Fate of pesticides infiltrated under a buffer grassed strip: potential contamination of a shallow aquifer underlying
Devenir des pesticides infiltrés au sein d'une bande enherbée : potentiel de contamination d'une nappe superficielle sous-jacente
Résumé
De nombreuses études sur les zones tampons végétalisées ont permis de mettre en évidence leur capacité à atténuer les transferts de pesticides vers les eaux de surface. En particulier, les bandes enherbées ont montré leur efficacité à réduire le ruissellement en favorisant son infiltration dans le sol de la zone tampon. En revanche, on trouve très peu de références concernant le devenir des pesticides une fois infiltrés dans les bandes enherbées, et notamment leur éventuel transfert vers une nappe superficielle sous-jacente. Il est primordial d'évaluer cette situation dans le cas d'une position topologique de la bande enherbée en bas de pente, du fait de sa proximité avec le cours d'eau. Or, c'est un cas très fréquemment rencontré dans les préconisations liées aux bonnes pratiques environnementales.
Dans le contexte du Beaujolais de coteaux, cette situation est exacerbée par la présence de réseaux de rigoles artificielles qui collectent et concentrent le ruissellement au sein même des parcelles de vignes, entrainant des transferts de surface rapides et conséquents. Nous nous interrogeons donc sur le risque de contamination d'une nappe superficielle sous-jacente à une bande enherbée de bas de versant, du fait de l'infiltration importante des écoulements de surface qu'elle engendre en son sein. Pour cela, nous avons effectué un traçage hydro-chimique par simulation de ruissellement afin de travailler dans des conditions semi-contrôlées. Le site expérimental se situe sur le bassin versant de la Morcille, dans le Beaujolais (69). Il est composé d'une placette enherbée isolée hydrauliquement (en surface) de 6 m de longueur sur 4 m de largeur, instrumentée par Irstea depuis 2003.
Le protocole a consisté en l'apport en amont de la placette et sur toute sa largeur, d'un volume d'eau de concentration connue en ions (Bromures de Potassium) et en pesticides (Tébuconazole, Diméthomorphe, Isoproturon), afin de simuler un ruissellement provenant de la parcelle en amont équivalent à un épisode pluvieux de période de retour 2 ans. Nous avons suivi la répartition du ruissellement en surface de la placette, la part infiltrée jusqu'à 50 cm de profondeur (au moyen de plaques lysimétriques) et les variations de la nappe sous-jacente située à 2 m de profondeur (au moyen d'un transect de piézomètres). Des échantillons ont été prélevés dans chacun de ces compartiments tout au long de l'expérimentation et des échantillonneurs passifs ont permis un suivi intégratif des concentrations dans la nappe.
Lors de ce traçage, le ruissellement s'est intégralement infiltré dans les 3 premiers mètres de longueur de placette. L'abattement de concentrations en traceurs (ions bromures) et en pesticides dans le ruissellement infiltré à 50 cm de profondeur est assez faible en amont de placette mais il est plus important à 4 m de l'injection (58% d'abattement en concentration pour les ions bromures et entre 75 et 95 % d'abattement pour les pesticides apportés). L'écart d'abattement entre bromures et pesticides pourrait être attribué aux phénomènes de rétention auxquels les pesticides sont soumis, notamment dans la zone racinaire de la bande enherbée. On observe que l'eau d'infiltration rejoint rapidement la nappe (en moins d'une heure) où elle engendre un pulse de contamination dans sa zone supérieure (20 premiers centimètres sous le toit de la nappe), alors que la progression des solutés en profondeur de la nappe semble bien moindre. Par ailleurs, cette forte réactivité de surface s'accompagne cependant d'un abattement important des concentrations moyennes dans la nappe sur les douze premières heures suivant le début de la simulation, (abattements de 86% pour les bromures et entre 91 et 98% pour les pesticides comparativement aux concentrations initiales dans le ruissellement). Par ailleurs, on observe une hiérarchisation nette des taux d'abattement des pesticides, en lien avec leurs propriétés d'adsorption.
Les capteurs passifs utilisés, bien que ne fournissant à ce stade de leur développement que des informations semi-quantitatives, ont cependant permis d'évaluer l'évolution spatiale et temporelle de la contamination de l'amont vers l'aval et de la surface à plusieurs mètres de profondeur de la nappe.
Dans ce contexte spécifique sur sols sableux du Nord Beaujolais, on peut conclure qu'une bande enherbée interceptant du ruissellement concentré permet de réduire significativement le risque de transfert par ruissellement jusqu'au cours d'eau et permet une infiltration rapide dans le sol. Malgré une dilution et rétention forte dans le sol, la contamination parvient quand même à la nappe qui peut ensuite transporter les pesticides jusqu'au cours d'eau et entrainer une contamination chronique du cours d'eau. Ces observations mettent donc en avant l'intérêt mais aussi les limites de tels dispositifs rivulaires, qui, dans les situations à risque (nappe proche de la surface, sol très perméable) pourront nécessiter de recourir à des dispositifs de limitation des transferts plus en amont.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)