Suivi des éléments traces (Pb, Cd, As, Cu, Zn) dans la filière porcine du Sud-Ouest, du sol au végétal à l’animal

Abstract

Ce projet a pour objectif de quantifier et de comprendre le transfert et les accumulations potentielles des éléments traces à travers les différentes étapes de la filière agro-alimentaire porcine. Cette étude se place dans le contexte (1) d’une vérification de la qualité sanitaire des produits (teneurs en Cd, Pb, As, Cu et Zn) et (2) de l’acquisition de références sur la teneur naturelle en éléments traces et leurs fréquences dans les différents compartiments de la filière (sol, grains de maïs, soja et tournesol, ration alimentaire des porcs, viande de porc, lisier). Les flux d’éléments traces sont étudiés au sein d’exploitations de polyculture-élevage porcin du Sud-Ouest (Aquitaine, Midi-Pyrénées), avec alimentation des porcs à partir des végétaux produits sur l’exploitation et achetés (tourteaux d’oléagineux). Nos modèles végétaux sont le maïs et le tournesol. Ces deux plantes se caractérisent par des capacités différentes d’accumulation d’éléments traces. Le maïs est une plante faiblement accumulatrice alors que le tournesol est plus fortement accumulateur d’éléments traces (en particulier le cadmium dont les teneurs sont parfois proches des valeurs réglementaires). Dans la première phase du projet, réalisée en 2007-2008, nous avons caractérisé la contamination des sols, lisiers et végétaux dans douze exploitations placées sous démarche qualité. Les parcelles choisies couvrent une large gamme de sols. Nous avons une gamme de sols qui représente bien une contamination diffuse, sans anomalie flagrante. Les teneurs en ETM mesurées dans les lisiers et végétaux sont conformes aux valeurs réglementaires. L’analyse des flux à la parcelle montre une accumulation de Cu et Zn liée à l’apport de lisier. Les parcelles accumulent également Pb, As et Cd mais pour des quantités annuelles beaucoup plus faibles, la source majoritaire pour As et Cd étant les engrais minéraux et pour Pb les retombées atmosphériques. Les pertes en ETM par lessivage/lixiviation n’ont pas été prises en compte dans ce projet par manque de données fiables. Dans le cadre de cette enquête, nous n’avons pas observé d’effet négatif de l’épandage de lisier sur la qualité des récoltes. Au niveau analytique, les travaux ont permis une validation de la méthode d’analyse des éléments en total (comparaison de différentes méthodes de minéralisation) ainsi que la mise au point d’une méthode d’analyse de spéciation de l’arsenic dans les matrices du projet qui est transférable à ces laboratoires de routine. Durant la deuxième phase de l’étude, en 2008-2010, nous avons recherché à quantifier les flux d’ETM le long de la filière porcine en distinguant d’une part le système animal (aliment - organes animaux - lisiers) et d’autre part le système sol-plante. Nous avons suivi les flux d’ETM dans la plante modèle maïs en croissance et à les modéliser sur une base mécaniste prenant en compte le développement de l’organe de prélèvement (système racinaire) et la concentration dans la solution du sol ou le flux de diffusion maximal obtenu par DGT, dans 4 exploitations identifiées durant la première phase d’enquête de terrain (essai « maïs croissance »). Cet essai a notamment montré que les teneurs en ETM dans les grains ne peuvent pas être prédites précisément à partir de variables du sol, et que l’accumulation des ETM dans la plante est liée à la croissance selon un modèle conduisant à une dilution dans la biomasse avec le temps. Une expérimentation en station porcine (station expérimentale IFIP à Villefranche sur Rouergue) a été menée afin de mesurer des flux à l’échelle de l’animal dans des conditions contrôlées, où les lisiers peuvent être récupérés individuellement. Les animaux exposés à des aliments aux teneurs en Pb et Cd élevées (mais respectant la réglementation en alimentation animale) présentent des concentrations en ces éléments plus élevées dans les foies et reins. Elles sont inférieures à la réglementation pour les foies, et pour le Pb dans les reins, mais dépassent la limite réglementaire pour le Cd dans les reins. Par contre, les concentrations en Pb et Cd dans les muscles (jambon) sont très faibles, majoritairement inférieures à la limite de quantification. Une large part des ETM ingérée est excrétée par les déjections. Concernant l’effet du mode de gestion des lisiers sur le flux d’ETM, les simulations réalisées ont permis de pointer que les différentes techniques (techniques séparatives, traitement par nitrification/dénitrification couplé à une simple ou double séparation de phase, traitement par digestion anaérobie) ne modifient pas de façon conséquente les flux d’ETM sur l’exploitation, et conduisent à l’obtention d’un coproduit concentré en Cu et Zn qui ne sont pas exportables car ne répondant pas aux exigences de la norme NF-U44-051.