Thesis (Ph.D.)--Ohio University, March, 2005. / Includes bibliographical references (p. 139-146)

Thesis (Ph.D.)--Ohio University, March, 2005. / Title from PDF t.p. Includes bibliographical references (p. 139-146)

L'objectif de la thèse était de développer un système de phytoépuration par marais artificiels permettant le traitement simultané de micropolluants organiques (MPO) et d'éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) en milieu méditerranéen, en vue de traiter les rejets émis par un bassin versant industrialisé, et favoriser la résilience d'une zone humide protégée. Une étude en microcosmes a été conduite sur cinq hélophytes (Alisma lanceolatum, Carex cuprina, Epilobium hirsutum, Iris pseudacorus, et Juncus inflexus) natives du marais des Paluns (Marignane, 13). La croissance et le développement des plantes ont été suivis pendant 113 jours d'exposition à des mélanges de MPO et/ou d'ETMM, à des concentrations maximales dix fois plus élevées que les seuils de rejets réglementaires. Les concentrations en ETMM dans les parties souterraines et aériennes des plantes ainsi que les communautés bactériennes de la rhizosphère ont été analysées à la fin de l'étude. Les résultats ont confirmé l'efficacité épuratoire du système et ont permis de mieux comprendre les interactions entre plantes, substrat, polluants et microorganismes. Les résultats encouragent l'utilisation de C. cuprina pour la phytoaccumulation et la phytostimulation, et d'E. hirsutum pour la bioindication. Afin de faciliter l'intégration du marais artificiel au sein du territoire industrialisé, un outil de bioindication a été développé, en complément d'une approche sociologique. La thèse a abouti à la mise en place de trois éco-filtres expérimentaux, en amont du marais des Paluns, permettant de tester en conditions réelles les outils développés et de constituer un site pilote pour le bassin méditerranéen. / The thesis aimed at developing a constructed wetland for simultaneous phytoremediation of organic micropollutants (OPM) and trace metals and metalloids (MM) in Mediterranean environment, for treating chronical and accidental releases from an industrialized catchment, and enhancing the resilience of a protected wetland. A greenhouse study was conducted in microcosms with pozzolan substrate, with five native helophytes (Alisma lanceolatum, Carex cuprina, Epilobium hirsutum, Iris pseudacorus, and Juncus inflexus) from the "Les Paluns" wetland (Marignane, 13). Plant growth and development parameters were monitored during 113 days of exposure to mixtures of OPM and/or MM, with the maximum concentrations ten times over the limits of European quality standards. MM concentrations in belowground and aboveground plant parts and rhizosphere bacterial communities were analyzed at the end of the study. Results confirmed the system depurative efficiency and provided an insight into the interactions between plants, substrate, pollutants and microorganisms, and an assessment of their effects on phytoremediation processes. Results encourage the use of C. cuprina for MM phytoaccumulation and for phytostimulation, and of E. hirsutum as a bioindicator in constructed wetlands. Finally, a bioindication tool was created to assist the constructed wetland integration in the industrialized territory, as a complement of a sociological approach. The thesis led to the implementation of three experimental eco-filters upstream from the Les Paluns wetland, in order to test in naturae the tools developed and to have a pilote site for the Mediterranean basin.

Les zones humides naturelles méditerranéennes sont des écosystèmes rares et vulnérables souvent altérés par les pollutions des milieux adjacents. Le développement de zones humides artificielles (ZHA) servant au traitement secondaire des pollutions permettrait de limiter l’impact des activités industrielles sur les milieux naturels. Pour végétaliser ces ZHA et tolérer les contraintes du climat méditerranéen, l’utilisation d’espèces végétales locales éco-adaptées est recommandée. Toutefois ce type de ZHA, utilisant des plantes locales méditerranéennes, a fait l’objet d’un nombre restreint de travaux. Les objectifs de cette thèse sont donc : - de suivre la biocénose implantée et spontanée d’une ZHA pour évaluer la mise en place de ce nouvel écosystème (suivis floristique, faunistique et phytoplanctonique),- d’évaluer ses fonctionnalités et son efficacité épuratoire (suivis physico-chimique et biologique),- de questionner la pérennité de tels systèmes dans une contexte de changements globaux, notamment climatique. Les résultats montrent qu’un nombre restreint d’espèces végétales locales sélectionnées peut permettre la création d’un nouvel écosystème fonctionnel et durable qui soutient l’enjeu de biodiversité, tout en améliorant le traitement des effluents rejetés par le bassin industrialisé. Ces travaux valident l’intérêt des ZHA à hélophytes locales en méditerranée pour traiter les pollutions de bassins versants industrialisés mais un effort de recherche reste à faire pour adapter la conception aux spécificités des sites dans une véritable démarche d’ingénierie écologique. / Natural wetlands in Mediterranean areas are rare and vulnerable ecosystems, frequently impacted by various pollutants from nearby environments. In order to decrease industrial activities lethal effects on natural areas, constructed wetlands (CWs) are an interesting opportunity to remediate their pre-treated wastewaters. Such CWs would take advantage with using local plant species, well adapted to Mediterranean climate’s rigors. Nevertheless, CWs planted with Mediterranean plant species are still scarce and poorly studied. Aims of this thesis are thus:• to follow up on planted and adventive biocœnosis of a CW (flora, fauna and phytoplankton), in order to assess a novel ecosystem settlement,• to get better knowledge on its functions and remediation efficiency (physico-chemical and biological parameters),• to question durability of such techno-ecosystems in a context of global changes (with focus on climate).Main result let us know that it only takes a few local plant species, wisely chosen, to allow the settlement of a sustainable and fully functional ecosystem, supporting biodiversity stakes while increasing the remediation of pre-treated wastewaters collected from industrialized catchment. This work assess CWs planted with local helophytes as a powerful tool to treat industrialized catchment wastewaters in Mediterranean area, but researches are still needed to fit each design with each site characteristics, following a sustainable ecological engineering approach.