Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
L'activité humaine et animale à la surface de la terre génère une quantité de polluants naturels et chimiques. L'utilisation des pesticides peut entrainer une dégradation des eaux souterraines. Le sol, filtre imparfait entre la surface et la nappe, gère la migration des produits phytosanitaires vers les eaux souterraines. Cet article s'intéresse aux mécanismes de transfert des pesticides ainsi qu'à ses différents facteurs : caractéristiques des sols, réactions chimiques des molécules avec l'eau et le milieu, activité microbienne. Une bonne connaissance des mécanismes de transfert est fondamentale pour aider les décideurs à préserver de façon durable la ressource d'eau souterraine et à prendre les décisions qui s'imposent.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphanie SAYEN : Maître de conférences - Chercheur au sein du groupe chimie de coordination de l'Institut de chimie moléculaire de Reims (ICMR, UMR CNRS 6229)
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Emmanuel GUILLON : Professeur des Universités - Responsable du groupe chimie de coordination de l'Institut de chimie moléculaire de Reims (ICMR, UMR CNRS 6229)
INTRODUCTION
La qualité de l'eau qui migre vers les aquifères dépend de l'aptitude du sol et du sous-sol qu'elle traverse à éliminer les matières polluantes qu'elle contient. Les mécanismes qui permettent de transformer une eau de surface ou souterraine plus ou moins chargée en matières dissoutes ou en suspension, minérales ou organiques, en une eau potable constituent les propriétés épuratrices du sol.
La qualité des eaux de surface et surtout souterraines en France est telle qu'elles constituent une ressource privilégiée pour l'alimentation en eau de la population. Là où elles existent, les nappes sont souvent accessibles, abondantes et fournissent une eau n'exigeant que peu de traitement pour être distribuée aux consommateurs. Cette qualité naturelle est largement due au sol qui joue le rôle de filtre.
Pourtant, au sol, la vie animale et surtout l'activité humaine génèrent des quantités de polluants, naturels (excréments) ou chimiques, occasionnels (accidents) ou diffus (origine agricole). Ce filtre est-il suffisant pour assurer la dépollution de l'eau issue des activités de surface ? La connaissance des transferts éventuels des polluants du sol vers les eaux souterraines est évidemment fondamentale pour assurer la protection durable de la ressource en eau. La dégradation des eaux souterraines et l'amélioration des connaissances sur les mécanismes de transfert conduisent, malgré tout, à avoir une vision plus réaliste. Le sol, entre la surface et la nappe, est un « filtre vivant » imparfait. Ainsi, la migration des pesticides vers les eaux souterraines est aujourd'hui une évidence et le concept de sol filtrant toutes les molécules entre la surface et la nappe est remis en cause.
Les modalités et temps de transfert des polluants sont très variables selon les types de polluants, selon les sols. Ils dépendent des caractéristiques des sols et de leur humidité, des réactions chimiques des molécules avec l'eau et le milieu, de l'activité microbienne. Ainsi, une nappe peut être protégée pour un type de pollution et pas contre une autre. Par exemple, la nappe des sables de Fontainebleau est bien protégée des pollutions microbiologiques grâce au pouvoir filtrant des sables, mais ceux-ci restent inefficaces face aux pollutions chimiques solubles dans l'eau.
Cette variabilité des mécanismes de transfert constitue une difficulté pour la bonne connaissance des processus de filtration et nécessite une approche pluridisciplinaire (pédologie, chimie, microbiologie...).
Une bonne connaissance des mécanismes de transfert est fondamentale pour aider les décideurs à préserver de façon durable la ressource d'eau souterraine et à effectuer les arbitrages qui s'imposent : étendue des périmètres de protection, nature des changements éventuels dans les pratiques agricoles à mettre en œuvre, éventuellement sélection de sites à geler pour la protection des nappes... Les choix sont ouverts, mais partent du constat simple et amer : il est clair que le passage lent dans le sol constitue une filtration naturelle mais souvent insuffisante pour éliminer les éventuelles pollutions de surface.
Les polluants présentés dans cet article sont les pesticides. Après application au sol, ces composés peuvent subir divers processus : adsorption/désorption, volatilisation et dégradation. Ils peuvent parvenir aux eaux souterraines par infiltration au travers des sols et eaux superficielles par ruissellement.
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4. Dissipation des produits phytosanitaires après application
La dissipation des produits phytosanitaires débute a priori dès leur application au sol. Deux processus fondamentaux vont contribuer à la disparition de la substance mère à partir du lieu d'application :
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la dispersion qui va entraîner le produit et éventuellement ses dérivés hors du lieu d'application ou du volume de sol ;
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la dégradation qui assure la transformation de la molécule initiale d'une manière plus ou moins prononcée, pouvant aller jusqu'à sa minéralisation.
La connaissance de la dynamique de dissipation d'un produit après son application en un point donné est généralement évaluée, de manière indirecte, par le dosage de la matière active présente dans un volume de sol au cours du temps. Ainsi apparaissent deux autres processus susceptibles d'affecter la notion de dissipation :
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l'efficacité de l'extraction, diminuée par la formation de résidus non extractibles ;
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les performances analytiques de la méthode utilisée (par exemple, les limites de détection).
L'appréciation de la dissipation par la mesure de la persistance ou de la demi-vie, revêt le plus grand intérêt tant du point de vue agronomique qu'environnemental (durée de l'activité biocide attendue, quantité de produit disponible à la dispersion). Elle ne constitue cependant qu'une valeur très approximative et surtout variable en fonction de la méthodologie analytique mise en œuvre et des conditions de milieu rencontrées. De plus, la mesure de la persistance ne renseigne en rien sur la dynamique et l'intensité de chacun des processus ayant contribué à la dissipation du produit.
Pour préciser l'importance relative de chacun des processus qui affectent la dissipation d'une molécule appliquée au sol, il faut opérer un changement d'échelle et passer de la parcelle, système ouvert où seule la persistance est mesurable, au modèle expérimental plus ou moins complexe. Dans ce cas, l'utilisation de molécules marquées au 14C...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CALVET (R.) - Les pesticides dans le sol – Conséquences agronomiques et environnementales. - Édition France Agricole (2005).
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(2) - Index phytosanitaire. - Acta (2008).
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(3) - Organic pollutants in the water cycle : properties, occurrence, analysis and environmental relevance of polar compounds. - WILEY-VCH (2006).
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(4) - ROBERT (M.) - Le sol : interface dans l'environnement, ressource pour le développement. - Masson (1996).
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(5) - DUCHAUFOUR (P.) - Abrégés de pédologie. - Masson (1998).
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(6) - SIGG (L.), BEHRA (P.), STUMM (W.) - Chimie des milieux aquatiques – Chimie des eaux naturelles et des interfaces dans l'environnement. - 3e édition, Dunod (2000).
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