Détermination des mécanismes de transfert de pesticides organochlorés vers des cucurbitacées et remédiation de sols contaminés en zone maraîchère

Abstract

La contamination des sols par des Pesticides OrganoChlorés (POCs) est une problématique mondiale. Ces substances ont largement été utilisées dans l’agriculture en France entre les années 1950 et 1970. Parmi les POCs, on retrouve la dieldrine et les chlordanes qui sont considérées comme des Polluants Organiques Persistants (POPs) depuis la convention de Stockholm en 2001 à cause de (i) leur toxicité, (ii) leur persistance dans l’environnement, (iii) leur capacité à s’accumuler dans les organismes vivants, (iv) leur transport à longue distance. Aujourd’hui encore, les sols agricoles se trouvent contaminés par ces POPs, ce qui engendre une contamination des végétaux, notamment les Cucurbitacées, dont les concentrations dépassent les Limites maximales en résidus (LMR) autorisées, induisant des risques pour les consommateurs. Les objectifs de cette thèse sont de donc (i) caractériser la distribution spatiale de la contamination au sein de la zone d’étude et de comprendre ses liens avec les propriétés physico-chimiques des sols, (ii) tester à l’échelle laboratoire 4 techniques de remédiation physico-chimiques des sols agricoles respectueuses des propriétés agronomiques et (iii) étudier les voies de transferts et de distribution des POCs vers les Cucurbitacées selon les concentrations dans le sol et la croissance des plantes. Les résultats de ces travaux ont permis de mettre en évidence que la dieldrine est le POC majoritairement quantifié dans les sols. La distribution spatiale de ce POC sur la zone d’étude, une zone agricole péri-urbaine de 5 km2, est hétérogène à l’échelle de la zone mais présente une homogénéité à l’échelle des parcelles et la contamination se situe principalement (85%) sur une profondeur de 40 cm. Une corrélation entre la contamination en dieldrine et la teneur en matière organique naturelle des sols a été mise en évidence. Parmi les 4 techniques de remédiation physico-chimiques des sols testées à l’échelle laboratoire, la dégradation au fer zéro valent et l’immobilisation par charbon actif sont très peu efficaces. En revanche, le traitement thermique à basse température (< 100 °C) et l’extraction au CO2 supercritique induisent une diminution de la concentration en dieldrine de 85% en quelques heures sans altérer la qualité agronomique des sols. Ces deux techniques sont donc prometteuses pour le traitement de sols agricoles contaminés en dieldrine mais davantage de validations sont nécessaire pour développer et optimiser ces processus. Enfin, le transfert de la dieldrine vers des Cucurbita pepo L. se fait majoritairement par absorption racinaire et transport vers les parties aériennes des plantes (tiges, feuilles, fleurs et fruits). Les concentrations dans les organes végétatifs augmentent de manière presque linéaire en fonction de l’augmentation de la concentration dans le sol. Pour les organes reproducteurs, cette relation n’est pas linéaire et il semble que lorsqu’un seuil de contamination dans le sol soit atteint, la concentration dans ces organes se stabilise. De plus, le fruit présente une différence de contamination entre ses tissus, avec la peau plus concentrée en dieldrine que la pulpe. Les résultats des expériences montrent également que la distribution de la contamination au sein des organes est primordiale pour le phytomanagement de cette contamination.