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A sustainable approach to manage metal-contaminated soils: a preliminary greenhouse study for the possible production of metal-enriched ryegrass biomass for biosourced catalysts

Authors :
Alina Ghinet
Christophe Waterlot
Marie Hechelski
Pierrick Dufrénoy
Brice Louvel
Laboratoire Génie Civil et géo-Environnement (LGCgE) - EA 4515 (LGCgE)
Université d'Artois (UA)-Université de Lille-IMT Lille Douai
Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Hautes Etudes d’Ingénieur [Lille] (HEI)
Unité de Recherche en Chimie Organique et Macromoléculaire (URCOM)
Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)
Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Normandie Université (NU)
Lille Inflammation Research International Center (LIRIC)
Institut Pasteur de Lille
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Alexandru Ioan Cuza University of Iași [Romania]
Biotechnologie et Gestion des Agents Pathogènes en agriculture (BioGAP)
Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille-Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille-Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (Groupe ISA)
The authors warmly thank the 'Fondation de la Catho de Lille, France' and Yncréa Hauts-de-France for the financial support of this work.
Laboratoire de Génie Civil et Géo-Environnement (LGCgE) - ULR 4515 (LGCgE)
Université d'Artois (UA)-Université de Lille-Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-JUNIA (JUNIA)
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)
JUNIA (JUNIA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Lille Inflammation Research International Center - U 995 (LIRIC)
Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (ISA)
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille-Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille
Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Institut Pasteur de Lille
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)
Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (ISA)-Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (Groupe ISA)
Source :
Environmental Monitoring and Assessment, Environmental Monitoring and Assessment, Springer Verlag (Germany), 2019, 191 (10), pp.626. ⟨10.1007/s10661-019-7782-8⟩, Environmental Monitoring and Assessment, 2019, 191 (10), pp.626. ⟨10.1007/s10661-019-7782-8⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2019.

Abstract

International audience; Two kitchen garden soils (A and B) sampled in contaminated areas were amended using phosphates in sustainable quantities in order to reduce the environmental availability of potentially toxic inorganic elements (PTEs) and to favour the availability of alkali, alkali earth and micronutrients. The environmental availability of PTEs was evaluated using a potential plant for revegetation of contaminated soils (ryegrass) and a mixture of low molecular weight organic acids. Despite the highest contamination level of B, the concentration of metals was highest in the ryegrass shoots grown on A for the two harvests. These results correlated well with those obtained using low molecular weight organic acids for Cd, Zn and Cu, whereas this mixture failed to represent the transfer of nutrients due to the presence of biological and physiological mechanisms. The statistical differences between the biomass of ryegrass obtained at the first and the second harvests were attributed to the decrease of available potassium, implicated in the growth and development of plants. Phosphates increased the ratios Zn/Cd, Zn/Pb and Zn/Cu up to 176 ± 48, 38 ± 6 and 80 ± 12, respectively, and made possible the reduction of the concentration of Cd and Pb in the shoots of ryegrass by 22% and 25%, respectively. The concentration of Zn in the shoots of ryegrass from the first and the second harvests grown on soil A were in the range 1050–2000 mg kg−1, making this plant a potential biomass to (i) produce biosourced catalysts for organic chemistry applications in a circular economy concept and (ii) limit human exposure to commercial Lewis acids. A preliminary application was identified. © 2019, Springer Nature Switzerland AG.

Details

ISSN :
15732959 and 01676369
Volume :
191
Database :
OpenAIRE
Journal :
Environmental Monitoring and Assessment
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f98a11ff833abb72243172093caa7650