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Conference papers

Développement d'un outil simple et innovant pour l'échantillonnage passif de pesticides dans les eaux de surface et de subsurface : Intérêts de l'échantillonnage passif pour un suivi simplifié des transferts de pesticides dans les milieux aqueux

Résumé : L'emploi de pesticides sur les parcelles agricoles entraîne une contamination des eaux de surface et souterraines par de nombreux phénomènes de transferts (ruissellement, infiltration, écoulements latéraux, dispersion atmosphérique...). La compréhension des mécanismes en cause passe par une mesure adaptée et pertinente de la contamination en substances dans les différents compartiments concernés. Les niveaux de contaminations en pesticides sont cependant difficiles à évaluer car ils dépendent fortement de (i) la nature des substances employées, en particulier leurs caractéristiques physico-chimiques ; (ii) la très forte variabilité des transferts liée aux pratiques agricoles, à l'occupation du sol, aux périodes de traitement, aux quantités appliquées, au contexte agro-pédo-climatique,; (iii) la capacité de dégradation des molécules, qui conduit à la production de métabolites, souvent peu connus et parfois plus toxiques que les matières actives-mères, iv) les très faibles niveaux de concentrations pouvant être rencontrés dans les milieux naturels. Actuellement, la stratégie utilisée pour améliorer la compréhension des mécanismes de transferts des pesticides entre la parcelle agricole cultivée et les milieux aquatiques est essentiellement basée sur des échantillonnages actifs d'eau (soit ponctuels, soit moyennés au temps ou au volume passé). Toutefois, ces méthodes de prélèvement présentent certains inconvénients (manque de représentativité des échantillons ponctuels, lourdeur et coût de fonctionnement des échantillonnages automatiques). Pour pallier à ces limites, un suivi par échantillonnage passif permet de réaliser des mesures intégratives des chroniques de concentration en contaminants présents à l'état de traces dans des milieux aqueux. Cette technique est basée sur la diffusion de molécules présentes dans le milieu aqueux vers un échantillonneur exposé in situ en continu pendant une période d'exposition connue. Irstea a développé un échantillonneur passif simple sous forme de tige en silicone (TS) de faible dimension pour le suivi in situ des niveaux de contaminations en pesticides dans l'eau. Cet outil permet de capter des pesticides de nature moyennement hydrophile à hydrophobe (1,5 < log Kow < 5,5). Son principe de fonctionnement permet d'intégrer les concentrations en contaminants, y compris les pics fugaces, sur une période de suivi d'une semaine. Une des conséquences pratiques est de réduire le nombre d'échantillons ponctuels qui auraient été nécessaires pour obtenir la même représentativité, de ne nécessiter aucune maintenance ni aucun coût annexe en énergie. Par ailleurs, la pré-concentration des substances directement sur site permet une économie de temps et un abaissement des limites de quantification analytiques. Le type d'information délivré par ces échantillonneurs passifs peut être de type qualitatif (nature des contaminants présents dans le milieu), semi-quantitatif (calcul de ratios pour évaluer une dispersion spatiale ou temporelle par rapport à une référence), ou quantitatif (calcul de concentrations dans le milieu représentatives de la période d'exposition in situ) en fonction des propriétés des pesticides et de la calibration préalable des échantillonneurs en laboratoire. Cette étude a pour objectif de présenter différents domaines d'application des tiges silicone (TS) qui ont été testées par Irstea, pour améliorer le suivi et la compréhension des voies et des mécanismes de transferts des pesticides depuis la parcelle agricole jusqu'au milieu aquatique. Les TS ont été appliquées pour le suivi de la contamination au sein de deux types de milieu aquatique : - des écoulements de subsurface au sein d'une parcelle de vigne, qui ont été suivis à la fois grâce à un réseau de piézomètres et à un fossé collecteur ; - une rivière au sein d'un bassin versant viticole soumis à un fort gradient de contamination spatial et temporel. En complément, des échantillonnages ponctuels ont été réalisés pour valider les comportements observés sur ces nouveaux outils et pour montrer l'intérêt de leur utilisation. L'échantillonneur passif TS a montré sa sensibilité pour décrire la dispersion spatiale d'un panache de contamination lors d'un traçage des écoulements de subsurface dans une parcelle viticole et a permis d'associer le comportement des pesticides dans les écoulements avec leurs usages. Dans ce type de suivi, l'outil TS a confirmé sa simplicité d'application et son caractère « non perturbateur du milieu » comparé à des prélèvements d'échantillons d'eau ponctuels ; aspects essentiels lorsqu'il s'agit de faire des mesures au sein de piézomètres. En ce qui concerne la campagne de suivi de la contamination en cours d'eau, trois points d'échantillonnage (amont, intermédiaire et aval) ont été choisis le long d'un cours d'eau soumis à une forte pression viticole, en réalisant quatre déploiements consécutifs d'une semaine en période de traitement de la vigne. En utilisant la nature et la masse de chaque molécule accumulée sur TS comme donnée qualitative et semi-quantitative respectivement, il est possible de mettre en évidence plusieurs tendances. Premièrement, la nature de la contamination chimique sur la période de suivi (fin de printemps) est principalement occasionnée par des fongicides (diméthomorphe, spiroxamine, tébuconazole et procymidone) et dans une moindre mesure par des herbicides (diflufénicanil) et insecticides (chlorpiryphos-éthyl et méthyl). Deuxièmement, un gradient amont-aval de la contamination globale en pesticides sur ce cours d'eau a pu clairement être confirmé, ce qui est en accord avec une augmentation de l'occupation des sols du bassin versant par la viticulture. Enfin, les outils montrent une variation temporelle importante de la contamination en pesticides sur la deuxième semaine, en cohérence avec un fort évènement pluvieux sur le bassin versant qui a engendré une contamination accrue du milieu aquatique. Les échantillonneurs passifs TS présentent donc un réel intérêt pour améliorer le suivi des transferts de pesticides dans différents compartiments aqueux. Leur sensibilité et leur caractère intégratif facilitent l'évaluation de tendances à moindre coût, en limitant le nombre d'échantillons à réaliser pour une représentativité temporelle équivalente. Ceci est d'autant plus important dans un contexte de variabilité spatiale et temporelle fort, où les stratégies d'échantillonnage ponctuel sont le plus souvent insuffisantes pour faire émerger des évolutions en lien avec les pratiques et les conditions météorologiques.
Document type :
Conference papers
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https://hal.inrae.fr/hal-02602017
Contributor : Migration Irstea Publications <>
Submitted on : Saturday, May 16, 2020 - 7:14:34 AM
Last modification on : Wednesday, June 16, 2021 - 3:46:37 AM

Identifiers

  • HAL Id : hal-02602017, version 1
  • IRSTEA : PUB00045534

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Citation

A. Martin, C. Margoum, J. Randon. Développement d'un outil simple et innovant pour l'échantillonnage passif de pesticides dans les eaux de surface et de subsurface : Intérêts de l'échantillonnage passif pour un suivi simplifié des transferts de pesticides dans les milieux aqueux. Séminaire doctorants ZABR : Flux Polluants, Ecotoxicologie, Ecosystèmes (FPEE), Mar 2015, Villeurbanne, France. pp.17. ⟨hal-02602017⟩

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