Le plomb dans les sols : dangers et protection par les plantes

Le plomb dans les sols : dangers et protection par les plantes

Le plomb est l'un des polluants du sol les plus problématiques. Contrairement au pétrole ou à certains pesticides, ilne se décompose pas par les micro-organismes et ne disparaît pas avec le tempsVous pouvez seulement :

enlever physiquement la terre contaminée ;

extraire une partie du plomb à l'aide de plantes ou de méthodes techniques ;

le lier chimiquement à une forme peu soluble ;

Isoler la contamination et bloquer les voies d'entrée de celle-ci dans l'organisme humain.

Dans la plupart des régions, la végétation est beaucoup plus efficace dansstabilisation du plomb et prévention de sa propagation, que dans une extraction complète rapide.

Pourquoi le plomb est-il dangereux pour l'homme ?

Le plomb est un toxique cumulatif. Il peut endommager :

cerveau et système nerveux ;

hématopoïèse ;

rognons;

système cardiovasculaire;

système reproducteur;

développement fœtal.

Les jeunes enfants sont particulièrement vulnérables : ils sont plus susceptibles d’entrer en contact avec la terre et la poussière, de porter leurs mains et des objets à leur bouche, et leur système nerveux en développement est plus sensible aux effets toxiques. Même une exposition relativement faible peut entraîner un déclin irréversible des fonctions cognitives, de l’attention, des difficultés d’apprentissage et des troubles du comportement. L’OMS souligne qu’aucun seuil d’exposition au plomb sans danger n’a été établi.Organisation Mondiale de la Santé)

Chez l'adulte, une exposition chronique a été associée à des lésions rénales, à l'hypertension artérielle, à des problèmes neurologiques et reproductifs.Organisation Mondiale de la Santé)

Comment le plomb du sol pénètre dans le corps

Dans les zones contaminées, le principal danger n'est souvent pas lié à l'« évaporation » active du plomb, mais au transfert physique des particules.

Par conséquent, une zone où le plomb est relativement immobile peut tout de même s'avérer dangereuse si le sol est dégagé, sec et poussiéreux.

Pourquoi le plomb est-il difficile à extraire par les plantes ?

1. Il se dissout mal.

La majeure partie du plomb présent dans le sol est liée à :

minéraux argileux;

oxydes de fer et de manganèse ;

matière organique;

carbonates;

phosphates;

sulfures.

De ce fait, l'analyse chimique peut révéler des niveaux élevés de plomb total, mais seule une partie du métal se trouvera dans la solution du sol et sera directement disponible pour les racines.

Il est important de faire la distinction suivante :

teneur totale en plomb;

fraction mobile;

fraction biodisponible;

biodisponibilité pour l'homme en cas d'ingestion par le sol.

Ce n'est pas la même chose.

2. Les racines retiennent le plomb

Même lorsque le plomb atteint l'usine, il se retrouve souvent dans les zones suivantes :

adsorbé à la surface de la racine ;

se lie aux parois cellulaires ;

précipite dans la rhizosphère;

contenu dans la racine;

mal transféré aux tiges et aux feuilles.

C’est un avantage pour la phytostabilisation, mais un inconvénient pour la phytoextraction : il est facile de prélever la partie aérienne, mais presque impossible d’enlever la totalité du petit système racinaire.

3. L'augmentation de la solubilité crée un nouveau risque

Certaines expériences ont utilisé des chélateurs synthétiques, notamment l'EDTA, pour solubiliser le plomb et améliorer son absorption par la moutarde et d'autres plantes. Cependant, le plomb dissous peut migrer sous les racines et se retrouver dans les eaux de drainage ou les nappes phréatiques. Par conséquent, cette méthode ne peut être utilisée comme pratique courante de jardinage ; l'EPA la considère comme une approche de remédiation contrôlée présentant des limitations importantes.Sems Publishing)

Quatre vraies stratégies

Stratégie 1 : Suppression de la source

C'est l'option la plus fiable pour :

les « points chauds » locaux ;

aires de jeux pour enfants;

potagers;

zones proches des bâtiments résidentiels;

endroits contenant des scories métalliques, des grenailles, des déchets de batteries ou des résidus de peinture.

Appliquer:

élimination sélective ;

tamisage et élimination des grosses particules ;

remplacement de la couche supérieure ;

déplacement vers un lieu autorisé ;

recouvrir de terre propre.

Les plantes ne doivent pas servir de prétexte au maintien d'une pollution grave là où il existe un risque sanitaire immédiat.

Stratégie 2. Phytostabilisation

Il s'agit de la principale stratégie de production de plomb.

Son but n'est pas nécessairement d'enlever le métal du site, mais :

arrêter de faire la poussière ;

réduire l'érosion ;

attacher la couche supérieure avec les racines ;

réduire le ruissellement de surface ;

réduire le contact humain avec le sol ;

retenir le plomb dans la zone racinaire ;

empêcher le transfert de particules contaminées.

L'EPA décrit la phytostabilisation comme l'application d'une végétation résistante aux métaux dont les racines ancrent le sol et réduisent la mobilité des contaminants.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))

Plantes adaptées

Il vaut mieux utilisermélange d'espècesplutôt qu'une culture unique. Les céréales forment un réseau dense de racines fines, les légumineuses soutiennent le cycle de l'azote, et les arbustes et les arbres créent une structure plus profonde et plus durable.

Stratégie 3. Immobilisation chimique et plantes

Le plomb peut être transformé en formes moins solubles, puis la zone peut être sécurisée par la végétation.

Matériaux phosphatés

Les phosphates peuvent réagir avec le plomb pour former des minéraux de phosphate de plomb peu solubles, notamment des formes similaires à la pyromorphite. Cela peut réduire la mobilité et la biodisponibilité du plomb.HÉROS)

Applications potentielles :

roche phosphatée;

hydroxyapatite;

apatite osseuse de qualité industrielle ;

réactifs spéciaux à base de phosphate.

Mais le dosage ne doit pas être choisi « à l’œil ». Un excès de phosphore soluble peut :

polluer l'eau ;

provoquer l'eutrophisation ;

modifier la mobilité des autres métaux ;

affecter l'arsenic;

modifier le pH et la biologie du sol.

Par conséquent, la stabilisation des phosphates nécessite des analyses en laboratoire du sol spécifique.

chaulage

Dans les sols acides, l'augmentation du pH réduit souvent la solubilité du plomb tout en favorisant la croissance du gazon. Cependant, un pH trop élevé perturbe également la nutrition des plantes. La quantité de chaux nécessaire dépend du pouvoir tampon du sol, et non uniquement de son pH actuel.

Biochar

Un biochar correctement sélectionné peut :

adsorber une partie du plomb ;

augmenter le pH des sols acides ;

augmenter la capacité d'échange cationique ;

améliorer la structure ;

entretenir la végétation.

Cependant, les performances des différents biochars varient. Leur efficacité dépend de la matière première, de la température de production, de la teneur en cendres, du pH et de la présence de contaminants. Des recherches montrent que le biochar peut réduire la mobilité du plomb, mais des essais spécifiques sont nécessaires.HÉROS)

Oxydes de fer et sorbants minéraux

Les éléments suivants peuvent également être utilisés :

matériaux contenant du fer;

zéolites ;

bentonite;

certains minéraux argileux ;

Composites minéraux spéciaux.

Leur rôle est de créer des surfaces de liaison supplémentaires et de réduire le transfert de plomb.

Stratégie 4. Phytoextraction

La phytoextraction signifie :

la plante absorbe le plomb ;

le transfère aux pousses ;

La masse aérienne est enlevée ;

Le cycle se répète.

Pour le plomb, ce processus est généralement lent et n'est efficace que lorsqu'il est combiné :

pollution modérée ;

forme chimique appropriée du métal ;

biomasse importante ;

transfert acceptable aux pousses ;

cycles pluriannuels ;

élimination sécuritaire de la récolte.

Quelles plantes peuvent extraire le plomb ?

Des études de terrain montrent le potentiel, par exemple, du mûrier pour la dépollution à long terme des sols contaminés par le plomb et le cadmium, mais ces résultats ne peuvent pas être automatiquement transposés à n'importe quel site.HÉROS)

Moutarde et plomb

La moutarde est unique en ce que :

pousse rapidement ;

produit une masse facile à nettoyer ;

contient une certaine quantité de plomb ;

Convient aux cycles répétés ;

a fait l'objet de nombreuses études expérimentales sur la phytoextraction améliorée.

Mais sans améliorer artificiellement sa mobilité, elle n'extrait souvent qu'une petite partie des ressources totales du sol. Il est donc plus raisonnable de considérer la moutarde comme :

usine d'extraction expérimentale;

composante de remédiation mixte;

Couverture de protection rapide ;

Indicateur de disponibilité de la pollution.

Tournesol et plomb

Le tournesol est précieux car :

surface racinaire énorme ;

grande masse hors sol ;

la capacité d'absorber les métaux par les racines ;

facilité d'utilisation dans les systèmes de filtration d'eau.

Pour le plomb, le tournesol est particulièrement intéressant.rhizofiltration des eaux polluéesDans les sols non contaminés, les racines peuvent être complètement extraites du réservoir. En revanche, dans les sols ordinaires, une proportion importante de plomb peut rester dans les racines, ce qui complique l'élimination complète des matériaux contaminés.

Quelle est la meilleure solution : l’extraction ou la stabilisation ?

Système d'usine pratique

Couche 1. Arrêt rapide du dépoussiérage

Mélanges de semis :

ray-grass;

fétuque roseau;

fétuque rouge;

litorne;

Le trèfle – seulement s’il est résistant et non destiné à l’alimentation animale.

La surface peut être protégée avant l'enracinement :

paillis propre;

tapis de jute;

fibre de coco ;

couche minérale pure ;

hydroensemencement.

Couche 2. Stabilisation à long terme

Après la formation de la couverture, les éléments suivants sont introduits :

miscanthus;

vivant;

peuplier;

un peu;

arbustes locaux;

plantes vivaces non comestibles à racines profondes.

Couche 3. Bandes d'extraction expérimentales

Sur des parcelles limitées :

moutarde;

tournesol;

amarante;

colza;

mûrier ou saule.

Après chaque cycle, la concentration en Pb est mesurée séparément dans :

racines;

tiges;

feuilles;

graines;

sol résiduel.

Exemple de plan pour un site

Est-il possible de cultiver des plantes alimentaires ?

Dans une zone contaminée par le plomb, la récolte ne peut être considérée comme sûre du seul fait que le métal soit absorbé en petites quantités par les fruits. Les problèmes suivants persistent :

poussière contaminée en surface ;

terre entre les feuilles;

se salir les mains ;

contamination des cultures de racines;

accumulation inconnue par une variété particulière ;

métaux mélangés.

Les plus risqués sont :

salades;

épinard;

vert;

racines;

tisanes ;

cultures fourragères.

Si la zone ne peut être entièrement défrichée, les cultures vivrières sont cultivées dans des plates-bandes surélevées et isolées, avec un sol propre et certifié et une barrière entre les couches nouvelles et anciennes.

Élimination des installations

La biomasse provenant du site ne peut pas être :

nourrir les animaux;

utiliser comme aliment;

faire du thé avec ça ;

composter avec les déchets ordinaires ;

laisser comme paillis;

brûler dans un poêle ou sur un feu ;

transformer en biochar fait maison ;

Utilisez les cendres dans le jardin.

Le plomb n'est pas détruit lors de l'incinération ; il se concentre dans les cendres et peut être partiellement transporté par les poussières de combustion. Les options d'élimination possibles sont déterminées par l'analyse de la biomasse et la réglementation locale : incinération thermique contrôlée avec purification des gaz, mise en décharge dédiée ou valorisation industrielle des métaux.

Comment évaluer l'efficacité réelle des plantes

On ne peut pas se contenter d'observer la concentration de plomb dans les feuilles.

Le retrait effectif est calculé comme suit :

Concentration de Pb dans la biomasse sèche × masse de biomasse sèche collectée.

Par exemple, une plante peut contenir beaucoup de plomb par kilogramme mais produire très peu de biomasse. Une autre culture accumule moins de plomb mais produit un rendement plus important et élimine davantage de plomb de la parcelle.

Il est également nécessaire d'évaluer :

quelle quantité de plomb reste dans les racines ;

le stock total de sol a-t-il changé ?

la fraction mobile a-t-elle diminué ?

la biodisponibilité a-t-elle diminué ?

Le plomb s'est-il infiltré plus profondément ?

Son débit dans les eaux de drainage a-t-il augmenté ?

La stratégie rationnelle de DREVO

Pour le plomb, ce n'est pas une seule espèce végétale qui est optimale, mais une séquence :

Analyse → Élimination des points chauds → Stabilisation chimique → Couverture herbeuse dense → Plantes vivaces → Zones de phytoextraction limitées → Réanalyse.

Le mélange de base peut être composé de :

La principale conclusion

En cas de contamination au plombLe premier objectif n'est pas de forcer les plantes à absorber le plus de métaux possible, mais d'empêcher les sols et les poussières contaminés de pénétrer dans le corps humain..

Les plantes remplissent trois fonctions de manière optimale :

recouvrir et sécuriser la surface contaminée ;

réduire l'érosion, le transport de poussière et de particules ;

extraire progressivement la petite portion disponible de Pb.

L'élimination complète du plomb par les seules plantes prend généralement trop de temps. C'est pourquoi un système sûr repose sur le principe suivant :

éliminer les sources concentrées → fixer le plomb restant → couvrir le sol de plantes → extraire la portion disponible de manière contrôlée.