Développement d'un outil d'aide à l'interprétation des mesures Rhizotestde phytodisponibilité des contaminants du sol pour l'évaluation des risquessanitaires, écotoxicologiques et phytotoxicologiques

Towards a tool to interprete soil-plant transfer from Rhizotest measurements of soil contaminants for sanitary, ecotoxicological and phytotoxicological risks

• Auteur / Autrice : Alexandra Mille-egea
• Direction : Rémi Servien, Emmanuel Doelsch
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Statistiques et Sciences des Données
• Date : Inscription en doctorat le 11/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LBE - Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Rhizotest

Bdd

Statistiques

Rhizotest

Database

Statistics

Résumé

Le RHIZOtest a jusqu'à présent été employé à des fins d'évaluation de risque par comparaison entre la modalité expérimentale à évaluer (e.g. un sol, un amendement, une espèce végétale...) et une modalité témoin (e.g. un sol similaire ou de référence non contaminé). Or il n'est pas toujours techniquement possible de disposer d'une telle référence. De plus, le budget expérimental des expertises est souvent limité et ne permet pas toujours d'y inclure les modalités témoins nécessaire à une évaluation comparative. L'évaluation opérationnelle de risque à l'aide de la mesure RHIZOtest bénéficierait donc de pouvoir être interprétée de façon absolue. Pour parvenir à une telle évaluation absolue des mesures RHIZOtest, il est envisagé de capitaliser sur les quelques 15 000 mesures unitaires de flux réalisées depuis 2010 pour 8 éléments traces, une vingtaine d'espèces végétales agronomiques ou d'intérêt pour la gestion des sols contaminés et sur près d'une centaine d'échantillons de sols montrant des caractéristiques physico-chimiques, ainsi que des origines et des niveaux de contaminations contrastés. Il est également envisagé d'enrichir la base de données avec des mesures provenant des projets mobilisant le CIRAD et/ou GINGER durant les 3 années de thèse, à la fois sur les 8 éléments traces mais également sur des composés organiques. Ainsi, en exploitant ces données à l'aide de techniques statistiques adaptées aux grands jeux de données, l'objectif de la thèse est de développer un outil d'aide à l'interprétation des mesures RHIZOtest de phytodisponibilité des contaminants du sol pour l'évaluation du risque pour la santé humaine et celle des écosystèmes. Ce travail sera appliqué prioritairement à la contamination des sols par les éléments traces, i.e. le type de contaminants pour lequel le RHIZOtest a été développé initialement et normalisé. Cette première mise en oeuvre devra cependant permettre de faciliter l'intégration ultérieure d'autres types de contaminants comme les contaminants organiques et les micro-plastiques par exemple. Le développement d'un tel outil se subdivisera en trois étapes. Tâche 1. Production de la base de données : Il s'agira premièrement de consolider les mesures expérimentales de flux en harmonisant et en formalisant la procédure de pré-traitement des données analytiques puis de regrouper l'ensemble des données dans une base de données dédiée en renseignant les métadonnées. Ce travail devra notamment aboutir à la production d'un datapaper décrivant la base de données. Tâche 2. Développement du cadre méthodologique de l'outil d'aide à l'interprétation : Il s'agira premièrement de préciser les objectifs auxquels devra répondre cet outil d'aide à l'interprétation des mesures RHIZOtest puis de préciser les critères qualitatifs (i.e. règles de décision) et quantitatifs (i.e. seuils) d'interprétation souhaités. Il s'agira enfin de développer l'approche statistique pour l'évaluation de risque, incluant une méthode d'interprétation et un indice intégrable aux modèles d'évaluation des risques sanitaires (EQRS) et écosystémiques (TRIADE). Ce travail devra aboutir à la rédaction d'un article scientifique présentant la méthodologie développée. Tâche 3. Validation de l'outil d'aide à l'interprétation : À partir de jeux de données qui n'auront pas été utilisés dans la tâche 2, il s'agira de valider l'outil sur des cas d'étude concrets en contexte agronomique et de sites et sols pollués. Ce travail devra aboutir, d'une part, à la rédaction d'un article scientifique présentant l'application et la validation de l'outil et, d'autre part, à la formalisation d'un guide méthodologique pour l'acquisition ultérieure des données expérimentales nécessaires à l'adaptation de l'outil pour de nouveaux types de contaminants. L'outil pourrait également être adapté à des composés organiques dès le travail de thèse en fonction de la disponibilité de mesures de flux issues de projets menés en parallèle durant ces 3 années.

The RHIZOtest has until now been used for risk assessment purposes by comparison between the experimental modality to be evaluated (e.g. a soil, an amendment, a plant species, etc.) and a control modality (e.g. a similar soil or uncontaminated reference). However, it is not always technically possible to have such a reference. In addition, the experimental budget for expert assessments is often limited and does not always allow for the inclusion of the control methods necessary for a comparative evaluation. The operational risk assessment using the RHIZOtest measurement would therefore benefit from being able to be interpreted absolutely. To achieve such an absolute evaluation of the RHIZOtest measurements, it is planned to capitalize on the approximately 15,000 unit flow measurements carried out since 2010 for 8 trace elements, around twenty agronomic or plant species of interest for the management of contaminated soils. and on nearly a hundred soil samples showing contrasting physicochemical characteristics, as well as origins and levels of contamination. It is also planned to enrich the database with measurements from projects involving CIRAD and/or GINGER during the 3 years of the thesis, both on the 8 trace elements but also on organic compounds. Thus, by exploiting these data using statistical techniques adapted to large datasets, the objective of the thesis is to develop a tool to assist in the interpretation of RHIZOtest measurements of phytoavailability of soil contaminants for the assessment of risk for human health and that of ecosystems. This work will be applied primarily to soil contamination by trace elements, i.e. the type of contaminants for which the RHIZOtest was initially developed and standardized. This first implementation should, however, facilitate the subsequent integration of other types of contaminants such as organic contaminants and micro-plastics for example. The development of such a tool will be subdivided into three stages. Task 1. Production of the database: This will firstly involve consolidating the experimental flow measurements by harmonizing and formalizing the procedure for pre-processing the analytical data and then grouping all the data into a dedicated database. by entering the metadata. This work should notably result in the production of a datapaper describing the database. Task 2. Development of the methodological framework of the interpretation support tool: This will firstly involve specifying the objectives that this tool to support the interpretation of RHIZOtest measurements must meet, then specifying the qualitative criteria ( i.e. decision rules) and quantitative (i.e. thresholds) of interpretation desired. Finally, it will involve developing the statistical approach for risk assessment, including an interpretation method and an index that can be integrated into health (EQRS) and ecosystem (TRIADE) risk assessment models. This work should result in the writing of a scientific article presenting the methodology developed. Task 3. Validation of the interpretation support tool: Using data sets that were not used in task 2, the aim will be to validate the tool on concrete study cases in an agronomic context and polluted sites and soils. This work should result, on the one hand, in the writing of a scientific article presenting the application and validation of the tool and, on the other hand, in the formalization of a methodological guide for the subsequent acquisition of experimental data necessary for adapting the tool for new types of contaminants. The tool could also be adapted to organic compounds from thesis work depending on the availability of flow measurements from projects carried out in parallel during these 3 years.