Fiche Résumé 05-AEP-07

L'utilisation des pesticides sur le sol français est remontée à son niveau de 1985, soit 100 000 tonnes par an pour environ 1 100 substances actives commercialisées en Europe en 2004. La multiplicité de ces molécules rend impossible leur analyse exhaustive. Les meilleurs laboratoires ne sont capables de rechercher qu'entre 100 et 200 pesticides, au prix de la mise en place d'un nombre élevé de méthodes analytiques donc pour un coût rapidement prohibitif. De plus, la nouvelle directive 98/83 sur l’eau potable augmente la complexité du problème en introduisant la nécessité de rechercher les métabolites (sous-produits de dégradation des pesticides). La norme, fixée à 0,1 µg/l dans les eaux traitées pour tout pesticide quelle que soit sa toxicité, est alors fréquemment dépassée.

Devant ce contexte, il s’avère alors nécessaire de mettre au point de nouvelles méthodes d’analyse en mettant de plus en plus l’accent d’une part sur les substances polaires difficilement extractibles car solubles dans l’eau, et d’autre part sur les principaux métabolites de ces pesticides. Il s’avère également nécessaire d’évaluer la traitabilté de ces composés, qu’ils soient déjà présents dans l’environnement ou sur le point d’être commercialisés. Les traitements à privilégier pour une élimination sans formation de métabolites sont ceux qui éliminent (adsorption sur charbon actif et/ou membrane) et non pas ceux qui transforment (oxydation physico-chimique ou biologique).

’objectif de cette étude est donc d’évaluer la traitabilité des pesticides par charbon actif en réalisant, en laboratoire, des isothermes et des cinétiques d’adsorption. Ces essais permettront de générer les coefficients nécessaires à la simulation i) d’ajout de CAP dans un décanteur, ii) de filtration sur CAG et iii) de couplage CAP/UF. Cette troisième phase d’étude est réalisée sur 10 composés sélectionnés soit dans la liste des pesticides jugés prioritaires au niveau européen, soit parmi les composés les plus souvent détectés dans les ressources : naphtalène, dieldrine, trichlorobenzène, éthofumesate, métazachlore, oxadiazon, mécoprop, MCPA, bentazone, métamitrone. Les résultats obtenus viendront compléter les données générées précédemment sur 35 autres pesticides (22 choisis dans la liste prioritaire et 13 parmi les pesticides les plus détectés dans les ressources).

Pour évaluer les phénomènes de compétition entre pesticides et matière organique vis-à-vis de l’adsorption sur le charbon, les essais d'adsorbabilité ont été réalisés sur une eau de référence exempte de matières organiques (eau ultrapure) et sur deux types d'eau naturelle : eau de Seine clarifiée dont le carbone organique dissous (COD) varie entre 1,7 et 2,5 mg/l ; eau souterraine de la nappe du Champigny caractérisée par un COD compris entre 0,9 et 1,2 mg/l. Les pesticides étudiés ne sont pas tous présents à l'état naturel dans ces trois types d'eau sélectionnés. Pour les besoins de l'étude, un dopage a donc été réalisé à une concentration en accord avec ce qui est rencontré dans les ressources naturelles, soit de 2 à 4 µg/l. Pour l’identification et le dosage de ces pesticides, deux méthodes multi-résidus CG/SM et HPLC/UV, préalablement mises au point par le CIRSEE en 1997-1999, ont été utilisées.

Le charbon actif en grains (CAG) choisi est le Filtrasorb® 400. De par ses propriétés physiques et adsorbantes, il est généralement utilisé en second étage de filtration. Il est commercialisé par la société Chemviron. Le choix de ce charbon a été guidé entre autres par le fait qu’il a déjà fait l’objet de nombreuses études ce qui permet une comparaison plus enrichissante des résultats.

Les résultats ont montré que :
- les molécules les moins bien retenues par le CAP et le CAG et les plus influencées par la présence de matières organiques sont le mécoprop, le MCPA et la betazone ;
- les molécules les mieux adsorbées par le CAP et le CAG et les moins influencées par la présence de matières organiques sont le naphtalène et la métamitrone.

Les données ainsi générées permettent de prédire la dose de CAP à mettre en oeuvre en fonction de la concentration initiale en pesticides dans une eau souterraine et dans une eau de surface clarifiée. Il est également possible de prévoir les fréquences de régénération des filtres à CAG en fonction de la nature et de la concentration des pesticides présents dans la ressource. Cette étude vient par conséquent enrichir les bases de données existantes sur le traitement qui ne contenaient à l’origine que des informations sur la traitabilité de l'atrazine et de la simazine par ozonation et adsorption sur charbon actif (étude 1994-1995). L'atrazine reste malgré tout un bon indicateur de pollution par les phytosanitaires car c'est le pesticide le plus fréquemment rencontré, aux concentrations les plus élevées. Il peut donc servir de base au dimensionnement des installations.

L’étude se poursuit avec la mise au point analytique de 5 pesticides supplémentaires et l’évaluation de l’élimination par adsorption sur charbon actif de 10 pesticides supplémentaires.