Dynamique des pesticides au sein d’un écosystème lagunaire (lagune de Bizerte, Tunisie)

L’agriculture revient au premier rang des priorités de notre planéte. La satisfaction des besoins agricoles de la planète redevient un enjeu stratégique (Bachelier, 2008). Le secteur agricole est au cœur de l’économie Tunisienne, vu sa contribution à l’emploi d’une proportion significative de la population active. Il équilibre la balance de paiement à travers les exportations, qui constituent une source de devise pour le pays (Hoernlein, 2014). Sans oublier son rôle dans la garantie de la sécurité alimentaire de la Tunisie. Aujourd’hui, On estime, qu’un Tunisien sur six travaille dans le secteur agricole. Les recettes de l’agriculture représentent plus de 10% du produit intérieur brut et les exportations alimentaires contribuent à concurrence de 11 % dans les exportations de biens (Hoernlein, 2014). Pour assurer un rendement suffisant pour l’agriculteur, avec une bonne qualité du produit, l’utilisation des pesticides paraît une nécessité pour protéger les cultures contre les nuisibles (les adventistes, les insectes, les champignons…) (MARHP, 2018). Toutefois, cette évolution des pratiques phytosanitaires dans l’agriculture constitue un risque pour l’environnement en particulier pour les milieux aquatiques, réceptacle de ces polluants. Les pesticides peuvent atteindre les écosystèmes aquatiques par les applications directes, les pulvérisations aériennes, les retombées atmosphériques, l’érosion des sols, le ruissellement des terres agricoles, et la lixiviation des sols (Kaushik et al., 2010). La pollution de ces écosystèmes constitue un sujet  de préoccupation dans le monde, dont plusieurs études ont relevé cette problématique (Comoretto et Chiron, 2005; Momplaisir et al., 2010; Palma et al., 2014; Vryzas et al., 2009). En Tunisie, la lagune de Bizerte, une des zones économiques les plus importantes du pays, est parmi les milieux aquatiques les plus touchés par les pressions anthropiques. Elle est, en effet, entourée par des activités agricoles, de pêche et industrielles (céramique, métallurgie, raffineries de pétrole et production de pneumatiques) (Barhoumi, 2014). L’agriculture constitue une activité majeure dans la zone, les cultures céréalières représentant 7 800 ha, les légumes 3 400 ha et les cultures arboricoles 500 ha (Barhoumi, 2014). Ainsi, de grandes quantités d’engrais et de pesticides sont utilisées pour augmenter la productivité agricole de la région (Necibi et al., 2015). Par conséquent, la qualité de l’eau de la lagune et les cours d’eau pourrait être affectés par ces rejets. Dans ce contexte, plusieurs travaux ont mis l’accent sur la pollution de cet écosystème aquatique. Barhoumi et al. (2013) et Ben Salem et al. (2016) ont détecté des pesticides organochlorés (OCP) dans les sédiments avec des concentrations totales de 11,5 ng.g -1 dw et de 574 ng.g -1 dw, respectivement. Plusieurs autres auteurs ont également signalé la présence d’autres types de polluants dans cette lagune, notamment le mercure (Mzoughi et al., 2002), les organoétains (Mzoughi et al., 2005) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (Barhoumi et al., 2016; Mzoughi et al., 2002). Une étude récente réalisée par Necibi et al. ( 2015), a ciblé la colonne d’eau, afin de réaliser un diagnostic de pollution en termes de pesticides organochlorés (POC) et des polychlorobiphényles (PCB). Cependant, aucune étude n’a été réalisée sur les pesticides polaires d’origine agricole, principalement les herbicides et les fongicides. Ces écosystèmes deviennent, en effet, de plus en plus vulnérables. Ainsi, la protection des zones humides côtières méditerranéennes, y compris les lagunes, est devenue une priorité des politiques internationales de conservation de ces ressources. En réponse à cette problématiques, la Tunisie a élaboré plusieurs réglementations nationales et a participé à plusieurs conventions internationales comme la  convention de Ramsar (FAO), 2015) et la convention de Stockholm (Programme des Nations Unies pour l’Environnement, PNUE de 2001). La surveillance des polluants, en particulier les pesticides, nécessite une stratégie d’échantillonnage permettant d’avoir un échantillon représentatif du milieu étudié. Ainsi, pour avoir un diagnostic représentatif du niveau de pollution du milieu étudié, il est recommandé de faire des prélèvements à un pas de temps réduit. Cette démarche permet donc d’établir un profil plus précis de l’état de contamination du milieu aquatique. Cependant, cette procédure nécessite une logistique coûteuse, vu la surface à étudier (bassin versant de la lagune notamment) et un investissement en temps non négligeable. D’où, l’utilisation d’autres techniques d’échantillonnage, qui permettent de caractériser la variation spatio-temporelle de la pollution dans les différents compartiments des milieux aquatiques. C’est le cas des échantillonneurs passifs qui répondent mieux aux exigences de la surveillance des milieux aquatiques (Ibrahim, 2013). Cette méthode d’échantillonnage est basée sur le déploiement de dispositifs qui concentrent in-situ les micropolluants présents dans la phase dissoutes de la colonne d’eau (Ibrahim et al., 2013a; Poulier et al., 2015, 2014). Les propriétés intrinsèques de ces systèmes doivent répondre aux caractéristiques physicochimiques des polluants cibles. Les POCIS (Polar Organic Chemical Sampler) sont les échantillonneurs passifs utilisés pour le diagnostic des polluants organiques polaires, notamment les pesticides polaires (herbicides et fongicides) (Ibrahim et al., 2013a; Poulier et al., 2014).

Produits phytosanitaires

Définition 

Le terme « produits phytosanitaires » ou « pesticides » est une appellation générique couvrant toutes les substances ou les produits éliminant les organismes nuisibles, qu’ils soient utilisés dans le secteur agricole ou pour d’autres applications. Ces produits sont des substances dont les propriétés chimiques contribuent à la protection des plantes cultivées et des produits récoltés. Les pesticides sont des formulations contenant une ou plusieurs substances chimiques minérales ou organiques dont certains sont extraites ou dérivées des plantes (ACTA., 2005). Ils sont composés en général de deux types de substances : · Une ou plusieurs matières actives qui confèrent au produit l’effet désiré, · Un ou plusieurs additifs qui renforcent l’efficacité, la sécurité du produit et sa facilité d’utilisation.

Historique : une consommation planétaire

De tout temps l’homme a cherché à protéger les cultures des ravages de la nature. A ce titre, l’utilisation des pesticides en agriculture remonte à l’antiquité, pour répondre aux besoins nutritionnels de l’homme. Ainsi, Homère mentionnait l’usage du soufre comme fumigant et Pline l’Ancien de l’arsenic comme insecticide (Lhoste et Grison, 1989; Colin, 2000 ). En 1681, l’utilisation des dérivés de l’arsenic fut conseillée pour protéger les végétaux (Lhoste et Grison, 1989) mais les premières tentatives de traitement chimique des cultures ne furent conduites qu’au XVIIIème siècle, lors de la première révolution agricole. L’emploi des pesticides en agriculture ne prit véritablement son essor que vers la fin du XIXème siècle et la première moitié du XXème siècle (Lhoste et Grison, 1989).

Ce ne fut véritablement qu’avec le développement de la chimie de synthèse dans les années 1930-1940, que se développèrent des dispositifs efficaces de lutte contre les ravageurs, les adventices et les maladies des cultures. Ainsi, dès 1940, des désherbants sélectifs pour les céréales, comme le pentachlorophénol et les xanthates, furent synthétisés. A cette époque, furent également découverts les premiers herbicides auxiniques appartenant au groupe des phénoxy-acétiques (2,4-D ; 2,4,5-T et MCPA) qui conduisirent à la mise au point des premiers herbicides systémiques et sélectifs pour les dicotylédones (Lhoste et Grison, 1989). Dans les années 1950, furent identifiées les propriétés des triazines (famille d’herbicides), qui connurent un succès important auprès des agriculteurs (Tableau 1). La gamme des pesticides disponibles s’est alors rapidement diversifiée et leur usage a connu un très fort développement au cours des décennies suivantes. Ainsi, de 1945 à 1985, la consommation des pesticides a sensiblement doublé tous les dix ans.

Classifications des pesticides 

Les pesticides, actuellement commercialisés, sont caractérisés par une grande variété de structures chimiques, de groupes fonctionnels et d’activités, rendant leur classification assez complexe. D’une manière générale, les substances actives peuvent être classées soit en fonction de la nature de l’espèce à combattre (1er système de classification), soit en fonction de la nature chimique de la principale substance active qui les compose (2ème système de classification).

Classifications en fonction des organismes cibles

Le premier système de classification repose sur le type de parasites à contrôler. Ainsi, trois principales familles de pesticides sont identifiés : les herbicides, les fongicides et les insecticides.

Les herbicides
Ils représentent les pesticides les plus utilisés en tonnages et en surfaces traitées. Ils sont destinés à éliminer les mauvaises herbes adventices des cultures (Ben Salem, 2017). Les herbicides possèdent différents modes d’action sur les plantes. Ils peuvent être des perturbateurs de la régulation de l’auxine ; principale hormone agissant sur l’augmentation de la taille des cellules, de la photosynthèse ou encore des inhibiteurs de la division cellulaire, de la synthèse des lipides, de la cellulose ou des acides aminés (Berns et al., 2007; Hauswirth et Wetzel, 1998). Ces produits phytosanitaires se distinguent par leur voie de pénétration dans les végétaux :

Herbicides à pénétration racinaire : appliqués sur le sol, ils pénètrent par les organes souterrains des végétaux (racines, graines, plantules), le traitement se fait alors avant la levée de la plante ;
Herbicides à pénétration foliaire : appliqués sur le feuillage, ils pénètrent par les organes aériens des végétaux (feuilles, pétioles, tiges) ; ce sont les traitements herbicides de postlevée, effectués après la levée de la plante ;
Herbicides de contact : herbicides qui agissent après pénétration plus ou moins profonde dans les tissus, sans aucune migration d’un organe à un autre de la plante ;
Herbicides systémiques : herbicides capables d’agir après pénétration et migration d’un organe à un autre de la plante.

Table des matières

Introduction
1. Produits phytosanitaires
1.1. Définition
1.2. Historique : une consommation planétaire
1.3. Classification des pesticides
1.3.1. Classification en fonction des organismes cibles
1.3.2. Classification chimique
2. Impact sanitaire et effets écotoxicologiques
2.1. Impact sanitaire
2.2. Impact environnemental
3. Contexte des traitements phytosanitaires en Tunisie
3.1. Pesticides en Tunisie
3.2. Risques liés à l’application des pesticides en Tunisie
3.3. Cadre réglementaire
3.3.1. Niveau international
3.3.2. Niveau européen
3.3.3. Niveau Tunisien
4. Milieux aquatiques : réceptacles des pesticides
5. Source et devenir des pesticides
6. Surveillance de la qualité des écosystèmes aquatiques
6.1. Stratégies et techniques de l’échantillonnage classique (actif ou ponctuel)
6.2. Stratégies et techniques de l’échantillonnage passif
6.2.1. DGT
6.2.2. SPMD
6.2.3. POCIS
6.2.4. Chemcatcher
6.3. Techniques d’extraction des pesticides
6.3.1. Extraction de l’eau
6.3.2. Extraction des sédiments
6.4. Instrumentations analytiques
6.4.1. Chromatographie en phase gazeuse (CPG)
6.4.2. Chromatographie en phase liquide (CPL)
7. Principe de la photodégradation
7.1. Photolyse directe
7.1.1. Définition
7.1.2. Taux d’absorption de la lumière
7.1.3. Rendement quantique
7.2. Photolyse indirecte
7.2.1. Espèces intermédiaires intervenant dans la photodégradation indirecte
7.3. Rayonnement lumineux
7.3.1. Différentes natures du rayonnement lumineux
8. Molécules ciblées pour l’étude de la photodégradation
8.1. Simazine
8.1.1. Caractéristiques physicochimiques et mode d’action
8.1.2. Devenir dans l’environnement et toxicité
8.2. Tébuconazole
8.2.1. Caractéristiques physicochimiques et mode d’action
8.2.2. Toxicité et devenir dans l’environnement
9. Essais de caractérisation des effets écotoxicologiques en milieu aquatique
Conclusion

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