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Theses

Ecological engineering for the bioremediation of aquatic systems : effects of the combined bioturbation and phytoremediation on cadmium and atrazine removal.

Résumé : Ce sujet de recherche vise mieux comprendre les processus de bio remédiation qui participent à la réduction des charges en polluants dans les écosystèmes aquatiques du type zones humides, en tant que question d’actualité en ingénierie écologique. L’efficacité des processus de phytoremédiation a été largement démontrée par des applications individuelles sur le sol et les sédiments. Cette thèse a pour objectif de démontrer la participation d’une population d’invertébrés dans l’efficacité de la réduction de polluants des sédiments aquatiques en combinant le processus de bioturbation avec la phytoremédiation. Les hypotheses de recherche ont été testée expérimentalement en conditions de laboratoire à l’aide d'une série de microcosmes reproduisant chacun une portion d’interface eau/ sédiments similaire aux conditions en zones humides. Dans nos expériences, la bioturbation est réalisée par une population d’oligochètes Tubificidae bien connue comme un ingénieur écologique. La phytoremédiation associée est effectuée par une plante aquatique Typha latifolia connue pour sa capacité à extraire les polluants organiques et inorganiques des sédiments par l'accumulation dans leur biomasse. L’influence de cette biodiversité sur les flux et bilan de masse de polluants modèles, a été démontré à l’aide de 2 expériences de laboratoire mettant en oeuvre des séries de microcosmes contaminées avec du Cadmium en tant que métal trace avec une concentration initiale de 20 µg.L-1, dans l’eau surnageante, et de l’atrazine marquée avec une concentration de 5 µg.g-1 de sédiment frais en tant que micropolluant organique persistant et herbicide. Les résultats de ces expériences démontrent que le bio-transport créé par la population de tubificidae ainsi que la bioremédiation sont toujours actifs en présence de contamination ce qui confirme le potentiel de dévelopement de ces organismes en ingénierie écologique. La bioadvection du sédiment et des contaminants par les tubificidae est quantifiée grâce à l’utilisation de luminophores (traceurs particulaires). Le processus de bioconvoyage engendre l’ensevelissement et le renouvellement de la quantité de polluant autour du système racinaires des Typha latifolia. Les coefficients d’enrichissement des racines (ECR) pour le Cadmium sont plus élevés en présence de bioturbation. L’interaction entre l’activité des tubificidés et la contamination par le Cd depusi la colonne d’eau influence le bilan de masse du cadmium. Les flux de métaux du sédiment vers les racines sont estimés de l’ordre de 0.02+/-0.00 et 0.07+/-0.03 µg Cd par jour sans et avec bioturbation, respectivement. Dans le cas de l’atrazine, l’influence de la bioturbation sur les propriétés chimiques du sédiment (pH, porosité, matière organique, etc.) explique les modifications observées au niveau du processus d’adsorption-désorption de l’atrazine. Il est démontré que la bioturbation par les tubificidae accélère la mobilité de l’atrazine et favorise sa biodisponibilité en passant de la forme adsorbée sur les particules de sédiment vers la forme libre dans l’eau interstitielle. Les coefficients d’enrichissement de l’atrazine dans les racines de typha sont également plus élevés en présence de bioturbation (7.16 ± 0.66) que sans bioturbation (5.99 ± 0.64). La biodégradation de l’atrazine est significativement plus avancée en présence de bioturbation comme le démontre un nombre plus élevé de métabolites, et une quantité de métabolites plus importante mesurés dans les racines Typha latifolia. Notre étude démontre le potentiel apporté par la bioturbation comme facteur d’amélioration des performances de la phytoremédiation, pour un métal lourd comme pour un micro-polluant organique. Les recherches futures sur la base de ces résultats devraient s'intéresser à mettre en évidence l’influence de la bioturbation sur les communautés de micro-organismes en charge de la dégradation des composés organiques persistants.
Document type :
Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02193335
Contributor : Williams Exbrayat <>
Submitted on : Wednesday, July 24, 2019 - 2:04:19 PM
Last modification on : Friday, January 10, 2020 - 9:09:08 PM

File

Hoang_thesis_2018.pdf
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  • HAL Id : tel-02193335, version 1

Citation

Trung Kien Hoang. Ecological engineering for the bioremediation of aquatic systems : effects of the combined bioturbation and phytoremediation on cadmium and atrazine removal.. Environmental Engineering. Université Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier), 2018. English. ⟨tel-02193335⟩

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