Tables de plantes pour la phytoremédiation
Aucune installation n'élimine toutes les impuretés de manière aussi efficace. La sélection repose sur trois paramètres :
Ce qui pollue la zone :métal, produit pétrolier, solvant, radionucléide.
Où se situe la pollution :terre végétale, eau, sédiments ou eaux souterraines.
Quel résultat est attendu :extraction, stabilisation, décomposition ou interception des eaux contaminées.
La phytoremédiation est particulièrement adaptée lorsquepollution diffuse de faible ou moyenne intensité, localisée au niveau des racinesLes zones fortement contaminées nécessitent généralement leur élimination, leur confinement ou un traitement technique. L'EPA considère les installations de traitement comme un moyen d'éliminer, de dégrader ou de retenir les métaux, les produits pétroliers, les HAP, les pesticides, les solvants, les explosifs, les radionucléides et les lixiviats.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))
Désignations conventionnelles
E- phytoextraction : le polluant s'accumule dans la plante, la biomasse est extraite.
Avec- phytostabilisation : le polluant est retenu dans le sol et les racines.
R- rhizodégradation : le polluant est détruit par les micro-organismes des racines.
FD- phytodégradation au sein de la plante ou par ses enzymes.
Fédération de Russie- rhizofiltration des eaux contaminées.
G- Interception phytohydraulique de l'eau.
DANS- phytovolatilisation : transformation et libération de la forme volatile.
1. Cadmium, zinc, nickel, cuivre et arsenic
Plantes pour extraire les métaux du sol
| polluant | Usine | nom latin | Le mécanisme principal | Évaluation pratique |
|---|---|---|---|---|
| Cadmium, zinc | la pennycres bleue | Noccaea caerulescens | E | L'un des principaux hyperaccumulateurs de Cd et de Zn ; faible biomasse |
| Zinc, cadmium | Rezukha Haller | cas d'Arabidopsis | E | Bonne batterie, mais plus adaptée à la recherche et aux petites parcelles. |
| Nickel | Odontrarrena, foreurs de nickel | Odontarrhenaspp., anciennement partieAlyssum | E | Hyperaccumulateurs de Ni spécialisés |
| Nickel | Berkheya Codd | Berkheya coddii | E | Forte accumulation de Ni, mais nécessite un climat approprié. |
| Arsenic | fougère chinoise | Pteris vittata | E | Hyperaccumulateur d'arsenic connu ; nécessite des conditions chaudes |
| Cadmium, zinc, cuivre | Ivan | Salixspp. | E/S | Accumulation modérée mais biomasse élevée |
| Zinc, cuivre, cadmium | Peuplier | Peuplierspp. | E/S | Croissance rapide, convient aux grandes surfaces |
| Cadmium, zinc | moutarde Sarepta | Brassica juncea | E | Culture rapide pour parcelles d'essai |
| Cadmium, zinc, cuivre | Tournesol | Helianthus annuus | E/RF | Biomasse élevée, mais l'efficacité dépend fortement du sol. |
| Cadmium, zinc, cuivre | Miscanthus | Miscanthus × giganteus | C/partiellement E | Bonne couverture et biomasse technique élevée |
| Zinc, cuivre | ray-grass vivace | ray-grass vivace | C/partiellement E | Pratique pour couvrir la surface et pour les tontes répétées. |
| Cuivre, zinc | fétuque élevée | fétuque roseau | Avec | Résistant, crée un gazon dense |
Les saules et les peupliers à croissance rapide sont bénéfiques pour le Zn et le Cu : ils n'atteignent généralement pas les concentrations des hyperaccumulateurs spécialisés, mais compensent cela par une biomasse importante et un système racinaire développé.recherche.fs.usda.gov)
Le meilleur choix pour le métal
| Métal | Pour l'extraction | Pour la stabilisation |
|---|---|---|
| Cadmium | Noccaea caerulescensmoutarde, saule | fétuque, ray-grass, miscanthus |
| Zinc | Noccaea, cas d'Arabidopsis, saule, peuplier | céréales, peuplier, saule |
| Nickel | Odontarrhena, Berkheya | graminées indigènes résistantes aux métaux |
| Cuivre | saule, peuplier, moutarde | fétuque, ray-grass, roseau |
| Arsenic | Pteris vittata | roseaux, joncs, graminées résistantes et plantes ligneuses |
Limites importantes d'arsenic
Pteris vittataCette fougère peut accumuler efficacement l'arsenic, mais elle est capable d'en modifier la forme chimique. Par conséquent, sa collecte, son stockage et son élimination doivent être effectués comme pour toute biomasse contaminée.nepis.epa.gov)
2. Plomb, chrome, cuivre et déchets miniers et métallurgiques
Pour de tels endroits, ce qu'il faut, ce n'est pas un nettoyage rapide, maisfixation stable des déchets poussiéreux et arrêt de l'érosion.
Plantes pour la phytostabilisation
| Usine | nom latin | Pollution | Fonction |
|---|---|---|---|
| fétuque élevée | fétuque roseau | Pb, Cu, Zn, déchets miniers | Gazon dense et stabilisation |
| fétuque rouge | fétuque rouge | Métaux, déchets acides | Résistant aux sols pauvres |
| agrostide mince | Agrostis capillaris | sols miniers et métallurgiques | Formation d'une couche protectrice |
| Agrostide stolonifère | Agrostis canina | Décharges humides acides | fixation de surface |
| ray-grass vivace | ray-grass vivace | Pb, Cu, Zn | Couverture rapide |
| dactyle | Dactylis glomerata | métaux mixtes | biomasse élevée |
| roseaux terrestres | Calamagrostis epigejos | terrains industriels perturbés | Colonisation et rétention des sols |
| brochet détrempé | Deschampsia cespitosa | sols humides contaminés | Gazons denses |
| Miscanthus | Miscanthus × giganteus | pollution mixte | Grande biomasse non alimentaire |
| roseau commun | Phragmites australis | Cr, Cu, Pb, Zn, Cd dans les sédiments | Stabilisation et filtration des racines |
| quenouille à feuilles larges | Typha latifolia | Cr, Pb et autres métaux | sols humides et tourbières de traitement des eaux usées |
| carex | Carexspp. | Métaux dans les sédiments | Protection des zones humides |
| Ivan | Salixspp. | Cu, Zn, Cd, partiellement Pb | charpente en bois et intercepteur d'eau |
| bouleau argenté | bouleau suspendu | Décharges de piètre qualité | Restauration pionnière |
| Pin sylvestre | Pin sylvestre | tas de déchets acides secs | Consolidation à long terme |
Les plantes qui poussent sur les déchets métallurgiques et miniers retiennent souvent les métaux dans leurs racines, leur rhizosphère et les sédiments, au lieu de les éliminer du site. Par exemple, chez les roseaux, le fer (Fe), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le plomb (Pb) et le cadmium (Cd) peuvent se concentrer principalement dans la zone racinaire, avec un faible transfert vers les parties aériennes.ARS)
Chrome
| Forme de chrome | Approche |
|---|---|
| Le Cr(VI), plus mobile et toxique | Systèmes humides avec des quenouilles, des carex et un substrat organique stimulant la réduction en Cr(III) |
| Cr(III), moins mobile | Phytostabilisation et prévention de l'érosion |
| concentration très élevée | Isolation, excavation ou traitement d'ingénierie |
Dans les études avecTypha latifolia Et Carex luridaLes plantes et les sécrétions racinaires ont contribué à la formation de conditions réductrices dans lesquelles le Cr(VI) a été converti en Cr(III) moins mobile.ARS)
Plomb
Pour le plomb (Pb), l'ensemble de base :
fétuque;
ray-grass;
litorne;
miscanthus;
canne;
saule;
moutarde - principalement pour les parcelles expérimentales ;
Tournesol - principalement pour la rhizofiltration ou les tests.
Le plomb est généralement mal transporté du sol aux organes aériens. Par conséquent, l'objectif principal estempêcher qu'il ne devienne poussiéreux, ne se détache et ne pénètre dans la chaîne alimentaire.
3. Pétrole, diesel, HAP et pesticides
Les contaminants organiques sont principalement éliminés par l'interaction des racines, des bactéries et des champignons.
Sols contaminés par du pétrole et du diesel
| Usine | nom latin | Plus adapté à | Mécanisme |
|---|---|---|---|
| ray-grass vivace | ray-grass vivace | Diesel, produits pétroliers légers | R |
| fétuque élevée | fétuque roseau | Pétrole, diesel, HAP | R |
| panic érigé | Panicum virgatum | Hydrocarbures pétroliers | R |
| Grande herbe à gama | Tripsacum dactyloides | Sédiments contaminés par le pétrole | R |
| Carex | Carex stricta | Zones humides contaminées par des hydrocarbures | R |
| Luzerne | Medicago sativa | Pétrole et diesel avec pollution modérée | R |
| trèfle blanc | Trifolium repens | pollution lumineuse | R |
| Miscanthus | Miscanthus × giganteus | Grandes surfaces | R/S |
| Ivan | Salixspp. | Pétrole, diesel, eaux polluées | R/G |
| peuplier hybride | Peuplierhybrides | Hydrocarbures et eaux souterraines | R/G |
| mûrier rouge | mûrier rouge | Certains HAP | R, expérimentalement |
| pins | Pinspp. | HAP dans les sols appropriés | R, les résultats ne sont pas les mêmes |
Dans une étude comparative, les carex, le panic érigé et le gamagrass ont réduit les résidus d'hydrocarbures pétroliers plus efficacement que les plantations ligneuses, mais les résultats concernant les HAP dépendaient fortement du sol, de la disponibilité des nutriments et de l'activité de la microflore de la plante. Même une même espèce végétale peut donner des résultats différents selon les sites.ARS)
Pesticides et herbicides dans l'eau et les eaux usées
| Usine | Mercredi | Contaminants étudiés dans les systèmes | Rôle |
|---|---|---|---|
| quenouille à feuilles larges | Étangs, fossés, marais | Pyréthroïdes, organophosphorés | Sorption, filtration, décomposition microbienne |
| Leersia à feuilles de figuier | Fossés de végétation | Perméthrine, atrazine et autres pesticides | Rétention des eaux de ruissellement |
| Canne | marais artificiels | Pesticides, PCB, produits organiques | RF/R |
| Roseaux | Systèmes humides | Ruissellement de pesticides | Filtration et soutien microbien |
| carex | marais artificiels | Mélanges de produits agrochimiques | Rétention des sédiments |
| Lentilles d'eau | Eau | Certains phénols et polluants dissous | RF/FD |
| Ivan | Bande côtière | Pesticides et matière organique dissoute | G/R |
Les fossés de végétation et les tourbières artificielles ne détruisent pas nécessairement la totalité du pesticide : une partie de la substance peut être temporairement retenue dans la végétation et les sédiments. Par conséquent, une analyse de l’eau, des sédiments et de la biomasse est nécessaire.ARS)
4. Herbicides, solvants et explosifs
Solvants chlorés et BTEX
| Usine | polluants | Mécanisme | Commentaire |
|---|---|---|---|
| peuplier hybride | TCE, certains solvants chlorés, BTEX | G/FD/R | L'une des options de bois les plus étudiées |
| Ivan | Solvants, BTEX, composés organiques mixtes | G/R | Convient aux eaux souterraines peu profondes |
| Peuplier baumier et formes apparentées | TCE et matières organiques dissoutes | G/FD | Il est nécessaire de surveiller les éventuelles libérations de métabolites volatils. |
| Luzerne | Certains solvants dans la couche superficielle | R | Rhizosphère développée |
| ray-grass | polluants organiques légers | R | Pour la couche supérieure du sol |
| Canne | Solvants dans les eaux usées | RF/R | Dans le cadre de marais artificiels |
L'EPA indique que des phytotechnologies ont été appliquées ou testées pour le TCE, d'autres solvants chlorés, le BTEX, les produits pétroliers et les eaux souterraines contaminées.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))
explosifs
| polluant | Plantes | Mécanisme | Notation |
|---|---|---|---|
| TNT | peuplier hybride, saule, graminées, plantes aquatiques | FD/R | Le TNT peut être transformé dans les tissus et la rhizosphère. |
| RDX | peuplier, saule, cultures aquatiques | FD/G | Transfert possible avec de l'eau et transformation partielle |
| HMX | peupliers, graminées, plantes des marais | R/partiellement FD | Il se décompose généralement plus difficilement |
| perchlorate | saules, peupliers, herbes, systèmes de marais | R/G | Les bactéries de la zone racinaire jouent un rôle important |
| Restes de munitions | mélanges d'herbes et de peupliers | R/FD | Nécessite une inspection pour détecter les munitions non explosées |
Le choix des espèces pour le TNT et le RDX ne peut se faire uniquement sur la base de tableaux issus de la littérature : l’EPA souligne la nécessité de prendre en compte les sous-produits, la densité d’élevage, la profondeur de contamination et le comportement de la substance dans les eaux souterraines.nepis.epa.gov)
5. Métaux, radionucléides et eaux usées contaminées
Rhizofiltration de l'eau
| Usine | Mercredi | contaminants possibles | Particularités |
|---|---|---|---|
| Tournesol | Hydroponie, réservoirs | Pb, Cd, Zn, certains radionucléides | Masse racinaire importante |
| moutarde Sarepta | Hydroponique | Pb, Cd et autres métaux | Le plomb reste souvent principalement dans les racines |
| Lentilles d'eau | Eau de surface | Métaux, nutriments, matières organiques | Croissance rapide et récolte facile |
| Polyroot | Spirodela polyrhiza | Zn, Pb, Ni | Adsorption initiale rapide |
| jacinthe d'eau | Eaux chaudes | Fe, Cd, Pb et autres métaux | Très invasif ; son utilisation en Suisse, hors d'un environnement clos, n'est pas envisageable. |
| Rogoz | Peu profond | Cr, Pb, Cu, Zn, Cd | Les métaux sont retenus dans les racines et les sédiments |
| Canne | marais artificiels | Fe, Cu, Zn, Pb, Cd | Idéal pour une zone de filtration permanente |
| Roseau du lac | Peu profond | Métaux, nutriments | Stabilisation par précipitation |
| Laîche commune | Se propageant | Fe, Mn et métaux mixtes | Pour les eaux acides des mines |
| carex | Systèmes humides | Métaux et matières en suspension | Filtration et fixation des sédiments |
Lors de la purification de l'eau, les métaux ne migrent généralement pas vers les feuilles, mais se fixent plutôt aux racines, aux dépôts de fer sur celles-ci et aux sédiments de fond. Il est donc nécessaire d'éliminer périodiquement non seulement les plantes, mais aussi parfois les sédiments contaminés.ARS)
Contamination radioactive
| Radionucléide ou groupe | Plantes possibles | Fonction préférée |
|---|---|---|
| Césium-137 | tournesol, amarante, moutarde, ray-grass | Essai de phytoextraction |
| Strontium-90 | tournesol, moutarde, céréales | Extraction de type calcium |
| Uranium | tournesol, moutarde, plantes aquatiques | Rhizofiltration et rétention racinaire |
| Radionucléides dans l'eau | tournesol, lentille d'eau, macrophytes des marais | Fédération de Russie |
| pollution mixte | graminées non alimentaires, colza, miscanthus | Gestion végétale et limitation de la chaîne alimentaire |
Concernant les radionucléides, le choix d'une plante ne doit pas se faire sans un projet radiologique. L'AIEA souligne que le transfert du césium et d'autres radionucléides dépend des propriétés du sol et des espèces végétales ; dans de nombreux cas, il est plus fiable de réduire l'absorption par les cultures, de cultiver des produits non alimentaires, d'ajouter des liants ou d'enlever la couche arable que de tenter une phytoextraction complète.www-pub.iaea.org)
6. Eaux souterraines et lixiviats contaminés
Plantes ligneuses pour le contrôle phytohydraulique
| Usine | Où postuler | À quoi ça sert ? |
|---|---|---|
| peuplier hybride | Eau souterraine peu profonde | Consomme de l'eau et freine l'expansion du panache. |
| peuplier noir | Plaines inondables, zones industrielles humides | Interception de l'eau et formation de la rhizosphère |
| osier en osier | Zones humides, filtrats | Croissance rapide et transpiration élevée |
| saule blanc | Des sols plus profonds et plus humides | Barrière hydraulique à long terme |
| saule chèvre | sols humides perturbés | Consolidation des pionniers |
| Aulne noir | Zones inondées | Drainage, fixation de l'azote et restauration des sols |
| Cyprès des marais | Climat chaud | Interception de l'eau |
| Eucalyptus | Seules les régions chaudes appropriées | transpiration très élevée |
Limite de profondeur
Les arbres ne sont efficaces que là où leurs racines ou l'eau capillaire peuvent les atteindre. Les anciennes directives de l'EPA concernant les saules et les peupliers indiquent une profondeur d'intervention approximative de plusieurs mètres, mais la profondeur réelle dépend du type de sol, de l'oxygène, du niveau d'eau et de l'espèce d'arbre.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))
système de purification du filtrat
En pratique, la séquence suivante fonctionne mieux :
bassin d'accumulation → sédimentation des matières en suspension → zone de quenouilles et de roseaux → zone de joncs et de carex → plantation de saules → bassin de contrôle.
| Cercle | Plantes | La tâche principale |
|---|---|---|
| Première zone humide | quenouille, roseau | Rétention des matières en suspension et des métaux |
| La deuxième zone marécageuse | carex, carex, roseau | Post-traitement biologique et chimique |
| Zone arborée | saule, peuplier, aulne | Consommation d'eau et rhizosphère profonde |
| Niveau flottant | lentilles d'eau dans une piscine contrôlée | Élimination des nutriments dissous |
| Zone d'arrivée | plantes des marais locales | Polissage de l'eau et bioindication |
7. Sélénium, mercure et composés organiques volatils
phytovolatilisation
| Pollution | Plantes | Ce qui se passe | Le principal risque |
|---|---|---|---|
| Sélénium | Moutarde indienne, colza, chardon-Marie, certains légumes crucifères | Conversion d'une partie du Se en composés volatils | La pollution n'est pas complètement éliminée, mais transférée dans l'air. |
| Mercure | plantes expérimentales et systèmes microbiens-plantes | transformation possible en forme élémentaire ou organique | Redispersion du mercure |
| TCE et solvants volatils | peuplier, saule | Absorption, transformation partielle et transpiration | Libération possible de substances ou de métabolites par les feuilles |
| Certains composés organiques | peuplier, saule, plantes des marais | FD/V | L'air et les métabolites doivent être surveillés. |
La phytovolatilisation n'est pas automatiquement considérée comme une dépollution : le contaminant peut simplement migrer du sol ou de l'eau vers l'atmosphère. L'EPA exige une évaluation du devenir final du contaminant et de l'acceptabilité de ses produits de transformation.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))
Concernant le mercure, cette approche est particulièrement controversée. Dans un contexte environnemental typique, il est plus prudent d'envisager :
isolation de la source ;
fixation du sol;
prévention de la méthylation ;
purification contrôlée de l'eau ;
élimination des zones les plus contaminées.
8. Sélection rapide des plantes pour une tâche
| Tâche | Ensemble de base |
|---|---|
| Extraction du Cd et du Zn | Noccaea caerulescens+ moutarde + saule |
| Extraction de Ni | Odontarrhenaspp. |
| Extraction d'As | Pteris vittata |
| stabilisation du plomb | fétuque + ray-grass + miscanthus + saule |
| Stabilisation des terrils miniers | agrostide + fétuque + roseau + bouleau/pin |
| Cr dans les sols gorgés d'eau | massette + carex + substrat organique |
| Pétrole et diesel | ray-grass + fétuque + luzerne + saule |
| PATTE | mélanges de céréales + inoculation microbienne + parcelle témoin |
| Ruissellement de pesticides | quenouille + leersia + carex + roseau |
| TCE et solvants | peuplier hybride + saule |
| TNT/RDX | peuplier + saule + rhizosphère herbeuse |
| Métaux dans l'eau | tournesol/moutarde en système fermé + massette et roseau |
| lixiviat de décharge | marais artificiel + plantation de saules |
| Cs-137 et Sr-90 | Seules les plantations expérimentales non alimentaires sont soumises à un contrôle radiologique. |
| Sélénium | moutarde et colza, mais avec un contrôle des composés volatils |
9. Régime privilégié pour l'Europe centrale et la Suisse
Pour un climat tempéré, un ensemble de plantes vivaces pratiques :
sols secs contaminés
fétuque rouge;
fétuque roseau;
ray-grass;
litorne;
miscanthus;
bouleau;
pin;
saule à chèvres.
sols humides
saule blanc;
osier en osier;
peuplier;
aulne noir;
brochet de gazon;
un tamis;
carex.
marais de traitement des eaux usées
tapis;
canne;
roseau;
un tamis;
carex;
lentilles d'eau contrôlées.
Parcelles d'extraction d'essai
moutarde;
tournesol;
Noccaea caerulescens;
Pteris vittata- uniquement dans un microclimat approprié ou un système fermé ;
Hyperaccumulateurs de nickel spécialisés.
Avant d'introduire des plantes non indigènes, vérifiez leur caractère envahissant et leur statut autorisé. La jacinthe d'eau et certaines plantes exotiques à croissance rapide ne sont autorisées que dans des environnements clos et contrôlés, et non à l'état sauvage.
Règle obligatoire pour la gestion de la récolte
Toute la biomasse provenant des sites de phytoextraction doit être considérée comme potentiellement contaminée.
Ce n'est pas autorisé :
manger;
utiliser comme matière première médicinale ;
nourrir les animaux;
placer dans le compost régulier ;
répandre comme paillis;
brûler au four ;
Utilisation pour la production de biochar domestique.
L'EPA précise que les usines ayant accumulé des contaminants doivent être collectées et envoyées pour un traitement ou une élimination contrôlés ; le traitement thermique préserve les métaux et les concentre dans les cendres.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))
Le principe principal
Les métaux ne se décomposent pas :Ils sont extraits ou stabilisés. Le pétrole, le diesel, les HAP, les pesticides et les solvants peuvent se décomposermais son efficacité est déterminée par la microflore, l'oxygène, l'humidité et la disponibilité du polluant. Les radionucléides nécessitent un projet radiologique distinct. Les installations font partie intégrante du système, mais ne remplacent pas les analyses, l'hydrogéologie et l'élimination sécuritaire des déchets.