Article : Contaminations en pesticides neutres et ioniques d’un cours d’eau de tête de bassin versant

Contamination d’un cours d’eau de tête de bassin sur socle géologique cristallin dans un bassin versant rural à agriculture extensive : facteurs clés du comportement des pesticides neutres et ioniques à l’aide d’une approche d’échantillonnage passif

« Crystalline geological bedrock headwater stream contamination in an agricultural-extensive rural watershed: keys factors for the behaviour of neutral and ionic pesticides using a passive sampling approach »

Robin Guibal, Julie Leblanc, Karine Cleries, Rachel Martins de Barros, Matthias Monneron-Gyurits, Yoann Brizard, Sophie Lissalde, Gilles Guibaud

Le présent article est consacré à la publication d’un nouvel article scientifique écrit par les chercheurs du laboratoire E2Lim de l’Université de Limoges et co-écrit par Matthias Monneron-Gyurits. L’article, intitulé Crystalline geological bedrock headwater stream contamination in an agricultural-extensive rural watershed: keys factors for the behaviour of neutral and ionic pesticides using a passive sampling approach, a été publié dans la revue internationale Environmental Science and Pollution Research (DOI: 10.1007/s11356-025-36378-4).

Il s’attaque à la question complexe de la dynamique des pesticides dans les bassins versants sur socle cristallin.

Crédit photo : Anne V

🚀 Le Défi de la Contamination en Pesticides : Comprendre les Différences entre Neutres et Ioniques dans les Rivières de Socle Cristallin

Au-delà du Bruit de Fond

Les micropolluants organiques, en particulier les pesticides et leurs métabolites, sont omniprésents dans l’environnement aquatique, posant un défi majeur pour la santé des écosystèmes et des populations. L’étude, menée sur le Bassin Versant de l’Aixette en Haute-Vienne (sud-ouest de la France), se concentre sur une question cruciale : les pesticides dits ‘neutres’ et ceux dits ‘ioniques’ se comportent-ils de la même manière dans un cours d’eau de tête de bassin sur socle cristallin ?

Grâce à trois années de surveillance semi-continue (2017–2019) et l’utilisation de l’échantillonnage passif (POCIS), ces travaux apportent un éclairage nouveau sur les mécanismes de transfert des contaminants dans ces environnements spécifiques.

Figure 1 : Le Cadre de l’Étude. Carte du Bassin Versant de l’Aixette (France) et localisation des quatre sites de surveillance. Ce bassin est représentatif des environnements sur socle cristallin.

Méthodologie : L’Échantillonnage Passif

Pour capter une image complète de la contamination sur une longue période, il a été opté pour le Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS), l’outil de prédilection de l’échantillonnage passif. Contrairement aux prélèvements ponctuels, le POCIS permet d’obtenir une Concentration Moyenne Pondérée dans le Temps (TWAC), offrant ainsi une vision intégrée de la contamination sur 14 jours.

Un point fort de cette étude réside dans l’utilisation de deux configurations distinctes de POCIS pour cibler différentes natures chimiques :

POCIS-HLB (Oasis HLB) : Utilisé pour suivre les 64 pesticides/métabolites neutres (apolaire à polaire modéré).
POCIS-MAX (Oasis MAX) : Utilisé pour suivre les 15 pesticides/métabolites ioniques (composés hautement polaires).

Cette approche a permis de déceler des schémas de contamination radicalement différents.

📊 Des Tendances de Contamination Opposées

Les résultats de la surveillance sur les quatre sites de l’Aixette ont révélé une distinction nette entre les deux classes de composés.

1. Les Composés Neutres : Le Bruit de Fond Constant

Les pesticides neutres présentent une contamination qualifiée de « bruit de fond ».

Taux de Détection Élevé : Ces composés ont été détectés plus fréquemment que les composés ioniques.
Niveaux Faibles et Continus : Le niveau total de contamination reste généralement faible (inférieur à 5 $50~\text{ng L}^{-1}$ ) avec des pics occasionnels.
Distribution Homogène : Les valeurs médianes et moyennes de la TWAC sont similaires, confirmant une concentration relativement stable dans le temps.

2. Les Composés Ioniques : Les Pics de Contamination

En revanche, la contamination par les pesticides ioniques (souvent des métabolites) se manifeste par des pics de contamination.

Taux de Détection Faible : Ces composés ont été détectés moins fréquemment.
Niveaux Élevés et Variables : La concentration est beaucoup plus variable dans le temps, avec des pics fréquents atteignant des niveaux élevés (entre $100$ et $600~\text{ng L}^{-1}$ en TWAC).
Distribution Hétérogène : La différence notable entre la médiane et la moyenne de la TWAC indique une distribution très variable, typique d’une contamination en « pics ».

Figure 2 : Bruit de Fond vs. Pics. Comparaison de la distribution des Concentrations Moyennes Pondérées dans le Temps (TWAC) pour les pesticides neutres et ioniques. Le faible bruit de fond des neutres contraste avec la grande variabilité et les pics élevés des ioniques.

Le Rôle Clé de l’Hydrologie

La principale explication de ces comportements divergents réside dans les propriétés physico-chimiques des composés et la géologie du bassin versant.

1. Leurs Propriétés Physico-Chimiques

La solubilité et l’affinité pour l’eau sont les facteurs déterminants.

Composés Neutres : Solubilité modérée et affinité pour les sols plus élevée.
Composés Ioniques : Très forte solubilité et grande affinité pour l’eau, ce qui les rend extrêmement mobiles. Il a été noté que la majorité des composés ioniques détectés sont des métabolites (produits de dégradation) de pesticides neutres.

2. Le Transfert en Milieu de Socle Cristallin

Le Bassin Versant de l’Aixette repose sur un socle cristallin (granite et gneiss).

Le Ruissellement vs. le Drainage : Il n’a pas été observé de corrélation directe entre la contamination et les seules données de pluviométrie. En revanche, un lien fort est apparu entre la contamination ionique et le débit de la rivière.
Le Rôle des Aquifères : Cette corrélation avec le débit suggère que la contamination ionique est principalement liée au stockage dans les eaux de subsurface plutôt qu’à l’eau de ruissellement en surface. Lors de fortes précipitations, l’eau s’infiltre, lessive les composés ioniques (très solubles) stockés dans les altérites et recharge l’aquifère, lequel alimente ensuite la rivière, y déversant une charge importante de contaminants ioniques.

Figure 3 : Le Facteur Débit. La contamination par les composés ioniques (en orange) suit les fluctuations du débit de la rivière (en vert). Ceci est cohérent avec l’apport d’eau de drainage de l’aquifère dans le contexte d’un socle cristallin.

Conclusion : Les Enseignements pour la Gestion de l’Eau

Cette étude est fondamentale pour l’évaluation et la gestion des risques de contamination dans les bassins versants sur socle cristallin.

La contamination par les pesticides neutres doit être considérée comme un risque chronique de « bruit de fond ».
La contamination par les pesticides ioniques est un risque aigu lié aux événements hydrologiques (pics de débit), car ils sont un marqueur du transfert des contaminants stockés dans les eaux de subsurface.

Pour les gestionnaires de l’eau, il est clair que sur ces territoires, le débit de la rivière est un indicateur bien plus pertinent que la simple pluviométrie pour anticiper les épisodes de contamination par les métabolites ioniques. Il a été souligné l’importance d’intégrer le suivi des composés ioniques et leurs métabolites dans les programmes de surveillance, en particulier pour les directives européennes (WFD) qui les négligent souvent.

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