Affordable Access

The effects of soil leaching on metal bioavailability, toxicity and bioaccumulation in «hordeum vulgare» cultivated in copper amended soils

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Health And Environmental Sciences - Environmental Sciences
Disciplines
  • Biology
  • Chemistry

Abstract

La nature hétérogène et multiphasique du sol présente de nombreux défis lors de l'évaluation des risques que posent les sols contaminés par des métaux à la santé humaine et environnementale. Il existe plus particulièrement 1) une très grande variation dans les données sur les effets écotoxicologiques basés sur la concentration totale des métaux dans le sol et 2), de grands écarts entre les données sur les effets écotoxicologiques de sols amendés (de métaux) en laboratoire et celles de sols contaminés provenant de sites naturels existants (ex. : sols provenant de champs contaminés). Cette thèse examine les composés chimiques obtenus par l'amendement (de métaux) de sols en laboratoire ainsi que leurs effets sur la biodisponibilité des métaux, leur toxicité et leur bioaccumulation. Le but de cette recherche est d'augmenter les connaissances et la compréhension des mécanismes régissant la biodisponibilité des métaux dans les sols ainsi que d'améliorer les méthodes d'évaluation écotoxicologiques et de production de modèles de biodisponibilité. L'un des premiers objectifs fut de développer une technique de filtration des sols minimisant le "salt effect" régulièrement observé chez les échantillons fraîchement amendés. Une technique de filtration par colonne fut alors adaptée afin d'amender de plus grands volumes d'échantillons de sols en préparation aux tests écotoxicologiques. La première expérimentation consistait à observer les changements survenus aux résidus de filtration dont l'échantillon avait été additionné de Cu et ensuite filtré par deux solutions électolytes faibles. Les résultats ont démontré que la filtration avait, en effet, retiré le Cu en excès, l'acidité excessive ainsi que des cations basiques solubilisés lors de l'addition de Cu. Les différences observées entre les échantillons contrôles et ceux amendés pour quelques paramètres clés des résidus de filtration (pH, COD, quantité totale dissoute de Ca, Mg, Al et Fe) se sont trouvées minimisées, justifiant ainsi l'utilisation des échantillons amendés pour la dérivation d'une relation de cause à effet dosage-réponse. La deuxième expérimentation consistait à comparer les propriétés des sols et des solutions de sols des échantillons ayant été amendés et filtrés avec ceux amendés mais non-filtrés. Des données de pH (jusqu'à 0,81 unités de pH) et de concentrations de COD très basses furent observés pour les échantillons non-filtrés et des concentrations de Ca et de Mg de 35 à 55 fois plus élévées pour les échantillons non-filtrés que pour les échatillons filtrés (typiques du "salt-effect"). Nous avons d'ailleurs pu estimer que les concentrations de Cu2+ étaient jusqu'à 100 fois supérieures et celles de Al3+ jusqu'à 50 fois supérieures dans les solutions de sols non-filtrés ce qui nous permet de croire que leur phytotoxicité en est grandement augmentée. Nous comparons les résultats de tests biologiques exercés sur des pousses de Hordeum vulgare (orge) soumises aux sols amendés de Cu, filtrés et non-filtrés, pendant 14 jours. Les échantillons de sols filtrés se sont avérés moins toxiques pour l'orge et ont fourni des résultats médiens de concentration d'inhibiteurs (IC50) jusqu'à 1,7 fois supérieurs pour la longueur des racines dans deux des trois tests de sol. La quantité de Cu2+ suffisait à elle seule à expliquer la majorité des variations de toxicité entre les échantillons filtrés et non-filtrés de même qu'entre les différents tests de sol. La seule exception fût observée pour le plus acide des sols pour lequel les plantes des échantillons filtrés se sont avérées 10 fois plus toxiques que celles des échantillons non-filtrés lorsqu'exposées à des niveaux de Cu2+ similaires. Les données de caractérisation du sol et de bioaccumulation de Cu, Al et Ca ont été utilisées afin de déterminer qu'une carence en Ca, et possiblement des niveaux toxiques de Al, ont contribué à la toxicité observée dans les échantillons de sol.

There are no comments yet on this publication. Be the first to share your thoughts.