Littérature scientifique sur le sujet « Plantes – Décontamination »

Les écoulements et les transferts de matières à travers les sols et sous-sols sont des processus qui impactent les ressources en eau. Ainsi, la restauration des milieux dégradés participe à la préservation de la qualité de la ressource. Afin de contribuer à la décontamination des sols pollués par phytoremédiation - technique de dépollution basée sur l’action des plantes en association avec les micro-organismes du sol - des inventaires floristiques de sites potentiellement pollués et non pollués (témoins) par les hydrocarbures ont été réalisés dans quatre villes du Cameroun. Sur la base d'indicateurs floristiques, six espèces ont été sélectionnées, et leurs capacités phytoremédiatrices testées dans un sol pollué par du fioul à 82,5 mL∙kg‑1 de sol pendant 150 jours en présence de trois modalités : Tn - sols non pollués plantés (6), To - sols pollués non plantés (3) et Tp - sols pollués plantés (18). La biodiversité des sites pollués (106 espèces, 76 genres et 30 familles) est moins élevée que celle des témoins (166 espèces, 125 genres et 50 familles). Les espèces les plus fréquentes (Fri > 10 %) et abondantes (7 % < A < 10 %) sur les sites potentiellement pollués sont dominées par 15 espèces tropicales; parmi lesquelles, Eleusine indica (L.) Gaertn., Cynodon dactylon (L.) Pers., Alternanthera sessilis (L.) R. Br. ex DC†, Commelinpa benghalensis L., Cleome ciliata Schum. et Thonn., et Asystasia gangetica (L.) T. Anderson, sont utilisées dans des essais de phytoremédiation des sols contaminés au fioul domestique. Seules trois de ces espèces, notamment E. indica, C. dactylon et A. sessilis ont pu survivre et se développer. Contrairement à A. sessilis, E. indica et C. dactylon ne présentent pas de différence significative pour les paramètres de croissance considérés entre les modalités Tn et Tp. Les espèces E. indica et C. dactylon seraient donc plus tolérantes au fioul domestique que l’espèce A. sessilis.

Les traitements de surfaces (TS) utilisent des volumes importants d’eau et de produits chimiques dans leurs procédés de fabrication. Bien que des efforts considérables en matière d’amélioration des procédés aient été réalisés depuis 20 ans, la filière TS est encore considérée comme l’une des plus polluantes en matière de rejets. Le principal problème environnemental auquel est confrontée la filière est celui de la forte charge polluante des eaux issues de leurs procédés. Ces eaux usées sont complexes et difficiles à traiter car elles contiennent des polluants de nature et de concentration variables, et de plus susceptibles d’interactions. La législation étant de plus en plus exigeante dans de nombreux pays, les industriels tendent à réduire les impacts environnementaux. La technique de décontamination qui fait référence dans le secteur TS est la physico-chimie, qui consiste à insolubiliser les polluants par ajout de substances chimiques, et à séparer les deux phases eau-boue par un procédé physique. Dans ce contexte, nous avons analysé et optimisé pendant 24 mois le fonctionnement d’une station de traitement. Cet article présente les abattements chimiques obtenus suite aux différentes solutions d’optimisation validées en laboratoire puis transposées sur site industriel. L’optimisation de la station a permis de diminuer respectivement la charge organique, les nitrites et le zinc de 60 à 80 %, de 70 à 90 %, et de 70 à 95 %. Afin d’évaluer l’intérêt de chaque proposition d’optimisation, des tests écotoxicologiques normalisés de germination de graines de laitues ont été réalisés sur les effluents. La diminution des concentrations en polluants dans les eaux correspond à une diminution de l’impact du rejet sur la germination des graines. Des tests de croissance des plantes ont également confirmé le gain environnemental obtenu. Les tests biologiques proposés sont de bons indicateurs des concentrations en contaminants présents dans les eaux. Ces tests simples, peu onéreux et fiables peuvent être utilisés en routine pour évaluer les impacts d’un rejet.

Cette recherche est focalisée sur la biodepollution des sols contaminés par des métaux lourds. On a sélectionné des champignons et des plantes susceptibles d'accumuler les métaux lourds et de diminuer leurs quantités dans les sols pollués. L'effet toxique des boues industrielles contenant des quantités élevées de métaux lourds sur la croissance des champignons et des plantes a été déterminé. Les champignons métallo-tolérants peuvent survivre dans un milieu contenant jusque 30 g/l de métaux lourds. Une souche d'ascomycètes (penicillium expansum) peut accumuler environ 90 fois de métaux lourds par rapport au champignon témoin. Cependant, la quantité des métaux lourds retenue par ces micro-organismes, par rapport à leurs quantités totales, est négligeable. Certaines plantes cultivées ou spontanées présentent une grande tolérance aux sols contenant des doses élevées de métaux lourds. Parmi ces derniers certaines espèces montrent une capacité d'accumulation jusque 11 fois celle de plantes témoins. Ces plantes peuvent réduire la pollution du sol. Ces résultats confirment la réduction de la teneur des agents nocifs dans le sol. Ceci représente une première étape de la biodepollution du sol et contribue à la protection de l'environnement.

L’industrie des produits frais coupés utilise, pour ses opérations de lavage et de décontamination des végétaux, des substances chimiques à base de chlore et d’importantes quantités d’eau. Ces pratiques se heurtent de plus en plus aux attentes sanitaires des consommateurs et aux contraintes environnementales. Des solutions alternatives doivent être trouvées ; c’est dans cette optique que ce travail de thèse s’intéresse aux ondes acoustiques hautes fréquences. Le projet de recherche s’articule autour de deux axes majeurs qui sont d’une part, la désinfection des eaux de lavage via un sonoréacteur en vue d’un recyclage et d’autre part, la décontamination des végétaux grâce à un nettoyage par ondes ultrasonores hautes fréquences nommées mégasons. Les niveaux de performances, les mécanismes mis en jeu et la compatibilité de cette technologie sur la laitue 4ième gamme et sa microflore ont été évalués. Les résultats obtenus montrent, pour les deux axes de recherche, que cette technologie est fonctionnelle. Le sonoréacteur utilisant des ultrasons de basses fréquences désinfecte les eaux de lavage de laitues avec des valeurs de l’ordre de 90%. Son efficacité antibactérienne est également observable sur souches pathogènes : Escherichia coli, Salmonella enterica et Listéria monocytogenes. La microscopie électronique à balayage confirme l’inactivation des microorganismes, principalement grâce à l’effondrement des bulles de cavitation transitoire. L’exposition des laitues Batavia aux mégasons donne des niveaux de réduction microbiologiques équivalents à ceux du chlore 80 ppm et cela, juste après traitement et au cours de la conservation en barquette à 4°C. La qualité visuelle et organoleptique ainsi que la durée de vie des produits ne sont pas altérées. Les paramètres physiologiques et métaboliques comme la perméabilité membranaire, la concentration en minéraux, la teneur en vitamine C et la respiration ne révèlent aucun changement significatif. L’efficacité de décrochage desmicroorganismes par les mégasons à la surface des végétaux semble varier en fonction des groupes bactériens composant la flore totale. Des analyses complémentaires en metabarcoding permettront de préciser les résultats obtenus sur milieux sélectifs. Afin d’amorcer de nouvellesperceptives d’applications au projet, une étude sur l’imbibition et la germination de semences de haricots par traitements mégasonniques a été réalisée. Les résultats montrent une implication de l’eau ayant subi les mégasons dans l’entrée en germination plus précoce des graines. Desinfra-doses de H2O2 pourraient agir dans le processus. Les informations recueillies au cours de ces travaux ont permis d’optimiser laconception et la fabrication, au sein de l’entreprise Electronie, de deux nouveaux prototypes (un bac à mégasons et un sonoréacteur) issus de brevets antérieurs. Un système améliorant les performances de désinfection du sonoréacteur a également fait l’objet d’une déclaration d’invention. Le projet poursuit son développement et entre dans une phase plus industrielle avec la collaboration étroite de professionnels du secteur agroalimentaire
The fresh cut industry uses chlorine-based chemicals and large quantities of water for its washing and decontamination operations. These practices are increasingly coming up against consumers' health expectations and environmental constraints. Alternative solutions must befound ; It is with this in mind that this thesis work focuses on high-frequency acoustic waves. The research project revolves around two major axes, which are, on the one hand, the disinfection of wash water via a sonoreactor for recycling and on the other hand, the decontamination of plants through cleaning by high-frequency ultrasonic waves called megasounds. The performance levels, the mechanisms involved and the compatibility of this technology on 4th range lettuce and its microflora were evaluated. The results obtained show, for both lines of research, that this technology is functional. The sonoreactor using low-frequency ultrasounds disinfects lettuce washing water with values of the order of 90%. Its antibacterial efficacy is also observable on pathogenic strains : Escherichia coli, Salmonella enterica and Listeria monocytogenes. Scanning electron microscopy confirms the inactivation of microorganisms, mainly through the collapse of transient cavitation bubbles. Exposure of Batavia lettuce to megasounds gives microbiological reduction levels equivalent to those of chlorine 80 ppm and this, just after treatment and during storage in trays at 4 ° C. The visual and organoleptic quality as well as the shelf life of the products are not altered. Physiological and metabolic parameters such as membrane permeability, mineral concentration, vitamin C content and respiration show no significant changes. The efficiency of stall microorganisms by megasounds on the surface of plants seems to vary according to the bacterial groups composing the total flora. Additional metabarcoding analyses will make it possible to specify the results obtained on selective media. In order to initiate new perspectives of applications to the project, a study on the imbibition and germination of bean seeds by megasonic treatments was carried out. The results show an involvement of water having undergone megasounds in the earlier germination of seeds.Infradoses of H2O2 could act in the process. The information gathered during this work made it possible to optimize the design and manufacture, within the company Electronie, of two new prototypes (a megasounds tank and a sonoreactor) from previous patents. A system improving the disinfection performance of the sonoreactor was also the subject of a declaration of invention. The project continues its development and enters a more industrial phase with the close collaboration of professionals from the agri-food sector

Dans ce travail, la tolérance des mycorhizes à arbuscules aux métaux lourds et leur rôle dans le transfert des métaux à la plante ont été étudiés dans 15 sols différents par leurs teneurs en métaux et par l'origine des métaux. Des études au champ et des expériences au laboratoire ont été effectuées. Les résultats suggèrent une adaptation des populations de champignons mycorhizogènes indigènes aux concentrations élevées de métaux. L’influence de la mycorhization sur l'absorption de métaux par la plante dépend des conditions de croissance, du partenaire fongique, de la nature du métal et de sa disponibilité. Une inoculation avec des champignons mycorhizogènes à arbuscules tolérants aux métaux pourrait être considérée dans le cadre de la réhabilitation de sols pollues. La germination des spores des champignons mycorhizogènes à arbuscules pourrait être utilisée comme biotest simple pour la réceptivité d'un sol aux mycorhizes et plus particulièrement pour la toxicité du sol liée aux métaux lourds ou à d'autres facteurs

Des sols contaminés uniquement en Cd, depuis une longue période, ont d'abord été utilisés pour évaluer les effets d'exsudats racinaires de faible masse moléculaire, libérés dans un système modèle par un filtre placé à la surface du sol, sur les biomasses microbiennes carbonées et azotées, la respiration microbienne, le pool inorganique d'N et la biodisponibilité de Cd dans la rhizosphère (BIOMET®). L'utilisation d'une espèce végétale, Holcus lanatus L. , pour la phytoremédiation aidée de sols contaminés en Cd a été étudiée de façon préliminaire en solution hydroponique sur 4 semaines. Les plantes, dont le système racinaire a été lavé, ont été placées dans une solution nutritive simulant la concentration en Cd extrait et le pH des parcelles d'origine. La concentration et la quantité de Cd ont été quantifiées dans les parties aériennes, les feuilles et les racines. On a mesuré les activités enzymatiques Guaiacol peroxidase dans les feuilles, ainsi que leur densité en chlorophylle et caroténoïdes totaux. L'assainissement des sols contaminés en Cd a été étudié en utilisant une technique de stabilisation in situ basée sur l'apport au sol de l'un des 3 composés inorganiques suivants: beringite + grenailles d'acier, sépiolite, et bentonite. La concentration en Cd a été mesurée dans la solution du sol (Rhizon) au cours des premiers jours suivants l'amendement du sol et après 6 mois. L'efficacité de la remédiation des sols contaminés en Cd par stabilisation in situ a été évaluée en vase de végétation placés sous serre, avec 3 végétaux de sensibilité différente à l'exposition au Cd (sensible: Phaseolus vulgaris, moyennement tolérante: Holcus lanatus, tolérante: Lactuca sativa).

Le but de ce travail est de tester l'efficacité de différents déchets forestiers et agricoles, traités biologiquement ou chimiquement, pour éliminer les ions de métaux lourds IML ou récupérer les métaux de valeurs présents dans les solutions synthétiques. L’ensemble des résultats obtenus montre que la capacité de rétention des ions métalliques par ces résidus dépend de la nature du substrat, du type de modification préalable, du pH, de la nature et de la concentration des ions dans la solution et de la méthode expérimentale utilisée. Le taux d'élimination des ions de Cu, Pb, Cd, Hg et Zn augmente avec le pH et atteint un maximum entre pH 5 et 7. Plus de 97% des ions présents dans une solution sont éliminés par les substrats utilisés. L’application de cette méthode pour la récupération des ions de La, In, Co et Sn est également possible. La cinétique de réaction entre les ions métalliques et les substrats est rapide. Les résultats des essais de régénération des écorces et du mélange de déchets agricoles traités et saturés par les ions de Cu ou Pb ont montré que la quasi totalité de ces métaux a été récupérée en utilisant HCl. Les substrats ont ensuite ete réutilisés pour plusieurs cycles de saturation et d'élution. Les observations expérimentales et l'étude des substrats saturés en IML par analyse IR montrent que les ions de métaux lourds réagissent avec les constituants des substrats principalement par un processus d'échange ionique. La pyrolyse ou l'incinération des substrats saturés en métaux lourds génère des résidus riches en métaux ou leurs oxydes. Ces résidus peuvent être recyclés dans la production secondaire des métaux. Dans le cas contraire, ils peuvent être mis en décharge. Compte tenu de leur faible volume, le coût de leur stockage est moins onéreux.

La phytoextraction est l'utilisation de plantes hyperaccumulatrices pour retirer les métaux toxiques des sols. La thèse était destinée à connaitre le comportement et l'aptitude à extraire les métaux d'un hyperaccumulateur de Zn/Cd, Thlaspi caerulescens, sur différents sols pollués et d'évaluer sa réponse à des pratiques agronomiques. Des semences provenant de deux sites métallifères ont été semées sur divers matériaux pollués et la biomasse et minéralomasse métallique mesurées. Des profils de sols ont été reconstitués en rhizotrons et le développement du système racinaire et les changements de pH rhizosphérique déterminés. La réponse des plantes à la fertilisation N et P et à la présence de plantes compagnes a été étudiée. Des essais en plein champ ont été installés sur un sol agricole recevant une boue urbaine contaminée et sur un sol industriel présentant une pollution organo-minérale. Les résultats montrent que T. Caerulescens peut s'installer sur des matériaux très différents du support d'origine comme une terre agricole, une boue et des terres industrielles. Un niveau de Zn biodisponible trop faible limite la croissance de la plante et augmente le prélèvement de Pb et Cd. Suivant son origine, la plante peut prélever jusqu'a 23 000 mg Zn kg-1 et 2 100 mg Cd kg-1 ms. La fertilisation P a peu d'effet sur la croissance et diminue la phytoextraction. La fertilisation N augmente la production de biomasse et l'extraction des métaux malgré une baisse de la concentration du métal dans les tissus des plus grandes plantes inferieure à celle attendue par l'effet de dilution. Le système racinaire s'installe préférentiellement et montre des changements de morphologie dans les zones polluées ou des variations de pH sont observées. Au champ, les plantes se développent sur sol agricole et industriel dans les conditions climatiques de la lorraine et répondent à la présence de boues par un accroissement de la production de biomasse et du prélèvement des métaux. Des simulations montrent une extraction significative des métaux des sols accompagnée d'une réduction des pools de métaux facilement extractibles. En conclusion, la phytoextraction des métaux avec des hyperaccumulateurs choisis peut être fortement améliorée par des pratiques agronomiques adaptées qui favorisent la production de biomasse sans réduire l'extraction des métaux.

La décharge électrique glissante « Glidarc » dans l’air humide est une source de plasma non thermique efficace dans l’abattement de la pollution. Nous présentons dans ce mémoire l’utilisation des propriétés réactives en post-décharge temporelle (c'est-à-dire après extinction de la décharge) du glidarc. Nous avons considéré dans un premier temps la dégradation en milieu acide du méthylorange, un colorant azoïque. Après exposition de la cible pendant des durées brèves à la décharge plasma, la dégradation en post-décharge temporelle s’est effectuée suivant un processus global de 1er ordre avec conversion du colorant en N,N –diméthyl-4- Nitroaniline comme produit majoritaire. D’autre part, la post-décharge a été exploitée aussi pour inactiver les micro-organismes. Quatre micro-organismes dans les états planctonique et adhérent ont été considérés : Staphylococcus epidermidis et Leuconostoc mesenteroïdes comme bactéries à Gram positif, Hafnia alvei comme bactérie à Gram négatif et Saccharomyces cerevisiae comme modèle de levure. La post-décharge a été utilisée suivant deux voies : les cellules microbiennes étaient préalablement exposées la décharge pendant des durées brèves puis analysées en post-décharge ou alors elles étaient mises en contact avec une solution d’ « eau activée par plasma ». Dans tous les cas, on a obtenu des réductions significatives de la population microbienne suivant des cinétiques de 1er ordre. De tels résultas combinés avec la mise en évidence de la destruction par HNO2 et H2O2 suggèrent que les acides nitreux et peroxonitreux sont les principales espèces oxydantes impliquées dans le phénomène de post-décharge. Opérant en milieu acide, le rôle du cation nitrosonium NO+ a été également mis en évidence
The gliding electrical discharge "Glidarc" in the humid air is a source of non-thermal plasma at atmospheric pressure efficient for pollution abatement. We present in this thesis the benefit use of reactive properties in temporal post-discharge (i. E. After switch off the discharge) of glidarc. In the first step, we considered the degradation of acidic methyl orange, an azoic dye. After target exposure for short periods to the discharge plasma, a strong temporal post-discharge degradation of the dye giving N,N-dimethyl-4-Nitroaniline, as the major yellow intermediate product with a relevant overall first-order kinetics, was observed. On the other hand, post-discharge has also been used to inactivate micro-organisms. Four micro-organisms in planktonic and adherent forms were considered: Staphylococcus epidermidis and Leuconostoc mesenteroïdes as Gram-positive bacteria, Hafnia alvei as a gram-negative bacterium and Saccharomyces cerevisiae as a yeast model. The post-discharge was used in two ways: the microbial cells were previously exposed to discharge for short periods or they were inactivated by a solution of "plasma activated water”. In all cases, significant reductions of the microbial populations were achieved with 1st order kinetic. Such results combined with the identification of the destruction by HNO2 and H2O2 suggest that nitrous and peroxonitrous acids are the main oxidizing species involved in the temporal post-discharge phenomenon. As the operation takes place under acidic medium, the role of nitrosonium NO+ was also highlighted