Accumulation of trace elements and tolerance to metal stress of the halophytes that colonize the edges of the lagoon of Bizerte (Tunisia)

The lagoon of Bizerte underwent a mixed anthropic pollution, essentially enhanced by the unlimited industrial waste derived from Iron Factory “El Fouledh”, Industrial Refining Tunisian Company, Cement Company and from 400 industrial units established around it. This waste includes major pollutants conducive to a degradation of the ecological conditions of this lagoon. Previous research dealt with most of the different ecosystem components: soil, sediments, water, and aquatic organisms. In the present study, we have been interested in the halophytes inhabiting the edges of Bizerte lagoon. This study would allow us to identify the accumulating species to be used in the programs of phytoremediation. Shoots of Atriplex portulacoides, Arthrocnemum indicum, Salicornia arabica and Suaeda fruticosa were harvested, rinsed, dried and then crushed. Analyses were focused on few trace metals: Pb, Cu, Zn and Cd. Our results have allowed us to classify the halophytes “A. portulacoides, A. indicum, S. arabica and S. fruticosa” among the accumulating species of Pb (respectively 84.6, 92.2, 102.9 and 86.3 μg.g-1 DW), of Cu (respectively 14.5, 15.1, 24.2 and 14.9 μg.g-1 DW) and of Zn (respectively 1370.1, 625.1, 1601.4 and 772.5 μg.g-1 DW). Also, A. portulacoides and S. arabica are distinguished by their ability to store significant amounts of Zn which gives them a potential utility in the remediation programs. As regards Cd, we have shown that all studied species are hyper-accumulators of this metal (A. portulacoides: 274.0 μg.g-1 DW; A. indicum: 280.4 μg.g-1 DW; S. arabica: 211.6 μg.g-1 DW and S. fruticosa: 209.0 μg.g-1 DW). It should be noted that the harvested halophytes do not show any sign of toxicity, and they are able to accumulate more important amounts of heavy metals and to tolerate the metallic stress. These results show that the studied halophytes can be recommended for all programs of phytoremediation in polluted and salty areasLa lagune de Bizerte subit une pollution anthropique mixte engendrée essentiellement par les rejets industriels non limités provenant de l'usine sidérurgique « El Fouledh », de la société tunisienne des industries de raffinage, de la cimenterie et des 400 unités industrielles recensées autour d'elle. Ces rejets constituent des polluants majeurs conduisant à une dégradation des conditions écologiques de ce plan d'eau. Les travaux de recherche antérieurs ont touché à la plupart des composantes de cet écosystème: sol, sédiments, eau, organismes aquatiques. Dans le présent travail, nous nous sommes intéressés à l'étude des halophytes peuplant les bordures de la lagune de Bizerte. Cette étude permettrait d'identifier les espèces accumulatrices en vue de les utiliser dans les programmes de phytoremédiation. Les parties aériennes d'Atriplex portulacoides, Arthrocnemum indicum, Salicornia arabica et Suaeda fruticosa ont été récoltées, rincées, séchées puis broyées. Les analyses ont porté sur quelques éléments traces: Pb, Cu, Zn et Cd. Nos résultats ont permis de classer les halophytes "A. portulacoides, A. indicum, S. arabica et S. fruticosa" parmi les espèces accumulatrices de Pb (respectivement 84.6, 92.2, 102.9 et 86.3 μg.g-1 MS), de Cu (respectivement 14.5, 15.1, 24.2 et 14.9 μg.g-1 MS) et de Zn (respectivement 1370.1, 625.1, 1601.4 et 772.5 μg.g-1 MS). A. portulacoides et S. arabica se distinguent par leurs capacités à piéger d'importantes quantités de Zn d'où la possibilité de les utiliser dans les programmes de dépollution. En ce qui concerne le Cd, nous avons montré que toutes les espèces étudiées sont des hyper-accumulatrices de ce métal (A. portulacoides: 274.0 μg.g-1 MS ; A. indicum: 280.4 μg.g-1 MS ; S. arabica: 211.6 μg.g-1 MS et S. fruticosa: 209.0 μg.g-1 MS). Il faut noter que les halophytes récoltées ne présentent aucun symptôme de toxicité, elles sont capables d'accumuler des quantités plus importantes d'éléments traces et de tolérer le stress métallique. Ce résultat montre que les halophytes étudiées peuvent être recommandées pour tous programmes de phytoremédiation des sols pollués des zones non cultivées

Accumulation des éléments traces et tolérance au stress métallique chez les halophytes colonisant les bordures de la lagune de Bizerte (Tunisie)

Accumulation of trace elements and tolerance to metal stress of the halophytes that colonize the edges of the lagoon of Bizerte (Tunisia). The lagoon of Bizerte underwent a mixed anthropic pollution, essentially enhanced by the unlimited industrial waste derived from Iron Factory “ El Fouledh”, Industrial Refining Tunisian Company, Cement Company and from 400 industrial units established around it. This waste includes major pollutants conducive to a degradation of the ecological conditions of this lagoon. Previous research dealt with most of the different ecosystem components : soil, sediments, water, and aquatic organisms. In the present study, we have been interested in the halophytes inhabiting the edges of Bizerte lagoon. This study would allow us to identify the accumulating species to be used in the programs of phytoremediation. Shoots of Atriplex portulacoides, Arthrocnemum indicum, Salicornia arabica and Suaeda fruticosa were harvested, rinsed, dried and then crushed. Analyses were focused on few trace metals : Pb, Cu, Zn and Cd. Our results have allowed us to classify the halophytes “A. portulacoides, A. indicum, S. arabica and S. fruticosa” among the accumulating species of Pb (respectively 84.6, 92.2, 102.9 and 86.3 μg. g-1 DW), of Cu (respectively 14.5, 15.1, 24.2 and 14.9 μg. g-1 DW) and of Zn (respectively 1370.1, 625.1, 1601.4 and 772.5 μg. g-1 DW). Also, A. portulacoides and S. arabica are distinguished by their ability to store significant amounts of Zn which gives them a potential utility in the remediation programs. As regards Cd, we have shown that all studied species are hyper-accumulators of this metal (A. portulacoides : 274.0 μg. g-1 DW ; A. indicum : 280.4 μg. g-1 DW ; S. arabica : 211.6 μg. g-1 DW and S. fruticosa : 209.0 μg. g-1 DW). It should be noted that the harvested halophytes do not show any sign of toxicity, and they are able to accumulate more important amounts of heavy metals and to tolerate the metallic stress. These results show that the studied halophytes can be recommended for all programs of phytoremediation in polluted and salty areas.La lagune de Bizerte subit une pollution anthropique mixte engendrée essentiellement par les rejets industriels non limités provenant de l’usine sidérurgique «El Fouledh», de la société tunisienne des industries de raffinage, de la cimenterie et des 400 unités industrielles recensées autour d’elle. Ces rejets constituent des polluants majeurs conduisant à une dégradation des conditions écologiques de ce plan d’eau. Les travaux de recherche antérieurs ont touché à la plupart des composantes de cet écosystème : sol, sédiments, eau, organismes aquatiques. Dans le présent travail, nous nous sommes intéressés à l’étude des halophytes peuplant les bordures de la lagune de Bizerte. Cette étude permettrait d’identifier les espèces accumulatrices en vue de les utiliser dans les programmes de phytoremédiation. Les parties aériennes d’Atriplex portulacoides, Arthrocnemum indicum, Salicornia arabica et Suaeda fruticosa ont été récoltées, rincées, séchées puis broyées. Les analyses ont porté sur quelques éléments traces : Pb, Cu, Zn et Cd. Nos résultats ont permis de classer les halophytes “A. portulacoides, A. indicum, S. arabica et S. fruticosa” parmi les espèces accumulatrices de Pb (respectivement 84.6, 92.2, 102.9 et 86.3 μg. g-1 MS), de Cu (respectivement 14.5, 15.1, 24.2 et 14.9 μg. g-1 MS) et de Zn (respectivement 1370.1, 625.1, 1601.4 et 772.5 μg. g-1 MS ). A. portulacoides et S. arabica se distinguent par leurs capacités à piéger d’importantes quantités de Zn d’où la possibilité de les utiliser dans les programmes de dépollution. En ce qui concerne le Cd, nous avons montré que toutes les espèces étudiées sont des hyper-accumulatrices de ce métal (A. portulacoides : 274.0 μg. g-1 MS  ; A. indicum : 280.4 μg. g-1 MS  ; S. arabica : 211.6 μg. g-1 MS et S. fruticosa : 209.0 μg. g-1 MS ). Il faut noter que les halophytes récoltées ne présentent aucun symptôme de toxicité, elles sont capables d’accumuler des quantités plus importantes d’éléments traces et de tolérer le stress métallique. Ce résultat montre que les halophytes étudiées peuvent être recommandées pour tous programmes de phytoremédiation des sols pollués des zones non cultivées.Sleimi Noomene, Bankaji Insaf, Dallai Meriem, Daly Yahia Kéfi Ons. Accumulation des éléments traces et tolérance au stress métallique chez les halophytes colonisant les bordures de la lagune de Bizerte (Tunisie). In: Revue d'Écologie (La Terre et La Vie), tome 69, n°1, 2014. pp. 49-59