Influence of adsorption-desorption phenomena on pesticide run-off from soil using simulated rainfall
Etude de l'influence des phénomènes d'adsorption-désorption dans le ruissellement de pesticides au moyen d'une simultion de pluie
Résumé
The surface runoff of a number of pesticides (diuron, isoproturon, atrazine, alachlor, aclonifen, trifluralin, lindane and simazine), chosen for their range of adsorption behaviours, was studied using simulated rainfall applied to small plots over a short time (one hour). Pesticides were applied together onto bare soil using two different sandy loam soils from La Jaillière and Coët Dan sites in France. The surface runoff samples were collected throughout the running of the event and concentrations of pesticides were measured in both liquid and solid phases. Sorption isotherms for isoproturon and diuron on La Jaillière soil as well as eroded particles were measured under equilibrium conditions and compared to their partinioning during surface runoff. At the rainfall intensity used, both soils generated a large load of eroded particles. The average runoff flow rate increased with time for La Jaillière soil while it remained relatively constant at a higher level for the Coët Dan soil. The concentrations of each pesticide in the runoff samples decreased as the experiment proceeded. The pesticides were classified into two types by their partinioning between the liquid and solid phases. Atrazine, simazine, diuron, isoproturon and alachlor were mainly transported in surface runoff water. By contrast 90% of trifluralin and aclonifen was adsorbed onto eroded particles. Lindane was intermediate with a 37% adsorption level. When the contribution of eroded particles was minor, the agronomical concentrations were inversely proportional to the water flow rate. We have proposed a model that describes the mass of chemicals extracted from the soil into surface water during a surface runoff event of a given average duration and flow rate. This model takes into account the dilution of the soil solution and the desorption of chemicals through two parameters called respectively the dilution factor and the extraction retardation factor. The desorption kinetic was the limiting step in the surface runoff of weakly sorbed chemicals such as isoproturon.
Le transfert de surface du diuron, de l'isoproturon, de l'atrazine de l'alachlore, de l'aclonifen, de la trifluraline, du lindane, et de la simazine est étudié à l'aide d'une pluie simulée appliquée sur une micro-parcelle de 1 m². Les pesticides ont été épandus ensemble sur une microparcelle contenant un sol reconstitué nu et ce pour deux types de sols limono-sableux provenant des sites de la Jaillière et Coët Dan dans l'ouest de la France. Les échantillons de ruissellement ont été recueillis au cours de la simulation de pluie et les concentrations en pesticides dissous et particulaires ont été mesurées. Parallèlement on a établi les isothermes d'adsorption pour le diuron et l'isoproturon dans les conditions normalisées à la fois sur le sol La Jaillière et des matières en suspension issues de son érosion à la suite d'une simulation de pluie sans produits. On observe que les concentrations en pesticides diminuent avec le temps. On peut classer les produits en deux catégories selon leur répartition entre les phases solide et liquide : l'atrazine, le diuron, l'isoproturon, la simazine et l'alachlore sont principalement transportés dans l'eau du ruissellement tandis que l'aclonifen et la trifluraline sont à plus de 90% transportés sur les particules érodées. Le lindane est intermédiaire avec une fraction de 37% sur les éléments solides du ruissellement. Pour les produits transférés de préférence avec l'eau on observe que les concentrations sont inversement proportionnelles au débit. On propose un modèle pour décrire la quantité de produit extraite du sol dans le ruissellement lors d'une simulation de pluie caractérisée par une intensité et une durée données. Ce modèle prend en compte la dilution de la solution du sol et la desorption des produits à travers deux paramètres qui sont nommés respectivement le facteur de dilution et le facteur de retard d'extraction. Il semblerait que pour les produits à faible adsorption, la cinétique de desorption soit un facteur limitant du transfert en solution.