Amongst the numerous retention ponds alongside motorways from the French concession motorway company ASF, this study focused on a pool of 18 ponds in the South-East of France. The purpose was to determine the major features of the pond functioning beyond structural characters, biotic and abiotic environmental parameters and evaluate the remediation potential of the spontaneous flora. Results showed that water chemistry was not a discriminant pool of data because these parameters were under control of water renewal. However, among the sediment chemical parameters selected, carbonate content was a good discriminant. Pond vegetation showed a classical dynamic of evolution with helophytes following hydrophyte colonization. Amongst the plant taxa, Chara vulgaris was more abundant in carbonated ponds while Chara globularis occurred in less carbonated ponds. A rhizospheric effect was demonstrated enhancing trace elements biodisponibility. However no metal hyperaccumulation was observed in the analysed aquatic plants. Metal contents in plants were low compared with metal contents in sediments. The highest metal accumulation was obtained in roots of typha. Even if charophytes produced high biomass in the ponds, low levels of trace elements were accumulated in plant tissue. However, plant cover play a stabilization role in the ponds: regarding strong gusts of wind, typical of Mediterranean climate and possible pollutant dispersion, vegetation may improve particles trapping in the ponds.

1. Thèse présentée par
Frédéric TRIBOIT
le 29 juin 2009
à l’UNIVERSITE DE
PROVENCE
AIX-MARSEILLE I
Les métaux dans les bassins autoroutiers
du Sud-Est de la France
Potentialités de dépollution des eaux et des sédiments par les plantes
Biomarqueurs et Bioindicateurs Environnementaux

2. Contexte de l’étude
• Assainissement routier
• Technotopes
Matériel et méthodes
• Sélection des bassins
• Méthodes d’analyse
Principaux résultats
Fonctionnement des bassins
• Comparaison des bassins
• Colonisation végétale
• Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physicochimiques de l’eau
Répartition des métaux
• Contamination des sédiments
• Biodisponibilité dans l’eau interstitielle
• Teneurs dans les plantes
Conclusions
Perspectives

3. Contexte
de
l’étude

4. Assainissement routier

5. Assainissement routier

6. Assainissement routier
Réseau de collecte
Bassin

7. Boues de
l’assainissement
routier :
• Gisement
– Volumineux
– Epars
– Coûteux
• Caractéristiques
– Minéral
– Contaminant inorganique
• La valorisation reste à
développer
Assainissement routier

8. Volume mort
Assainissement routier
Bassin =
Technotope

9. Technotopes
Succession
Hydrarche
(humidité décroissante)
Modèle

10. Phytoremédiation
Actions des plantes
• Air
• Eau
• Sédiment
• µ-organismes
Technologies
• Rhizofiltration
• Phytostabilisation
• Rhizodégradation
• Phytoextraction
• Phycoremédiation
(John, 2006)

11. 1. Facteurs abiotiques structurant le
fonctionnement des bassins
2. Potentialités de phytoremédiation des
effluents routiers et des sédiments
a. Nature du sédiment et quantification du degré de
contamination (inorganique)
b. Evaluation de la proportion de cette contamination
qui peut-être traitée
(extraction, immobilisation) par les plantes
3. Propositions de gestion des bassins en tenant
compte de la végétation
Attentes d’ASF : potentialités de phytoremédiation des bassins ?
Objectifs de la thèse
Démarches de l’étude

12. Matériels
et
méthodes

13. Sélection des bassins

14. Méthodes d’analyses

15. Méthodes d’analyses

16. Méthodes d’analyses

17. Méthodes d’analyses

18. Méthodes d’analyses

19. Principaux résultats

20. Fonctionnement
des bassins

21. Comparaison des bassins
Ils sont très hétérogènes :
• Contraintes locales
• contingence
Les bassins sont conçus à partir des règles de l’art et selon le
critère de sensibilité du milieu

22. Colonisation végétale
des bassins

23. Colonisation végétale
des bassins

24. Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau

25. Composition ionique de l’eau
Diagrammes de Stiff (Meq.L-1)
Valeurs : concentration totale en solutés (mg.L-1)
2005-2006 : Contamination en Chlorures de sodium (salage hivernal)
2006-2007 : Eaux bicarbonatées calciques (eaux de référence)
2007-2008 : Contamination en sulfates (sources agricoles ?, salage ?)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau
Assèchement
Assèchement

26. Paramètres physico-chimiques de l’eau
Enregistrés en continu (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau

27. Paramètres physico-chimiques de l’eau
Enregistrés en continue (1/heure)
Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau

28. Fonctionnement
des bassins
Bilan partiel
• Grande hétérogénéité structurelle des bassins
- pas de modèle unique
- peu comparables
• Colonisation spontanée par une flore des zones
humides temporaires
- succès colonisateur des Chara sp.
- évolution en cours (compétition)
• Effet de l’échelle de temps sur les paramètres
physico-chimiques de l’eau :
- hydropériode
- saison
- rythme circadien
- évènements brefs et stochastiques (pluies)

29. Répartition de la
contamination métallique

30. Teneurs en ETM totaux dans le sédiment
Zn > Cu > Pb > Cd :
conforme aux sources potentielles
en domaine routier
Liaisons ETM-matière organique :
• GRE, KRB = enrichissement relatif + élevé
• Complexation

31. Teneurs en ETM dans l’eau interstitielle (DGT)
Interactions des effets (temps/rhizosphère)
• Biomasse des charas (?)
Zn > Cu > Pb > Cd
Grande variabilité de la mesure selon :
• Réplicats = sensibilité, spéciation
• Bassin =MRA > GR_
• Rrhizosphère = R+ > R-
• Temps = tendance ?

32. Teneurs en ETM dans les plantes
Typha :
• Pas de distinction
rhizomes / racines
• Lavage
• Faible accumulation
Fe > Mn > Zn > Cu
> Pb > Cd non essentiels
Grande variabilité selon :
• L’élément
• L’espèce
• L’organe
Chara :
• Peu de références
• Faibles
concentrations
• Temporarité

33. Teneurs en ETM dans les plantes
Bilan partiel
Coefficients de distribution
de la contamination métallique
- faible labilité vers l’eau interstitielle
- faible biodisponibilité
- faible accumulation dans les plantes

34. Interactions plantes – sédiment - ETM

35. Interactions plantes – sédiment - ETM

36. Interactions plantes – sédiment - ETM

37. Interactions plantes – sédiment - ETM

38. Conclusions

39. 1. Fonctionnement des bassins :
1. Le volume mort est déterminant dans le
fonctionnement des bassins
2. le temps en eau et les phases d’assèchement
structurent la flore spontanée de macrophytes
2. Potentialités de phytostabilisation des
sédiments
a. Sédiment contaminés en Zn > Cu > Pb >Cd
b. Peu labiles et peu biodisponibles
c. Complexés avec la matière organique
d. Non re-mobilisés par les plantes
e. Phytoextraction -> phytostabilisation
3. Propositions de gestion / conception des
bassins en tenant compte de la végétation
a. Plantes : favoriser ou éradiquer ?
b. Volume mort : absent, temporaire ou permanent ??
Réponses aux
questions posées

40. Perspectives

41. Circulation des ETM en domaine routier

42. Circulation des ETM en domaine routier

43. Circulation des ETM en domaine routier

44. Circulation des ETM en domaine routier

45. Limites du bassin multi-fonctions

46. Limites du bassin multi-fonctions

47. Limites du bassin multi-fonctions

48. Limites du bassin multi-fonctions

49. Merci de votre attention