Rôle des métabolites bactériens dans la mobilisation du césium d’une illite dopée : étude mécaniste et application à la phytoextraction
Lors d'accidents nucléaires, divers radionucléides comme le césium-137 (Cs) sont dispersés dans l'atmosphère avant de retomber au sol. Afin d'éliminer, in situ et à moindre coût, le Cs accumulé dans l'horizon de surface des sols, tout en maintenant les caractéristiques agronomiques des sols, la phytoextraction se révèle être une méthode prometteuse.La phytoextraction permet de dépolluer les sols en utilisant des plantes accumulant et concentrant les contaminants (dans ce cas, le Cs) dans leurs parties aériennes. Seuls les contaminants présents dans la solution du sol, (la phase liquide), sont prélevés par la plante, or, le Cs est principalement présent sur les matrices du sol, (les phases solides) comme les argiles.
La combinaison de la bioaugmentation du sol (ajout de bactéries spécifiques augmentant la mobilité des contaminants et/ou augmentant la production de biomasse végétale) et de la phytoextraction est susceptible de réduire la durée des traitements en augmentant la fraction de Cs accumulable par la plante.
Objectifs et activités de recherche
L'objectif principal de ces travaux est de mieux comprendre les mécanismes qui régissent les interactions entre le Cs, une argile dopée au Cs (en l'occurrence, une illite), la plante (en l'occurrence, le trèfle violet) et les bactéries (métabolites bactériens (acides citrique et oxalique, desferrioxamine mésylate, acide acétohydroxamique et la pyoverdine (PVD) produite par P. fluorescens).
Plus précisément, il s'agit d'étudier la mobilité du Cs présent sur l'illite, et la capacité dépolluante du trèfle violet, avec et sans ajout de métabolites bactériens (pyoverdine).
Plus précisément, il s'agit d'étudier la mobilité du Cs présent sur l'illite, et la capacité dépolluante du trèfle violet, avec et sans ajout de métabolites bactériens (pyoverdine).
Principaux résultats et enseignements
En bref
Plus précisémment
- Le trèfle violet, qui est l'une des meilleures plantes accumulatrices du Cs testées en laboratoire, peut accumuler jusqu'à 75% du Cs, lorsque celui-ci est en solution (pour une concentration initiale de 0,1 mmol.L-1).
- La pyoverdine permet de stimuler la mobilité du Cs et permet d'augmenter son transfert vers les parties aériennes de la plante.
- Toutefois, la pyoverdine s'avère toxique pour le trèfle violet et entraine la mort de la plante à court terme.
Plus précisémment
- Le premier volet porte sur la bioaccessibilité du Cs d'une illite purifiée et dopée, en considérant les actions directe ou indirecte de métabolites bactériens (acides citrique et oxalique, desferrioxamine mésylate, acide acétohydroxamique et la pyoverdine (PVD) produite par P. fluorescens). La PVD désorbe jusqu'à 45 % du Cs de l'illite par des mécanismes directs (échange ionique) et indirects (altération de l'illite) combinés.
- Dans le deuxième volet, le trèfle violet (Trifolium pratense), choisi comme plante accumulatrice, est cultivé en hydroponie, en présence ou non de PVD. Sans PVD, 10,0 mol de Cs par g-1 de matière sèche (MS) sont accumulés dans les racines et 5,9 mol.g-1 MS dans ses parties aériennes alors qu'en sa présence, l'accumulation de Cs par le trèfle est réduite de 25 à 70 % mais le facteur de translocation est plus élevé (0,5 sans et 1,1 avec).
- Dans le troisième volet, le trèfle est cultivé en pots de sol en présence ou en absence de PVD. Les résultats sont proches de ceux mesurés en hydroponie (118 Cs mol.g-1 MS de racines et 40 mol.g-1 dans les parties aériennes).
Conférences
- EGU (European Geosciences Union) - Vienne (Autriche - 12 au 17 avril 2015) Microbial mobilization of cesium from illite: Role of organic acids and siderophores - A. Hazotte, O. Péron, A. Abdelouas, T. Lebeau.
- REIMEI Workshop 2015 - Nantes (France - 7 au 8 janvier 2015) Phytoextraction associated with bioaugmentaton of contaminated soils by caesium - A. Hazotte, O. Péron, A. Abdelouas, T. Lebeau.
Publications
- Hazotte A.A., Peron O., Abdelouas A., Montavon G., Lebeau T. Microbial mobilization of cesium from illite: The role of organic acids and siderophores, Chemical Geology, 10.1016/j.chemgeo.2016.02.024.
Mis à jour le 18 septembre 2017.