaux tels que le plomb (Pb), le mercure (Hg) et l’étain (Sn) ont été analysés sous leurs formes inorganiques et organiques par ICP-MS et GC-ICP-MS respectivement. Les résultats obtenus révèlent la présence du mono méthylmercure (MMeHg) dans les sols et dans les plantes avec des concentrations variant respectivement d’une valeur non détectée (nd) à 172 ng/g et de 7,8 ng/g à 34,7 ng/g. Le tétra éthyl Plomb (TEtPb) se révèle être le composé organoplombique (COP) le plus représenté dans les sols avec des concentrations variant de 18,4 ng/g à 44612 ng/g. Alors que c’est plutôt le mono éthyl plomb (MEtPb) qui est le COP le plus représenté dans les plantes, avec des concentrations variant de 0,78 ng/g à 56,9 ng/g. Les composés organostannique (COT) ont également été identifiés dans les sols et dans les plantes avec une prédominance du dibutyl étain (DBT) dans le sol, et du mono phényl étain (MPhT) dans la plante. Le suivi de l’accumulation de ces organométalliques par les plantes à différents stades de leur croissance, révèle globalement une diminution des quantités de polluants accumulées dans la plante entre le 1er stade de croissance et le stade de maturité. Les résultats des facteurs d’absorptions (Fa) ont mis en évidence le caractère phytodisponible des formes organométalliques dans le sol à l’exception du DBT. Ils ont aussi révélé les aptitudes hyper accumulatrices de A. hybridus et L. sativa vis-à-vis du TBT. Les résultats combinés des Fa, des facteurs de translocation et des rapports de mobilité entre le sol et les feuilles ont permis de mettre en évidence une translocation aisée ou facilitée des formes éthylées (TEtPb), butylées (TBT) et phénylées (MPhT) des racines vers les feuilles. Des trois espèces de plantes, C. olitorius se révèle être l’espèce la plus accumulatrice de MMeHg, de COP et COT. Mais au vue des doses d’expositions journalières (DEJ) à ces polluants toxiques par ingestion de ces légumes, c’est la consommation de L. sativa qui présente le plus grand danger pour le consommateur. D’ailleurs la consommation de ce légume donne une DEJ de MPhT qui est supérieure à la dose journalière admissible (DJA) des composés phénylées de l’étain.

Urban and suburban agriculture though widely practiced all over the world, sometimes faces difficulties due to the use of poor fertilizers. The objective of this thesis is to study the contamination risks of the soil-plant system by organometallic compounds (Pb, Hg and Sn), in a particular context of urban and suburban agriculture. To meet this goal, the species Lactuca sativa, Amaranthus hybridus and Corchorus olitorius were cultivated on soils amended with combustion debris (CD), like the farmers do in situ. The amended and non-amended soils are sampled and vegetables harvested at maturity on one hand, and at different stages of their growth on the other. The samples are treated, then the inorganic and organics forms of Pb, Hg and Sn are analyzed by ICP-MS and GC-ICP-MS respectively. The results obtained reveal the presence of mono methylmercury (MMeHg) in the soils and in the plants with concentrations respectively varying between nd to 171.567 ng/g and 7.83 ng/g to 34.72 ng/g. Tetra ethyl lead (TEtPb) is the most represented organo lead compounds (OLC) in the soils with concentrations ranging from 18.45 ng/g to 44611.959 ng/g respectively. Whereas in the plants, mono ethyl lead (MEtPb) is the most represented OLC with concentrations ranging from 0.78 ng/g to 56.90 ng/g. OTC were equally identified in the soils as well as in the plants with a predominance of dibutyl tin (DBT) in soil, and mono phenyltin (MPhT) in plants. Amongst the three plant species, C. olitorius turns out to be the species which accumulates MMeHg, OLC and OTC most. But in view of the of daily exposure doses (DED) to these toxic pollutants by ingestion of these vegetables, it is the consumption of L. sativa which presents the greatest danger. Moreover, consumption of this vegetable gives a DED of MPhT which is higher than its acceptable daily intake. The follow up of the accumulation of these organometallics by plants at different stages of their growth, revealed that the quantities of pollutants accumulated, decrease in the plant between first stage of growth and the maturity stage. The results of the absorption factors (Fa) have allowed to underline of phyto availability character of organometallics forms in soil, except for DBT. They have also revealed hyper accumulator abilities of A. hybridus and L. sativa for TBT. The combined results of Fa, translocation factor (Ft) and reports of mobility between the soil and the leaves (Rm (f/s)) have allowed to underline the facilitated translocation of ethylated (TEtPb), butylated (TBT) and phenylated (MPhT) forms, from the roots to the leaves.