Déploiement large échelle du POCIS...Profil de contamination obtenu sur l’ensemble du bassin Adour-Garonne RÉSULTATS Fréquence de quantification e (µg.L-1) Mars Mai Juin Juillet

www.irstea.fr

Déploiement large échelle du POCIS

pour l’établissement des relations

entre pressions phytosanitaires et

occupations du sol

(1) IRSTEA, groupement de Bordeaux, 50 avenue de Verdun, 33612 Gazinet-Cestas

(2) PEIRENE-GRESE, Université de Limoges, 123 Avenue Albert Thomas, 87060 Limoges

(3) Agence de l’Eau Adour-Garonne (AEAG), 90 Rue du Feretra, 31078 Toulouse

48eme congrès du Groupe Français des Pesticides

30 Mai – 1er Juin 2018 – LIMOGES

M.Bernard1, S.Lissalde2, G.Guibaud2, S. Boutry1, M. Saüt3, J.-P. Rebillard3, N. Mazzella1

CONTEXTE

- 48ème congrès du GFP – 30 Mai au 1er Juin 2018 – Limoges -

Évaluation de la qualité des eaux vis-à-vis des pesticides

Approche classique

PONCTUELS

How can we improve that?

Concentration mesurée à un instant t

Pics de contamination non détectés

Image partielle de la qualité du milieu

Manque de représentativité temporelle

2

CONTEXTE


Approche classique

PONCTUELS


ECHANTILLONNEURS

PASSIFS





Concentration moyennée sur la durée d’exposition

Pré-concentration in situ des contaminants

Abaissement des limites de quantification (LQ)

Intégration des pics de contamination

2


CONTEXTE


Approche classique

PONCTUELS


ECHANTILLONNEURS

PASSIFS





2

Informations plus proches de

la réalité pour un coût

analytique identique !


3

1. Phase réceptrice (Oasis HLB)

1


ÉCHANTILLONNEUR PASSIF ÉTUDIÉ

Capte et intègre les pesticides polaires (0 < log Kow < 4)

Polar Organic Chemical Integrative Sampler = POCIS

3


2. Membranes PES1

2

2





3


2. Membranes PES

3. Anneaux inox

1

2

2

3

3





3


2. Membranes PES

3. Anneaux inox

1

2

2

3

3




Tempst1/2

Co

nce

ntr

atio

n P

OC

IS


3

𝐶𝑒𝑎𝑢 =𝐶𝑃𝑂𝐶𝐼𝑆𝑡 × 𝑘𝑢

𝐶𝑒𝑎𝑢 : Concentration en contaminant dans l’eau (µg.L-1)

𝐶𝑃𝑂𝐶𝐼𝑆 : Concentration en contaminant dans le POCIS (µg.g-1)

ku : Constantes d′accumulation (L.g−1.j−1)

𝑅𝑠 : Taux d’échantillonnage (L.j-1)

t : Temps d’exposition (j)

𝐶𝑃𝑂𝐶𝐼𝑆 𝑡 = 𝑘𝑢 × 𝑡 𝑘𝑢 =𝑅𝑠

𝑀𝑝ℎ𝑎𝑠𝑒


2. Membranes PES

3. Anneaux inox

1

2

2

3

3




Temps

ku

t1/2

Co

nce

ntr

atio

n P

OC

IS


4


2. Membranes PES

3. Anneaux inox

1

2

2

3

3




Intérêt et pertinence de cet outil déjà démontrés pour estimer les niveaux de contamination

de petits bassins hydrographiques

Lissalde et al. 2011, Poulier et al. 2014, Guibal et al. 2017…


4


2. Membranes PES

3. Anneaux inox

1

2

2

3

3




Intérêt et pertinence de cet outil déjà démontrés pour estimer les niveaux de contamination

de petits bassins hydrographiques

Lissalde et al. 2011, Poulier et al. 2014, Guibal et al. 2017…

Prouver que le déploiement large échelle du POCIS sur 1 an permet d’obtenir de nombreuses

informations rendant possible:

(1) Obtention d’une meilleure représentativité des niveaux de contamination

(2) Établissement de liens entre ces niveaux de contamination, l’occupation du sol et les usages


DÉROULEMENT DE L’ÉTUDE LARGE ÉCHELLE

Zone d’étude Bassin Adour – Garonne

Sud-Ouest de la France

Superficie de 117 650 km²

5- 48ème congrès du GFP – 30 Mai au 1er Juin 2018 – Limoges -






Sélection de 51 sites appartenant aux

réseaux de surveillance DCE Bordeaux

Toulouse







réseaux de surveillance DCE

Types d’usage

et pratiques

Pressions agricoles

et urbaines avérées

Occupations du sol

En fonction des :

+

Territoires agricoles non viticoles

Vignobles

Forêts et milieux semi-naturels

Territoires artificialisés

Basées sur Corine Land Cover (2012)

Bordeaux

Toulouse







réseaux de surveillance DCE

Types d’usage

et pratiques

Pressions agricoles

et urbaines avérées

Occupations du sol

En fonction des :

Basées sur Corine Land Cover (2012)

Obtenir des profils de contamination

différents !

+


Vignobles



Bordeaux

Toulouse

7

Conditions de déploiement et substances étudiées

6 périodes de 14 jours sur l’année 2016

Mars Mai Juin Juillet

Septembre Novembre



7




Septembre Novembre



FONGICIDES INSECTICIDES

METABOLITES28 PESTICIDES

0 < log Kow < 4

13

Linuron

Therbuthylazine

HERBICIDES

6 5

4

7


En fonction du site échantillonné, analyses réalisées en :

(Lissalde et al. 2011, Fauvelle et al. 2012, Guibal et al. 2017)



Septembre Novembre



HPLC-MS/MS UHPLC-(Q)-ToF

FONGICIDES INSECTICIDES

METABOLITES28 PESTICIDES

0 < log Kow < 4

13

Linuron

Therbuthylazine

HERBICIDES

6 5

4

8

Profil de contamination obtenu sur l’ensemble du bassin Adour-Garonne

RÉSULTATS

Mars Mai Juin Juillet Septembre Novembre


Données des 51 sites combinées!+

8


RÉSULTATS

Fréquence de quantification

Conce

ntr

atio

n m

édia

ne (

µg.

L-1

)

Mars Mai Juin Juillet Septembre

Herbicides - Fongicides - Insecticides - Métabolites

Novembre

8


RÉSULTATS


Conce

ntr

atio

n m

édia

ne (

µg.

L-1

)


LQPonctuels= 0,010 µg.L-1

FQ <> 50 %


Novembre

9


RÉSULTATS


Conce

ntr

atio

n m

édia

ne (

µg.

L-1

)



Novembre

POCIS permet la quantification de nombreux pesticides

dont la concentration médiane < LQPonctuels

Apport d’information !

9


RÉSULTATS


Conce

ntr

atio

n m

édia

ne (

µg.

L-1

)



Novembre

POCIS permet la quantification de nombreux pesticides

dont la concentration médiane < LQPonctuels

Apport d’information !

Autre aspect de cette étude

Comparaison des deux techniques d’échantillonnage

10


RÉSULTATS

Métolachlore et Tébuconazole

Quantifiés à chaque période

FQ > 50 %

Concentrations médianes variables

Herbicides - Fongicides

Insecticides - Métabolites



RÉSULTATS



FQ > 50 %


Expliquée par leurs usages



Tendance saisonnière



RÉSULTATS



FQ > 50 %



Métolachlore

MTC

Tébuconazole

TBZ

Période de traitement

Mars à JuinHerbicides - Fongicides



Usages agricoles Usages agricoles

et viticoles

10


RÉSULTATS



FQ > 50 %



Métolachlore

MTC

Tébuconazole

TBZ

Période de traitement

Mars à JuinHerbicides - Fongicides



Usages agricoles Usages agricoles

et viticoles

Bassin Adour-Garonne impacté par les

contaminations liées aux traitement des

zones agricoles et viticoles 10


RÉSULTATS

Imidaclopride


FQ > 50 %

Concentrations médianes STABLES





RÉSULTATS

Imidaclopride


FQ > 50 %


PAS de tendance saisonnière

Expliquée par ses usages





RÉSULTATS

Imidaclopride


FQ > 50 %




Imidaclopride

IMI



Usages agricoles Usages non agricoles

Pas de période

d’application définie!

11

Mars à Juin

+ Octobre



RÉSULTATS

Imidaclopride


FQ > 50 %




Imidaclopride

IMI



Usages agricoles Usages non agricoles

Bassin Adour-Garonne impacté par les contaminations

liées aux traitement des zones non agricoles

Pas de période

d’application définie!

11

Mars à Juin

+ Octobre

Analyses en composantes principales (ACP)

RÉSULTATS

Mettre en évidence les corrélations entre

Pesticides retrouvés / Sites échantillonnés

- 48ème congrès du GFP – 30 Mai au 1er Juin 2018 – Limoges -12


RÉSULTATS

Mettre en évidence les corrélations entre

Pesticides retrouvés / Sites échantillonnés

(1) Suppression des données associées aux substances où :

FQ < 10 %

Présence de données manquantes

24/28 substances répondent à ces deux critères

(2) Projection sous forme d’ACP

Substances (variables)

Sites (individus)



RÉSULTATS

SUBSTANCES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)

Projection des variables (24 substances) et des individus (51 sites) pour toutes les périodes confondues (n = 6)


Expliquent le plus

de variabilité


RÉSULTATS

SUBSTANCES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)



2 groupes

différents

13


RÉSULTATS

SUBSTANCES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Pesticides/métabolites

issus majoritairement

des traitements

viticoles


2 groupes

différents


RÉSULTATS

SUBSTANCES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles


caractéristiques des usages :

Agricoles

Non agricoles


2 groupes

différents


RÉSULTATS

SUBSTANCES SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %) Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles


caractéristiques des usages:

Agricoles

Non agricoles


Mois_n°Site


RÉSULTATS

SUBSTANCES SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %) Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles



Agricoles

Non agricoles


Mois_n°Site


RÉSULTATS

SUBSTANCES SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %) Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles



Agricoles

Non agricoles


Données associées au mois de Mai

𝐶𝑒𝑎𝑢 les plus élevées!

Mois_n°Site


RÉSULTATS

SUBSTANCES SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %) Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles



Agricoles

Non agricoles


?

14

Mois_n°Site


RÉSULTATS

SUBSTANCES SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %) Axe 1 (27 %)




des traitements

viticoles



Agricoles

Non agricoles


?

Site n° 5075900

L’Euille

Site n° 5156950

L’Hers Mort

14

Mois_n°Site

Corrélations entre pesticides retrouvés et l’occupation du sol

RÉSULTATS


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?

Bordeaux

Toulouse

15

(1) Localisation des sites identifiés

avec l’ACP

L’Euille

n°5075900

RÉSULTATS


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



L’Hers mort

n°5156950

Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?

Bordeaux

Toulouse

15



avec l’ACP

L’Euille

n°5075900

RÉSULTATS


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



L’Hers mort

n°5156950

(2) Zoom sur ces sites

Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?


avec l’ACP

Bordeaux

Toulouse

15


L’Euille

n°5075900

RÉSULTATS


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



L’Hers mort

n°5156950

Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?

Bordeaux

Toulouse

16



avec l’ACP


RÉSULTATS

2%82% 12% 4%


Vignobles



L’Hers mort (n°5156950)

Commune de Saint-Sauveur, Haute-Garonne (31)

Surface du bassin versant associé : 1824 km²

Pourcentage d’occupation du sol

17



RÉSULTATS

2%82% 12% 4%


Vignobles







Profil de contamination du site (2016)

Diagramme en barre pour chaque période (n =6)

𝐶𝑒𝑎𝑢

𝐶𝑒𝑎𝑢 𝑚𝑎𝑥

𝐶𝑒𝑎𝑢 : Concentration mesurée sur le site

pour la période échantillonnée

𝐶𝑒𝑎𝑢 𝑚𝑎𝑥 : Concentration maximale

mesurée tous sites et toutes campagnes

confonduesHerbicides - Fongicides

Insecticides - Métabolites 17


𝐶𝑒𝑎𝑢

𝐶𝑒𝑎𝑢 𝑚𝑎𝑥 1

𝐶𝑒𝑎𝑢 = 𝐶𝑒𝑎𝑢(𝑚𝑎𝑥)

RÉSULTATS


Vignobles




18

2%82% 12% 4%






RÉSULTATS


Vignobles



MTZ

Métazachlore

TBZ

Tebuconazole

Usages agricoles

Tendance saisonnièreMai Ratios plus élevés Profil de contamination du site (2016)

18





2%82% 12% 4%


RÉSULTATS


Vignobles



MTZ

Métazachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride

+


18

PAS de tendance saisonnière marquéeRatios stables

Usages non agricoles





Usages agricoles

Tendance saisonnièreMai Ratios plus élevés

2%82% 12% 4%


RÉSULTATS


Vignobles



MTZ

Métazachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride

+

Corrélation logique avec l’occupation du sol du

bassin versant


18

2%82% 12% 4%





Usages agricoles





RÉSULTATS


Vignobles



MTZ

Métazachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride

+

Corrélation logique avec l’occupation du sol du

bassin versant


18

2%82% 12% 4%





Usages agricoles


Profil de contamination typique des activités

agricoles et non agricoles combinées




L’Euille

n°5075900

RÉSULTATS


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



L’Hers mort

n°5156950

Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?

Bordeaux

Toulouse

19



avec l’ACP


RÉSULTATS


Vignobles



L’Euille (n°5075900)

Commune de Laroque, Gironde (33)



20

2%62% 10%22%



RÉSULTATS


Vignobles








20


2%62% 10%22%

RÉSULTATS


Vignobles



Pesticides/métabolites utilisés pour le traitement

des vignes

+ Tendance saisonnièreMai Ratios plus élevés

NFZ Norflurazon

NFZDNorflurazon-desméthyl

TUZ Terbuthylazine

DETDeséthyl-TUZ

TBZ Tebuconazole

DMMDimetomorph






2%62% 10%22%

20


RÉSULTATS


Vignobles




des vignes


NFZ Norflurazon


TUZ Terbuthylazine

DETDeséthyl-TUZ

TBZ Tebuconazole

DMMDimetomorph

Corrélation logique avec l’occupation du sol

majoritaire du bassin versant






20


2%10%22%62%

RÉSULTATS


Vignobles



NFZ Norflurazon


TUZ Terbuthylazine

DETDeséthyl-TUZ

TBZ Tebuconazole

DMMDimetomorph


Profil de contamination

typique des activités viticoles






des vignes


Corrélation logique avec l’occupation du sol

majoritaire du bassin versant20


2%10%22%62%


CONCLUSIONS

21

Apport de connaissances précieuses permettant :

D’établir le profil de contamination de :

L’ensemble du bassin

Chaque site échantillonné (n = 51)

De mettre en évidence des variations saisonnières en lien avec certaines utilisations agricoles ou

non agricoles des pesticides étudiés

Identification des périodes les plus à risques

D’améliorer les corrélations entre pesticides retrouvées et occupations du sols

Identification des sources de contamination

Déploiement du POCIS à grande échelle sur l’année 2016

Merci de votre attention !



POCIS HLB

Sur 6 campagnes (51 stations) :

Déployés 550

Taux de pertes 10 %


Zone d’étude

Pesticides Abréviations 𝐶𝑒𝑎𝑢(𝑚𝑎𝑥) (µg.L-1)

Acetochlor ATC 0.061

Alachlor ALA 0.050

Atrazin ATZ 1.104

Carbendazim CBZ 0.291

Carbofuran CBF 0.009

Chlortoluron CTU 0.176

Cyproconazole CYP 0.024

Desethylatrazine DEA 0.086

Desethylterbuthylazine DET 0.049

Desisopropylatrazine DIA 0.090

Dimetomorph DMM 0.493

Diuron DIU 0.215

Epoxyconazol EPX 0.057

Flurtamone FTM 0.142

Imidacloprid IMI 0.062

Isoproturon IPU 0.383

Linuron LINU 0.113

Metazachlor MTZ 0.091

Metolachlor MTC 4.955

Norflurazon NFZ 0.049

Norflurazon-desméthyl NFZD 0.194

Simazine SMZ 0.787

Tebuconazole TBZ 0.237

Terbuthylazine TUZ 0.015

RÉSULTATS


𝐶𝑒𝑎𝑢

𝐶𝑒𝑎𝑢 𝑚𝑎𝑥 1

𝐶𝑒𝑎𝑢 = 𝐶𝑒𝑎𝑢(𝑚𝑎𝑥)

RÉSULTATS


L’Hers mort (n°5156950)𝐶𝑒𝑎𝑢 (µg.L-1)

RÉSULTATS


L’Hers mort (n°5156950)𝐶𝑒𝑎𝑢 (µg.L-1)

RÉSULTATS

Etablissement d’une fiche pour chaque site échantillonné

RÉSULTATS

Etablissement d’une fiche pour chaque site échantillonné

La Gupie

n°5080960

L’Euille

n°5075900

Corrélations entre pesticides retrouvés et occupations du sol

RÉSULTATS ET DISCUSSION


SITES

Axe 2

(18 %

)

Axe 1 (27 %)


Vignobles



L’Hers mort

n°5156950

(2) Zoom sur ces sites pour montrer le lien entre

pesticides retrouvés et occupations du sol

Viticultures ?

Grandes

cultures et

urbains ?


avec l’ACP

Bordeaux

Toulouse

16



2%81% 2%15%


Vignobles



La Gupie (n°5080960)

Commune de Sainte-Bazeille, Lot-et-Garonne (47)




18



2%81% 2%15%


Vignobles







MTC

Métolachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride

Quantification de pesticides utilisés pour le traitement des

grandes cultures = usages agricoles


18



2%81% 2%15%


Vignobles







MTC

Métolachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride



Corrélés avec l’occupation

du sol majoritaire !


18



2%81% 2%15%


Vignobles







MTC

Métolachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride





Niveaux de contamination élevés en Mai

Mars à Juin Mars à Juin Mars à Juin

+ Octobre

Corrélation entre pesticides quantifiés

et périodes de traitement ! 19



2%81% 2%15%


Vignobles







MTC

Métolachlore

TBZ

Tebuconazole

IMI

Imidaclopride





Niveaux de contamination élevés en Mai

Mars à Juin Mars à Juin Mars à Juin

+ Octobre

Corrélation entre pesticides quantifiés

et périodes de traitement !

Profil de contamination

typique des activités agricoles

19

Documents

Déploiement large échelle du POCIS...Profil de contamination obtenu sur l’ensemble du bassin Adour-Garonne RÉSULTATS Fréquence de quantification e (µg.L-1) Mars Mai Juin Juillet