jeudi 7 janvier 2016

HAP' new year !

L’arrêté du 8 janvier 1998 relatif à l’épandage de boues sur les sols agricoles a 18 ans (1) . Sa mise en application a profondément transformé le cadre de la valorisation des déchets organiques et s’est traduite par un fort développement des filières d’épandage et des métiers associés. Actuellement, 1.5 millions de tonnes de matière sèche de boues sont produites annuellement en France, dont plus de 40% retourne au sol par épandage (2) ! Cet arrêté a aussi amorcé, indirectement, la création en 2002 de la première norme permettant de mettre sur le marché des composts contenant des boues (NF U44-095).
Ces textes réglementaires fixent des valeurs maximales pour certains micropolluants minéraux et organiques.
L’AgroReporter s’est déjà intéressé au cas des micropolluants organiques (MPO) visés par la réglementation française en vigueur : les HAP et les PCB. Dans cet article, il aborde la question de l'origine de ces molécules et leur devenir dans le sol et le végétal après l’épandage d’un produit organique résiduaire, puis leur analyse au laboratoire.


NATURE CHIMIQUE DES MPO

Les MPO (encore appelés CTO, pour Composés Traces Organiques) regroupent plusieurs types de composés contenant un ou plusieurs atomes de carbone. Ce groupe de micropolluants peut être scindé en deux grandes familles : les pesticides et les autres micropolluants organiques, parmi lesquelles des molécules complexes (HAP, PCB, PBB, PCDD, PCDF, PBDE, NPE …). Si certaines de ces substances (notamment les HAP) peuvent avoir une origine naturelle,  la majorité est produite par l’industrie chimique et pharmaceutique.

  • Les HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) sont des molécules organiques neutres apolaires comportant plusieurs noyaux benzéniques non substitués. L’agencement de leurs cycles peut être linéaire (anthracène), angulaire (fluoranthène) ou groupé (pyrène). Ils sont présents dans l'environnement du fait de différents processus, tels que la biosynthèse par des organismes vivants, les pertes lors du transport ou de l'utilisation des carburants fossiles, la pyrolyse des matières organiques à haute température, la combustion des charbons et pétroles. Ce dernier processus constitue la principale voie d'introduction des HAP dans l'environnement et résulte majoritairement des actions anthropiques sur les sites des cokeries et des usines à gaz. La combustion partielle de la matière organique est la principale source de formation des HAP. Même si les activités humaines sont prépondérantes dans l’émission de ces composés dans l’environnement, les feux de forêts ou encore les éruptions volcaniques contribuent également à cet enrichissement de l’atmosphère. Il s’agit donc de polluants ubiquistes que l’on retrouve aussi bien dans l’air, les eaux, que dans les sols et les sédiments, mais aussi dans les boues et les composts. En savoir plus sur les hydrocarbures : ici.



  • Les PCB (Polychlorobiphényles), contrairement aux HAP, sont intégralement d’origine humaine. Ils forment une famille de composés aromatiques organochlorés dérivés du biphényle industriellement synthétisé, proches des polychloroterphényles, polychlorodibenzo-furanes et des dioxines. La structure mère de ces molécules est une molécule biphényle sur laquelle se trouve un nombre variable de substitutions chlorées. Plus de 209 structures sont théoriquement possibles mais seulement une centaine d’entre elles peuvent être synthétisées à cause de l’instabilité des isomères.


Ce sont des substances huileuses ou solides à forte inertie thermique, d’où leur utilisation comme isolants électriques, dans les transformateurs comme fluide hydraulique ou comme plastifiant dans certaines résines. On les retrouve aussi dans les condensateurs, les peintures, les plastiques, les fours à micro-ondes….  Cependant, du fait de l’interdiction de leur utilisation depuis 1987, leur présence dans l’environnement a tendance à diminuer. Toutefois, bien  qu’ils  ne  soient  plus  fabriqués,  ces composés sont encore présents dans l’environnement car leur rémanence est grande. En France, l’immense majorité des contaminations aux PCB en milieu terrestre n’est imputable qu’aux activités humaines et particulièrement aujourd’hui, à l’utilisation de matériel électrique, à la combustion de la biomasse et à l'incinération de déchets (INERIS, 2011). Les PCB peuvent aussi être largement dispersés sur de longues distances par transport dans l’air du fait de leur forte volatilité et de leur stabilité (étude ONEMA – 2013).

VOIES DE CONTAMINATION



Pour les produits organiques ne contenant pas de boues d'épuration, la déposition atmosphérique constitue la voie prépondérante de contamination par les MPO. Parmi les différents types de composts, ceux élaborés à partir de biodéchets sont généralement plus chargés en HAP, PCB (ainsi qu’en dioxines et furannes) que ceux issus de déchets verts. Les teneurs de ces substances dans les composts provenant de régions urbaines sont normalement plus élevées que dans ceux provenant de régions rurales. L'application de produits phytosanitaires, la contamination des eaux (pour les boues d'épuration) et l'utilisation de produits vétérinaires (pour les engrais de ferme) participent également aux contaminations. .
Plus d’informations sur l’origine des MPO réglementaires : ici.

EVALUATION DES RISQUES


Plusieurs équipes de chercheurs se sont penchées sur l’évaluation des risques sanitaires (dont ceux liés aux MPO) associés à l’épandage des produits organiques résiduaires. Ils ont ainsi cherché à appréhender deux composantes de ce risque : la persistance dans le sol et le transfert sol-plante. La persistance d’un composé dans le sol, liée à sa stabilité biochimique, est appréciée par son temps de demi-vie (3) . La persistance faible ou forte d’un composé a des conséquences directes sur l’évolution de sa concentration dans le sol, surtout dans le cas d’apports répétés.

Le principal mode de transmission d’un polluant à l’homme et à l’animal, après un épandage, est l’ingestion des organes comestibles de la culture. Pour mesurer l’aptitude d’un composé à être ainsi transféré, on utilise la notion de facteur de bioaccumulation (BCF). Il est défini par le rapport entre la concentration mesurée dans l’organe végétal (par exemple, le grain de blé) et la concentration mesurée dans le sol. 
Il ressort des études menées (programme QualiAgro INRA , étude sur les substances « émergentes » CNRS-INERIS), que les apports de produits résiduaires organiques (boues, composts, effluents de ferme…) sont souvent sans effet significatif sur les concentrations en polluants dans les récoltes (blé, maïs, colza, pomme de terre). Parmi les exceptions, il faut noter les HAP les plus légers qui pourraient être transférés au végétal à des niveaux de concentration très faibles. Les premières mesures de BCF sont donc faibles, confirmant de faibles transferts au végétal et un risque sanitaire réduit. Néanmoins, les  HAP et les PCB étant des composés persistants dans l’environnement  (avec des temps de demi-vie théoriques de l’ordre de 100 à plus de 700 jours), le risque d’accumulation dans les sols n’est pas nul. Des études complémentaires sont encore nécessaires pour extrapoler les premiers résultats à d’autres espèces  végétales, d’autres typologies de sols, et à une gamme plus large de produits organiques.

LES ENJEUX AU  LABORATOIRE


Le laboratoire doit être capable de travailler dans des gammes de concentrations larges (en cas de pollution) tout en atteignant des limites de quantification faibles (µg/kg). Les difficultés analytiques rencontrées sont également liées à la nature complexe des échantillons analysés, susceptible de générer un " effet matrice". Le laboratoire doit enfin avoir la capacité technique d'identifier puis de quantifier le polluant, par GC/MS-MS ou LC/MS-MS par exemple. Pour les HAP et PCB , il existe une méthode normalisée.
Pour en savoir plus sur la technique analytique chez Auréa, cliquer ici (général) et  ici (plus détaillé).

AUREA Agro-Sciences réalise pour l’ensemble de ses clients, sur son site de La Rochelle, l’analyse par GC/MS-MS des 7 PCB et des 16 HAP reconnus comme substances hautement prioritaires par l’US-EPA (Agence de Protection de l’Environnement américaine), dont tous les HAP de la réglementation française, ainsi que 2 autres molécules de cette grande famille (Méthyl(2)fluoranthène et Méthyl(2)naphtalène). Le laboratoire est accrédité par le Cofrac pour les analyses réalisées sur les boues, les composts et les sédiments selon la norme XP X 33-012, et dans les eaux (douces ou résiduaires). Ces composés sont également mesurables dans des échantillons de sols, d’effluents de ferme, de matières fertilisantes, de digestats… ainsi que d’autres familles de composés organiques (COHV, BTEX, hydrocarbures, pesticides…).

N’hésitez pas à nous contacter : contact@aurea.eu



Article coordonné par : Marie-Elisabeth Despont – Référent technique du pôle Valorisation Organique et Environnement (Auréa AgroSciences)


(1) Arrêté du 8 janvier 1998 fixant les prescriptions techniques applicables aux épandages de boues sur les sols agricoles pris en application du décret n°97-1133 du 8 décembre 1997 relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées.
(2) Source Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable, 2010
(3) Demi-vie :  dans notre exemple, temps nécessaire pour observer une réduction de moitié dans le sol par rapport à la concentration initiale. Il est généralement corrélé au coefficient de partage octanol/eau (Kow).

Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire