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

Couplage de l’échantillonnage passif o-DGT avec l’UHPLC-Q-ToF MS pour l’analyse de 12 micropolluants traceurs dans le cadre de la directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines

« Combining o-DGT passive sampling with UHPLC-Q-ToF MS for the analysis of 12 tracer micropollutants in the context of the European urban wastewater directive »

Mikel Bernabeu de Maria, Robin Guibal, Matthias Monneron-Gyurits, 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 ».

Une application sur le terrain en rivière et en rejet de station d’épuration

Une fois la méthode développée et calibrée, les auteurs l’ont appliquée sur le terrain, dans le sud-ouest de la France. Les capteurs o-DGT ont été déployés pendant 10 jours sur trois points de suivi : en amont d’une station d’épuration, en aval, et directement dans le canal de rejet des eaux traitées. Dans le rejet de station, deux séries de déploiement, de 6 puis 4 jours, ont été mises en place pour éviter tout risque de saturation. Des prélèvements ponctuels ont été réalisés en parallèle afin de comparer les deux approches.

Les blancs de terrain n’ont révélé aucune contamination parasite, ce qui confirme la robustesse du protocole de déploiement et d’analyse.

Ce que montrent les résultats

Les résultats montrent d’abord que les 12 micropolluants ciblés ont bien été détectés dans les eaux traitées issues de la station d’épuration. Les concentrations mesurées dans le rejet sont nettement plus élevées que dans la rivière, ce qui confirme le rôle de la station comme source majeure de contamination pour ces substances.

Certains composés ressortent particulièrement, notamment le benzotriazole, l’hydrochlorothiazide et l’irbésartan, présents à des niveaux élevés dans le rejet et à l’aval. L’article souligne que leur élimination par les procédés biologiques classiques reste partielle, ce qui explique leur présence persistante dans le milieu aquatique.

Autre point marquant : les concentrations calculées à partir des capteurs o-DGT sont généralement plus élevées que celles issues des prélèvements ponctuels. Cela ne signifie pas que l’échantillonnage passif surestime les concentrations, mais plutôt qu’il capte mieux la réalité d’une exposition moyenne dans le temps, là où un prélèvement ponctuel peut sous-estimer la contamination.

L’intérêt de l’approche ne s’arrête pas à la mesure de concentrations moyennes. En combinant les données issues de l’échantillonnage passif avec les débits mesurés, les auteurs ont également pu estimer les flux de micropolluants rejetés par la station dans la rivière.

Les résultats montrent que, même si le rejet de station représente moins de 2 % du débit total de la rivière, il contribue de façon significative à l’augmentation des flux en aval, en particulier pour des composés persistants comme l’irbésartan, le benzotriazole et l’hydrochlorothiazide. Autrement dit, un faible volume de rejet peut malgré tout avoir un impact notable sur la contamination du milieu récepteur.

En conclusion

Avec cette publication, les auteurs montrent que le couplage entre échantillonnage passif o-DGT et UHPLC-Q-ToF MSconstitue une approche particulièrement prometteuse pour le suivi des micropolluants dans les eaux usées et les milieux aquatiques. Sensible, robuste et adaptée au terrain, cette méthode permet de mieux représenter la contamination réelle, de détecter des composés présents à l’état de traces et de mieux évaluer la contribution des stations d’épuration à la contamination des milieux.

Cette publication illustre aussi l’intérêt des partenariats entre recherche académique et acteurs de terrain pour faire émerger des solutions concrètes au service de la surveillance environnementale.

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