Phytoextraction du Ni dans les sols ultramafiques d'Albanie, Phytoextraction of Ni in ultramafic soils of Albania

Aïda Bani

Description

Sous la direction de Jean-Louis Morel, Sulejaman Sulçe
Thèse soutenue le 31 août 2009: Université Agricole de Tirana - Albanie, INPL
Phytoextraction du nickel dans les sols ultramafiques d’Albanie La phytoextraction minière est un procédé de récupération des métaux des sols minéralisés naturels ou pollués à l’aide de plantes hyperaccumulatrices. Elle est une alternative à l’agriculture vivrière des zones ultramafiques. L’objectif de la thèse est le développement d’une technologie de phytoextraction extensive du Ni avec Alyssum murale sur les Vertisols ultramafiques. Pour cela, il s’agissait : i) d’identifier les plantes hyperaccumulatrices les plus efficaces dans le prélèvement du Ni et comprendre les relations entre le prélèvement du métal et sa biodisponibilité, ii) de déterminer les types de sols adaptés à la phytoextraction du Ni et iii) de définir et optimiser un itinéraire agronomique adapté pour l’espèce retenue et pour les conditions édaphiques. Dans ce but, des prospections géobotaniques ont été conduites en Albanie et en Grèce. Puis une étude in situ des facteurs qui influencent la biodisponibilité du Ni et le comportement des plantes sur une toposéquence ultramafique a été mise en place. Enfin un essai agronomique de quatre années sur un site ultramafique d’Albanie (Pojske) a permis de tester la fertilisation, le contrôle des adventices par herbicide et la date de récolte pour optimiser le rendement d’extraction du Ni. Les résultats montrent que parmi l’ensemble des espèces présentes naturellement sur les serpentines des Balkans, A. markgrafii et A. murale ont le plus fort taux d’accumulation du Ni. Les Vertisols ultramafiques présentent une disponibilité élevée du Ni favorable à la phytoextraction minière. La biomasse d’A murale est augmentée de 0,2 t ha-1 à 6,0 t ha-1 à partir des traitements agronomiques et le rendement de phytoextraction de Ni par A. murale est de 23 à 69 kg ha-1. Alyssum murale peut être envisagée comme une culture pérenne et la fertilisation permet d’augmenter la compétitivité de la plante sans affecter les concentrations de Ni dans les parties récoltées
-Phytoextraction in situ
-Phytoextraction minière
-Nickel
-Plante hyperaccumulatrice
-Biodisponibilité
-Serpentine
Phytomining is a process for recovering metals with hyperaccumulating plants from natural or polluted soils. It is an alternative to conventional farming in ultramafic areas. The aim of the thesis is the development of an extensive phytoextraction technology with Alyssum murale on ultramafic Vertisols. Therefore, work was conducted to i) identify the most effective Ni hyperaccumulators, and understand the relationship between metal uptake and bioavailability, ii) identify soil types suitable for phytoextraction, and iii) define and optimize agronomic practices adapted to the plant species and the edaphic conditions. Hence, geobotanical surveys were conducted in Albania and Greece. Then an in situ study was run on an ultramafic toposequence to assess the factors that influence Ni bioavailability and behavior of plants. Finally a four-year field trial was carried out on an ultramafic site in Albania (Pojske) where fertilization, weed control by herbicide, and harvest date were tested to optimize the efficiency of Ni extraction. The results showed that A. markgrafii and A. murale exhibit the highest rate of Ni accumulation among all species of Balkan serpentines. The ultramafic Vertisols have a high Ni availability phytoextraction and are favourable for phytomining. A. murale biomass increased from 0.2 t ha-1 to 6.0 t ha-1 due to optimization of agronomic treatments, and performance of phytoextraction from 23 to 69 kg ha-1. Alyssum murale can be seen as a perennial crop, and fertilization increases the competitiveness of the plant without affecting the Ni concentrations in the harvested parts
-In-situ phytoextraction
-Bioavailability
-Phytomining
-Serpentine
-Hyperaccumulator plant
-Nickel
Source: http://www.theses.fr/2009INPL042N/document

Sujets

• Biodisponibilité

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 106
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE
Laboratoire Sols et Environnement UMR 1120 – INPL/INRA

UNIVERSITE AGRICOLE DE TIRANA
Département Agro-Environnement

Ecole Doctorale Ressources Procédés Produits Environnement

Thèse
Présentée en vue de l’obtention du
Doctorat de Sciences Agro - Environnement par
Aida BANI

Phytoextraction du Ni dans les sols ultramafiques d’Albanie


Soutenue publiquement le 31 août 2009 devant la Commission d’Examen :

Membres du Jury :
Thierry BECQUER, Directeur de Recherche IRD, Montpellier Rapporteur, Président
Alessandro CHIARUCCI, Professeur Université de Sienne Rapporteur
Alfred MULLAJ, Professeur Université de Tirana Examinateur
Guillaume ECHEVARRIA, Professeur INPL, Nancy Co-directeur, Membre invité
Sulejman SULÇE, Professeur Université Agricole de Tirana, Co-directeur
Jean Louis MOREL, Professeur INPL, Nancy Co-directeur
2







Je dédie ce travail à Besnik, mon mari et à mes enfants, Erla et Emarildo, pour
avoir accepté tant de sacrifices durant les années de thèse.

Je dédie aussi ce travail à mon oncle, Estref Haxhialushi, un grand professeur de
botanique albanais.


















1 Remerciements
Ces travaux de thèse ont été principalement effectués au sein du Laboratoire Sols
Environnement INPL/INRA et du Département Agro-environnement, Université
Agricole de Tirana.
J’adresse mes sincères remerciements à l'Ambassade française à Tirana (l'Albanie) pour
la bourse du gouvernement français dont j’ai bénéficié pour effectuer ce travail.
Avant tout, je remercie messieurs les membres du jury pour leur collaboration durant
l’examen de ce travail et pour m’avoir fait l'honneur d'assister à ma soutenance.
Je suis reconnaissant à Thierry BECQUER et Alessandro CHIARUCCI, d'avoir accepté
d'être rapporteurs de ma thèse. Leurs commentaires et leurs questions m'ont permis de
clarifier ma rédaction et m'ont donné de nouvelles pistes de réflexion.
J'exprime mes profonds remerciements à mon directeur de thèse, Monsieur Jean Louis
Morel, Professeur à l’ENSAIA, et Directeur du Laboratoire Sols Environnement, pour
m’avoir accueilli dans son laboratoire et pour l'aide compétente qu'il m'a apportée. Je
tiens également à lui exprimer toute ma reconnaissance pour ces années de thèse que
j’ai passées à leur côté. Au cours de ces années, sa grande disponibilité, sa rigueur
scientifique, son enthousiasme et ses précieux conseils m’ont permis de travailler dans
les meilleures conditions. La confiance qu’il m’a accordée ainsi que nos nombreuses
discussions m’ont permis de progresser et de mieux appréhender les différentes facettes
du métier d’enseignant-chercheur.
Je remercie Monsieur Sulejman Sulçe, professeur à Université Agricole de Tirana pour
m'avoir donné la possibilité de faire cette thèse en France et pour avoir encadré mon
travail en Albanie. Je tiens à te remercier pour tout ce que tu as fait pour moi pendant
ma thèse
J’adresse tout particulièrement ma reconnaissance à Monsieur Guillaume Echevarria,
professeur à l’ENSAIA, pour la co-direction de cette thèse aussi. Il a su me faire
profiter de ses nombreuses connaissances et de sa dimension internationale au travers
des publications et des conférences que nous avons pu réaliser ensemble. Par la suite
nos relations ont évolué vers une amitié sincère. Je tiens enfin à te remercier pour ton
implication dans ce travail de thèse, pour ton aide, ta disponibilité, tes nombreux
conseils et ton soutien sans faille. Je veux exprimer ma reconnaissance pour le temps
passé à corriger ma thèse et mes publications en anglais.
Je suis reconnaissant à famille Kanari pour le soutien pendant le temps que j'ai été à
Nancy.
Je remercie tout le magnifique personnel de mon laboratoire, le LSE.
J’exprime ma reconnaissance à Emmanuelle Montargès-Pelletier pour notre
collaboration scientifique pendant ma thèse.
Merci enfin à toute ma famille, en particulier mon mari (Besnik), mes enfants (Erla et
Emarildo), mes parents, mon frère et ma sœur de m'avoir supporté et aidé.
2 Table des matières
Table des matières .......................................................................................................... 3
Introduction générale ..................................................................................................... 7
Chapitre 1 : De la géobotanique au phytomining du nickel Etude bibliographique
........................................................................................................................................ 12
1. Introduction ........................................................................................................... 13
Les roches ultramafiques ............................................................................................. 13
1.1 Croûte océanique et ophiolites ......................................................................... 13
1.2 Mise en place des ophiolites ............................................................................ 14
1.3 Phénomènes de serpentinisation ...................................................................... 14
1.4 Serpentinites bréchiques et ophicalcites .......................................................... 15
1.5 Minéraux de serpentine .................................................................................... 15
Sols de serpentine ......................................................................................................... 16
1.6 Les Vertisols .................................................................................................... 17
a) Les caractéristiques des Vertisols ........................................................... 18
b) Dynamique minérale des Vertisols ......................................................... 19
c) Les Vertisols du bassin méditerranéen ................................................... 20
1.7 Localisation du Ni dans les sols ....................................................................... 21
1.8 Caractérisation des phases principales porteuses de Ni dans les sols
ultramafiques (serpentine) .......................................................................................... 22
a) Les serpentines ....................................................................................... 22
b) Les chlorites ............................................................................................ 23
c) Les smectites 23
d) Les oxy-hydroxydes de Fe et de Mn ...................................................... 24
Le syndrome de serpentine .......................................................................................... 26
1.9 Quelques problèmes de serpentines ................................................................. 27
a) Réponses morphologiques à la serpentine .............................................. 27
b) Taux élevés d’endémisme ...................................................................... 28
c) Types spécifiques de végétation ............................................................. 28
1.10 Mécanismes de tolérance à la serpentine ......................................................... 28
a) Rapport Ca/Mg ....................................................................................... 28
b) Toxicité du magnésium .......................................................................... 29
c