Biodegradation, leaching and stabilisation of phénanthrène in agricultural soil
Biodégradation, mobilité et stabilisation du phénanthrène dans deux sols agricoles
Résumé
Phenanthren, a polycyclic aromatic hydrocarbon is an organic pollutant, present in ail the compartments of the environment (air, water and soil). The aim of this thesis is to identify the main processes and factors which control its fa te in controlled laboratory conditions and under natural climatic conditions. The results showed that phenanthren is strongly adsorbed on the agricultural soils studied. Its adsorption seems proportional to the organic matter content and type. This study also shows that soil physical properties (texture, structure, porosity and hydrodynamics) play a considerable role in leaching of phenanthren residues. But this role is strongly influenced adsorption and biodegradation processes. Biodegradation is related to the capacity of micro-organisms to transform phenanthren by co-metabolism. Therefore, the biodegradation of phenanthren depends on the presence of carbon substrates used as co-substrates. This has been shown by stimulation biodegradation through the addition of a "synthetic root exudates" to the soil. The biodegradation by co-metabolism seems to play a key role in diffusion of phenanthrene residues of in immobile water (mesoporale water, microporale water) since polar residues appear. The diffusion phenanthren residues within the intra-aggregate could be a first step to their stabilisation.
Le phénanthrène, polluant organique de la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques, est présent dans tous les compartiments de l'environnement (air, eau et sol). L'objectif de la thèse est de préciser et comprendre les principaux processus et facteurs qui régulent son devenir dans les sols agricoles. Les travaux ont été réalisés à l'échelle du laboratoire en conditions contrôlées et à l'échelle du terrain en conditions climatiques réelles. Les résultats obtenus montrent que le phénanthrène constitue un micropolluant fortement adsorbé sur les terres agricoles étudiées. Cette adsorption apparaît alors proportionnelle à la teneur en matière organique des sols et à sa nature. Nous avons également démontré que les propriétés physiques du sol (texture, structure, porosité et hydrodynamique), ont un effet non négligeable dans le transport par lessivage du phénanthrène et de ses résidus. Toutefois, ce rôle est fortement influencé par les processus d'adsorption et de dégradation. La biodégradation du phénanthrène est liée à la capacité des microorganismes dégradants à transformer le phénanthrène par co-métabolisme et dépend de la présence de substrats carbonés pouvant être utilisés comme co-substrats. En effet, une stimulation de la biodégradation du phénanthrène a été obtenue par l'addition aux sols d'un co-substrat de type "exsudat racinaire synthétique". La biodégradation par co-métabolisme, par la nature polaire des résidus auxquels elle donne naissance, semble jouer un rôle clé sur le processus de diffusion de ceux-ci dans l'eau immobile (eau mésoporale et microporale). La diffusion des résidus du phénanthrène à l'intérieur des agrégats pourrait être une première étape dans leur stabilisation.