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Devenir d’un antibiotique de la famille des sulfonamides en mélange de contaminants (antibiotiques et/ou métaux)

Aurore Andriamalala¹, Laure Vieublé-Gonod², Philippe Cambier¹

• ¹ INRA, UMR ECOSYS, 78850 Thiverval-Grignon, France
• ² AGROPARISTECH, UMR ECOSYS, 78850 Thiverval-Grignon, France

Mots clefs : antibiotiques, métaux, cocktail de contaminants, devenir, sol

Les antibiotiques (ATB), largement utilisés en médecine humaine et vétérinaire, sont en grande partie excrétés. Ils sont disséminés dans les sols agricoles via l’épandage des produits résiduaires organiques (PRO) tels que les lisiers, fumiers, ou les composts de déchets verts et boues de station d’épuration, avec des risques inconnus sur la santé humaine et l’environnement. De plus, ces PRO contiennent d’autres contaminants tels que les éléments traces métalliques (ETM), qui s’accumulent dans les sols au fil des épandages. Les interactions entre contaminants peuvent affecter le devenir des ATB dans le sol. L’étude présente vise à mieux comprendre l’effet cocktails de contaminants, ATB+ATB ou ATB+ETM sur le devenir dans les sols d’un ATB couramment consommé : le sulfaméthoxazole (SMX). Des incubations de sol + ATB (± ATB ou ± ETM) ont été réalisées en conditions de laboratoire avec du SMX marqué au ¹⁴C pour suivre son devenir : fractions minéralisées, facilement extractibles, difficilement extractibles, non extractibles. Le sol utilisé provient du dispositif expérimental « Qualiagro », visant à mieux comprendre l’impact à long terme de la valorisation agricole de PRO sur la qualité des sols, des eaux et des cultures. Le sol incubé correspond au sol témoin n’ayant jamais reçu de PRO. 

L’effet cocktail ATB+ETM a été étudié par l’apport du SMX (0.02 mg.kg^-1) seul sur le sol témoin, ou dans une solution en mélange avec un autre ATB couramment consommé, la ciprofloxacine (CIP) à une dose réaliste (0.15 mg.kg^-1). Les résultats n’ont pas mis en évidence d’impact de la CIP sur le devenir du SMX.

L’effet cocktail ATB+ETM a été étudié par l’apport du SMX (0.02 mg.kg^-1) seul sur le sol témoin, ou en mélange avec du cuivre (Cu) et du zinc (Zn) dans une solution de CuCl₂ + ZnCl₂. Les apports de ces ETM dans les sols via les PRO sont souvent les plus significatifs.  Deux doses d’ETM ont été testés : une dose réaliste ETMx1 (respectivement 20 et 30 mg.kg^-1), et 5 fois cette dose ETMx5 (respectivement 100 et 150 mg.kg^-1). Pour distinguer l’effet ETM de l’effet force ionique et de l’effet pH sur le devenir du SMX, le SMX a été apporté en parallèle dans des solutions de CaCl₂ plus ou moins acidifiées au HCl, tel que la force ionique des solutions CaCl₂±HCl soit similaire à celle de la solution ETMx5, et tel que le pH des solutions CaCl₂ et CaCl₂ + HCl correspondent respectivement au pH des solutions ETMx1 et ETMx5. Les résultats montrent qu’il n’y a ni effet pH, ni effet force ionique sur le devenir du SMX. Il y a un effet ETM qui augmente avec la dose. La dose ETMx1 diminue d’un facteur 2 la minéralisation du SMX, tandis que la dose ETMx5 inhibe la minéralisation et augmente la fraction difficilement extractible. Ces résultats peuvent être attribué à une diminution de la biodisponibilité du SMX par la formation de complexes SMX-ETM-Surface, avec le Cu principalement, et/ou bien par l’inhibition de l’activité de la microflore dégradante, résultant principalement de l’action toxique des cations Zn²⁺ en solution.