Phytovolatilisation
Définition
La phytovolatilisation consiste, pour certaines plantes, en association avec leur microflore de rhizosphère, à pouvoir accélérer la volatilisation de polluants des sols et substrats, comme par exemple du mercure et du sélénium. Le sélénium peut passer de formes non volatiles à des formes méthylées volatiles et ainsi être extrait du sol.
La phytovolatilisation implique l'absorption de contaminants par les racines des plantes et sa conversion à l'état gazeux, puis sa libération dans l'atmosphère. Ce processus est entraîné par l'évapotranspiration des plantes.
Les deux types de phytovolatilisation :
Représentation schématique de la phytovolatilisation où les métaux sont volatilisés par le processus d'évaporation par les plantes.
Explications
Les plantes peuvent interagir avec une variété de composés organiques et affecter ainsi le devenir et le transport de nombreux contaminants environnementaux. Les composés organiques volatils peuvent être volatilisés à partir des tiges ou des feuilles (phytovolatilisation directe) ou du sol en raison des activités des racines des plantes (phytovolatilisation indirecte).
Les flux de contaminants volatilisés par les plantes sont importants à toutes les échelles, allant des déversements locaux de contaminants aux flux mondiaux de méthane émanant des écosystèmes réduisant biochimiquement le carbone organique. Des études aident à différencier clairement la phytovolatilisation directe et indirecte, à partir de la physiologie des plantes à l'origine de la phytovolatilisation dans différents écosystèmes.
Les techniques de mesure actuelles comportent des difficultés courantes dans la conception expérimentale. Les rapports de phytovolatilisation constante que les composés à faible coefficient de partage octanol-air sont plus susceptibles d'être phytovolatilisés (log KOA < 5). Les rapports de phytovolatilisation directe sur les sites de terrain se comparent favorablement aux prédictions du modèle. De futures étudesi pourraient mieux quantifier les flux de phytovolatilisation à l'échelle du champ.
Compléments détaillés
Pour les composés organiques volatils et semi-volatils (COV), la volatilisation à partir de la plante, ou phytovolatilisation, peut représenter un mécanisme de perte majeur.
La phytovolatilisation est souvent considérée comme bénéfique, car la phytovolatilisation du contaminant entraîne généralement une dilution substantielle et une décomposition photochimique dans l'atmosphère.
À l'inverse, la phytovolatilisation peut être considérée comme un risque dans les zones urbaines, où un potentiel d'exposition existe et où la qualité de l'air est dégradée, comme les zones de non-conformité, bien que des preuves minimes liées à cette préoccupation soient présentes dans la littérature actuelle.
La phytovolatilisation a été largement observée pour un certain nombre de contaminants, à la fois inorganiques et organiques. Les formes volatiles de plusieurs composés inorganiques peuvent être volatilisées à partir de plantes, notamment Se, As et Hg.
De plus, la phytovolatilisation de l'eau tritiée a été signalée, bien qu'elle soit plus correctement décrite simplement comme la transpiration et ne sera pas discutée plus en détail ici. Au lieu de cela, cette revue se concentre sur la phytovolatilisation des composés organiques et présente les méthodes de mesure existantes et en développement, les rapports de laboratoire et de terrain et les approches de modélisation.
L'examen présente également le domaine physico-chimique où la phytovolatilisation des composés organiques a été observée et fournit des sujets où des recherches supplémentaires sont nécessaires pour faire progresser les connaissances actuelles.
Processus
Avant de discuter des mesures et des rapports de phytovolatilisation, la terminologie doit être clarifiée. La phytovolatilisation peut exister sous deux formes différentes : la phytovolatilisation directe et indirecte.
La phytovolatilisation directe est la forme la plus intuitive et la mieux étudiée, résultant de l'absorption par les plantes et de la translocation des contaminants, conduisant finalement à la volatilisation du composé de la tige/du tronc et des feuilles. Historiquement, ce processus est simplement appelé "phytovolatilisation" ou le contaminant est dit "transpiré", car cette voie ressemble à la voie vasculaire de transpiration de l'eau.
Cependant, la voie de phytovolatilisation directe diffère souvent de la transpiration, car de nombreux composés phytovolatilisés sont modérément hydrophobes, capables de diffuser à travers des barrières hydrophobes telles que la cutine dans l'épiderme ou la subérine dans les tissus dermiques ligneux.
La phytovolatilisation directe nécessite que la plante absorbe, transloque et volatilise le composé, de sorte que la volatilisation des composés produits ou transformés par la plante n'est pas considérée comme directement phytovolatilisée.
Les composés qui ne sont pas considérés comme directement phytovolatilisés comprennent la grande quantité et la diversité des COV produits et émis par les plantes et les produits de transformation, comme la phytotransformation du sélénite en séléniure de diméthyle plus volatil.
La phytovolatilisation indirecte est l'augmentation du flux de contaminants volatils du sous-sol résultant des activités des racines des plantes. Les plantes déplacent de grandes quantités d'eau (environ 62 000 km3/an dans le monde) et explorent simultanément de grands volumes de sol. Ces processus provoquent de profonds changements dans le destin et le transport chimiques du sous-sol.
Les activités des racines des plantes peuvent augmenter le flux de contaminants volatils du sous-sol par les mécanismes suivants :
- abaissement de la nappe phréatique;
- advection avec flux de gaz provoquée par les fluctuations journalières de la nappe phréatique;
- Augmentation de la perméabilité du sol;
- Transport chimique par redistribution hydraulique;
- Advection avec de l'eau vers la surface;
- Interception des précipitations qui autrement s'infiltreraient pour diluer et éloigner les COV de la surface.
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "phytovolatilisation" :
0 antonyme (sens contraire).
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