CHAPITRE 6 RÉSULTATS : UTILISATION DE L’OUTIL POUR ÉVALUER LA
6.2 Sensibilité de l’activité enzymatique à la contamination et aux traitements biologiques
Les potentiels d’activité enzymatique mesurés dans chaque sol au jour 1 du suivi enzymatique sont présentés à la Figure 6-2 pour les trois enzymes.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Protéase potentiel d'activ ité (µg ty rosine -1.g -1.2h -1) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 Uréase potentiel d'activ ité (µg N-NH 4 +.g -1. 2h -1) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Arylsulfatase potentiel d'activ ité (µg p-nitrophénol.g -1. 2h -1) AVT COP PHY TEM a a a b a b b c c c d c
Figure 6-2 : Potentiels d’activité enzymatique ponctuels de la protéase, l’uréase et l’arylsulfatase dans les sols contaminés avant traitement (AVT), après co-compostage (COP), pendant phytoremédiation (PHY) et le sol témoin (TEM); les valeurs non connectées avec la même lettre étant significativement différentes, d’après le test LSD sur les moyennes (n = 6; p < 0,05)
Les valeurs les plus faibles des potentiels d’activités des trois enzymes ont été mesurées dans le sol témoin. L’activité biologique dans ce sol est sûrement moins favorable, en raison de la texture crayeuse du sol et aux faibles contenus en NTK et COT en comparaison avec les trois autres sols.
6.2.1 Les potentiels d’activité enzymatique dans les sols contaminés et en
cours de bioremédiation
Les résultats montrent qu’il n’y a pas vraiment de lien entre la valeur du potentiel de l’activité de la protéase et la contamination et/ou traitements : aucune différence significative entre les
valeurs pour le sol contaminé avant traitement et le sol pendant traitement par phytoremédiation n’a été détectée. La protéase ne permet donc pas de différencier les sols contaminés et/ou en cours de traitement avec un sol non contaminé. Son potentiel d’activité était plus ou moins élevé selon le stade et l’étape de traitement. Même avec d’autres contaminations aux hydrocarbures, le potentiel d’activité de la protéase ne permettait pas de mettre en évidence des différences entre des sols contaminés et ceux non contaminés : il était inhibé, stimulé ou non significativement différent quel que soit la texture du sol (Labud et al., 2007).
Quant au potentiel d’activité de l’uréase, il diminue de manière significative en fonction de l’avancée dans la chaîne des traitements biologiques. Dans la littérature, quelques auteurs rapportent une insensibilité de l’enzyme suite à l’application de traitements (Margesin et al., 2000b; Andreoni et al., 2004). Le potentiel d’activité de l’uréase n’était, en effet, pas significativement influencé par l’ajout de nutriments et/ou fertilisants dans des sols contaminés au diesel (5 000 mg. kg-1 sol sec) (Margesin et al., 2000b) et suite à un traitement biologique en bioréacteurs dans des sols industriels contaminés aux HAP (Andreoni et al., 2004). Une autre étude plus récente a plutôt montré une stimulation de l’uréase avec l’application de traitements biologiques : bien que la présence de gazoline (à teneur de 500 ou 1 000. mg-1 par kg sol sec) ait fortement diminué le potentiel d’activité de l’uréase, l’ajout de compost (de coton écrasé) a provoqué une augmentation de son potentiel dans les sols contaminés supérieure à 80 % (Tejada et al., 2008).
Concernant le potentiel d’activité de l’arylsulfatase, il est significativement augmenté, à chaque stade de traitement. Cette stimulation de l’arylsulfatase due à des traitements biologiques a déjà été observée dans la littérature avec des sols industriels contaminés aux HAP (Andreoni et al., 2004; Tejada et al., 2008). Seulement, cette stimulation peut-être aussi bien causée par la présence d’amendements, comme à la diminution des contaminants ou à la combinaison de ces deux paramètres.
6.2.2 Influence des contaminants en présence sur les potentiels d’activité
enzymatique
En considérant les quatre sols dans l’analyse statistique des données, seule l’uréase était conforme à l’analyse de corrélation (normalité et linéarité). Le potentiel d’activité enzymatique
de cette enzyme est positivement corrélé, et de manière significative, avec les concentrations en contaminants (r = 0.79, p < 0.001 avec les HAP et r = 0.92, p < 0.001 avec les C10-C50). Pourtant, ce résultat est contredit par la littéature : une étude a montré des relations négatives et significatives (r = -0.52, p < 0.05) avec des concentrations en HAP dans des sols contaminés à moyen et à long terme (Gianfreda et al., 2005).
Pour étudier principalement les effets des contaminants, des corrélations ont été testées entre les concentrations des trois sols (avant traitement, après traitement par co-compostage et pendant traitement par phytoremédiation) et leurs potentiels d’activités enzymatiques. Ces analyses sont présentées dans le Tableau 6-4.
Tableau 6-4 : Analyse de corrélation entre les potentiels d’activités enzymatiques et les concentrations des sols (avant traitement, après traitement par co-compostage, pendant traitement par phytoremédiation)
Protéase Uréase Arylsulfatase HAP r = 0.19, p = 0.44 r = 0.74, p = 0.001 r = -0.86, p < 0.001
C10-C50 r = -0.15, p = 0.54 r = 0.94, p < 0.001 r = -0.93, p < 0.001
L’analyse de corrélation avec la protéase confirme que les valeurs de ces potentiels d’activité ne sont pas liées aux concentrations. Quant aux potentiels d’activité de l’uréase et de l’arylsulfatase, ils sont significativement corrélés avec les concentrations, mais respectivement de manières positive et négative. La stimulation du potentiel d’activité de l’arylsulfatase semble étroitement liée à la diminution des concentrations, alors que l’effet inverse est observé avec l’uréase.
Dans la littérature, le potentiel d’activité de l’uréase était souvent diminué par la présence d’hydrocarbures (Gianfreda et al., 2005; Labud et al., 2007; Pena et al., 2007; Serrano et al., 2009). Étant donné que les propriétés des sols sont modifiées par l’apport de boue contaminée ou d’amendement de copeaux de bois ou de plantes (Section 6.1), ces ajouts pourraient être responsables de l’inhibition de l’uréase. En effet, il est possible que les amendements n’apportent pas suffisamment de nutriments azotés et qu’ils participent à la dilution du contenu en azote dans le sol. Seulement, ce constat contredit les observations faites dans la littérature. Les amendements
de MO dans les sols stimulent, en général, l’activité des enzymes hydrolases (Bandick et Dick, 1999; Tejada et al., 2006) puisqu’ils peuvent apporter de nouvelles enzymes et de nouveaux microorganismes responsables de la production de ces enzymes (Tejada et al., 2006). Pourtant, dans cette étude les valeurs de NTK diminuent au fur et à mesure des traitements et le potentiel d’activité de l’uréase est significativement et positivement corrélé avec le contenu en NTK (r = 0,86, p < 0,001, en considérant les valeurs dans les quatre sols). Bien que l’uréase soit responsable de la transformation de l’urée en azote ammoniacal (azote inorganique), la diminution du contenu en azote permettrait d’expliquer la diminution du potentiel d’activité dans les sols. Ainsi ces résultats indiquent que le contenu en azote est un facteur limitant pour l’activité enzymatique de l’uréase dans les sols. La protéase, autre enzyme impliquée dans le cycle de l’azote, ne semble pas vraiment affectée par les changements dans la structure du sol.
6.2.3 Conclusion sur l’utilisation des potentiels d’activité enzymatique
Certains auteurs considèrent que les potentiels d’activité enzymatique dans les sols contaminés ont des limites en tant qu’indicateurs de pollution et ne permettent pas suffisamment de mettre en évidence l’impact d’une contamination puisqu’il peut y avoir aussi bien inhibition que stimulation de l’enzyme par la contamination (Dick, 1997; Trasar-Cepeda et al., 2000; Bécaert et Deschênes, 2006). Néanmoins dans cette étude et malgré la présence d’amendements biologiques supplémentaires, seul le potentiel d’activité de l’arylsulfatase semblait présenter un intérêt pour évaluer l’impact des niveaux de contamination et des traitements.