Risk assessors are often asked to estimate the concentration of a trace element in the edible part of a plant based on soil properties. More accurate models are needed to better assess the risks associated with the consumption of plants growing in contaminated soils. Although the importance of different soil physico-chemical properties on trace element bioavailability is recognized, the effect of plant physiological processes have received less attention. This thesis reports efforts to integrate soil physico-chemical properties and plant physiological factors in the modeling of trace element uptake by plants and provides a reflection on the assessment of the risks associated with urban gardening on the Island of Montréal. Chapter 2 presents and discusses the results of a field experiment in 19 urban gardens in Montréal. Our results suggest that, although some gardens showed significant contamination, the vegetables grown in all of the gardens we tested were safe for consumption. Our analysis also suggests that the model and methods used by the direction of public health of Montréal in 2007 in their risk assessment greatly overestimated trace element concentrations in vegetables and constituted a weak scientific basis for decision-making. To improve the accuracy of the models used by risk assessors, two approaches were developed. In Chapter 3, the effect of transpiration rate, a process thought to affect trace element uptake and accumulation by plants, was tested in a controlled environment experiment. Our data suggest that, although an effect is observed, its magnitude is not as high as expected, especially when trace element concentrations in the above ground plant parts are concerned. Hence, the integration of transpiration rate into trace element uptake modeling may not constitute a significant improvement. In Chapter 4, data from five experiments are analyzed and models are developed to predict the concentration of 15 trace elements in 13 plant tissues as a function of total trace element concentrations in soil and key soil physico-chemical properties such as pH, soil organic matter (SOM), and cation exchange capacity (CEC). Our results suggest that CEC and pH are the soil properties that best correlate with trace element bioavailability for a wide range of elements and plants. / En évaluation de risque environnemental, il est souvent nécessaire d'estimer la concentration d'un contaminant dans les parties comestibles d'une plante à partir d'une analyse de sol. Il est essentiel de développer de meilleurs modèles prédictifs afin d'identifier adéquatement les risques associés à la culture de plantes dans des sols contaminés. Si l'importance des propriétés physico-chimiques du sol sur la biodisponibilité des élément-traces est bien documentée, l'effet des processus physiologiques sur leur accumulation dans les plantes n'a reçu que peu d'attention. Ce mémoire propose une réflexion sur l'évaluation des risques associés à l'agriculture urbaine à Montréal et expose les résultats de recherches visant à intégrer des propriétés physico-chimiques du sol ainsi que des facteurs physiologiques dans des modèles d'accumulation des élément-traces par les plantes. Le Chapitre 2 présente et interprète les résultats d'une recherche effectuée dans 19 jardins urbains à Montréal. Même si les sols de certains jardins étaient contaminés, tous les légumes cultivés pouvaient être consommés sans danger. Toutefois, la démarche d'évaluation de risque employée en 2007 par la direction de la santé publique de Montréal surestime de beaucoup les concentrations d'élément-traces dans les légumes et n'offre pas une base scientifique solide pour la prise de décisions d'intérêt public. Afin d'améliorer les modèles utilisés en évaluation de risque, deux approches ont été développées. Dans le Chapitre 3, l'effet de la transpiration sur l'accumulation d'élément-traces par l'orge à été évalué en laboratoire. Même si un effet modeste est observé, nos résultats suggèrent que l'intégration de la transpiration comme facteur dans les modèles n'apporterait que peu d'amélioration quant à la précision des prédictions. Dans le Chapitre 4, les données de cinq expériences ont été compilées et des régressions ont été développées mettant en relation les concentrations de 15 élément-traces dans 13 tissus végétaux avec des propriétés physico-chimiques du sol tels que le pH, la matière organique (MO), et la capacité d'échange cationique (CEC). Nos résultats suggèrent que le pH et la CEC sont les propriétés du sol qui corrèlent le mieux avec la biodisponibilité d'une large variété d'éléments et de plantes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.97065 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Foucher, Étienne |
| Contributors | William H Hendershot (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Natural Resource Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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