Decontamination of soils polluted by hexavalent chromium in Djelfa region // Décontamination des sols pollués par le chrome hexavalent dans la région de Djelfa

Abstract

Le chrome hexavalent (Cr(VI)), issu de plusieurs activités industrielles, est devenu une préoccupation environnementale majeure en raison de ses concentrations élevées dans l'eau, le sol et les tissus végétaux. Cette étude visait à évaluer la capacité du sorgho blanc (Poaceae) à tolérer et à assainir un sol contaminé par le Cr(VI). Les plantes ont été cultivées dans des pots en plastique contenant un mélange (1:1:1) de sable agricole, de terre et de compost, et ont été traitées avec différentes concentrations de chrome (0 PPM, 20 PPM et 60 PPM). Les principaux résultats ont révélé que le chrome s'accumulait principalement dans les racines, avec un taux d'accumulation de 184 mg/kg de matière sèche. Le facteur de bioaccumulation (BF) dépassait 1, accompagné d'une production de biomasse élevée (12 g en 30 jours). Cela indique la capacité des plantules de sorgho à absorber et à retenir des quantités importantes de Cr(VI), probablement par l'intermédiaire des transporteurs membranaires SO4²⁻ et HPO4²⁻. L'augmentation des concentrations de Cr a entraîné une augmentation significative des fuites électrolytiques cellulaires, indiquant une perte d'intégrité de la membrane cellulaire. De plus, l'exposition au chrome a entraîné une augmentation significative des sucres totaux solubles et de la proline, ainsi qu'une augmentation des activités de la catalase (CAT) et de la peroxydase (POD), qui sont des enzymes qui protègent les composants cellulaires et atténuent les dommages causés par les espèces réactives de l'oxygène (ERO). Les résultats de l'analyse de corrélation et de l'analyse en composantes principales (ACP) ont révélé une forte concordance avec les analyses des caractères individuels, validant ainsi les interrelations entre les paramètres étudiés. Ces résultats indiquent que la variété de sorgho testée peut prospérer dans des environnements contaminés par le Cr(VI), accumuler efficacement le chrome dans ses racines et le convertir en sa forme trivalente, soulignant ainsi son potentiel de phytoremédiation. Cependant, il est essentiel de s'assurer que la concentration en métaux lourds dans les plantes reste dans les limites de sécurité recommandées, en particulier pour les plantes susceptibles d'entrer dans la chaîne alimentaire.

Hexavalent chromium (Cr (VI)), resulting from several industrial activities, has become a significant environmental concern due to its high levels in water, soil, and plant tissues. This study aimed to assess the ability of white sorghum (Poaceae) to tolerate and remediate Cr (VI)-contaminated soil. Plants were cultivated in plastic pots containing a mixture of (1:1:1) agricultural sand, soil, and compost, and were treated with different concentrations of chromium (0 PPM, 20 PPM, and 60 PPM). The main results revealed that chromium predominantly accumulated in the roots, with an accumulation rate of 184 mg/kg of dry matter. The bioaccumulation factor (BF) exceeded 1, accompanied by a high biomass production (12 g within 30 days). This indicates the capacity of sorghum seedlings to absorb and retain significant amounts of Cr (VI), likely through SO4²⁻ and HPO4²⁻ membrane transporters. Increased Cr concentrations induced a significant rise in cell electrolyte leakage, indicating the loss of cell membrane integrity. Additionally, exposure to chromium resulted in a significant increase in total soluble sugars and proline, as well as heightened activities of catalase (CAT) and peroxidase (POD) which serve to protect cellular components and mitigate damage from reactive oxygen species (ROS). The results from the correlation analysis and principal component analysis (PCA) revealed a high degree of alignment with the analyses of individual traits, thereby validating the interrelationships among the studied parameters. These findings indicate that the tested sorghum variety can thrive in Cr (VI)-contaminated environments, effectively accumulate chromium in its roots, and convert it to its trivalent form, emphasizing its potential for phytoremediation. However, it is essential to ascertain the concentration of heavy metals in plants remains within recommended safe thresholds, particularly for plants that may enter the food chain.

أصبح الكروم السداس ي التكافؤ Cr (VI) ، الناتج عن العديد من الأنشطة الصناعية، مصدر قلق بيئي كبير نظرًا لمستوياته العالية في الماء والتربة وأنسجة النبات. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم قدرة الذرة البيضاء ( Poaceae ( على مقاومة التربة الملوثة بالكروم السداس ي التكافؤ ) Cr (VI) ( ومعالجتها. زُرعت النباتات في أوعية بلاستيكية تحتوي على خليط من التربة الزراعي ة، الرمل والسماد العضوي ) 1:1:1 (، وعولجت بتركيزات مختلفة من الكروم ) 0 جزء في المليون، 20 جزء في المليون، و 60 جزء في المليون(. أظهرت النتائج الرئيسية أن الكروم يتراكم بشكل رئيس ي في الجذور، بمعدل تراكم بلغ 184 ملغم/كغم من المادة الجافة. تجاوز معامل التراكم الحيوي (BF) 1 ، مصحوبًا بإنتاجية عالية للكتلة الحيوية ) 12 غرامًا في مدة 30 يومًا(. ت شير هذه النتائج إلى قدرة شتلات الذرة البيضاء على امتصاص كميات كبيرة من الكروم السداس ي التكافؤ ) Cr (VI) ) والاحتفاظ بها، وهذا على الأرجح من خلال نواقل الأغشية الخاصة ب -SO4² و -²4HPO . أدت ارتفاع ت راكيز الكروم إلى زيادة ملحوظة في تسرب الإلكتر وليتات الخلوية، مما يشير إلى تضرر بنية ا لأغ شية الخل وية. ًإضافة إلى ذلك، أد ى التعرض للكروم إلى زيادة ملحوظة في إجمالي السكريات الذائبة والبرولين، بالإضافة إلى زيادة نشاط إنزيمي الكاتالاز ) CAT ( والبيروكسيداز ) POD (، اللذين يعملان على حماية المكونات الخلوية وتخفيف الضرر الناجم عن أنواع الأكسجين التفاعلية ) ROS (. أظهرت نتائج تحليل الارتباط وتحليل المكونات الرئيسية PCAدرجة عالية من التوافق مع تحليلات السمات الفردية، مما يُثبت صحة العلاقات المتبادلة بين المعايير ختبر قادر على النمو في بيئات ملوثة بالكروم ُ المدروسة. تشير هذه النتائج إلى أن صنف الذرة الرفيعة الم )سداس ي التكافؤ(، ويُراكم الكروم بفعالية في جذوره، ويُحوّله إلى شكله الثلاثي التكافؤ، مما يُؤكد إمكاناته في المعالجة النباتية. ومع ذلك، من الضروري التأكد من أن تركيز المعادن الثقيلة في النباتات يبقى ضمن الحدود للنباتات التي قد تدخل السلسلة الغذائية. ً الآمنة الموص ى بها، وخاصة