Cette recherche s’inscrit dans le contexte de la conception d’une filière originale comprenant la phytoextraction du nickel par la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d’Albanie et de sa valorisation de ce nickel, l’objectif étant d’arriver à un produit à haute valeur ajoutée. Les sols de serpentine peuvent être considérés comme une ressource secondaire. Ils contiennent des concentrations élevées en nickel mais à des teneurs insuffisantes pour être exploités par l’industrie minière. La plante Alyssum murale peut extraire et concentrer le nickel dans ses tissus. Le nickel présent dans la biomasse a pu être solubilisé quasiment totalement à l’acide sulfurique, en réacteur fermé puis à contre-courant en trois étapes. Cette lixiviation a produit une solution contenant du nickel lié à des molécules organiques ainsi que d’autres métaux et composés organiques. Les procédés de raffinage directs comme la précipitation sélective ou l’électroplaquage n’ont pas permis d’isoler le nickel. Deux voies ont été explorées : (i) l’extraction par un solvant organique sélectif du nickel (Cyanex 272) suivie d’une contre extraction par une solution aqueuse et électrodéposition et (ii) la cristallisation d’un sel double à partir du lixiviat préparé après incinération de la biomasse. La première voie a permis d’obtenir le nickel métal sous forme de cathode, la seconde a conduit au sel double sulfate de nickel et d’ammonium. Les produits ont été caractérisés par différentes techniques. Une étude technico-économique a montré le fort potentiel économique de la production de sel double / This research has been done in the context of the design of an original method aiming at obtaining high added value products of nickel, combining phytoextraction and valorization. Phytoextraction is conducted with the hyperaccumulating plant Alyssum murale, endemic species of serpentine soils in Albania. Serpentine soils can be considered as secondary resources: they contain high concentrations of nickel, which are not high enough for conventional mining techniques. The plant Alyssum murale can extract and concentrate nickel in its tissues. Nickel present in the biomass could be almost totally solubilized in batch reactor and with a 3 step countercurrent process. This leaching produced a solution containing nickel bound to organic molecules and other metals and organic compounds as well. Direct separation processes (e.g. selective precipitation and electrowinning) did not enable us to obtain nickel. Two methods have been investigated: (i) extraction by an organic nickel –selective solvent (Cyanex 272), extraction by an aqueous solution and electrowinning and (ii) crystallization of a double salt, nickel ammonium sulfate, from a leaching solution obtained from biomass ashes. Nickel products were characterized by different techniques. A technico-economical study showed the high commercial potential of the double salt production.

Adequate nutrition plays a key role in the phytoextraction of soil contaminants and may influence the response of plants to heavy metal toxicity. Nevertheless, there is no information on the influence of nitrogen (N), particularly in the forms of nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+), on tanzania guinea grass (Panicum maximum cv. Tanzania) under cadmium (Cd) stress. Thus, in the present work, it was aimed to study the effect of these ions on the mitigation of Cd toxicity in this grass. Plants were grown in a greenhouse, using plastic pots containing nutrient solution and ground quartz as substrate. The experiment was laid out in a randomized complete block design, in a 3 × 3 factorial arrangement, with six replications. The factors tested were NO3-/NH4+ ratios (100/0, 70/30 and 50/50) and Cd rates (0.0, 0.5 and 1.0 mmol L-1). Morphological, physiological and biochemical changes in the plants were studied throughout two growth periods. In addition to causing oxidative stress and visual toxicity symptoms, Cd exposure resulted in reduced chlorophyll content and photosynthetic activity, negatively affecting shoot and root growth. Moreover, it altered N metabolism and induced the accumulation of NO3- and NH4+ mainly in shoots, increasing plant total N concentration. The exclusive use of NO3- mitigated toxicity symptoms by favoring Cd accumulation in roots, maintaining normal N metabolism and increasing guaiacol peroxidase activity. On the other hand, although the simultaneous supply of NO3- and NH4+ increased the uptake, transport and accumulation of this metal by the grass, it also increased the photosynthetic capacity along with the synthesis of proline and protein. The use of these N forms at a 50/50 ratio increased the tolerance of the plants to Cd by inducing high superoxide dismutase and glutathione reductase activities in shoots and roots, respectively, maintaining cellular homeostasis and reducing oxidative stress. Cd uptake and accumulation in tanzania guinea grass are strongly related to the form of N available, and the negative effects of this metal on photosynthesis and on the balance between oxidants and antioxidants are attenuated by the partial replacement of NO3- by NH4+ in the nutrient solution. / A nutrição adequada desempenha papel fundamental na fitoextração de contaminantes do solo e pode influenciar a resposta das plantas à toxidez por metais pesados. No entanto, não há informações sobre a influência do nitrogênio (N), particularmente nas formas de nitrato (NO3-) e amônio (NH4+), no capim tanzânia (Panicum maximum cv. Tanzânia) sob estresse por cádmio (Cd). Assim, no presente trabalho, objetivou-se estudar o efeito desses íons na mitigação da toxidez por Cd nesse capim. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação, utilizando vasos plásticos contendo solução nutritiva e quartzo moído como substrato. O experimento foi arranjado em delineamento de blocos completos ao acaso, em esquema fatorial 3 × 3, com seis repetições. Os fatores testados foram proporções de NO3-/NH4+ (100/0, 70/30 e 50/50) e doses de Cd (0,0, 0,5 e 1,0 mmol L-1). Foram estudadas alterações morfológicas, fisiológicas e bioquímicas nas plantas ao longo de dois períodos de crescimento. Além de causar estresse oxidativo e sintomas visuais de toxidez, a exposição ao Cd resultou em baixos teor de clorofila e atividade fotossintética, afetando negativamente o crescimento da parte aérea e das raízes. Além disso, ela alterou o metabolismo do N e induziu o acúmulo de NO3- e NH4+ principalmente na parte aérea, aumentando a concentração de N total na planta. O uso exclusivo do NO3- mitigou sintomas de toxidez favorecendo o acúmulo de Cd nas raízes, mantendo o metabolismo normal do N e aumentando a atividade da guaiacol peroxidase. Por outro lado, embora o suprimento simultâneo de NO3- e NH4+ tenha aumentado a absorção, o transporte e o acúmulo desse metal pelo capim, também aumentou a capacidade fotossintética juntamente com a síntese de prolina e proteína. O uso dessas formas de N na proporção de 50/50 aumentou a tolerância das plantas ao Cd induzindo altas atividades da superóxido dismutase e da glutationa redutase na parte aérea e nas raízes, respectivamente, mantendo a homeostase celular e reduzindo o estresse oxidativo. A absorção e o acúmulo de Cd no capim tanzânia estão fortemente relacionados à forma de N disponível, e os efeitos negativos desse metal na fotossíntese e no balanço entre oxidantes e antioxidantes são atenuados pela substituição parcial de NO3- por NH4+ na solução nutritiva.

La phytoremédiation constitue une nouvelle technologie permettant de dépolluer les sols contaminés par l'utilisation de plantes. Parmi les différents aspects possibles de cette méthode, figure la phytoextraction basée sur l'absorption et l'accumulation du polluant dans les parties aériennes. Pour être efficace, il est nécessaire de disposer de plantes présentant une biomasse élevée. L'objectif de ce travail visait à sélectionner des variétés de moutarde indienne (Brassica juncea L.) tolérantes et accumulatrices de cadmium.<br />La première partie du travail a consisté à mettre au point et à optimiser une méthode de régénération in vitro de plantes de moutarde indienne, à partir de couches cellulaires minces transversales (CCMTs) (influence de l'organe utilisé, de AgNO3 et de la benzylaminopurine). La régénération a été réalisée en appliquant une pression de sélection par le cadmium pour modifier la tolérance au métal. <br />La deuxième partie aborde l'effet des traitements par le cadmium : in vitro et en serre, sur le développement des plants. Une analyse des perturbations physiologiques et biochimiques observées a permis d'évaluer la tolérance des plants vis à vis du cadmium et indiquent que les plantes néoformées en présence de cadmium mettent en place un système d'exclusion du métal.<br />Dans la troisième partie, pour compléter l'étude précédente sur des plantes néoformées, l'effet du cadmium a été testé sur des plantes de B. juncea directement issues de semis. Plusieurs paramètres physiologiques et biochimiques, caractéristiques des stress, ont été étudiés (activité gaïacol peroxydase, peroxydation des lipides, pigments, acides aminés libres, proline glucides, polyamines libres et conjuguées). En raison de leurs propriétés anti-oxydantes, une attention particulière a été portée aux polyamines dont l'application exogène permet d'envisager son utilisation pour améliorer la capacité d'accumulation du cadmium par les plantes.

L'objectif de ce travail était d'étudier les interactions entre une plante « phytoremédiatrice », Lantana camara (Verbenaceae), le ver de terre, Pontoscolex corethrurus (Glossoscolecidae) et les microorganismes telluriques d'un sol pollué au plomb. Dans un premier temps, il apparaît que dans les sols contaminés, la présence de ver conduit à un accroissement de la biomasse des parties aériennes et racinaires des plantes ainsi qu'à une augmentation de l'absorption de plomb. La caractérisation physico-chimique des agrégats racinaires a montré que l'activité des vers augmente le taux de matière organique, la capacité d'échange cationique ainsi que l'azote total, le potassium total et disponible. De plus, la présence des vers augmente certaines activités enzymatiques de la rhizosphère. La croissance accrue de L. camara pourrait résulter de ces différentes actions. L'action des vers de terre sur les plantes se ferait via les communautés microbiennes telluriques. Ainsi, la biomasse des microorganismes, bactéries et champignons, des agrégats racinaires augmente en présence de vers. La PCR-DGGE n'a pas permis de mettre en évidence de modifications de la structure taxonomique des communautés bactériennes sous l'influence du Pb et/ou du vers, par contre l'analyse des profils physiologiques par plaques Biolog montre clairement une diversification fonctionnelle bactérienne. Les communautés fongiques voient, elles, leur diversité taxonomique, augmenter sous l'action des vers. La restructuration des populations microbiennes, en présence de vers, des agrégats racinaires élaborés par les plantes en milieu pollué au plomb est l'élément déterminant pour la compréhension de l'impact de P. corethrurus sur la croissance et la phytoremédiation de L. camara. L'association de ces deux organismes aurait donc un potentiel considérable pour le traitement de sites industriels pollués au plomb

The overall efficiency of plants to remediate soils contaminated by metals depends on their growth ability especially on soils with low-fertility. For twelve weeks, the ability of Psoralea pinnata to grow well and remove chromium and iron from artificially contaminated soil was tested. The concentrations of chromium and iron in two soils obtained from different sources namely, University of South Africa premises (US) and commercial potting soil (PS) were 80 ppm, 130ppm, 180ppm, 230ppm, 280ppm, 330ppm, 380pp, 430ppm and 480ppm. Psoralea pinnata was transplanted into the contaminated soils and the experiments were watered daily to maintain 70% moisture at field capacity in a greenhouse. Shoot height and root length of Psoralea pinnata before and after planting were measured. Other parameters that were measured were number of leaves, wet shoot and dry weights, and wet root and dry weights. The growth of Psoralea pinnata, after 12 weeks of experimentation was noticeably affected by the concentrations of chromium and iron in the soil. The percentage increases in shoot height of Psoralea pinnata in the PS Soil (C-PS, 48cm from initial shoot height of 12.6cm) treatments were generally higher than the increases in the US Soil (C-US, 45.2cm from initial shoot height of 12.8cm) treatments. Psoralea pinnata in the (US) treatments accumulated Fe (50.02 ppm) from the soil more than Cr (32.38ppm). In the (PS) treatments, Psoralea pinnata also accumulated more Fe (60.57 ppm) than Cr (38.34 ppm). In the experiments containing both Fe and Cr, the US treatments with 40 ppm each of Cr and Fe, chromium was initially mostly accumulated by Psoralea pinnata (68%). At higher concentrations (320 ppm) of the combined metals (Cr and Fe) treatment, more Fe (55%) was accumulated in Psoralea pinnata. This study however showed that Psoralea pinnata may not be an efficient phytoextraction plant for hyperaccumulation. / Environmental Sciences / M. Sc. (Environmental Management)

La survie et la croissance des plantes sont essentielles afin d’assurer l’efficacité des protocoles de phytoremédiation et la décontamination des friches contaminées. La survie des saules et leur adaptation aux contaminants dépendent de la nature et de la concentration des contaminants. L’objectif de l’étude est d’identifier les cultivars ayant les meilleurs rendements, mais aussi de déterminer si la provenance des boutures (milieu contaminé ou milieu non contaminé) pourrait influencer la survie, la croissance et la phytoextraction (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) des saules. Nous avons comparé ces différents paramètres pour des boutures de dix cultivars de saules dans un milieu industriel fortement contaminé par les composés organiques et dans un milieu non-contaminé. Les variations dans la réponse des cultivars selon la provenance des boutures (milieu contaminé ou milieu non-contaminé) ont aussi été analysées dans chacun des sites d’étude. Selon nos résultats, le cultivar ˈ5005ˈ (Salix alba) est très productif en milieu extrêmement contaminé. Le cultivar ˈS25ˈ (Salix eriocephala) est aussi un choix très intéressant en phytoremédiation, puisqu’il produit près de deux fois plus de biomasse racinaire comparativement aux autres cultivars. La provenance des boutures n’a pas d’impact significatif sur la survie, la croissance et la phytoextraction pour la majorité des cultivars sauf pour le cultivar ‘Millbrook’, où les individus provenant du milieu contaminé ont produit significativement plus de biomasse aérienne lorsqu’ils poussaient en sol contaminé comparativement aux individus qui n’ont jamais été en contact avec les contaminants. Ces résultats pourraient aider à planifier des protocoles de phytoremédiation plus efficaces, en sélectionnant les cultivars de saule les plus adéquats et en élaborant l’échantillonnage des boutures utilisées dans les sites appropriés. / Plant survival and growth are essential parameters to monitor the effectiveness of phytoremediation protocols and the eventual decontamination of brownfields. The ability of different willow cultivars to survive and adapt to contaminants in polluted soils depends on the nature and concentration of the contaminants. The objective of the study was to identify the cultivars with the highest yields, but also to determine whether the origin of the cuttings (contaminated site or not) might influence survival, growth and phytoextraction of willow cultivars. We compared survival, growth and phytoextraction (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) of cuttings of ten willow cultivars in a highly organic-contaminated industrial environment and in an uncontaminated soil. Variations in the response of the cultivars according to the origin of the cuttings were also analyzed for each sites. According to our results, cultivar ˈ5005ˈ (Salix alba) was very productive in an extremely contaminated environment. Cultivar ˈS25ˈ (Salix eriocephala) was also a relevant choice, as it produced nearly twice more root biomass compare to other cultivars. The origin of the cuttings did not have significant influence on survival, growth and phytoextraction for almost all cultivar except the ˈMillbrookˈ cultivar: individuals originating from the contaminated environment produced significantly more aboveground biomass when growing in the contaminated environment compared to individuals who had never been in contact with contaminants. These results could help build more effective phytoremediation protocols in highly contaminated environments by selecting adequate willow cultivars and sampling cuttings in an appropriate environment.

La pollution de l’environnement est un problème croissant à l’échelle mondiale. La phytoremédiation est une technique in situ qui utilise les plantes et les micro-organismes qui leur sont associés pour extraire, dégrader ou immobiliser les contaminants environnementaux. Il s’agit d’une méthode moins coûteuse et moins nocive pour l’environnement que les autres techniques de restauration conventionnelles. Le cuivre est un élément trace (ET) souvent trouvé dans les friches industrielles ; il est peu mobile en raison de sa forte liaison avec la matière organique et les particules d’argile. Lorsqu’il est présent en excès, il est nocif pour la flore et la faune. Nous avons mené une expérience en conteneurs impliquant deux espèces distinctes, Brassica napus L., une plante agricole cultivée en grande quantité au Canada et Salix nigra 'S05', une espèce ligneuse à croissance rapide originaire du sud-est du Canada qui ont été cultivées ensemble ou séparément. Le but était de comparer leur potentiel de phytoremédiation de sol contaminé avec du cuivre suivant différentes concentrations. Pour les deux espèces, le cuivre était présent en plus grande quantité dans les racines. Nous avons constaté que la polyculture, en plus de produire le plus de biomasse en général, permettrait la stabilisation et l’extraction maximale de Cu et que l’arrachage de la plante entière serait le moyen le plus efficace d’assurer l’élimination maximale de Cu du sol. De nouvelles expériences devront être effectuées, car le déracinement des plantes présente de nouveaux défis et de nombreux autres facteurs doivent être étudiés et pris en considération. / Environmental pollution is a growing problem on a global scale. Phytoremediation, an approach that uses plants and their associated microorganisms to extract, degrade or immobilise environmental contaminants, is cheaper and less harmful to the environment compared to other conventional remediation techniques such as excavation. Furthermore, phytoremediation can help restore the ecological integrity of an ecosystem and allows for the revegetation of the sites. Copper is a trace element (TE) often found in brownfields which has a low mobility partly due to its strong bond with organic matter and clay particles. When present in excess, Cu is harmful to both flora and fauna. We experimented with two distinct species, B. napus L., an crop species which is grown in large quantities in Canada and S. nigra ‘S05’, a fast-growing woody species native to south eastern Canada in order to compare their phytoremediation potential in various levels of copper-contaminated soil when grown together or in monoculture. For both species, the copper was present in greater quantities in the roots as expected. We observed that the polyculture, in addition to producing the most overall biomass, would allow for the maximum stabilization and extraction of Cu of all treatments and that the removal of the entire plant would be the most efficient way of ensuring Cu removal from the soil. Further experiments will have to be done since the uprooting of plants would present new challenges and multiple other factors would have to be studied and taken into consideration.

La problématique de la contamination des sols urbains et agricoles par les éléments traces métalliques (ETM) est un enjeu majeur en termes de santé publique et de protection de l’environnement. Dans le contexte de l’expansion de l’agriculture urbaine et des jardins communautaires souvent localisés sur des sites contaminés, il existe un intérêt fort pour le développement de méthodes de décontamination moins coûteuses que les méthodes de remédiation conventionnelles et qui préservent l’intégrité et la fertilité du sol. La phytoextraction est une technique écologique de remédiation des sols contaminés en ETM qui repose sur l’utilisation de plantes accumulatrices de métaux pour diminuer les concentrations en ETM dans le sol. La crucifère européenne Noccaea caerulescens (tabouret calaminaire), hyperaccumulatrice de zinc (Zn), cadmium (Cd) et nickel (Ni), s’est imposée comme plante phytoextractrice modèle vu ses étonnantes capacités d’accumulation in natura. Cependant, les conditions de culture optimales de N. caerulescens sont largement méconnues.L’optimisation de la phytoextraction du Cd et du Zn avec N. caerulescens a donc constitué l’objectif principal de ce travail. Nous avons mené des essais de terrain à Bruxelles sur des sites dont les sols sont modérément contaminés en ETM. Le premier objectif était de comparer l’efficacité d’extraction des populations calaminaires du Sud de la France (CAL-SF) et des populations non-métallicoles luxembourgeoises (NMET) de N. caerulescens. En parallèle, un deuxième objectif était de tester l’effet de plusieurs pratiques de culture sur la croissance et l’accumulation afin de développer un itinéraire technique performant. Un dernier objectif était d’étudier l’influence des paramètres édaphiques sur l’efficacité de la phytoextraction. Nous avons mis en évidence pour la première fois sur le terrain que les populations NMET sont nettement plus efficaces pour l’extraction du Zn que les populations CAL-SF et qu’elles combinent à la fois une meilleure production de biomasse et une plus grande résistance aux herbivores et aux pathogènes. Ce travail de thèse souligne que le cycle de vie – annuel ou bisannuel – est un déterminant important de la vitesse de croissance, du rendement d’extraction et du cycle de culture à privilégier. Nos résultats montrent que l’itinéraire technique le plus performant est celui d’un repiquage à l’automne de plantules à cycle bisannuel à densité élevée (100-120 plantes m-²), suivi d’une longue saison de culture (12 mois), tandis que pour des plantes annuelles il faut favoriser une installation au printemps. Enfin, la croissance de N. caerulescens est essentiellement stimulée par des hautes teneurs en matière organique, une faible densité apparente, une texture limoneuse et un bon apport en azote. Ce dernier élément entraîne cependant une baisse des concentrations en ETM dans les plantes quand sa teneur augmente dans le sol. La fertilisation azotée ne devrait donc être utilisée qu’en cas de forte carence azotée.Ce travail a permis de démontrer qu’une culture de N. caerulescens pouvait extraire jusqu’à 18 % du Cd total (CAL-SF) et 10 % du Zn total (NMET) dans les 20 premiers cm de sols modérément contaminés (jusqu’à 10 mg Cd kg-1 et 1000 mg Zn kg-1). À condition d’augmenter et de stabiliser les rendements de biomasse aérienne, la phytoextraction du Cd avec N. caerulescens pourrait donc être une technique pour décontaminer des sols modérément contaminés en Cd tels que les sols agricoles ou les sols urbains. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

A busca por medidas sustentáveis para melhorar e suprir a demanda por alimentos que o crescimento populacional exige, aliado a escassez de terras produtivas, além do acúmulo excessivo de metais no ambiente devido a atividades como mineração e aplicação de fertilizantes no solo, foram as duas problemáticas que motivaram o presente estudo. O uso de fungos promotores do crescimento vegetal: Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Pochonia chlamydosporia, Purpureocillium lilacinum e Trichoderma asperella, pode tanto vir a influenciar o aumento da produtividade como potencializar a fitorremediação de metais pesados no solo. Esses fatos são explicados pela capacidade do consórcio fúngico de sintetizar e induzir as plantas a produzir fitohormônios direcionados para o melhor desenvolvimento das raízes do hospedeiro. O maior desenvolvimento de raízes pode estimular a fitoextração de metais do solo e conferir tolerância das plantas à contaminação. Na intenção de avaliar a influência dos fungos no desenvolvimento das plantas, foram realizados tratamentos das sementes de soja e milho e aplicação na parte aérea da cultura da cana-de-açúcar. Já para analisar a influência desses organismos no processo de fitorremediação de Cu, Zn e Mn em colunas de solos cultivados com Jacaranda mimosifolia D. Don, os fungos foram inoculados no solo e na parte aérea das plantas. Todos os tratamentos tiveram 6 repetições e suas médias foram submetidas à análise de variância e teste de média ao nível de 5% de probabilidade. O consórcio fúngico condicionou o crescimento de raízes de soja e milho, aumentou a colonização micorrízica arbuscular em soja e cana-de-açúcar. No jacarandá, os fungos melhoraram o desenvolvimento de raízes e parte aérea, maior acúmulo de Mn e Zn na planta, melhor translocação de Mn e Zn das raízes para a parte aérea, além de diminuir o estresse fisiológico. Além disso, a aplicação conjunta de fungos e biochar nas mudas proporciona proteção à sua atividade fotossintética e reduz o risco ambiental de contaminação por metais por diminuir o total de Cu, Mn e Zn lixiviado. O biochar foi adquirido por meio da pirólise lenta do resíduo do beneficiamento da madeira de eucalipto e aplicado superficialmente no solo. Com isso, esse estudo mostrou que os fungos utilizados apresentam potencial para colaborar com o aumento da produtividade de culturas comerciais e colaborar com a melhoria na remediação de solos contaminados com íons metálicos. / The search for sustainable measures to improve and meet the demand for food that population growth requires, combined with the scarcity of productive land, in addition to the excessive accumulation of metals in the environment due to activities such as mining and application of soil fertilizers, were the two problems that motivated the present study. The use of fungi plant growth promoters: Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Pochonia chlamydosporia, Purpureocillium lilacinum and Trichoderma asperella can both influence on increasing productivity as the phytoremediation of heavy metals in the soil. These facts are explained by the capacity of the fungal Consortium to synthesize and induce plants to produce phytohormone targeted for the better development of the roots of the host. The further development of roots can stimulate phytoextraction of metals from the soil and give plants tolerance to contamination. In order to evaluate the influence of fungi on the development of plants, were done seed treatments of soybeans and corn and application in aerial part of the culture of sugar cane. To analyze the influence of these organisms in the process of phytoremediation of Cu, Zn and Mn in soil columns cultivated with Jacaranda mimosifolia D. Don, fungi were inoculated in soil and aerial part of plants. All treatments had 6 reptitions and their averages were subjected to analysis of variance and average test at 5% probability. The fungal consortium has conditioned the growth of roots of soybeans and corn, mycorrhizal colonization increased in soybeans and sugar cane. In jacarandá, fungi have improved the development of roots and shoots, greater accumulation of Mn and Zn in plant, best of Mn and Zn translocation from roots to shoots, in addition to decrease physiological stress. In addition, the joint application of fungus and biochar in seedlings provides protection to photosynthetic activity and reduces the risk of environmental contamination by metals by decreasing the amount of Cu, Mn and Zn leached. The biochar was acquired through the slow pyrolysis of the eucalyptus wood processing residue and applied superficially to the soil. With that, this study showed that fungi used present potential to contribute to the increased productivity of commercial crops and contribute to the improvement in the remediation of soils contaminated with metal ions. / Dissertação (Mestrado)

Pollution of soil by trace metals has become one of the biggest global environmental challenges resulting from anthropogenic activities, therefore, restoration of metal contaminated sites needs due attention. The use of phytoremediation technologies as nature-based solution to pollution, could support successful implementation of green economic development strategies; with economically affordable and environmentally friendly benefits. The present investigation employed an exploratory study on the phytoremediation potentials of three selected native plants; Phytolacca dodecandra (L’Herit), Adhatoda schimperiana (Hochst) and Solanum incanum L, dominating areas close to heavy metal contamination sources; in metropolitan centers of Addis Ababa. In this work, concentration of six heavy metals of interest chromium (Cr), lead (Pb), cadmium (Cd), nickel (Ni) copper (Cu) and zinc (Zn) were examined in soil and in different tissues (leaves, stems and roots) of selected plants (both seedlings and mature plants), in dry and rainy seasons using atomic absorption spectrophotometer. Efficiency of phytoremediation is discussed based on calculated values of Bio-concentration Factor (BCF), Translocation Factors (TF) and Bioaccumulation Coefficient (BAC). Phytolacca dodecandra showed BCF, TF and BAC > 1 for Zn, Pb, Ni, Cu and Cd Adhatoda schimperiana gave BCF, TF and BAC > 1 for Zn, Cu, Ni and Cr; likewise, BCF, BAC and TF values of > 1 were noted in Solanum incanum for Zn, Cu, Pb and Ni. Based on these scenarios, the three plants could be utilized for phytoextraction of contaminated soil. Conversely, BCF and BAC for Cr levels in tissues of Phytolacca dodecandra were all < 1, which indicates unsuitability for phytoremediation of Cr in contaminated soils. Besides, Adhatoda schimperiana retained Pb and Cd in their roots showing root BCF > 1, while BAC and TF < 1, which highlights its suitability for phytostabilization. Moreover, BCF, TF and BAC values of < 1 noted for Cr and Cd in Solanum incanum reveal that Solanum incanum may not be a good candidate for remediation of Cr and Cd contaminated environments. In conclusion, results from this study revealed that the selected plants can accumulate substantial amounts of the above trace metals in their tissues and can serve as prospective phytoremediators of most of these metals. Phytoextraction and phytostabilization were the main mechanisms of remediation in this study. / Environmental Sciences / Ph. D. (Environmental Sciences)