Transcript Présentation du M2 Sociologie et Ergonomie

Revue Ecologie-Environnement (10) : 2014
ISSN: 1112-5888
http://fsnv.univ-tiaret.dz/revues.php
Bioaccumulation de trois métaux lourds (Pb, Zn et Cd) par le lichen,
Xanthoria parietina, dans la région Algéroise
SARMOUM Mohamed1,2 ⃰, DJEBBAR Réda2 & LATRECHE Khaled2
1
Laboratoire d’Agro-biotechnologie et de Nutrition en Zones Semi-arides, Université Ibn Khaldoun–
Tiaret.
2
Laboratoire D’Ecologie végétale & environnement-FSB-USTHB BP32 Al Alia Bab Ezzouar, Alger
*Auteur correspondant : [email protected]
Résumé: Dans le présent travail, le lichen Xanthoria parietina est utilisé comme accumulateur de trois métaux
lourd dans la région d’Alger. Nous avons effectué des prélèvements du matériel biologique (le lichen), à travers
10 stations dans la région d’Alger et la station de référence (Lakhdaria). Au total, 25 échantillons ont été
prélevés et analysés. Trois métaux lourds ont été choisis pour le dosage, ainsi que la proline (acide aminé de
stress) pour l’ensemble des échantillons. Les résultats obtenus montrent une forte accumulation du plomb et du
zinc dans les stations urbaines, caractérisées par un fort trafic routier et/ou une activité industrielle intense. Pour
le cadmium, les teneurs enregistrés pour l’ensemble des stations sont faibles. Les résultats obtenus pour la
proline n’ont pas permet une corrélation avec les teneurs en métaux dosés. Cependant, les teneurs en proline
enregistrés sont élevés, ceci suggère peut être une corrélation avec d’autre polluants. Ces résultats montrent aussi
la tolérance de Xanthoria parietina au stress métallique, et par conséquence son efficacité d’être utilisée dans les
programmes de biosurveillance de la qualité de l’air.
Mots clés : Bioaccumulation, métaux lourd, Xanthoria parietina, proline, Alger.
Abstract: In the present work, the lichen Xanthoria parietina is used as an accumulator of three heavy metals in
the Algiers region. We took samples of biological material (lichen), through 10 stations in the Algiers region and
the reference station (Lakhdaria). In total 25 samples were taken and analyzed. Three heavy metals were chosen
for the assay, as well as proline (amino acid stress) for all samples. The results show a strong accumulation of
lead and zinc in urban stations, characterized by a high traffic road and/or intense industrial activity. For
cadmium, the recorded contents for all stations are low. The results obtained for proline did not allow a
correlation with the measured levels of metals. However, the recorded contents are high proline; this may
suggest a correlation with the other pollutants. These results also show tolerance Xanthoria parietina to metal
stress, and therefore its effectiveness to be used in biomonitoring programs of air quality.
Keywords: Bioaccumulation, heavy metals, Xanthoria parietina, proline, Algiers.
‫ ﻟﻘﺬ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺄﺧﺬ‬،‫ ﻟﺘﺨﺰﯾﻦ اﻟﻤﻌﺎدن اﻟﺜﻘﯿﻠﺔ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮى ﻣﻨﻄﻘﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮ اﻟﻌﺎﺻﻤﺔ‬Xanthoria parietina ‫ ﻓﻲ اطﺎر ھﺬا اﻟﻌﻤﻞ أﺳﺘﻌﻤﻞ اﻻﺷﻨﯿﺔ‬:‫ﻣﻠﺨﺺ‬
‫ ﻣﻮﻗﻊ ﻓﯿﻤﺎ‬25 ‫ ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺠﻤﻮع ﺗﻢ ﻣﻌﺎﯾﻨﺔ و ﺗﺤﻠﯿﻞ‬.‫ ﻣﺤﻄﺎت ﻓﻲ اﻟﺠﺰاﺋﺮ اﻟﻌﺎﺻﻤﺔ و اﻟﻤﺤﻄﺔ اﻟﻤﺮﺟﻌﯿﺔ اﻻﺧﻀﺮﯾﺔ‬10 ‫اﻟﻌﯿﻨﺎت )اﻻﺷﻨﯿﺔ( ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮى‬
.‫ﯾﺨﺺ اﻟﻤﻌﺎدن اﻟﺜﻘﯿﻠﺔ و ﻛﺬﻟﻚ اﻟﺤﻤﺾ اﻻﻣﯿﻨﻲ اﻟﺒﺮوﻟﯿﻦ اﻟﺬي ﯾﻌﺘﺒﺮ ﻛﺎﺷﻒ ﻟﻺﺟﮭﺎد‬
‫ ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﻜﺎدﻣﯿﻮم‬.‫اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ ﺗﺒﯿﻦ ﺗﺨﺰﯾﻦ ﻗﻮي ﻟﻤﻌﺪن اﻟﺮﺻﺎص و اﻟﺰﻧﻚ ﻓﻲ اﻟﻤﻨﺎطﻖ اﻟﺤﻀﺮﯾﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﺘﻤﯿﺰ ﺣﺮﻛﯿﺔ ﻣﺮورﯾﺔ ﻛﺜﯿﻔﺔ ﻧﺸﺎط ﺻﻨﺎﻋﻲ‬
‫اﻟﺘﺮﻛﯿﺰات ﺿﻌﯿﻔﺔ ﻋﻠﻰ اﻟﻌﻤﻮم و ﻛﺬﻟﻚ ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﺒﺮوﻟﯿﻦ ﻟﻢ ﻧﺠﺪ ﻋﻼﻗﺔ واﺿﺤﺔ ﻣﻊ ﺗﺮﻛﯿﺰ اﻟﻤﻌﺎدن اﻟﺜﻘﯿﻠﺔ ﺑﺎﻟﺮﻏﻢ ﻣﻦ ارﺗﻔﺎع ﺗﺮﻛﯿﺰ اﻟﺒﺮوﻟﯿﻦ ﻓﻲ أﻏﻠﺐ‬
‫ و ﻋﻠﯿﮫ ﯾﻤﻜﻦ اﻻﺳﺘﻨﺘﺎج أن درﺟﺎت اﻟﺘﻠﻮث ﺑﺎﻟﻤﻌﺎدن اﻟﺜﻘﯿﻠﺔ ﺟﺪ ﻣﺮﺗﻔﻌﺔ ﻓﻲ ﻣﻨﻄﻘﺔ اﻟﺪراﺳﺔ و ﻛﺬﻟﻚ اﻷﺷﻨﯿﺔ ﺗﻘﺎوم اﻹﺟﮭﺎد اﻟﻤﻌﺪﻧﻲ و ﯾﻤﻜﻦ‬.‫اﻟﻌﯿﻨﺎت‬
.‫اﺳﺘﺨﺪاﻣﮭﺎ ﻓﻲ ﺑﺮاﻣﺞ اﻟﻤﺮاﻗﺒﺔ اﻟﺒﯿﻮﻟﻮﺟﯿﺔ ﻟﻠﺘﻠﻮث اﻟﮭﻮاﺋﻲ‬
.‫ اﻟﺠﺰاﺋﺮ اﻟﻌﺎﺻﻤﺔ‬،‫ ﺑﺮوﻟﯿﻦ‬، Xanthoria parietina ‫ أﺷﻨﯿﺔ‬،‫ ﻣﻌﺎدن ﺛﻘﯿﻠﺔ‬،‫ اﻟﺘﺨﺰﯾﻦ اﻟﺤﯿﻮي‬: ‫اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ‬
Introduction
Elle permet aussi d’estimer les effets cumulés dans
le temps et la synergie entre les polluants
(Chakhparonian, 1995).
L’utilisation des organismes vivants dans la
surveillance de la qualité de l’air (Biomonitoring),
constitue aujourd’hui un domaine de recherche très
ambitieux (Benard et al., 2004). Cette méthode a
l’avantage d’être rapide et moins coûteuse par
rapport aux méthodes physico-chimiques.
Les lichens sont des organismes particulièrement
bien adaptés pour l’étude des polluants
atmosphériques aussi bien gazeux que particulières.
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Ils doivent cette efficacité à leurs particularités
anatomiques (absence de cuticule, anatomie très
lâches) et leurs caractéristiques physiologiques
(croissance très longues, activité physiologique
continue, absence de stomates et des mécanismes de
régulation) (Van Haluwyne et Lerond, 1987 ; Van
Haluwyne et Garrec, 2002).
Notre travail, consiste à doser trois métaux (Pb, Zn
et Cd) et la proline dans le lichen Xanthoria
parietina prélevé de différentes stations de la région
d’Alger. Nous tenterons ainsi de mettre en évidence
des liens éventuels entre la bioaccumulation de ces
métaux et le degré de pollution d’une part, et entre
ces métaux et la proline d’autre part.
Les méthodes qui utilisent les lichens pour
l’évaluation de la qualité de l’air sont nombreuses
(Signoret, 2002 ; Rahali, 2003). Parmi elles, il existe
des méthodes dites qualitatives, qui s’appuient sur
une échelle de corrélation entre la végétation
lichenique et le taux de pollution, d’autres sont
appelées quantitatives qui tentent à doser les
éléments polluants dans les tissus des lichens.
Matériel et méthodes
1. Cadre physique
La zone d’étude s’étale sur l’Algérois, entre les
latitudes 36° 43' et 36° 49' Nord et les longitudes
2° 58' et 3° 12' Est. L’altitude variée entre 50 et
400m. Les précipitations moyennes annuelles sont à
l’ordre de 600 mm/an. Quant aux températures, T
min = 10°C, T max = 26.3°C. Le climat donc est de
type méditerranéen, subhumide à hiver chaud. Les
vents dominants: W et NW (ONM, 2004).
Etant donnée, que les polluants sont généralement
des substances xénobiotiques et qui peuvent
déclencher des effets toxiques chez l’organisme, ce
dernier peut réagir par la synthèse de certaines
substances pour neutraliser les effets néfastes des
polluants. Ces substances peuvent être utilisées
comme des biomarqueurs de stress (Lagadic et al.,
1997). La proline est connue comme un
biomarqueur efficace pour de nombreux agents de
stress dont la pollution (Larcher, 1995 ; Peterson,
1996).
Figure 1. Localisation
(Echelle : 1/ 200000).
géographique
de
la
La population totale est estimée de 2 562 428 h
(1998). Le trafic automobile atteint 674 570
véhicules en 2003 (ONS, 2005).
On a choisi comme station référence la région de
Lakhdaria (Bouira), elle est située à 70 Km au sudest d’Alger.
zone
d’étude
et
de
stations
d’échantillonnage
2. Echantillonnage
Le lichen choisi pour ce travail est Xanthoria
parietina, qui est un lichen foliacé, assez abondant
dans la région d’étude (Rahali, 2003), cette espèce
appartient à la classe des ascolichens, ordre des
cyclocarpales et famille de caloplacacées (Ozenda
et Clauzade, 1970). Son indice de toxitolérance est
de 07, qui lui qualifié comme une espèce assez
tolérante à la pollution atmosphérique (Kirchbaum et
Wirth, 1997).
Le prélèvement des échantillons a été fait sur des
troncs d’arbre au niveau de 11 stations (renfermant
25 sites) de la région d’Alger, ainsi qu’à station de
référence de Lakhdaria (W. Bouira).
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Les échantillons prélevés sont emballés dans des
sachets en plastique qui servent à la conservation de
courte durée. Ainsi, toutes les indications
nécessaires du site sont notées sur place notamment :
l’exposition, la distance à l’axe routier, le degré
d’urbanisation…etc.
3. Minéralisation des échantillons
Il s’agit d’une minéralisation par voie humide. Cette
technique consiste à faire réagir 0.5 g de matière
végétale sèche avec 10 ml d’acide nitrique (HNO3 à
53%) dans un matras pendant une nuit puis
évaporer-le à sec sur un bain de sable ou une plaque
chauffante. Ensuite, on rajoute 10 ml d’HCl, et on
ajuste le volume par l’eau distillée jusqu'à 50 ml.
Au laboratoire le matériel végétal frais est étalé et
laissé sécher dans une étuve puis conserver dans des
boites.
Tableau 1. Caractéristiques des stations échantillonnées.
Données
Activité industrielle Action anthropique
Urbanisation
Trafic automobile
BAINEM
++
+++
+
+
BAB EZZOUAR
+++
+++
+++
+++
EL-HARRACH
TELEMLY
EL MADANIA
BOUZAREAH
HAMMA
BEN-AKNOUN
BAB EL-OUED
+
+
+
+
++
0
+
++
+++
++
+
+++
++
++
+++
+++
++
+
+++
+
+++
+++
+++
++
+
+++
+++
+++
LAKHDARIA
0
++
+
+
BOUCHAOUI
0
+
+
+
0: absence, +: faible, ++: moyenne, +++: forte
4. Dosage par spectrophotométrie d’absorption
atomique
Groupe I : Caractérisé par une forte accumulation
du plomb (teneurs supérieures à 100 µg/g).
Il renferme les sites 22, 23 et 21 (Chevalier), le site
15 (Riad EL Fath), le site 8 (Jardin d’essai), 24 et 25
(Ben Aknoun), 6 et 7 (Belfort) et le site 14
(Telemly).
Pour le dosage des trois éléments choisis (Pb, Cd et
Zn), nous avons utilisé la technique de
spectrophotométrie d’absorption atomique à flamme.
L’appareil utilisé est un spectrophotomètre de
marque : Solaar M; séries: Thermo-élémental.
Groupe II : Teneurs moyennes (entre 50 et 100
µg/g), dont les sites sont : 4 et 5 (Bab Ezzouar),
9 (Jardin d’essai), 16 (Riad El Fath), 20 (Bab ELOued), 1 et 3 (Bainem), 17 (Lakhdaria) et 13
(Bouzareah).
5. Dosage de la proline
La technique de dosage utilisée dans cette étude est
celle de Troll et Lindsey, (1955) modifié en 1992
par Magne et Larcher.
Résultats et discussions
Groupe III : Faibles teneurs (inférieure à 50 µg/g) :
renferme les sites 19 (Bouchaoui), 2 (Bainem), 10,
11 et 12 (Bouzareah) et le site 18 à Lakhdaria.
1. Résultats
L’accumulation des métaux lourds et la proline des
25 échantillons prélevés in situ, et analysés selon les
techniques décrites précédemment, sont représentés
dans les figures ci-dessous. Ils sont exprimés en
microgramme de l’élément étudié par gramme de
matière végétale sèche (µg/g MVS). Ainsi, chaque
résultat représente la moyenne de trois essais réalisés
dans les mêmes conditions d’expérimentation.
1.1. Plomb
D’après la figure (2), on peut constater que les
teneurs en plomb varient d’un site à un autre, allant
de 31,67 µg/g dans le site 10 (Bouzareah), jusqu'à
254,06 µg/g dans le site 22 (Chevalier). On se basant
sur les résultats obtenus, et la teneur normale établit
par Rahali (2003), on peut distinguer 03 groupes :
Figure 2. Teneurs en plomb (µg/g) dans les
différentes stations.
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1.2. Zinc
1.4. La proline
Les résultats de dosage de Zinc sont représentés
dans la figure (3). Les teneurs varient de 60.97 µg/g
dans le site 12 (Bouzareah) à 260.87 µg/g (site : 4,
Bab-Ezzouar).
En général, on constate une variation significative
des teneurs en proline dans les échantillons analysés
allant de 22.96 µg/g à Lakhdaria (site 17) jusqu’à
128.91µg/g à El-Hamma (site 08). Dans cet
intervalle on distingue trois classes :
Classe I : Renferme essentiellement les sites
forestiers peu pollués (Lakhdaria, Bouzareah et
Bouchaoui), dans cette classe la teneur en proline est
inférieure à 40 µg/g.
Classe II : Renferme les sites urbains de la région
d’étude (Belfort, Bab Ezzouar, Ben Aknoun
et Chevalier), dont les teneurs varient entre 45.06
et 81.66 µg/g.
Classe III : Elle regroupe les sites fortement
urbanisés et pollués (EL-Hamma, Telemly et Bab El
Oued) dont les teneurs comprise entre 102.91 et
128.91 µg/g.
Figure 3. Teneurs en Zinc (µg/g) dans les
différentes stations.
D’après ces résultats et la teneur normale en zinc,
établit par Yash, (1998), on peut distinguer les
groupes suivants :
Groupe I : Dont nous constatons une forte
accumulation du zinc (supérieure à 150 µg/g).
Il renferme les sites : 4 (Bab Ezzouar), 22 et 23
(Chevalier) et le site 7 (Belfort).
Groupe II : Accumulation moyenne (entre 100
et 150 µg/g). Il s’agit des sites : 15 (Riad EL Fath),
1et 2 (Bainem), 8 et 9 (Jardin d’essai), 5 (B.E.Z), 21
(Chevalier), 20 (B.E.O), 24 et 25 (Ben Aknoun),
6 (INA), 14 (Telemly) et 13 (Bouzareah).
Figure 5. Teneurs en Proline (µg/g).
Groupe III : Accumulation faible (inférieure à
100 µg/g). Il s’agit des sites : 16 (Riad EL-Fath),
19 (Bouchaoui), 10,11 et 12 (Bouzareah), 17 et 18
(Lakhdaria).
2. Discussion
On remarque généralement que l’accumulation du
plomb et du zinc est forte dans les sites urbains et
sub-urbains situés à proximité des axes routiers à
fort trafic automobile (Chevalier, jardin d’essai et
Belfort), les teneurs faibles étant enregistrées dans
les sites forestiers et naturels qui sont loin de
l’activité humaine (Bouzareah, Bouchaoui et
Lakhdaria). On peut même constater une variation
entre les teneurs en plomb dans la même station,
comme c’est le cas au Jardin d’Essai (site 8 et 9).
Nous pouvons lier cela à l’influence de la distance
par rapport à l’axe routier. En effet le premier est
situé à 30m, tandis que le deuxième à 50 m.
1.3. Cadmium
Les résultats obtenus pour le dosage du Cadmium
sont représentés dans la figure 4. Les teneurs en
Cadmium sont très proches et généralement faibles
(allant de 6,25 µg/g jusqu’à 14,79 µg/g).
Les teneurs élevées en Zinc enregistrées dans les
stations de Bab-Ezzouar et de Bainem présentent
une particularité concernant leur situation proche des
activités industrielles. L’étude statistique des
éventuelles relations entre les polluants peut fournir
des informations concernant leur provenance,
sachant qu’une forte corrélation entre deux éléments
signifient une même source d’émission et vice versa.
Pour cela, nous avons calculé le coefficient de
corrélation (r), des éléments dosés.
Figure 4. Teneurs en cadmium (µg/g).
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Les résultats obtenus montrent qu’il y a une très
forte dépendance entre le plomb et le zinc (r = 0,64)
dans le quasi-totalité des sites étudiés (notant que le
coefficient de corrélation entre Pb et Zn est très
élevé en éliminant les sites 1, 2, 3,4 et 5, r = 0.919).
Or, le cadmium parait totalement indépendant vis-àvis des autres éléments. En effet, il présente des
relations faibles avec le zinc(r = 0,32) et très faibles
avec le plomb(r = 0,03).
stations urbaines, ceci permettra peut-être de mettre
en évidence la relation entre la proline et d’autres
polluants atmosphériques (Ozone, SOx, NOx…).
Références bibliographiques
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Paris, 801P.
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Doctorat d’Etat. INA, Alger, 302p.
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Lerond-Nord par les lichens. Contribution en tant
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Van Haluwyne Ch. et Garrec J.P., 2002.
Biosurveillance végétale de la qualité de l’air,
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Yenisoy S., Karakas S., & Tuncel S.G., 2004.
Geographic patterns of elemental deposition in the
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Xanthoria parietina. Sci.Tot.Envi (329), pp 43-60.
L’étude des relations proline-métaux lourds permet
de visualiser l’influence des retombés métalliques
(Pb, Zn, Cd) à Alger sur le métabolisme des
échantillons analysés, sachant qu’un coefficient de
corrélation élevée signifie que l’élément étudié est la
cause de stress que subit l’espèce. Les résultats
obtenus montrent des très faibles coefficients de
corrélation entre la proline et les éléments dosés
(r<0,2). Ceci montre à la fois que Xanthoria
parietina est une espèce résistante vis-à-vis des
éléments étudiés (Screbo et al. 2002, Rahali, 2003,
Yenisoy et al., 2004), et que l’agent de stress est
autre que le Plomb, le Zinc et le Cadmium.
Une relation très significative était montrée entre la
proline et d’autres polluants tels que le soufre chez
Xanthoria parietina dans la même zone d’étude
(Bouderba et al, 2004).
Conclusion
L’étude de l’accumulation des métaux lourds chez
Xanthoria parietina montre le degré de tolérance de
cette espèce lichenique vis-à-vis des éléments
étudiés ce qui la qualifie d’être bioaccumulatrice des polluants atmosphériques dont
les métaux lourds. Les teneurs en métaux enregistrés
dans les différentes stations sont très variables. Elles
sont généralement élevées par rapport aux teneurs
normales enregistrées dans les stations non polluées.
On se basant sur le taux d’accumulation des métaux
lourds par le lichen, nous pouvons classer nos
stations en trois catégories selon le degré de
pollution :
1. Stations fortement polluées, ce sont les stations
urbaines de l’agglomération d’Alger, ces dernières
sont caractérisées par un trafic routier intense et une
activité industrielle plus ou moins élevée. Il s’agit
de : Chevalier, Ben Aknoun, Bab-Ezzouar, Belfort et
EL-Hamma.
2. Stations moyennement polluées, Bab El Oued,
Telemly, El Madania et Bainem.
3. Stations à pollution faible, il s’agit des stations
forestières, qui sont loin de l’action anthropique :
Bouzareah, Bouchaoui et Lakhdaria.
En ce qui concerne nos résultats, la teneur en proline
parait totalement indépendante des teneurs des
métaux. En effet, Les teneurs en proline dépendent
d’un grand nombre des facteurs endogène (âge du
lichen, état physiologique etc.) et exogènes
(sècheresse, variation de température), mais aussi la
pollution atmosphérique. Nous avons remarqué que
les teneurs élevés ont été enregistrées dans les
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