Characterization and mobility of arsenic and heavy metalsinsoils polluted by the destruction of arsenic-containingshells from the Great War

International audienceDestruction of chemical munitions from World War I has caused extensive local top soil contamination by arsenic and heavy metals. The biogeochemical behavior of toxic elements is poorly documented in this type of environment. Four soils were sampled presenting different levels of contamination. The range of As concentrations in the samples was 1937–72,820 mg/kg. Concentrations of Zn, Cu and Pb reached 90,190 mg/kg, 9113 mg/kg and 5777 mg/kg, respectively. The high clay content of the subsoil and large amounts of charcoal from the use of firewood during the burning process constitute an ample reservoir of metals and As-binding materials. However, SEM–EDS observations showed different forms of association for metals and As. In metal-rich grains, several phases were identified: crystalline phases, where arsenate secondary minerals were detected, and an amorphous phase rich in Fe, Zn, Cu, and As. The secondary arsenate minerals, identified by XRD, were adamite and olivenite (zinc and copper arsenates, respectively) and two pharmacosiderites. The amorphous material was the principal carrier of As and metals in the central part of the site. This singular mineral assemblage probably resulted from the heat treatment of arsenic-containing shells. Microbial characterization included total cell counts, respiration, and determination of As(III)-oxidizing activities. Results showed the presence of microorganisms actively contributing to metabolism of carbon and arsenic, even in the most polluted soil, thereby influencing the fate of bioavailable As on the site. However, the mobility of As correlated mainly with the availability of iron sinks

Expression de l'ARNm HLA-C : Corrélations avec les dimorphismes C/T à -32kb et -35kb, le polymorphisme allélique HLA-C et les haplotypes HLA-B-C

Lors des recherches de donneurs non-apparentés de cellules souches hématopoïétiques (CSH), l'identification d'un donneur avec une incompatibilité HLA-C représente fréquemment le meilleur choix en l'absence de donneur entièrement compatible. L'impact des mismatches HLA-C sur l'alloréactivité des lymphocytes pourrait être influencé par le taux d'expression des antigènes HLA-C. Un donneur 9/10-compatible ayant un allèle HLA-C associé à une faible expression pourrait donc être un bon candidat pour une greffe de CSH. Deux dimorphismes ont été décrits comme étant associés à des différences d'expression de HLA-C. Une quantification de l'ARNm HLA-C a révélé que l'expression des allèles HLA-C n'était corrélée à ces SNPs mais montrait une grande variabilité dans chaque groupe d'allèles, essentiellement liée à l'hétérozygotie HLA-C. Par ailleurs, une corrélation entre le taux d'expression de l'ARNm HLA-C et les haplotypes HLA-B-C a été observée. Ces résultats pourraient contribuer à prédire l'alloréactivité des cellules lors de greffes de CSH chez des patients/donneurs HLA-C incompatibles

Identification of 3 novel HLA-B alleles: B*08:173, B*18:72:03 and B*53:05:02

A total of 3 novel human leukocyte antigen-B (HLA-B) alleles were detected by next generation sequencing and confirmed by monoallelic sequencing

Sélection d'amendements organiques et minéraux pour diminuer la mobilité de contaminants (Pb, As, Ba, Zn) dans des résidus miniers: apport pour la phytostabilisation assistée

International audienceLes résidus miniers sont des sources majeures de contamination en métaux et métalloïdes dans l’environnement, de par leur dispersion lors de l’envol de particules ou leur lixiviation et transfert vers les nappes souterraines et les eaux superficielles. La stabilisation physique et géochimique de ces résidus acides, toxiques, pauvres en nutriments et de texture sableuse constitue un sérieux défi environnemental. En vue de faciliter le développement d’une couverture végétale et de diminuer la mobilité du Pb issu des résidus d'une ancienne mine d'Ag-Pb, des expériences de percolation en microcosmes ont été réalisées pour comparer l’efficacité d’amendements minéraux et organiques (Thouin et al., 2019). Ces résidus ont été mélangés avec 5% en poids d’«ochre», une boue minière riche en oxy-hydroxydes de fer, et avec du fumier de vache (0, 0,15, 1 et 2% en poids), et le résidu non amendé a servi de témoin. Les microcosmes ont été soumis à un arrosage hebdomadaire pendant 84 jours. L’ajout d’ochre a permis d’augmenter le pH de 4 à des valeurs comprises entre 7 et 8 et de diminuer considérablement la concentration en Pb dissous (de 13 à 15 mg.L-1 à 0,1 mg.L-1), sans croître significativement la mobilité de As, Ba et Zn. Les oxy-hydroxydes de fer ont ainsi adsorbé majoritairement Pb. Une augmentation transitoire de la diversité microbienne fonctionnelle et d’une lixiviation modérée de Pb (0,4 mg.L-1) a été observée par l’ajout de 1% et 2% de fumier avec un pic après un mois d’incubation, ces deux phénomènes étant liés à la maturation du fumier. Les microcosmes plantés ont révélé que la croissance du ray-grass était améliorée par l’ajout d’ochre et de fumier, avec une biomasse multipliée par 4,8 comparativement au résidu seul. La prochaine étape expérimentale concerne le suivi de la phytostabilisation à l'échelle métrique, en mésocosme instrumenté, avec les amendements sélectionnés et Agrostis capillaris, une espèce végétale naturellement présente sur le site minier

Sélection d'amendements organiques et minéraux pour diminuer la mobilité de contaminants (Pb, As, Ba, Zn) dans des résidus miniers: apport pour la phytostabilisation assistée

International audienceLes résidus miniers sont des sources majeures de contamination en métaux et métalloïdes dans l’environnement, de par leur dispersion lors de l’envol de particules ou leur lixiviation et transfert vers les nappes souterraines et les eaux superficielles. La stabilisation physique et géochimique de ces résidus acides, toxiques, pauvres en nutriments et de texture sableuse constitue un sérieux défi environnemental. En vue de faciliter le développement d’une couverture végétale et de diminuer la mobilité du Pb issu des résidus d'une ancienne mine d'Ag-Pb, des expériences de percolation en microcosmes ont été réalisées pour comparer l’efficacité d’amendements minéraux et organiques (Thouin et al., 2019). Ces résidus ont été mélangés avec 5% en poids d’«ochre», une boue minière riche en oxy-hydroxydes de fer, et avec du fumier de vache (0, 0,15, 1 et 2% en poids), et le résidu non amendé a servi de témoin. Les microcosmes ont été soumis à un arrosage hebdomadaire pendant 84 jours. L’ajout d’ochre a permis d’augmenter le pH de 4 à des valeurs comprises entre 7 et 8 et de diminuer considérablement la concentration en Pb dissous (de 13 à 15 mg.L-1 à 0,1 mg.L-1), sans croître significativement la mobilité de As, Ba et Zn. Les oxy-hydroxydes de fer ont ainsi adsorbé majoritairement Pb. Une augmentation transitoire de la diversité microbienne fonctionnelle et d’une lixiviation modérée de Pb (0,4 mg.L-1) a été observée par l’ajout de 1% et 2% de fumier avec un pic après un mois d’incubation, ces deux phénomènes étant liés à la maturation du fumier. Les microcosmes plantés ont révélé que la croissance du ray-grass était améliorée par l’ajout d’ochre et de fumier, avec une biomasse multipliée par 4,8 comparativement au résidu seul. La prochaine étape expérimentale concerne le suivi de la phytostabilisation à l'échelle métrique, en mésocosme instrumenté, avec les amendements sélectionnés et Agrostis capillaris, une espèce végétale naturellement présente sur le site minier

Comparing near and mid-infrared reflectance spectroscopy for determining properties of Malagasy soils, using global or LOCAL calibration

Nowadays, near infrared (NIR) and mid-infrared (mid-IR) reflectance spectroscopy are recognised useful approaches for quantifying soil properties, cost and time effectively. The aim of this work was to compare predictions of soil carbon (C) and nitrogen (N) content, C/N ratio, substrate-induced respiration (SIR) and denitrifying enzyme activity (DEA) using NIR and mid-IR spectroscopy over a diverse set of 360 Malagasy topsoils. Partial least square regression was used for fitting NIR and mid-IR spectra to conventional data through procedures of calibration either global (one prediction model for all samples) or LOCAL (one prediction model per sample). Prediction accuracy was assessed according to validation (r(2)), standard error of prediction (SEP) in proportion to the mean and ratio of standard deviation to SEP (RPD). Using both NIR and mid-IR spectroscopy, global calibration over the whole sample set yielded predictions that were excellent for C and N (r(2) > 0.9, SEP= 3), good for C/N, acceptable for SIR, but poor for DEA. LOCAL calibration improved C/N and SIR predictions with both NIR and mid-IR spectroscopy, while DEA prediction became acceptable with NIR spectroscopy only. Additional improvement was achieved when LOCAL calibration was carried out over the fine-textured sub-set, especially for SIR (r(2)>0.9, SEP3). In contrast, LOCAL calibration over the coarse-textured sub-set was clearly not useful for improving prediction accuracy. NIR outperformed mid-IR spectroscopy whatever the variable, the calibration procedure and the sample set (except for SIR over the coarse-textured sub-set, where both similar), suggesting its possible superiority for tropical soils

Detection and quantification of As(III)-oxidizing microbes in soils highly polluted by breaking-down of old chemical ammunition during inter-war

International audienceThe open-burning of organo-arsenical compounds present in chemical ammunitions from the First World War was responsible for locally high concentrations of arsenic in top-soil of a highly polluted site from the region of Verdun (France). In order to understand the biogeochemistry of arsenic in this type of environment, quantitative and qualitative characteristics of microbial communities were determined in soil samples with differing As pollution levels. The total concentration of micro-organisms was negatively affected by the pollution level. However the proportion of heterotrophic As(III)-oxidizing organisms and the As(III)-oxidizing rate were higher in the most contaminated than in the less contaminated samples. These results suggest that pollutants, including arsenic, exerted a selective pressure on composition and/or activity of microbial communities

Arsenic speciation related to mineral and microbial context in a soil polluted by the destruction of arsenical shells from the Great War

International audienceDuring the period from 1920 to 1928, 200,000 unfired German chemical ammunitions from World War I were broken down and open-burned near the former western Frontline. This destruction resulted in locally severe top-soil contamination by arsenic, heavy metals and dioxins and furans. The main type of shell, called “blue cross shell” were loaded high explosives coating a glass bottle containing solid diphenylchloroarsine (CLARK 1) and diphenylcyanoarsine (CLARK 2) which have released considerable amounts of arsenic oxides during their combustion. The biogeochemical behavior of arsenic is poorly documented in this type of environment. The aim of this study was to explore the arsenic speciation in relation to mineral and microbial compartments in this particular context.. Four soils were sampled presenting different levels of contamination. The concentrations of major and trace elements were analyzed by ICP-MS. In the samples, the concentration range of arsenic was 1937-72,820 mg/kg. Zinc, copper and lead reached concentrations up to 90,190 mg/kg, 9113 mg/kg and 5777 mg/kg, respectively. SEM observations and EDS analyses were performed on different grains. Results showed that the polluted material was composed of inherited minerals (silicates), charcoal and secondary phases, carrier of metals. In metal rich grains, two phases were identified : a crystalline phase, where arsenic was associated with copper and zinc, and an amorphous phase rich in iron, zinc, copper, and arsenic. Four secondary arsenate minerals were identified by X-ray diffraction: adamite and olivenite (zinc and copper arsenates, respectively) and two pharmacosiderites. Arsenic speciation displayed by SEM-EDS and XRD was proven to be directly linked to the thermal treatments of shells. Indeed, the two main As-carriers were identified as vitreous phases, composed of a blend of metals, and secondary arsenates minerals, which were formed in the material’s porosity during its cooling. AsIII and AsV concentrations were 1577 mg/kg and 70,178 mg/kg, respectively : whereas AsV was the major species, AsIII concentration was high. Microbial activities may influence the speciation and mobility of the bioavailable fraction of As, in relation with redox conditions and organic matter. Microbial characterization included total cell counts, respiration, and determination of AsIII-oxidizing and AsV reducing activities. Results showed the presence of microorganisms actively contributing to carbon and arsenic metabolims, even in the most polluted soil, thus potentially driving cycle of biovailable As on the site

Temporal evolution of surface and sub-surface geochemistry and microbial communities of Pb-rich mine tailings during phytostabilization: A one-year pilot-scale study

International audienceOld mine waste repositories can present health and/or environmental issues linked to their erosion, inducing dissemination of metals and metalloids in air and water that can be attenuated through phytostabilization. Here, the effect of this widespread phytomanagement option on the biogeochemistry of a Pb-rich mine waste was evaluated with a laboratory pilot-scale experiment giving access to the non-saturated and saturated zones below the rhizosphere compartment. Amendment of the tailings surface with biochar, manure and iron-oxide-rich ochre promoted growth of the seeded Agrostis capillaris plants. These events were accompanied by an increase of pH and a decrease of Pb concentration in pore water of the surface layer, and by a transient increase of Pb, Zn, and Ba concentrations in the deeper saturated levels. Macroscopic and microscopic observations (SEM) suggest that Pb was immobilized in A. capillaris rhizosphere through mechanical entrapment of tailing particles. Microbial taxonomic and metabolic diversities increased in the amended phytostabilized surface levels, with a rise of the proportion of heterotrophic micro-organisms. Below the surface, a transient modification of microbial communities was observed in the non-saturated and saturated levels, however 11 months after seeding, the prokaryotic community of the deepest saturated zone was close to that of the initial tailings. pH and water saturation seemed to be the main parameters driving prokaryotic communities’ structures. Results obtained at pilot-scale will help to precisely evaluate the impacts of phytostabilization on the temporal evolution of reactions driving the fate of pollutants inside the tailings dumps