Effets d'apports répétés de PROs au champ sur les teneurs en composés pharmaceutiques dans les sols et risques écotoxicologiques associés

Effets d'apports répétés de PROs au champ sur les teneurs en composés pharmaceutiques dans les sols et risques écotoxicologiques associés

Bourdat-Deschamps M¹, Ferhi S¹, Bernet N¹, Feder F², Crouzet O¹, Patureau D³, Montenach D⁴, Moussard G², Mercier V¹, Benoit P¹, Houot S¹

• ¹ INRA, UMR ECOSYS, Thiverval-Grignon et Versailles, France
• ² CIRAD, UPR Recyclage et Risque, Dakar, Sénégal et La Réunion, France
• ³ INRA, UR LBE, Narbonne, France
• ⁴ INRA, UE SEAV, Colmar, France

Mots-clés : composés pharmaceutiques, produits résiduaires organiques, sol, lixiviats, évaluation des risques, dissipation.

Résumé

Les médicaments humains et vétérinaires sont excrétés dans les urines et les fèces, dans des proportions variables, sous la forme de molécule mère ou de métabolites. D’autres composés organiques, contenus dans des produits de soin, peuvent également se retrouver dans les eaux usées. Dans les stations de traitement des eaux usées, ces composés peuvent être dégradés, s’adsorber sur les boues ou être rejetés dans les eaux de surface. Le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en agriculture est fortement encouragé pour leurs propriétés amendantes et fertilisantes. Mais ces PROs, d’origine agricole (effluents d’élevage) ou urbaine (boues d’épuration, composts d’ordures ménagères) peuvent être une voie d’entrée de contaminants, notamment des composés pharmaceutiques, dans l’environnement.

Une étude a été réalisée sur trois sites du SOERE PRO (QualiAgro, Pro’spective et La Réunion) entre 2011 et 2015. Les objectifs étaient d’obtenir des données de concentrations de 13 composés pharmaceutiques et d’un bactéricide dans les PROs épandus (12 PROs dont certains analysés sur plusieurs années), les sols recevant ces PROs (prélèvements avant et après épandage) et les eaux du sol collectées par des lysimètres à mèches. Les données obtenues ont permis des calculs de demi-vie de composés dans les sols et de réaliser une première approche d’évaluation de risques ecotoxicologiques dans les sols et dans les eaux.

Les résultats montrent que les composés pharmaceutiques et le bactéricide (triclosan) sont présents à des concentrations très variables dans les PROs, de quelques microgrammes à quelques milligrammes par kilogramme de matière sèche (MS) ou milligrammes par litre pour les lisiers porcins. Les boues d’épuration, les composts de boue ou les effluents d’élevage contiennent jusqu’à neuf composés. Des antibiotiques (fluoroquinolones, doxycycline) et le triclosan sont présents aux plus fortes concentrations. Au contraire, les composts d’ordures ménagères résiduelles et les composts de biodéchets contiennent principalement des composés à usage anti-inflammatoire, provenant probablement de l’absence de tri des déchets par les usagers.

Les concentrations de composés pharmaceutiques dans des sols amendés depuis de nombreuses années restent faibles et inférieures à plusieurs microgrammes par kilogramme MS. Les composés les plus persistants (fluoroquinolones et carbamazépine) ont été quantifiés ou détectés dans les sols amendés par des boues d’épuration ou des composts de boue. Dans les sols amendés avec le compost d’ordures ménagères résiduelles, la carbamazépine a été quantifiée et les fluoroquinolones, les anti-inflammatoires (ibuprofène et diclofénac) ont été parfois détectés. La faible augmentation de concentration des fluoroquinolones et de la carbamazépine après épandage est cohérente avec les flux apportés par les PROs. En revanche, les concentrations de composés pharmaceutiques prédites à partir des concentrations dans les PROs et des doses apportées sur plusieurs années sont nettement supérieures aux concentrations retrouvées dans les sols, ce qui peut être dû à la dégradation des composés ou à leur adsorption sur des constituants du sol et/ou à leur lixiviation. Les temps de demi-vie de dissipation des composés pharmaceutiques dans les sols ont été déterminés sur les différents sites. Dans les sites tempérés, ils sont similaires ou plus élevés que ceux décrits dans la littérature. Dans le site tropical, les temps de demi-vie des fluoroquinolones sont largement inférieurs à ceux des sites tempérés. Les risques écotoxicologiques terrestres, évalués par le calcul de facteur de risque, sont potentiellement très faibles, mais les données d’écotoxicologie terrestre pour faire ces calculs sont rares.

Dans les eaux de lixiviation, les composés pharmaceutiques sont très peu fréquemment détectés (<7%) et très rarement quantifiés (<0,5%). Les composés principalement retrouvés sont la carbamazépine ainsi que l’ibuprofène (QualiAgro) et l’ofloxacine (Pro’spective), à des concentrations très faibles, ce qui rend impossible la comparaison entre traitements. Les risques écotoxicologiques pour la bactérie modèle V. fischeri ont été évalués comme étant faibles.