National audience

International audience | Estimates of standing biomass and fluxes of biomass in a mixed-deciduous woodland were derived, and used with results for concentrations of seven polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different compartments of the woodland system to quantitatively assess some of the key fluxes and burdens of PAHs in this complex system. We quantified PAH burdens in air, in leaves of three deciduous tree species, in leaf litter and in soil, and uptake of PAHs by the tree leaves; PAH fluxes in litterfall, and deposition to the litter layer on the woodland floor during winter were calculated from these data. Air burdens exhibited marked seasonal variations for all compounds, with lowest values in summer when combustion-related emissions were low. Leaves did not accumulate large burdens of PAHs while on the trees and consequently, litterfall-associated fluxes of PAHs were small, representing only a fraction of the burdens in the litter layer to which they were deposited. Higher PAH burdens in air in winter, combined with the organic-matter-rich nature of the litter layer, are thought to be responsible for fluxes of PAHs to the litter layer in winter being 20–170 times the peak litterfall fluxes. The soil compartment was calculated to contain 25 years' worth of deposition of benzo[ghi]perylene, the most recalcitrant PAH in this study. Storage quotients for fluoranthene, pyrene, benzo[k]fluoranthene and benzo[a]pyrene burdens in soil represented 7–10 years' worth of deposition, while fluorene and phenanthrene storage in soil approached unity with inputs (1 and 3 years' worth of deposition, respectively). The relative importance of storage and loss processes was therefore closely related to the physico-chemical properties of the PAH, and is discussed in relation to the cycling of carbon in the woodland.

Two basic processes contribute to dispersal of soils pesticide : scattering, which is ensured by different modes of transfer, and degradation, which requires chemical or biochemical reactions that use soil micro-organisms. Last, pesticide or its alteration products can interact with soil constituents. | Deux processus fondamentaux contribuent à la dissipation d'un pesticide appliqué au sol. La dispersion, qui entraîne le produit et éventuellement ses dérivés hors du point d'application ou du volume de sol dans lequel il est recherché et la dégradation, qui assure la transformation de la molécule initiale d'une manière plus ou moins prononcée et pouvant aller jusqu'à sa minéralisation. La dispersion est assurée par différents modes de transfert (volatilisation, lixiviation-lessivage, entraînement par ruissellement, absorption par la plante), tandis que la dégradation fait intervenir des réactions chimiques ou biochimiques (photolyse, hydrolyse, ...) impliquant l'intervention des micro-organismes du sol. Enfin, le pesticide ou ses produits de transformation peuvent interagir avec les constituants du sol pour former des résidus "non extractibles". Ceux-ci sont alors soustraits au dosage par voie physico- chimique.

Water contamination is mainly due to run-off and leaching transfer, which is linked to physic characteristics and chemic composition, especially organic matter concentration. The study was led on three lands with different concentrations in organic matters and bentazone was the pesticide monitored. We can conclude that soils containing the biggest amount of organic matter and the highest rate of infiltrability lead to fastest transfer of bentazone. | Le principal phénomène impliqué dans la contamination des eaux par les produits phytosanitaires en milieu agricole est le transfert par ruissellement et lessivage. L'importance du transfert vertical est déterminée d'une part par les caractéristiques physiques du sol impliquées dans la circulation de l'eau et d'autre part par sa composition chimique. La matière organique, en particulier, représente une composante majeure du système sol dont il convient de préciser le rôle dans le devenir des pesticides en fonction des conditions pédoclimatiques. A cet effet, trois sols cultivés sous un même climat mais présentant des teneurs naturelles variées en matière organique (de 2 à 6 %), ont fait l'objet d'une caractérisation organique et physique et d'un suivi de la distribution verticale au cours du temps d'un herbicide, la bentazone. Le sol présentant un fort potentiel de rétention des produits phytosanitaires dû à sa teneur élevée en matière organique (6 %) et une grande infiltrabilité, a donné lieu à des transferts rapides de bentazone. Au contraire, dans les sols présentant moins de matière organique et une porosité plus fine, le transfert vertical a été ralenti (davantage de sites d'adsorption rencontrés et dégradation plus intense lors d'un temps de séjour plus long). Ainsi, des niveaux de transferts variables peuvent être reliés à des statuts organiques et des porosités caractéristiques.

Risk assessment is needed for registration of each new phytopharmaceutical active substance at EU level. In France, the competent authority for registration is the Ministrer of Agriculture, taking into account opinions from "Commission des Toxiques" and "Comité d'Homologation". In regulatory risk assessment, environmental risk is estimated by the usual approach, combining exposure and hazard to calculate risk. Exposure is characterized by estimation of predicted environmental concentrations (PEC); hazard is estimated from ecotoxicological assays with different plant and/or animal species. Risk is characterized as a toxicity/exposure ratio, which is compared to a trigger value. This approach is simple, probably efficient, and could be scientifically improved. However, the system is not perfect, the main limitation being the variety of local environmental conditions. Furthermore, authorizations are based on specific products, and can not integrate a variety of agricultural practices. Biomonitoring is needed. | Depuis la Directive européenne 91/414, l'évaluation du risque environnemental est une obligation réglementaire pour toute nouvelle substance active phytopharmaceutique. En France, l'homologation dépend du Ministre de l'Agriculture, après avis de la Commission des Toxiques et du Comité d'Homologation. Le risque environnemental se détermine en combinant les 2 composantes du risque, danger et exposition. L'exposition se caractérise par le calcul des concentrations environnementales prévisibles dans l'environnement (PEC), et le danger par des données d'écotoxicité, déterminées à partir d'essais sur différentes espèces animales et végétales. Le risque est caractérisé par un rapport toxicité/exposition, comparé ensuite à une valeur-seuil. Le système est simple, probablement assez efficace, et peut être encore amélioré, en fonction des progrès scientifiques. Cependant, les limites de l'approche réglementaire sont connues, la principale étant la variété des situations environnementales. Enfin, les autorisations de mise sur le marché concernent des produits et ne peuvent intégrer la grande variété des pratiques agricoles. Une biosurveillance des milieux s'impose.

Shallow groundwater flow is one of the major hydrologic component in catchments underlying by crystalline bedrock. Only few observations are available about shallow groundwater contamination by pesticides. So groundwater and stream samples were collected fortnightly for three years in the Kervidy-Naizin catchment and analyzed for atrazine and isoproturon. Groundwater contamination appears to be: highly variable in concentration (from no detection to concentrations higher than few µg/l); highly variable in time (atrazine detected in 35% of samples, déthylatrazine detected in 23%); linked to the topographic location in relation with groundwater depth. Many hydrologic factors may explain the contamination. A correlative analysis was undertaken to identify the climatic and soil variables explaining the fluctuation and depth of water table. Both variables appear to be determined by seasonal cumulative rainfall and storm rainfall. | L'écoulement de nappe est une composante hydrologique majeure des bassins versants sur socle. Or peu de données existent sur la contamination de ces nappes par les pesticides. Un suivi bimensuel réalisé sur le bassin versant de Kervidy-Naizin (56), sur trois années, sur une quinzaine de piézomètres répartis le long de trois transects montre, sur l'atrazine et l'isoproturon, une contamination de la nappe : de niveau très variable dans le temps, allant de la non détection à des concentrations de quelques µg/l ; de moyenne fréquence (détection dans 35% des analyses pour l'atrazine, 23% pour la déthylatrazine) ; liée à la position topographique en relation avec la profondeur de la nappe. Différents facteurs hydrologiques explicatifs de cette contamination ont été étudiés par une analyse fréquentielle de la profondeur et de l'amplitude des battement de la nappe et une analyse corrélative de leur relation avec des paramètres climatiques et hydro-pédologiques. La profondeur et les battements de la nappe apparaissent en première approche liés respectivement au cumul pluviométrique saisonnier et aux cumuls pluviométriques par averse

Dans le cadre d'une étude confiée par l'Agence de l'Eau Loire-Bretagne, notre équipe s'est intéressée aux effets de molécules herbicides sur les communautés de microalgues naturelles. Nous avons suivi la contamination en pesticides sur divers sites de la rivière Ozanne (Eure et Loir) et évalué la sensibilité des communautés de microalgues prélevées en ces mêmes sites aux deux contaminant principaux, l'atrazine et l'isoproturon. Associé à ces tests, nous avons estimé la structure de ces peuplements, pour valider les principes de la méthode PICT. Les tendances PICT sur périphyton et phytoplancton confirment les analyses de phytosanitaires : Les sites les moins pollués, présentent les communautés algales les plus sensibles à l'atrazine et à l'isoproturon, alors que les deux stations qui ont connu des concentrations très variables mais élevées en triazines et en urées substituées, sont caractérisées par des tolérances plus élevées ; ceci au cours de 5 campagnes de prélèvements. Ces différents résultats montrent le côté intégrateur des communautés algales qui gardent une tolérance acquise malgré des variations importantes en concentrations d'herbicides dans le milieu. Cette étude a montré que le PICT pouvait être appliqué avec succès sur le terrain dans le cadre de rivières contaminées par des pollutions diffuses. | In the frame of a study, which has been undertaken by the Water Agency Loire-Bretagne, our laboratory was interpellated to evaluate the effects of herbicides on natural communities of microalgae. Existing pesticide contamination on different sites of the river Ozanne (Eure and Loir) was monitored and the sensitivity to the two main pollutants, atrazine and isoproturon, of microalgae communities, collected in these sites, was evaluated. In parallel to these tests, we assessed the structure of these populations, in the aim to validate the principles of the PICT-method. The PICT-trends enlightened on both periphyton and phytoplankton, confirmed the analysis of phytosanitary products: the less polluted the site, the more sensitive the communities with regards to atrazine and isoproturon, even though the two sites, which were submitted to highly variable but important concentrations of atrazine and isoproturon are characterized by higher tolerances; and this during 5 campaigns of sampling. These different results show the "integrative" aspect of algae communities, which keep the acquired tolerance, despite important environmental variations of the herbicide concentrations. This study illustrates that the PICT concept could be successfully applied in field in the case of diffused pollution in rivers.

L'effet d'une culture de maïs sur la dégradation microbienne de l'atrazine dans un sol a été étudié lors d'un essai en serre constitué de pots contenant du sol mis en présence ou non de maïs et/ou d'atrazine. A la fin du cycle cultural, un effet plante très significatif a été mis en évidence sur la biomasse microbienne. De plus, les sols ayant reçu de l'atrazine lors du cycle cultural présentent, dans un test réalisé au laboratoire, une minéralisation de l'atrazine significativement plus rapide sans corrélation avec la biomasse microbienne. La structure des communautés microbiennes analysée par RISA sur l'ADN extrait directement du sol est modifiée en sol cultivé par comparaison au sol nu. Par contre le traitement avec de l'atrazine en serre ne la modifie pas. Une quantification de la présence du gène atzC dans les échantillons a été menée par PCR gigogne compétitive. Ce gène est initialement présent en plus grande quantité dans les sols cultivés et est détecté de façon transitoire après le retraitement avec de l'atrazine pour atteindre un maximum après 4 jours en sols cultivés et 7 jours en sol nu. Finalement il apparaît que le maïs stimule la biodégradation de l'atrazine dans ce sol en assurant une meilleure survie des communautés dégradantes par rapport au sol nu. | Corn culture effect on microbe debasement of atrazine in soils was studied. At the end of a cultural cycle, a plant effect was very significative in microbe biomasse. Moreover, soils that received atrazine during the cultural cycle showed atrazine mineralisation that is significatively faster without correlation with microbe biomass. Microbes DNA is modified in cultivated soils in comparison with bare soils. On the other hand treatment with atrazine under glass don't modify it. AtzC gene is initially in bigger quantity in cultivated soils and is detected transitorily after a retreatment with atrazine to endly reach its maximum after 4 days in cultivated soils and 7 days on bare soils. In conclusion, corn seems to stimulate atrazine degradation in that soil by ensuring a better survival of degrading communities in comparison with bare soils.

La mobilité du diuron et de l'oryzalin a été étudiée en colonnes de sol non perturbé au laboratoire. Les sols étudiés sont trois sols viticoles de la région Bourgogne (Vosne-Romanée, 21) et ont été prélevés selon une topolithoséquence. Leurs teneurs en carbone organique sont respectivement de 1,2 %, 1,7 % et 2,2 % pour le sol brun calcaire de mi-pente (SBC MP), le sol brun calcaire de bas de pente (SBC BP) et la rendzine. Après une hauteur de pluie simulée de 845 mm, les percolats respectifs de la rendzine, du SBC MP et du SBC BP contiennent des quantités plus importantes de diuron (3,2 %, 11,8 % et 18,8 %), que d'oryzalin (0,2 %, 4,9 % et 3,7 % des quantités appliquées). Dans les colonnes de sol, les quantités extractibles de résidus herbicides sont plus élevées pour le diuron (48,7 %, 31,1 % et 35,6 %) que pour l'oryzalin (12,7 %, 11,9 % et 15,5 %) dans la rendzine, le SBC MB et le SBC BP respectivement. La distribution des deux herbicides au sein des colonnes de sol et les quantités percolées semblent en relation avec la teneur en matière organique du sol en surface et avec la structure du sol en profondeur. | Mobility of diuron and oryzalin were studied in undisturbed soil columns in laboratory. Soils studied were three vineyard soils from Burgundy (Vosne-Romanée) and were chosen from a topolihoséquence. Organic carbon contents of this soils were 1,2 %, 1,7 % et 2,2 % for SBC MP, SBC BP and rendzine, respectively. After 845 mm of water applied, leachates of rendzine, SBC MP and SBC BP showed greater amounts of diuron (3,2 %, 11,8 % and 18,8 %) than oryzalin (0,2 %, 3,9 % and 4,7 % of applied) respectively. In soil columns, more residues were extractable for diuron (48,7 %, 31,1 % et 35,6 %) than for oryzalin (12,7 %, 11,9 % et 15,5 %) from the rendzine, SBC MB and SBC BP, respectively. Mobility of this two herbicides seems in relation to organic matter content in surface soils and to structure of the soils deeper.