Transfert des éléments traces métalliques ( ETMs ) dans le système sol- plante et évaluation des risques de contamination de la chaà®ne alimentaire. Etude des cas dans la ville de Lubumbashi en RDC

Table des matières

Epigraphe II

Dédicace III

Remerciements IV

Résumé V

Abstract VII

Table des matières IX

Liste des sigles et abréviations XI

Liste des tableaux, figures et photos XII

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTERATURE 3

1.1. Les activités minières dans le Haut-Katanga 3

1.1.1 Cadre physique du Haut-Katanga 3

1.1.2. Impact des activités minières sur l'environnement 4

1.2. Les élements traces métalliques (ETMs) 6

1.2.1. Définition 6

1.2.2. Sources et devenir des ETMs dans la nature 7

1.2.3 Les ETMs dans les sols 8

1.2.4 Les effets des ETMs sur les organismes vivants 9

1.2.5. Toxicité des ETMs 9

1.3 Transfert sol- plante des ETMs 11

1.3.1 Modes de pénétration des ETMs dans la plante 11

1.3.2 Devenir des ETMs dans la plante 12

1.3.3 Tolérance des plantes aux fortes concentrations en ETMs dans le sol 14

1.3.4 La réhabilitation des sols contaminés par les ETMs 16

1.4 Considérations générales sur l'amarante, la carotte, l'épinard et le chou de chine 18

1.4.1 L'amarante, Amarantus hybridus 18

1.4.2 La carotte, Daucus carota 18

1.4.3. L'épinard, Spinacia oleracea 19

1.4.4. Le chou de chine, Brassica chinensis 20

CHAPITRE 2. MATERIELS ET METHODES 21

2.1. Matériels 21

2.1.1. Matériel biologique 21

2.1.2 Le sol 21

2.1.3 La chaux 23

2.2 Méthodes 24

2.2.1 Dispositif expérimental 24

2.2.2. Conduite de l'essai 25

2.2.3. Observations 25

2.2.4. Traitements des sols et organes récoltes avant analyse au laboratoire 26

2.2.5. Traitement des données 26

CHAPITRE 3. RESULTATS ET DISCUSSION 28

3.1 Présentation des résultats 28

3.1.1 Influence des ETMs sur la croissance 28

3.1.2 Influence des ETMs sur la bioaccumulation 38

3.2 Discussion des résultats 40

3.2.1 Influence des ETMs sur la croissance 40

3.2.2. Influence des ETMs sur la bioaccumulation 45

CONCLUSION 47

Références bibliographiques 48

Annexes i

Liste des sigles et abréviations

A : Annexes

AA : absorption atomique

Al : aluminium

Be : béryllium

DEA : diplôme d'étude approfondie

ETM : Elément trace métallique

Gécamines/GCM : Générale des carrières et des mines

HCl : acide chlorhydrique

HClO₄ : acide perchlorique

HF : acide fluorique

HNO₃ : acide nitrique

KCl : chlorure de potassium

p : probabilité

pH : potentiel hydrogène

ppm : partie par million

UMHK : union minière du Haut-Katanga

Liste des tableaux, figures et photos

1. Tableaux

Tableau 1-1. Toxicité des ETMs sur les consommateurs...........................................10

Tableau 1-2. Aptitude de quelques plantes à accumuler les ETMs (Ademe, 1990) ..............13

Tableau 2-1. Caractéristiques du matériel biologique................................................21

Tableau 2-2. Sites de prélèvement et caractéristiques des échantillons des sols.................22

Tableau 2-3. Concentration des ETMs et pH des sols...............................................23

Tableau 3-1. Taux de reprise et Taux de survie de l'épinard........................................34

Tableau 3-2. Concentrations critiques des ETMs (ppm) dans les organes des plantes (Frageria et al, 2002 cités par Colinet, 2003).....................................................................38

Tableau 3-3. Concentration des ETMs en ppm dans les racines d'amarante......................38

Tableau 3-4. Teneurs des ETMs en ppm dans les racines d'épinard...............................39

Tableau 3-5. Teneur des ETMs en ppm dans les racines de chou..................................40

2. Figures

Fig. 1-1. Arc cuprifère Katangais (en rouge) (François, 1973)......................................... 3

Fig. 1-2 Exploitation minière au Katanga et pollutions métallifères (zones pointillées) y afférentes durant les périodes précoloniales, coloniales et récentes (adapté de Leteinturier et al, 1999)..................................................................................................................6

Fig 1-3. Réponse des plantes à la présence des fortes concentrations des ETMs dans le sol (adapté de Baker et Walker, 1989b)..................................................................................15

Fig. 2-1. Dispositif expérimental sur terrain (sous l'abri)...............................................24

Fig 3-1. Taux de levée moyen de l'amarante à 7 jours après semis...................................28

Fig 3-2. Evolution du taux de survie moyen de l'amarante à 15, 30 et 45 jours..................29

Fig 3-3 Evolution de la taille moyenne des plants d'amarante à 15, 30 et 45 jours..............30

Fig 3-4 Evolution du nombre moyen de feuilles d'amarante à 15, 30 et 45 jours.................30

Fig. 3-5. Taux de levée moyen de la carotte à 7 jours.....................................................31

Fig 3-.6 Evolution du taux de survie de la carotte à 30, 60 et 90 jours..............................32

Fig 3-7. Evolution de la taille des plants de carotte à 30, 60 et 90 jours............................32

Fig 3-8. Evolution du nombre de feuilles de la carotte à 30, 60 et 90 jours.......................33

Fig 3-9. Evolution de la taille moyenne des plants d'épinard à 15, 30 et 45 jours................34

Fig 3-10. Evolution du nombre moyen des feuilles d'épinard à 15, 30 et 45 jours..............35

Fig. 3-11. Influence des doses croissantes de chaux sur le taux de reprise du chou chinois.................................................................................................................36

Fig 3-12. Evolution du taux de survie du chou chinois à 15, 30 et 45 jours en fonction des doses croissante de chaux........................................................................................36

Fig 3-13. Influence des doses croissantes de chaux sur la taille des plantes de chou de chine.....................................................................................................................37

Fig 3-14. Influence des doses croissantes de chaux sur l'évolution du nombre des feuilles de chou de chine..........................................................................................................37

3. Photos