Localisation des métaux

Dans un premier temps, les lames minces ont été imagées à l’échelle microscopique

par micro-fluorescence X (µSXRF) avec un faisceau de taille de 16 (H) × 10 (V) à 5 (H) × 5

(V) µm

2

afin de localiser spatialement des métaux, de déterminer leurs associations

géochimiques et de sélectionner les points d’intérêt pour les analyses µEXAFS. Sur

l’ensemble des lames minces, douze cartes de µSXRF de dimension 10 × 10 mm en

moyenne ont été enregistrées avec une résolution 35 × 35 µm

2

. A partir de ces cartes, les

cartes fines ont été enregistrées avec une haute résolution 7 × 7 µm

²

. Les cartes

représentatives de la distribution des métaux dans les sols de trois plantes sont présentées

sur la figure V.1. Dans cette présentation, à chaque élément est associée une couleur.

L’intensité de la couleur étant proportionnelle à l’intensité de la fluorescence X de l’élément

dans chaque pixel, la couleur moyenne de chaque pixel indique la présence et les

proportions des éléments.

Les cartes de fluorescence X montrent une distribution hétérogène du zinc et du

cuivre. La distribution de Zn dans le sol de Iris pseudacorus suggère l’existence de cinq

formes morphologiques de Zn (Figure V.1 a,b). Une forme correspond au zinc concentré

dans les racines, reconnaissables par leurs formes géométriques. Une autre forme de Zn

représente des agrégats Zn-Fe de couleur violette (grain 13, par exemple) associés

probablement aux poils racinaires ou aux champignons mycorhizes colonisant les racines.

Une troisième forme de Zn correspond à des grains riches en Zn mais ne contenant pas de

Fe (grains 6, 7), qui sont localisés au voisinage immédiat des racines. Enfin, une cinquième

forme de Zn, avec le rapport Zn/Fe moins élevé que dans les agrégats Zn-Fe proches des

racines, est distribuée dans la matrice minérale du sol plus éloigné des racines

(Figure V.1 a).

A la différence du zinc, le cuivre n’est pas détecté dans les racines de l’iris. En

revanche, au voisinage immédiat des racines, les grains riches en Cu de taille de 5-20 µm

sont associés majoritairement avec des structures biologiques ressemblant à des filaments

des mycorhizes arbusculaires. Il s’agit en effet des agrégats micrométriques composés de

nanoparticules de Cu métallique (cf. Chapitre VI).

Le sol de Salix viminalis représente une matrice plus dense par rapport à celle de

l’iris (Figure V.1 c). Cela vient du fait que nous n’avons pas pu obtenir des lames minces

contenant des racines « fraiches » et bien différenciables du saule. L’objet aux contours

verts (riche en Cu) au centre de la carte est un débris végétal en décomposition. La

distribution des métaux dans cette matrice est similaire à celle dans la matrice du sol éloigné

des racines dans les sols de l’iris et du phragmite. On y observe principalement une

CHAPITRE V. Evolution de la spéciation du zinc suite à la phytoremédiation

association majoritaire Zn-Fe avec différentes proportions de Zn et de Fe selon les points.

Néanmoins, la présence de petits grains riches en Zn et dépourvus de Fe, de taille de

quelques micromètres (points 2, 3, 4, 8), localisés dans la matrice minérale suggère

l’existence d’autres formes de Zn.

On observe le même type de grains de Zn dans le sol de Phragmites australis (points

1, 5, 9, Figure V.1 d). Par ailleurs, la coupe transversale de la racine du phragmite à haute

résolution (7×7 µm

2

) montre que, d’une part, le zinc est présent à la surface de la racine : il y

est associé au Fe formant une « plaque » de précipités d’oxydes de Fe (points 12, 14)

(Figure V.1 e). D’autre part, le zinc est présent à l’intérieur de la racine : il est distribué de

façon homogène dans la région centrale correspondant aux cylindres vasculaires de la stèle,

et localisé ponctuellement sous forme d’agrégats dans les parenchymes corticaux (point 21).

Ces observations suggèrent que la « plaque » d’oxydes de Fe à la surface des racines piège

une partie de Zn, mais n’empêche pas pour autant le prélèvement et le transfert du zinc à

l’intérieur de la racine jusqu’à la stèle.

Comme le zinc, le cuivre est associé avec le fer dans la « plaque » formée à la

surface da la racine, mais en proportion moindre. A la différence du zinc, le cuivre n’est pas

détecté dans la région centrale de la racine. En revanche, de nombreux grains de Cu de

nature métallique (cf. Chapitre VI) sont localisés préférentiellement dans les parenchymes

corticaux suggérant l’exclusion du cuivre au niveau du cortex (Figure V.1 e). Ces

observations sont en accord avec les teneurs en cuivre mesurées dans les tissus du

phragmite. Les teneurs en cuivre dans les parties aériennes sont très faibles (18-14 mg/kg),

elles ne dépassent pas le seuil de la phytotoxicité du cuivre, et sont de 2 fois (en absence du

citrate) à 8 fois (en présence du citrate) inférieures à celles dans les racines (cf. Chapitre IV).

L’ensemble de ces résultats indique que Phragmites australis adopte le mécanisme interne

de détoxication du cuivre en le séquestrant sous forme métallique non toxique,

préférentiellement au niveau du cortex racinaire.

CHAPITRE V. Evolution de la spéciation du zinc suite à la phytoremédiation

Figure V.1. Cartes tricolores de micro-fluorescence X (µSXRF) montrant la distribution de Zn (rouge),

Cu (vert) et Fe (bleu) dans les sols de Iris pseudacorus (a,b), Salix viminalis (c) et Phragmites

australis (d,e). (a) Les structures rouges riches en Zn sont des racines de l’iris en coupe latérale

(résolution 35×35 µm

²

). (b) L’agrandissement d’une zone racinaire de (a) à haute résolution (8×8 µm

²

)

montre que les racines sont riches en Zn mais ne contiennent pas de Cu détectable. Les flèches

indiquent les grains de Cu localisés à l’extérieur des racines sur les filaments organiques typiques des

champignons mycorhizes. (d) L’objet vert riche et Cu est une racine du phragmite en coupe

transversale (résolution 20×20 µm

2

). (e) L’agrandissement de la zone racinaire de (d) à haute

résolution (7×7 µm

²

) montre que les grains de Cu sont concentrés dans le cortex racinaire, alors que

la région de la stèle contient du zinc mais pas de cuivre. A la surface de la racine, Zn est associé

principalement avec Fe formant une plaque de couleur violette (mélange de rouge et de bleu). Les

CHAPITRE V. Evolution de la spéciation du zinc suite à la phytoremédiation

Dans le document Phytoremédiation par Jardins Filtrants d'un sol pollué par des métaux lourds : Approche de la phytoremédiation dans des casiers végétalisés par des plantes de milieux humides et étude des mécanismes de remobilisation/immobilisation du zinc et du cuivre (Page 166-169)