Influence de Pseudomonas aeruginosa sur la vitesse d'altération de silicates

Influence of Pseudomonas aeruginosa on the alteration rate of silicates

¹ École et Observatoire des Sciences de la Terre, Centre de Géochimie de la Surface UMR 7517, 1 rue Blessig, 67084 Strasbourg Cedex, France
² Département Génie Civil et Environnemental, École des Mines de Douai, 941 rue Charles Bourseul, 59500 Douai, France
³ Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique, Microbiologie, Université Louis Pasteur, UMR 7156, 28 rue Goethe, 67083 Strasbourg Cedex, France

Reçu : 12 Juin 2007
Accepté : 20 Juin 2007

Résumé

Il est désormais bien établi que l'altération des roches, comme celle des matériaux d'origine anthropique, n'est pas le seul fait de l'interaction avec une phase aqueuse purement minérale. Les composés organiques et l'activité des micro-organismes interviennent également, tant dans la dégradation que dans les minéralisations secondaires. Toutefois, compte tenu de la complexité des milieux réactionnels, il n'existe pas de validation convaincante du rôle de certaines bactéries sur la vitesse de dégradation des silicates complexes. L'objectif de ce travail était d'évaluer expérimentalement (pendant 133 jours) l'effet d'une seule bactérie largement répandue dans la nature (Pseudomonas aeruginosa) sur la vitesse de dégradation de quelques silicates d'intérêt environnemental. Les matériaux testés sont un mâchefer résultant de l'incinération d'ordures ménagères (MIOM), un vitrifiât de mâchefer industriel (JAP) et un verre basaltique (Basalte). Les expériences ont été réalisées en milieu stérile et en milieu biotique au cours desquelles le milieu de culture a été périodiquement renouvelé. Les résultats indiquent que les vitesses sont systématiquement plus grandes en milieu stérile qu'en milieu biotique, et cela dans des proportions allant de 40 à 60 % suivant l'élément et le matériau. Des différences sont toutefois constatées selon le matériau considéré. Le MIOM s'altère à une vitesse moyenne de 5,3×10^-4 g. m^-2. j^-1 en milieu biotique et 7,6×10^-4 g. m^-2. j^-1 en milieu stérile. La vitesse d'altération du verre JAP en présence de P. aeruginosa est de 7,7×10^-4 g. m^-2. j^-1 et de 12,8×10^-4 g. m^-2. j^-1 en l'absence de bactéries. Le Basalte s'altère avec une vitesse égale à 18,3×10^-4 g. m^-2. j^-1 en biotique et 29,8×10^-4 g. m^-2. j^-1 en stérile. Contrairement à ce qui a été décrit jusqu'à présent dans la littérature, cette étude montre que les bactéries jouent un rôle protecteur vis-à-vis des matériaux testés.

Abstract

Today it is generally accepted that alteration of rocks as well as anthropogenic products is not only driven by the interaction with water or mineral aqueous solutions. Organic compounds and also micro-organisms are of importance for material degradation together with secondary mineralization. However, the exact role of some bacteria in these processes remains unclear in such complex systems. There is no convincing experimental validation of such phenomenon for silicate phases. The goal of the present work was to experimentally evaluate (during 133 days) the effect of one type of bacteria (Pseudomonas aeruginosa) on the alteration rate of some silicates of environmental interest. Experiments were conducted in biotic and abiotic conditions with a periodic renewal of the growth medium. The tested materials are a municipal solid waste incinerator bottom ash (MIOM), a vitrified industrial bottom ash (JAP) and a basaltic glass (Basalte). Results shows that the alteration rate are systematically higher in sterile condition than in biotic one in proportions going from 40 to 60% depending on element and material. The dissolution rate of MIOM is 5,3×10^-4 g.m^-2.d^-1 in biotic condition and 7,6×10^-4 g.m^-2.d^-1 in the sterile one. The vitrified bottom ash dissolution rate is 7,7×10^-4 g.m^-2.d^-1 in presence of P. aeruginosa and 12,8×10^-4 g.m^-2.d^-1 without bacteria. Basalte deteriorates with a rate of 18,3×10^-4 g.m^-2.d^-1 in biotic and 29,8×10^-4 g.m^-2.d^-1 in sterile system. Contrarily to previous results described in the literature, this study shows that bacteria have a protective effect on the tested materials.