An alternative method to other technologies to clean up the soil, air and water pollution by heavy metals is phytoremediation. Therefore, a pot culture experiment was conducted at the College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran, in 2014 to determine the potential absorption of cadmium by Portulaca oleracea (Common purslane), Solanum nigrum (Black nightshade), Abutilon theophrasti (Velvetleaf) and Taraxacum officinale (Dandelion). The type of experiment was completely randomized design with factorial arrangement and four replications. The soil in pot was treated with different rates of CdCl2.H2O (0 (control), 10, 20, 40, 60, and 80 mg Cd/kg soil) and the plants were sown. With increasing concentration levels, fresh weight and dry weight of shoots and roots of all plant species were reduced. The reduction severity was ranked according the following order, P. oleracea > A. theophrasti > S. nigrum > T. officinale. Bioconcentration factor (BCF), Translocation factor (TF) and Translocation efficiency (TE%) was ranked according the following order, T. officinale > S. nigrum > A. theophrasti > P. oleracea. The results of this study revealed that T. officinale and S. nigrum are effective species to phytoremediate Cd-contaminated soil.
Titre de l'article
Capacité des adventices à phytoremédier aux contaminations des sols au cadmium
Capacité des adventices à phytoremédier aux contaminations des sols au cadmium
Introduction à l'article
Les activités industrielles et l'utilisation des pesticides ont des effets délétères démontrés sur les animaux, les plantes et les micro-organismes. Cause directe de certains de ces effets néfastes, les métaux lourds, tels que le cuivre, le molybdène ou le zinc, ont un grand pouvoir polluant pour les eaux et les sols, et les écosystèmes associés.
Il existe plusieurs méthodes pour dépolluer un sol d'une contamination aux métaux lourds, qui reposent sur des procédés physiques, chimiques, ou biologiques. C'est dans cette dernière catégorie que vient se placer la phytoremédiation, qui consiste à transloquer les métaux lourds du sol dans lequel sont les plantes dans leurs parties aériennes . Les avantages de la phytoremédiation sont sa facilité de mise en place, sa sécurité pour l'environnement, et son adaptabilité. Elle est en revanche lente, et se limite à des niveaux de contamination peu élevés. Il est ici question de déterminer si les adventices sont utilisables dans un tel dispositif.
Les activités industrielles et l'utilisation des pesticides ont des effets délétères démontrés sur les animaux, les plantes et les micro-organismes. Cause directe de certains de ces effets néfastes, les métaux lourds, tels que le cuivre, le molybdène ou le zinc, ont un grand pouvoir polluant pour les eaux et les sols, et les écosystèmes associés.
Il existe plusieurs méthodes pour dépolluer un sol d'une contamination aux métaux lourds, qui reposent sur des procédés physiques, chimiques, ou biologiques. C'est dans cette dernière catégorie que vient se placer la phytoremédiation, qui consiste à transloquer les métaux lourds du sol dans lequel sont les plantes dans leurs parties aériennes . Les avantages de la phytoremédiation sont sa facilité de mise en place, sa sécurité pour l'environnement, et son adaptabilité. Elle est en revanche lente, et se limite à des niveaux de contamination peu élevés. Il est ici question de déterminer si les adventices sont utilisables dans un tel dispositif.
Expériences de l'article
Les graines de quatre adventices, Solanum nigrum, Abutilon theophrasti, Taraxacum officinale et Portulaca oleracea, ont été récupérées dans des champs arables, avant d'être stérilisées pour éviter les contaminations fongiques. La germination de ces graines a ensuite été forcée, avec des méthodes variant selon la graine considérée. Une fois la germination commencée, les graines ont été transférées dans des pots contenant 2 litres d'un loam argileux, préalablement traités avec des solutions de cadmium (Cd) (0, 10, 20, 40, 60 et 80 mg de Cd/kg de loam) et dans des conditions de température, d'humidité et de luminosité contrôlées.
Au bout de 70 jours, les plants ont été récupérés, pesés en masse totale et à sec, puis digérés pour mesurer la concentration en Cd par spectrophotométrie. Trois ratios ont été calculés : la teneur en métaux lourds (tml) de la plante/celle du sol, la tml des tiges de la plante/celle des racines, et enfin la tml des tiges/celle de la plante entière.
Les graines de quatre adventices, Solanum nigrum, Abutilon theophrasti, Taraxacum officinale et Portulaca oleracea, ont été récupérées dans des champs arables, avant d'être stérilisées pour éviter les contaminations fongiques. La germination de ces graines a ensuite été forcée, avec des méthodes variant selon la graine considérée. Une fois la germination commencée, les graines ont été transférées dans des pots contenant 2 litres d'un loam argileux, préalablement traités avec des solutions de cadmium (Cd) (0, 10, 20, 40, 60 et 80 mg de Cd/kg de loam) et dans des conditions de température, d'humidité et de luminosité contrôlées.
Au bout de 70 jours, les plants ont été récupérés, pesés en masse totale et à sec, puis digérés pour mesurer la concentration en Cd par spectrophotométrie. Trois ratios ont été calculés : la teneur en métaux lourds (tml) de la plante/celle du sol, la tml des tiges de la plante/celle des racines, et enfin la tml des tiges/celle de la plante entière.
Résultats de l'article
La masse de toutes les adventices testées, fraîche et sèche, diminue plus la concentration en Cd du sol est élevée, avec un réduction entre 50 et 90% de la masse pour le taux le plus haut.
Les espèces ayant le moins perdu en masse sont S. nigrum et T. officinale, et elles sont également celles qui ont absorbé le plus de Cd (entre 3 et 8 fois plus que A. theophrasti et P. oleracea). Dans le même temps et à l'inverse de A. theophrasti et P. oleracea, ces deux espèces ont une concentration en Cd plus élevée dans leurs tiges que leurs racines : elles absorbent efficacement le cadmium du sol. Ce sont des espèces hyperaccumulatrices de cadmium, car elles sont capables d'absorber plus de 100mg de Cd/kg. Dans le même sens, l'efficacité de translocation (passage des racines aux parties aériennes) du cadmium de ces adventices étant élevée, elle peut suggérer une dépollution des sols par simple élimination des parties aériennes de la plante, la partie sous-terraine continuant à absorber le Ccadmium?
La masse de toutes les adventices testées, fraîche et sèche, diminue plus la concentration en Cd du sol est élevée, avec un réduction entre 50 et 90% de la masse pour le taux le plus haut.
Les espèces ayant le moins perdu en masse sont S. nigrum et T. officinale, et elles sont également celles qui ont absorbé le plus de Cd (entre 3 et 8 fois plus que A. theophrasti et P. oleracea). Dans le même temps et à l'inverse de A. theophrasti et P. oleracea, ces deux espèces ont une concentration en Cd plus élevée dans leurs tiges que leurs racines : elles absorbent efficacement le cadmium du sol. Ce sont des espèces hyperaccumulatrices de cadmium, car elles sont capables d'absorber plus de 100mg de Cd/kg. Dans le même sens, l'efficacité de translocation (passage des racines aux parties aériennes) du cadmium de ces adventices étant élevée, elle peut suggérer une dépollution des sols par simple élimination des parties aériennes de la plante, la partie sous-terraine continuant à absorber le Ccadmium?
Rigueur de l'article
La phytoremédiation de sols chargés en cadmium a été testée dans des pots, avec un loam de composition artificielle, et en conditions très contrôlées : pas de certitude concernant la capacité des adventices à dépolluer des sols riches en cadmium en conditions extérieures, ou l'existence d'éventuelles interactions qui pourraient potentialiser ou limiter cet effet dépolluant.
La phytoremédiation de sols chargés en cadmium a été testée dans des pots, avec un loam de composition artificielle, et en conditions très contrôlées : pas de certitude concernant la capacité des adventices à dépolluer des sols riches en cadmium en conditions extérieures, ou l'existence d'éventuelles interactions qui pourraient potentialiser ou limiter cet effet dépolluant.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article met en lumière la capacité qu'ont les adventices, des plantes ubiquitaires, à dépolluer les sols de contaminations aux métaux lourds. Ce résultats est intéressant car il permet de montrer que la phytoremédiation des sols peut être effectuée avec des plantes communes, et donc à moindre coût et sans risque d'introduction d'espèces invasives.
Cet article met en lumière la capacité qu'ont les adventices, des plantes ubiquitaires, à dépolluer les sols de contaminations aux métaux lourds. Ce résultats est intéressant car il permet de montrer que la phytoremédiation des sols peut être effectuée avec des plantes communes, et donc à moindre coût et sans risque d'introduction d'espèces invasives.
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