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L
'augmentation considérable de la productivité agricole à l'hectare en Europe depuis 1945 n'aurait pas été
possible sans la généralisation de l'emploi des engrais et pesticides. Mais aujourd'hui, ces produits sont mis
en cause dans la dégradation de l'environnement, particulièrement sensible dans les régions d'agriculture intensive,
notamment à travers la pollution des rivières et des nappes par les pesticides. La lutte contre la pollution des eaux
passe par une meilleure connaissance des mécanismes de fixation, de transformation et de transport des molé-
cules chimiques au niveau du sol, et par la mise au point de stratégies de gestion des risques. Dans les années 90, 42% de la production agricole potentielle était perdue à cause des maladies, des ravageurs, des mau- vaises herbes. Parmi les moyens de lutte contre les ennemis des cultures, la chimie a pris une place croissante. Aux usages agricoles, s'ajoutent aussi l'entretien des espaces verts et de la voirie. En France, 100 000 tonnes de pesticides sont épandues chaque année dans les champs. Quel que soit leur mode d'utilisation, la plupart des molécules employées attei- gnent le sol durant ou après le traitement ; leur devenir dépend donc des caractéristiques et du fonctionnement du sol. Les pesticidespeuvent ensuite être soumis à des phénomènes de transport, liés principalement à l'écoulement des eaux. Ces transports en surface (ruissellement) ou en profondeur (lixi- viation) entraînent des pollutions des eaux, même si les quantités de pesticides mobilisées dans les processus de transfert ne concernent généralement qu'une faible fraction des quantités épandues.Le devenir des pesticides dans le sol
Comprendre et prévoir les risques de contamination des eaux implique que soient identifiées et décrites les voies de dissé- mination des produits : volatilisation, transferts associés à la circulation de l'eau, adsorption par le sol, transformation physico-chimique ou biologique, formation de "résidus liés". Les mécanismes impliqués sont encore mal connus et consti- tuent un objet de recherche majeur pour la chimie du sol. Ces questions sont compliquées par le fait que les pesticides appartiennent à des familles chimiques très diverses, et que les molécules actives sont en général accompagnées d'additifs ou adjuvants de formulation (colorants, tensioactifs, condi- tionneurs...) qui peuvent modifier le comportement de la molécule active. Malgré la complexité du comportement global, liée à la multi- plicité de processus interconnectés et à la diversité des molé- cules, on peut regrouper les principaux processus qui vont conditionner le devenir d'un pesticide dans les sols et les eaux : - mise en solution dans la solution du sol à partir d'une spé- cialité commerciale ou un produit formulé. Cette phase est La lutte contre la pollution des eaux par les pesticidesLimiter les apports, réduire les fuites
particulièrement importante puisqu'elle correspond à l'appa- rition d'une forme mobile de la molécule, biodisponible pour les végétaux ou les micro-organismes. La mise en solution dépend de la solubilité de la molécule, qui peut elle-même dépendre de l'ambiance physico-chimique du milieu (tempé- rature et pH par exemple), ainsi que du type de formulation ; - absorption par la microflore du sol ou les végétaux dans le cas de produits systémiques (c'est-à-dire pénétrant dans les organismes pour agir de façon spécifique sur une de leurs fonctions métaboliques) ; - adsorption sur la phase solide organo-minérale du sol, en fonction de constantes d'équilibre d'adsorption et de désorp- tion caractéristiques de chaque produit, mais dépendant des conditions de milieu ; - biodégradation par la flore microbienne du sol, qui peut utiliser ces produits organiques comme source de carbone. Cette biodégradation entraîne l'apparition de métabolites intermédiaires qui peuvent présenter des propriétés physico- chimiques et une toxicité différentes de celle du produit d'origine. La phase ultime de la biodégradation est la miné- ralisation avec production de gaz carbonique par les micro- organismes ; - transport convectif et/ou diffusif dans la solution du sol en fonction des conditions pédoclimatiques qui vont déterminer l'intensité de ces processus, et éventuellement, volatilisation et émission dans l'atmosphère ; - formation de "résidus liés", plus ou moins stables, qui peu- vent constituer des formes d'accumulation de résidus orga- niques dans les sols aux évolutions à moyen terme mal connues, et peuvent ainsi être considérés comme des "bombes à retardement" potentielles vis-à-vis de l'environne- ment. De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer les mécanismes de formation de ces "résidus liés" (liaison avec d'autres composés organiques, incorporation dans des structures cellulaires microbiennes...), mais globa- lement, leur importance est corrélée à la teneur et à la nature des matières organiques présentes dans les sols. Au total, ces différents processus aboutissent à classer les phénomènes décrivant le devenir d'un pesticide selon deux concepts principaux : la rétention et la persistance. La réten- tion d'un produit regroupe l'ensemble des mécanismes tendant à fixer le produit ou ses métabolites sur la phase organo- minérale ; si la rétention est forte, la mobilité est faible, ce qui tend à diminuer les risques de pollution par transferts hydriques. La persistance (mesurée globalement par la demi- vie du produit) regroupe l'ensemble des processus biolo- giques ou physico-chimiques qui conditionnent la dissipation du produit et sa concentration dans la phase liquide ; plus un produit est persistant, plus la probabilité d'être transporté est grande et plus les risques de pollution des eaux sont élevés. Les recherches actuelles visent à identifier le déterminisme de ces processus en tentant de définir une typologie des comportements des pesticides en fonction des conditions agronomiques et des facteurs de régulation associés au type de sol et aux conditions climatiques de leur utilisation. Face aux lacunes et incertitudes concernant les "résidus liés", il apparaît nécessaire de développer des recherches concernant l'identification de l'origine biologique et/ou physico-chimique des processus de stabilisation des pesticides dans les sols, pour estimer les risques d'accumulation et de réversibilité de ce phénomène de stockage.Le ruissellement et l'entraînement
des pesticides Les molécules de pesticides épandues sur le sol sont entraînées vers les cours d'eau par le ruissellement érosif, soit sous forme dissoute soit sous forme fixées sur les particules de sol transportées. Le ruissellement se produit lorsque les précipitations dépassent les capacités de rétention et d'infil- tration du sol.L'importance du ruissellement et de l'érosion
Si les phénomènes d'érosion hydrique ont été bien étudiés en zones tropicales ou en zones de montagne, le phénomène est plus inattendu dans les régions tempérées de grandes cultures du Nord-Ouest de l'Europe caractérisées par des pentes douces et des pluies d'intensité et d'importance modérées. L'augmentation des surfaces de voirie, le développement du drainage agricole, la forte diminution des superficies en prairies, l'agrandissement des parcelles sont autant de transforma- tions, induites par le contexte économique, qui accroissent les débits de pointe après de forts épisodes pluvieux et augmentent ainsi les risques d'entraînement des produits de traitement liés aux particules du sol. Le ruissellement en nappe sur les pentes douces entraîne une érosion diffuse qui décape progressivement la surface du sol et véhicule de fines particules riches en humus et des col- loïdes issus des pollutions organiques. On estime, selon les cours d'eau, que l'exportation annuelle de matériaux arrachés par le ruissellement varie entre plusieurs tonnes à plusieurs milliers de tonnes par km 2 de bassin versant. Même si elle est peu spectaculaire, l'érosion diffuse est responsable d'un déplacement de volumes importants, qui peut entraîner, outrele comblement rapide des ouvrages d'aménagement (bassinsde retenues d'eau), des pollutions, surtout si elle se produit
après un traitement phytosanitaire ou un épandage d'engrais.