Accumulation et effets des éléments métalliques sur les populations végétales spontanées de trois crassiers métallurgiques : peut-on utiliser les plantes comme bioindicateurs ?

Abstract

National audienceThe actual risk of metals doesn't depend on their total concentrations, but rather on their bioavailability and own toxicity, it is important to get suitable tools for evaluating bioavailability and ecological effects of metals in situ. In this context, characterization of bioindicators of soil quality is a challenging issue. In this work, we hypothesized that plants colonizing metal-contaminated soils could be an efficient tool to assess both the bioavailability of metals, and their effect on local ecosystem. To check this hypothesis, we studied spontaneous vegetation colonizing three metallurgical landfills characterised by different total and extractible heavy metals fractions (Table 1), both in terms of metal accumulation in leaves and of phytosociological associations. Results (Tables 2 and 3) showed that for two out of the three studied sites, leaf metals in native plants were closely comparable to normal concentrations found in plants growing in uncontaminated soil, while for the third site average levels in Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were significantly higher. Thus, measurements of leaf metals clearly discriminated the studied sites, with respect to actual metal phytoavailability. Botanical survey of the three study sites showed that the vegetation was quite normal, with common species, their associations were unusual and, among the four major plant groups we identified, three of them had never been described. This suggested that metallurgical soils had an effect on the structure of plant communities independently from metal bioavailability. These overall results show that beside soil analyses, plants can provide additional indications regarding both the effects and potential mobility of pollutants.Il est aujourd'hui important de disposer d'outils efficaces pour évaluer la biodisponibilité et les effets écologiques des éléments métalliques des sols pollués. Dans ce contexte, la caractérisation de bioindicateurs de la qualité des sols représente un enjeu important. Pour répondre à cet objectif, nous proposons d'étudier l'accumulation foliaire et les associations végétales de la flore spontanée. Trois sites contaminés ont été étudiés. Sur deux d'entre eux, les concentrations métalliques (Cr, Cu, Ni, Pb et Zn) mesurées dans les plantes sont comparables à celles de la végétation se développant en milieu naturel non contaminé. Pour le troisième, ces concentrations sont significativement supérieures. De plus, ces analyses ont permis de différencier clairement les sites au regard de la phytodisponibilité des métaux. L'étude botanique des sites contaminés indique que si la végétation paraît normale, avec beaucoup d'espèces communes, les quatre associations végétales identifiées sont néanmoins particulières, voire inédites pour trois d'entre elles. Cette observation suggère que le substrat, indépendamment de la mobilité des métaux, a un effet sur la structure des communautés végétales. L'ensemble de ces résultats montre que l'analyse classique de sol, peut être avantageusement complétée par des analyses de la végétation au regard de l'estimation de la biodisponibilité des éléments métalliques et de leurs effets