Influence des facteurs biogéochimiques et de l'ajout de biosurfactant sur la biodégradation des HAP dans des sols contaminés de manière diffuse

Influence of biogeochemical parameters and biosurfactant addition on PAHs biodegradation in diffusively contaminated soils

• Auteur / Autrice : Marc Crampon
• Direction : Franck Le Derf, Florence Portet-Koltalo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-....) - Communication bactérienne et stratégies anti-infectieuses (Evreux2022-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biorestauration in situ

Sols -- Réhabilitation

Géochimie de l'environnement

Surfactants biologiques

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Biodisponibilité

Pédologie

Biodégradation

Composés aromatiques polycycliques

Mots clés libres

Betaproteobacteria

Complexe argilo-humique

Résumé

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des polluants ubiquitaires dans l’environnement qui présentent des propriétés toxiques et cancérigènes pour l’Homme. Issus de sources d’émission multiples, ils se déposent ensuite dans l’environnement, et notamment dans les sols, qui représentent une ressource importante et non renouvelable. Ces travaux proposent d’étudier différents aspects liés à la pollution des sols par les HAP : (i) leur biodégradation naturelle sur cinq sols pollués de manière diffuse mais chronique et l’impact de leur biodisponibilité, en relation avec les propriétés bio-physico-chimiques de ces sols, (ii) l’impact des populations bactériennes du sol sur la dégradation des HAP, et notamment du phénanthrène (PHE) par une approche de DNA-SIP, (iii) la caractérisation de souches de Pseudomonas spp. Dégradant le PHE, dans des perspectives de bioaugmentation et (iv) l’étude de l’impact d’un procédé de biostimulation par augmentation de la biodisponibilité (utilisation de biosurfactants). Il a ainsi été montré que dans des sols fraichement contaminés aux HAP, la biodisponibilité (évaluée par des méthodes de référence et de nouvelles méthodes originales) n’est pas le facteur prépondérant limitant la biodégradation, contrairement aux paramètres biologiques du sol. En effet, une plus forte abondance de bactéries de la classe des Betaproteobacteria semble particulièrement bien corrélée à une meilleure dégradation des HAP légers. De plus, deux souches de Pseudomonas spp. Ont présenté de bons résultats de dégradation du PHE et constituent donc des souches intéressantes dans des perspectives de bioaugmentation. Enfin, l’ajout de biosurfactant (rhamnolipide) dans le sol a permis de remobiliser le PHE adsorbé sur la phase solide (dans des conditions contrôlées), mais son impact sur les cinétiques de dégradation et sur les populations bactériennes impliquées dans cette dégradation a été relativement modéré, même si certaines bactéries ont vu leur implication dans la dégradation du PHE augmenter significativement en présence de rhamnolipide.

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous pollutants in the environment, and are carcinogenic toxic pollutants to Humans. Produced by many sources, they deposit in the environment, and particularly in soils, which are an important and not renewable resource. This work proposes to study various aspects related to soil pollution by PAHs: (i) the natural biodegradation of PAHs in five diffusively chronically polluted soils and the impact of bioavailability, related to soil bio-physic-chemical properties, (ii) the impact of soil bacterial populations on PAHs degradation, and particularly on phenanthrene (PHE) degradation by a DNA-SIP approach, (iii) the characterization of PHE degrading Pseudomonas spp. Strains, in the prospects of bioaugmentation tests and (iv) the impact of a biostimulation process by increasing PAHs bioavailability (biosurfactant use). It has been shown that in freshly contaminated soils, bioavailability (assessed by reference methods and new original methods) is not the main factor limiting biodegradation, unlike soil biological parameters. Indeed, a greater abundance of bacteria of the class Betaproteobacteria seems particularly well correlated with a better degradation of low molecular weight PAHs. Moreover, two strains of Pseudomonas spp. Presented good results in degradation of PHE and are therefore interesting strains in the prospects of bioaugmentation assays. Finally, the addition of biosurfactant (rhamnolipid) in soil allowed remobilizing the PHE sorbed on the solid phase (under controlled conditions), but its impact on the degradation kinetics and bacterial populations involved in this degradation was moderate, although the involvement of some PHE degrading bacteria was significantly increased in the presence of rhamnolipid.