Transfert du plomb des particules vers les végétau

azote, afin d’éviter des changements de spéciation pendant l’acquisition.

2.3. Transfert du plomb des particules vers les

végétaux

2.3.1 Généralités

2.3.1.1 La laitue : Lactuca sativa

Une des principales questions scientifiques de cette étude, consistait à étudier le transfert atmosphérique des métaux. Dans ce but, un légume feuille avec une large surface d’interception était recherché. Parmi les légumes recensés cultivés en France, se trouvaient le chou, les épinards, les blettes et la salade. La laitue de type batavia (Lactuca sativa var « Capitata »), plante annuelle originaire d’Asie, appartenant au genre Lactuca de la famille des Astéracées a été choisie, car elle est largement cultivée en maraîchage et dans les jardins potagers. Elle a en conséquence déjà fait l’objet de plusieurs études de transfert de métal (Waisberg et al., 2004; Alexander et al., 2006 ;Khan et al., 2008 ). La laitue est également utilisée comme plante modèle pour les ICPE (installations classées pour l’environnement) astreintes par la DRIRE à réaliser des contrôles de concentrations sur les végétaux autoproduits, autour de leur entreprise.

Le cultivar « Batavia Blonde dorée de Grenoble», a été utilisé pour cette étude.

2.3.1.2 Conditions de culture

Les graines sont désinfectées dans une solution à 0.9% CaClO pendant 15 minutes et rincées à l’eau déionisée. Après trois jours de germination à l’obscurité, les jeunes

plantules de laitue sont cultivées en hydroponie dans une solution nutritive pendant 10 jours.

Cette mise en place nécessite le passage des racines au travers de la grille en polyamide, et pour que les dispositifs flottent librement à la surface d’une solution nutritive de Hoagland aérée (cf. (Uzu et al., 2009) pour la composition), une plaque en polystyrène est percée d’orifices, en fonction du diamètre du second cylindre utilisé (PVC (Ø = 33 mm). Le niveau de solution est maintenu de telle manière qu’il affleure la toile à bluter. Les expériences ont été menées en phytotron avec des conditions de lumière, de température et d’humidité contrôlées. Pendant deux semaines, les plantules se développent et la grille se recouvre de racines.

Après 10 jours de croissance, ces laitues ont fait l’objet de deux types d’expérimentation qui sont développées dans les sous-chapitres suivants :

-Transfert sol-plante : exposition de ces plantules à des sols contaminés avec différentes tailles de particules.

-Transfert des plantules en pot (sol non contaminé) et exposition aux retombées de particules atmosphériques riches en Pb dans l’enceinte de l’usine, pendant 45 jours.

2.3.2 Transfert sol-plante

2.3.2.1 Principe des micro-cultures

Ce volet d’étude s’appuie sur la technique de micro-culture en hydroponie créée par Niebes et al. (1993) et adaptée par Guivarch et al. (1999) et Chaignon & Hinsinger (2003). Ce dispositif permet la croissance des plantes avec les racines en contact avec le sol mais séparé de ce dernier, permettant une analyse aisée des différents compartiments. De plus, considérant la faible quantité de sol utilisé, et le contact intime entre sol et racines au travers de la toile à bluter (porosité : 30µm), le sol obtenu peut être considéré comme rhizosphérique. Ce dispositif a aussi l’avantage de requérir de faibles quantités de particules.

laissant un espace de 2 à 3mm entre les 2 cylindres afin de permettre le développement du tapis racinaire (Figure 19).

(Guivarch & al., 1999)

Cylindres PVC Solution nutritive Papier filtre Sol _{Grille 500 µm} Toile à bluter 30 µm Tapis racinaire

Figure 19 : Description du dispositif de micro-culture.

2.3.2.1.1 Phase de culture sur le sol

Après la phase de pré-culture (conf 2.3.1.2), des groupes de cinq réplicats de salades sont transférés, et exposés 7 jours à des sols contaminés avec des particules plombées (1650 ± 20 mg.kg-1_{). 3 g de ces sols dopés, sont mouillés et déposés sur} un papier filtre.

Trempé dans une solution nutritive, le papier filtre permet d’humidifier le sol en permanence. Le tapis racinaire est placé au contact du sol uniquement par sa face inférieure, au travers d’une toile à bluter (en polyamide) qui empêche la pénétration des racines dans le sol. Le tout est placé au dessus d’un bac contenant de la solution nutritive, aérée à l’aide de bulleurs. Pendant la croissance des plantules, le pH a été quotidiennement mesuré et le niveau de la solution nutritive a été maintenu constant. Des cylindres de sols laissés sans cultures ont été en contact avec la solution nutritive pendant les 7 jours d’exposition afin de déterminer « l’effet culture » sur le sol en comparaison avec « l’effet solution nutritive ». La Figure 20 ci-dessous résume l’ensemble des étapes de l’expérience micro-culture décrite.

Cylindres PVC Papier filtre Bulleurs Solution nutritive Plaque Polystyrène Supports sol

Mi

cr

o

cu

ltu

re

Figure 20 : Expériences Micro-culture.

2.3.2.1.2 Présentation des sols

Considéré comme un lieu privilégié d’accumulation des polluants, par ses caractéristiques physico-chimiques, le sol est susceptible d’influencer la mobilité et la biodisponibilité des éléments traces métalliques (ETM). Les ETM sont d’origine anthropique, ou issus de l’altération de la roche mère à partir de laquelle le sol s’est formé.

Leur concentration varie donc, en particulier en fonction de la profondeur et du contexte pédogéochimique (Baize, 1997). Selon Reed & Cline (1994) la composition de la solution de sol (où les racines puisent les éléments nutritifs et contaminants) dépend de plusieurs facteurs tels que la nature du métal, le pH et les caractéristiques des constituants minéraux (argiles, carbonates et oxydes de fer ou de manganèse) et organiques du sol susceptibles de fixer les ETM (Singh & Steinnes 1994).

Afin d’estimer le risque de contamination par les PM10 et PM2.5 lors de leur retombée sur les sols, nous avons choisi deux sols de la région toulousaine aux caractéristiques différentes. Ces sols ont ensuite été portés à une teneur 1650 ± 20 ppm en plomb par dopage avec les PM10 et PM2.5 précédemment décrites. Ils seront notés S1 et S2 et présentent les caractéristiques physico-chimiques suivantes avant contamination :

Chapitre 2Matériels et Méthodes