No description available.

Copper hydroxide-treated surfaces are commonly used to control roots in horticultural production systems, although the particulars of Cu movement from the treated surface are largely unknown. The rate and temporal pattern of Cu mobility from in-ground Cu-treated growing baskets, and the fate of this Cu, was studied. In a field experiment involving Acer platanoides, an alternative Cu formulation consisting of Cu metal powder was determined to move slightly more slowly from the basket fabric than Cu(OH)2 over the first season while providing adequate root control. Addition of Glomus intraradices inoculum to the basket system increased the mobility of Cu metal and had no effect on Cu(OH) 2. This suggests that VAM fungi can actively solubilize Cu metal. These results also confirm that the chemistry of the Cu, possibly in addition to the chemistry of the resin, determines Cu movement from the treated surface. The fate of Cu from in-ground baskets planted with Acer jinnala was elucidated in a second field experiment. After one field season, the majority of Cu initially on the basket fabric had been deposited in the soil both in- and outside the basket. While Cu recovered in leachate represented only a tiny fraction of basket Cu, the concentration of Cu in leachate exceeded acceptable limits in the majority of samples. This indicates that the use of Cu(OH) 2-treated baskets in the field may have a negative impact on groundwater quality.

No description available.

High levels of Cu and Zn application to agricultural soils are considered to pose a potential hazard to plants and animals. The levels of Cu and Zn which can be safely added to cropland have yet to be established. This study was conducted on a Davidson silty clay (Rhodic Paleudult) to determine the response of corn (<u>Zea mays</u> L.) to cumulative application of up to 469 kg Cu and 1032 kg Zn ha⁻¹ as sulfates over the 22-year period from 1967 through 1988. Neither corn grain nor silage yield was affected by the metal additions even though the cumulative amount of Cu and Zn added exceeded the maximum allowable Cu and Zn loading rates based on the U.S. Environmental Protection Agency guidelines (i.e., 250 kg Cu and 560 kg Zn ha⁻¹) for this soil. The twenty-first annual application of Cu as CuSO₄, increased Cu concentrations in ear leaves. However, Cu concentrations in ear leaves were unaffected by the twenty-second year of Cu application. Concentrations of Zn in ear leaves were increased by the high level of Zn application during the two years of the study. Twenty-first year Cu and Zn concentrations in com grain were not increased by the high levels of Cu and Zn sulfates. All grain and ear leaf Cu and Zn concentrations were within the normal ranges from the high amount of metal application. The DTPA extractable Cu and Zn in the soil increased with an increase in level of applied Cu and Zn. More Cu and Zn were extracted from the soil by the Mehlich-3 method than by the DTPA method. This higher rate of extraction was attributed to the ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) in the Mehlich-3 solution. / Master of Science

Laboratory tests were conducted to determine Cu availability of three Virginia soils amended with Cu as either Cu-rich pig manure or CuSO₄ with the same Cu content as that in manure. The study also assessed the capability of Mehlich-3 to estimate deficient and toxic Cu levels in soil. Application of Cu as manure or CuSO₄ did not affect grain yield or grain Cu concentration in corn grown at each site. Young corn plant height was reduced by CuSO₄ application on the Bertie sandy loam, an indication of greater toxicity from inorganic than organic Cu. Very little exchangeable or solution Cu was present in any of the three soils. The vast majority of Cu was distributed between the organic and soil oxide fractions. The ratio of soil oxide to organic matter determines the relative distribution of Cu among these fractions. Most organically bound Cu was held by specific adsorption mechanisms and Mehlich-3 strongly extracts this fraction. Mehlich-3 extraction patterns were indicative of Cu binding strength in the different soils. Since Mehlich-3 strongly extracts specifically bound Cu and only poorly removes oxide Cu, this test may underestimate Cu availability on sandy soils with low organic matter content. However, Mehlich-3 provides an acceptable test for soil Cu. Soil sorption characteristics were studied for Cu, Pb, and Zn added, both alone and simultaneously. Copper sorption energy was higher than both Pb or Zn, however, sorption capacity followed the order Pb > Zn > Cu. High Pb and Zn sorption was in part due to precipitation reactions especially at high initial solution concentrations. Zinc was bound to soil mostly by weak electrostatic forces. Copper and Pb were bound at specific sorption sites and by complex multi-site bonding mechanisms possibly involving organic substances. These specific and multi-site mechanisms account for metal ions removed from solution at low concentration. Even at low metal concentration, Cu and Pb sorption results in concurrent release of H⁺ and Ca²⁺ at a greater than one to one charge basis. Soils adjusted to various pH levels were equilibrated with Cu solution and then extracted with a series of dilute acid extractions to determine Cu adsorption and fixation capacities. Copper adsorption and more importantly Cu fixation increased with an increase in soil pH. Soil with a high organic matter content as a result of manure applications adsorbed and fixed more Cu at all pH levels than the control and CuSO₄ soil. The presence of organic matter may have a greater effect on metal sorption characteristics than maintenance of pH ≥ 6.5. Heavy metal sorption was accompanied by concurrent release of H⁺ and Ca²⁺ which represents exchangeable and specifically bound cation nutrients. Soils which receive heavy metal applications from sewage sludge or animal manure would have a short-term increase in plant available nutrients at the expense of long-term reserve capacity. Soil tests for cation nutrient availability on soils receiving heavy metal applications should be adopted to account for these responses. / Ph. D.

Three studies, two field and one laboratory, were performed to evaluate Cu or Cu and Zn from either sulfate sources or Cu-enriched pig manure. The studies were designed to investigate the effects of Cu and Zn in soils and corn (Zea mays L.). The first field study consisted of continuing a longterm field experiment which was established in 1967 to evaluate corn response and changes in a Davidson clay loam soil to yearly additions of Cu and Zn sulfates. In 1983, the 17 annual additions of Cu and Zn resulted in cumulative totals of 280 kg Cu and 560 kg Zn ha⁻¹. These Cu and Zn additions, either alone or together, did not cause any grain or stalk yield decreases. The DTPA extractant effectively separated all soil treatment levels for both Cu and Zn. Copper concentrations in the blades and grain were not related to soil additions of Cu or Zn. However, Zn concentrations in blades and grain were directly related to each other, r=0.87**, to soil Zn treatment levels and to DTPA extractable Zn. The second field experiment was designed to evaluate the effects of soil application of Cu-enriched pig manure and CuSO₄ on corn. The five treatments in each of three field locations consisted of a control, low and high Cu-enriched pig manure levels, and Cu, as CuSO₄, equivalent to Cu amounts in the manure. The soils varied in texture from clay loam to fine sandy loam, and ranged in CEC from 5 to 12.3 cmol(+) kg⁻¹. Copper-enriched pig manure, containing 1285 mg Cu kg⁻¹, was produced by pigs fed diets supplemented with 242 mg Cu kg⁻¹. After six years, 198 mg Cu kg⁻¹ had been applied by the high treatments. The DTPA extractable Cu was not related to leaf nor grain Cu levels but was linearly related, r=O.95**, to applied Cu. No nutrient deficiencies or toxicities were observed. The third study was a laboratory incubation of added Cu. The 15 soils ranged from 54 to 489 mg kg⁻¹ in clay and from 5.4 to 7.4 in pH. Extractable Cu had simple correlations with five soil properties, clay, surface area, hydrous Al, hydrous Fe, and hydrous Mn. Three treatments, a control and 22 kg ha⁻¹ Cu as CuSO₄, and as Cu-enriched pig manure (equivalent to 975 mt wet manure ha⁻¹), were applied to the soils at 33 k Pa moisture. Copper was extracted in the following order for the control and CuSO₄, treatments: AlCl₃ in O.5M HC1 > EDTA > DTPA. A different order of Cu extraction occurred for the Cu-enriched pig manure treatment such that EDTA > DTPA > AlCl₃ in 0.5M HC1. Extractable Cu decreased with time regardless of Cu source. / Ph. D. / incomplete_metadata

Cupriavidus metallidurans CH34 est la bactérie Gram négative considérée comme organisme-modèle pour l’étude de la résistance aux métaux lourds. Notre travail a porté sur sa résistance au cuivre, codée par les gènes cop du plasmide pMOL30. Ces gènes, responsables des différentes étapes de la résistance (compartimentation des systèmes d’efflux entre périplasme et cytoplasme, modification de valence, et d’autres fonctions totalement inconnues) ont suscité notre intérêt.<p><p>On distingue dans l’îlot cop des gènes codant pour des fonctions de résistance proprement dite (essentiellement par détoxication active du cytoplasme et du périplasme). En effet, les mutants de copSRABCD, copF, et dans une moindre mesure copJ et copE deviennent sensibles. Les phénotypes des mutants divergent toutefois suivant que la mutation soit sur un cosmide qui ne porte que l’îlot (pMOL1024) ou dans son plasmide d’origine (pMOL30). Un second groupe de mutants (copVTMK, copG, copL, copQ) se distingue par un phénotype plus résistant ou identique à la souche parente, sauf autour de la CMI. Ces gènes interviendraient donc à la CMI pour assurer la résistance la plus élevée et le maintien d'un état viable latent.<p><p>La présence de l’îlot cop permet de contenir le taux d’oxygène radicalaire qui reste à un taux basal lorsque les cellules sont adaptées au cuivre environnent. Après un choc de Cu (ou stress aigu), l’îlot cop répond de façon « explosive » au stress, en consommant l’énergie du potentiel membranaire et en augmentant fortement l’activité de la chaîne respiratoire.<p><p>La résistance au cuivre est inductible, mais de façon différenciée pour la souche sauvage (CH34) et celle qui ne porte qu l’îlot cop (AE1744) :la CMI de CH34 triple après adaptation au cuivre, alors que celle d’AE1744 est inchangée. Après un choc de Cu, la résistance au cuivre est plus fortement induite pour AE1744 que pour CH34. Ces observations suggèrent que l’îlot cop ait été sélectionné pour sa capacité à répondre à un stress aigu puis intégré dans un ensemble de gènes plus vaste qui répond à des impératifs de stress chronique.<p><p>L’analyse biochimique de CopI, une petite protéine bleue à cuivre, montre qu’elle porte un site analogue à celui des oxydases multicuivre. Son rôle pourrait dès lors être celui d’une réductase multicuivre. La protéine CopK lie de façon très spécifique le Cu(I) et il semble que la liaison du cuivre modifie sa structure. L’analyse écologique a montré que des homologues de copK pourraient être présents dans l’ADN extrait de la terre de biotopes chargés en cuivre, et dans les souches cuprorésistantes qu’on y trouve. <p><p>La contribution majeure de cette thèse est de montrer que l’effet d’un stress métallique ne se résume pas à deux états physiologiques « mort ou vif ». Il y a lieu de considérer des états transitoires (choc de Cu, adaptation au métal, survie autour de la CMI, persistance) où interviennent des gènes spécifiques dans un ou plusieurs états donnés. Les résultats biochimiques et physiologiques ne nous éclairent pas encore assez sur les interconversions Cu(I)/Cu(II) ni sur les flux de cations notamment vers l'espace extracellulaire. Cette thèse ouvre des perspectives sur des mécanismes (protection à la CMI, phénotype persistant) assurant la survie des bactéries ou leur potentiel de recolonisation lors d'une diminution de la pression toxique :les gènes copT, copV, copK, copM, copB, copG, copL et copQ semblent impliqués dans ces fonctions. <p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La province du Katanga est connue pour ses affleurements naturels de roches riches en cuivre et en cobalt. Plus d’une centaine de « collines de cuivre », isolées géographiquement et écologiquement possèdent une flore très originale qui comprend plus de 600 espèces dont 32 endémiques. Les métallophytes du Katanga sont des plantes fascinantes aux points de vue écologique, biogéographique, physiologique et évolutif. Elles restent très peu étudiées et leur conservation est très problématique compte tenu de l’extension des activités minières. L’objectif général de la thèse est de contribuer à une meilleure connaissance des métallophytes du Katanga, dans une perspective explicite de conservation de leur biodiversité.<p>Dans ce contexte, la thèse représente une des toutes premières approches de la biologie et l’écologie des populations de deux métallophytes apparentées. L’objectif est de préciser la distribution et la niche des deux taxons, et la variation de leur capacité d’accumuler et de tolérer les métaux lourds. Les résultats sont utilisés pour discuter la valeur conservatoire des cuprophytes du Katanga, leur vulnérabilité et envisager des stratégies de conservation. <p><p>Nous avons montré que les sols des affleurements de roche cuprocobaltifère se distinguer édaphiquement d’autres types de sols métallifères dans le monde. La révision phytogéographique et taxonomique a permis de valider 32 taxons endémiques et de mettre en évidence 23 couples de cuprophytes étroitement apparentés. La proportion élevée de couples de cuprophytes apparentés nous laisse suggérer que des événements de spéciation auraient existés au sein même des habitats cuprifères. Un isolement écologique pourrait s’exercer au niveau des zones les plus riches en cuivre. Ces couples d’espèces cuprophytes constitueraient un outil de recherche idéal pour l’étude de la spéciation. <p>Les propriétés hyperaccumulatrices de certaines espèces ont été exagérées, sans doute par suite de problèmes méthodologiques. L’accumulation du Cu ne se produit que dans des conditions édaphiques particulières, très difficiles à obtenir en culture. Cependant, nous avons montré que C. tenuis et C. perennis étaient hautement tolérantes au cuivre. Chez ces deux espèces, le cuivre provoquait une augmentation des performances de certaines populations métallicoles en milieux stérile. Ces populations posséderaient des besoins élevés en cuivre. Dans ce cas, la cuprophilie apparente de l’espèce in natura pourrait être expliquée par un coût de la tolérance au cuivre. Cette cuprophilie semble être un phénomène rare chez les espèces tolérantes au cuivre et confère ainsi à C. perennis et C. tenuis une valeur biologique remarquable. <p>Actuellement, parmi les 32 taxons endémiques stricts des habitats cuprifères du Katanga, 6% sont éteints (EX), 73% sont en danger critique d’extinction (CR), 9% sont en danger d’extinction (EN) et 3% sont vulnérables (VU). De plus, 18 taxons présentant une affinité particulièrement élevée pour les sols cuprifères, sans y être totalement confinés (fréquence sur Cu > 75%) sont réellement menacés d’extinction (22 % EN et 78% VU). Néanmoins, 18 % de ces endémiques menacées sont capables de coloniser les habitats métallifères anthropogènes. Comme C. perennis, certaines endémiques se développaient uniquement sur des sols perturbés par l’activité minière. C. tenuis possède aussi son optimum écologique sur les sols anthropogènes cuprifères. Cela indique que certaines espèces de la flore du cuivre du Katanga considérées en danger critique d’extinction sont en fait moins menacées parce qu’elles sont en mesure de se développer sur les habitats anthropogènes métallifères. L’exploitation minière est toujours destructive mais les habitats anthropogènes récents semblent avoir une valeur de conservation pour certains métallophytes rares. Une partie des déchets de l’exploitation minière et les sols contaminés pourraient être gérés de manière à fournir des habitats artificiels pour la colonisation ou la conservation ex situ de ces espèces. Dans la discussion, nous examinons les stratégies de conservation de ces espèces. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished