Service Communautaire d'Information sur la Recherche et le Développement - CORDIS

Les mécanismes et les voies de la biométhylation de l'arsenic, de l'antimoine et du mercure dans le sol

Une initiative de l'UE a fourni une meilleure compréhension du cycle biogéochimique de l'arsenic (As), de l'antimoine (Sb) et du mercure (Hg) en développant de nouvelles techniques pour l'étude des processus de biométhylation et de biovolatilisation dans l'environnement.
Les mécanismes et les voies de la biométhylation de l'arsenic, de l'antimoine et du mercure dans le sol
L'arsenic (As) est omniprésent dans l'environnement et se trouve dans le sol sous forme organique et inorganique. Les formes organiques trouvées dans les sols sont principalement des acides mono- et diméthylarsénique (MMA(V) et DMAV(V)). Toutefois, le processus connu sous le nom de biométhylation qui mène à ces composés n'est pas bien compris.

Les micro-organismes dans le sol transforment l'As inorganique en composés méthylés oxydés moins toxiques, principalement des MMA(V) et DMA(V). Ils produisent toutefois également des composés méthylés réduits MMA(III) et DMA(III), qui sont encore plus toxiques que l'As inorganique. La biométhylation est liée à un autre mécanisme appelé biovolatilisation qui conduit à la production de quatre composés très volatils (arsine, mono-, di- et triméthylarsine).

Le projet BIOMETA (Biomethylation and biovolatilisation of arsenic in soils: Using carbon and hydrogen isotopes to unravel the mechanisms and pathways involved) a été mis sur pied au départ pour étudier la biomethylation et la biovolatilisation de l'As. Tout d'abord, les chercheurs ont constaté que les lichens représentent une source importante d'As dans l'atmosphère. En outre, le taux auquel ils émettent de l'As volatil pourrait se révéler utile en révélant les voies de biométhylation dans les expériences d'incubation.

En outre, une série d'expériences a été également menée sur la biométhylation et la biovolatilisation du Sb (un élément sœur de l'As) et du Hg, un autre polluant. De nouvelles techniques économiques et conviviales ont été développées pour mesurer les espèces méthylées et volatiles de Sb et Hg, grâce à la chromatographie en phase liquide haute performance combinée à une spectrométrie de masse plasma couplée par induction (HPLC-ICP-MS).

Des chercheurs ont également développé une nouvelle méthode pour mesurer les espèces Sb volatiles à des niveaux de trace à l'aide de pièges liquides et d'une nouvelle technique d'extraction quantitative qui utilise de l'acide oxalique pour mesurer les espèces Sb méthylées dans les sols et les organismes. Les méthodes d'analyse et d'extraction ont été combinées pour montrer que du triméthylantimoine (jusqu'à 1,8 ppm) peut être trouvé dans les champs de tir. Les chercheurs ont également découvert que lorsque le sol du champ de tir est inondé, jusqu'à 10% de l'antimoine dans le pore de l'eau est du triméthylantimoine.

En outre, des expériences sur des plantes hydroponiques ont montré que les plantes qui poussent sur les champs de tir, comme l'ivraie, pourraient absorber le triméthylantimoine et le transférer jusqu'aux pousses. Celles-ci peuvent ensuite être mangées par le bétail car les champs de tir sont encore utilisés comme pâtures.

Une nouvelle technique a également été développée pour extraire le mercure de méthyle (MeHg) du sol et le biote à l'aide d'acide chlorhydrique suivi par une extraction au dichlorométhane et à la L-cystéine. L'extrait a été ensuite mesuré avec HPLC-ICP-MS. Les scientifiques ont utilisé la technique pour étudier la présence de MeHg dans une plaine d'inondation contaminée en Suisse. Ils ont en outre effectué une expérience d'incubation du sol pour montrer l'impact des inondations et l'ajout de matières organiques sur les niveaux de Hg.

Le travail de BIOMETA permettra une meilleure gestion et assainissement des sites pollués grâce à une meilleure compréhension du comportement de ces éléments toxiques. Il pourra également aider les décideurs à créer de nouvelles lois basées sur des composés spécifiques.

Informations connexes

Mots-clés

Arsenic, sol, antimoine, mercure, biométhylation, biovolatilisation, BIOMETA