Comportement et mobilité des éléments traces métalliques dans des sols environnant la mine de Tamra : contribution à la phytoremédiation par Casuarina glauca et rôles de la microflore bactérienne
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de la réhabilitation des sols contaminés du site minier de Tamra, dernière mine de fer à ciel ouvert encore en activité en Tunisie. L'exploitation prolongée de ce site a entraîné une accumulation significative d'éléments traces métal...
Wedi'i Gadw mewn:
| Prif Awdur: | |
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| Awduron Eraill: | , , , , , |
| Fformat: | Thèse numérique |
| Iaith: | Français Anglais |
| Cyhoeddwyd: |
2025.
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| Pynciau: | |
| Mynediad Ar-lein: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1082_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1082/abes https://theses.hal.science/tel-05662252 |
| Nodyn: |
Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : P2E - Physiologie, Ecologie et Environnement (Laboratoire), Tunisie. Institut national de recherche en génie rural eaux et forêts (1996-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Mikael Motelica-Heino (Président du jury) ; Chiraz Chaffei, Alexandra Courtin, Ammar Mlayah (Membre(s) du jury) ; Chiraz Chaffei, Alexandra Courtin (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Behavior and mobility of metallic trace elements in soils surrounding the Tamra mine :, contribution to phytoremediation by Casuarina glauca and roles of bacterial microflora |
| Crynodeb: | Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de la réhabilitation des sols contaminés du site minier de Tamra, dernière mine de fer à ciel ouvert encore en activité en Tunisie. L'exploitation prolongée de ce site a entraîné une accumulation significative d'éléments traces métalliques (ETM) - fer (Fe), zinc (Zn), manganèse (Mn), plomb (Pb), cadmium (Cd) et arsenic (As) - à l'origine d'une dégradation marquée des sols, des eaux et des écosystèmes environnants. L'objectif général de cette thèse est d'évaluer l'apport du biochar d'Eucalyptus, associé à la symbiose actinorhizienne de Casuarina glauca-Frankia pour atténuer les effets combinés de la toxicité des ETM et du stress hydrique. La première phase de ce travail a porté sur la caractérisation physico-chimique, minéralogique et biologique des sols miniers du site. Les analyses ont révélé une contamination en ETM élevée, une hétérogénéité spatiale marquée et une altération profonde du fonctionnement biologique. Le plomb, le cadmium et l'arsenic d'origine anthropique constituent les polluants dominants, présentant des risques écologiques et sanitaires majeurs. L'étude des activités enzymatiques du sol, indicatrices de la qualité biologique, a révélé un affaiblissement significatif des fonctions microbiennes, une acidité marquée et un déséquilibre des cycles biogéochimiques, témoignant d'un état de dégradation avancé. La distribution verticale des ETM a montré la migration de certains contaminants vers les horizons profonds, révélant un risque réel de transfert vers les nappes phréatiques. L'étude de la flore endémique du site a permis d'identifier plusieurs espèces tolérantes, notamment Oxalis pes-caprae et Myosotis sicula, capables de s'adapter à la toxicité métallique et présentant un potentiel de phytoremédiation. Parallèlement, l'analyse du réseau hydrique local a confirmé la contamination des eaux de surface et de source en As, Pb et Cd, indiquant des risques sanitaires accrus pour les populations riveraines. Dans un deuxième volet, la faisabilité d'une phytoremédiation assistée par le biochar d'Eucalyptus, a été testée sur Casuarina glauca cultivée en conditions contrôlées. L'amendement du sol minier contaminé a amélioré significativement la croissance, la photosynthèse et la résilience hydrique des plants tout en réduisant la biodisponibilité du fer et la toxicité globale du substrat. Le biochar a également stimulé le développement des nodules racinaires symbiotiques, véritables puits de métaux, contribuant à leur immobilisation. Enfin, la sélection et la caractérisation de souches bactériennes tolérantes aux ETM, isolées des sols miniers de Tamra, ont conduit à l'identification de Pseudomonas sp. comme bio-inoculant prometteur. Combinée à un extrait aqueux de biochar d'Eucalyptus, cette souche a stimulé la germination et la vigueur des plantules de C. glauca, démontrant l'intérêt d'une approche synergique combinant bio-inoculants et amendements organiques pour la réhabilitation des sols miniers. Les résultats obtenus ont démontré l'efficacité d'une approche intégrée associant C. glauca, biochar d'Eucalyptus et microflore indigène, comme stratégie de phytoremédiation adaptée aux zones minières dégradées. Cette approche contribue à mieux comprendre les mécanismes de transfert et d'immobilisation des ETM dans les sols miniers et ouvre des perspectives opérationnelles pour la réhabilitation écologique des sites dégradés. Par une démarche multidisciplinaire intégrant écophysiologie, microbiologie et biogéochimie, cette étude apporte une contribution originale à la gestion durable des zones minières contaminées et à la promotion de stratégies de remédiation environnementale efficaces. This thesis is part of a study on the remediation of contaminated soil at the Tamra mining site, Tunisia's last remaining open-pit iron mine. Prolonged exploitation of this open-pit site has led to a significant accumulation of trace metals (TM) such as iron (Fe), zinc (Zn), manganese (Mn), lead (Pb), cadmium (Cd), and arsenic (As) causing significant degradation of the surrounding soil, water, and ecosystems. The overall objective of this thesis is to evaluate the contribution of Eucalyptus biochar, in interaction with the actinorhizian symbiosis of Casuarina glauca-Frankia, in reducing the combined effects of TME toxicity and water stress. The first phase of this work focused on characterizing the physicochemical, mineralogical, and biological properties of the mining soils at the Tamra site. The analyses revealed high heavy metal contamination, marked by significant spatial heterogeneity and pronounced deep alteration of soil biological functioning. Lead, cadmium, and arsenic of anthropogenic origin appear to be the dominant anthropogenic pollutants, posing major ecological and health risks. The study of soil enzymatic activities, which are indicators of biological quality, revealed a significant weakening of microbial functions, marked acidity, and an imbalance in biogeochemical cycles, indicating a state of severe degradation of the advanced soil ecosystem. Analysis of the vertical distribution of heavy metals showed the migration of certain contaminants to deeper horizons, highlighting a real risk of transfer to groundwater. These observations underscore the need for a targeted remediation strategy that takes into account the most mobile metals and the most impacted areas. At the same time, the study of the site's endemic flora revealed the presence of several tolerant species, notably Oxalis pes-caprae and Myosotis sicula, capable of adapting to metal toxicity and showing potential for phytoremediation. At the same time, analysis and assessment of the quality of the local water network confirmed the contamination of surface and spring water with As, Pb, and Cd, indicating increased health risks for local populations, particularly through ingestion. In a second phase, this work assessed the feasibility of phytoremediation assisted by eucalyptus-based biochar, which was tested when overapplied to Casuarina glauca grown under controlled conditions. Amending the contaminated mining soil with biochar significantly improved plant growth, photosynthesis, and water resilience while reducing iron bioavailability and overall substrate toxicity. At the same time, biochar also stimulated the development of symbiotic root nodules, which act as metal sinks, contributing to the immobilization of heavy metals in the soil. Finally, the selection and characterization of ETM-tolerant bacterial strains isolated from Tamra mining soils led to the identification of Pseudomonas sp. as a promising bioinoculant. Combined with an aqueous extract of Eucalyptus biochar, this strain significantly improved the germination and vigor of C. glauca seedlings, demonstrating the value of a synergistic approach combining bioinoculants and organic amendments for the rehabilitation of mining soils. The results obtained demonstrated the effectiveness of an integrated approach combining C. glauca, eucalyptus biochar, and indigenous microflora as a phytoremediation strategy suitable for degraded mining areas. This approach contributes to a better understanding of the mechanisms of transfer and immobilization of heavy metals in mining soils and opens up operational prospects for the ecological rehabilitation of degraded sites. Through the implementation of a multidisciplinary approach integrating ecophysiology, microbiology, and biogeochemistry, this study makes an original contribution to the sustainable management of contaminated mining areas and the promotion of effective environmental remediation strategies for contaminated mining areas. |
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| Disgrifiad o'r Eitem: | Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : P2E - Physiologie, Ecologie et Environnement (Laboratoire), Tunisie. Institut national de recherche en génie rural eaux et forêts (1996-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Mikael Motelica-Heino (Président du jury) ; Chiraz Chaffei, Alexandra Courtin, Ammar Mlayah (Membre(s) du jury) ; Chiraz Chaffei, Alexandra Courtin (Rapporteur(s)) |
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