Welcome in Aix enProvence Scientific Committee

N. Vela, G. Pérez, G. Navarro, L. Mena and S. Navarro

Degradation Rates of Simazine and Terbuthylazine in Wastewater by Photocatalysis with TiO₂ under Natural Sunlight
C. Vischetti, A. Esposito, G. Errera, M. Trevisan, L. Scarponi, M. Herbst, M. Ciocanaru, H. Vereecken.

Modelling pesticide fate in unsaturated zone at catchment scale.


Com. 1

L’évolution de la protection des cultures
Bilan d’un siècle de progrès


J.P. Descore
Ce n’est qu’à partir du XIXe siècle que le développement de la production agricole a fait disparaître le risque endémique de pénurie alimentaire en France et en Europe de l’Ouest.
Toutefois, cette intensification relative des cultures avec le développement des transports intercontinentaux a permis à de nouveaux ennemis des cultures introduits de proliférer en l’absence des facteurs naturels limitants de leurs écosystèmes d’origine. Ils ont provoqué dans certains cas des catastrophes sociales.

Les substances minérales disponibles comme le soufre, les sels de cuivre ou de mercure, qui se sont révélées efficaces contre ces parasites ont été mises en œuvre dans l’urgence.

Pour certains composés, leur forte toxicité aigue a justifié la mise en place du système d’autorisation préalable de mise sur le marché à partir de 1934.
Dès 1945, suite à une pénurie conjoncturelle due aux années de guerre, on a fait appel à la chimie organique pour découvrir des produits moins toxiques et plus efficaces. Le champ de la protection des plantes a été ainsi considérablement élargi.
De ce fait la stratégie défensive d’avant-guerre a fait place petit à petit à une stratégie préventive « d’assurance de récolte », systématiquement appliquée culture par culture. C’est la révolution verte et le développement de l’industrie phytosanitaire.

Depuis le début des années 80, l’opinion publique s’est inquiétée de l’utilisation trop systématique des produits chimiques, des déséquilibres écologiques, des contaminations des eaux de surfaces et souterraines, ainsi que la présence de résidus, même à dose infinitésimale dans les denrées alimentaires. Les contraintes économiques des agriculteurs ont aussi aidé à l’émergence de méthodes pour le raisonnement des applications et des principes de la lutte intégrée.

Les critères d’homologation des nouveaux produits ont été de plus en plus drastiques, avec pour conséquence une concentration des sociétés agrochimiques impliquées dans la recherche des principes actifs. Les études de métabolisme dans la plante, dans le sol, dans les organismes « non cibles », le mode d’action précis, sont aujourd’hui des pre-requis à tout développement. C’est l’avènement de la biochimie et de l’analyse au niveau moléculaire.
On peut considérer que la protection par épandage en pleine surface d’une substance active atteint sa limite.

Pour le siècle à venir, dans une nouvelle logique de développement durable, l’amélioration variétale avec les horizons ouverts par les biotechnologies devrait permettre une parfaite adaptation des cultures aux conditions environnementales au lieu de modifier l’environnement : tolérance à la sécheresse plutôt qu’irrigation, tolérance à la salinité plutôt que défricher de nouvelles forêts, résistance aux maladies, aux insectes plutôt que des pesticides. C’est l’avènement d’une agriculture productive en harmonie avec les écosystèmes. Par cette voie, la protection contre les parasites sera intégrée de plus en plus dans la plante cultivée elle-même, à l’exception de l’herbicide pour lequel la culture devra être tolérante.

Cet herbicide devra être parfaitement adapté à l’environnement, et l’on sait déjà éliminer toute trace dans la récolte elle-même. Par exemple, des chercheurs de TSUKUBA ont récemment introduit le gène de la mono oxygénase P450 (CYP1A1) sous contrôle du promoteur de la patatine pour obtenir son expression spécifique dans les tubercules. Ce dernier détoxifie ainsi complètement les résidus d’herbicides tels que l’Atrazine ou le Chlortoluron.
Les principales sociétés agrochimiques ne s’y étaient pas trompés en s’engageant dès la fin des années 80 dans le génie génétique.

Des querelles académiques, accompagnées d’une mauvaise communication ont exacerbé en Europe la réticence d’une opinion publique de plus en plus soucieuse de son bien-être.

Cette révolution scientifique et économique est déjà largement amorcée, espérons que l’Agriculture Européenne ne tardera pas trop à y participer, il en va de son avenir !
Com. 2
degradation of pesticides used in viticulture By electrochemical advanced oxidation process
Nihal Oturan¹, Christophe Alliot², Mehmet A. Oturan^1
1 Laboratoire des Géomatériaux, Université de Marne la Vallée, 5 bld Descartes, Bat. IFI, Champs sur Marne, 77454 Marne la Vallée Cedex 2, E-mail : [e-mail]
² Centre Technique Interprofessionnel de la Vigne et du Vin, 17 rue Jean Chandon Moët - B.P.20046, 51202 Epernay cedex

The degradation of five pesticides used in viticulture is studied using Electro-Fenton process, which is an advanced oxidation technique. Electrochemically generated Fenton's reagent (H₂O₂ + Fe²⁺) is employed to generate the hydroxyl radicals:

H₂O₂ + Fe²⁺ Fe³⁺ + OH^- + OH^.

The Fenton's reagent is generated in situ in aqueous solution by electrochemistry in a catalytic way by using only the air oxygen as chemical reagent.

The hydroxyl radicals, which are very powerful oxidizings agents, react with organic pollutants and thus lead to their degradation. We have already applied this process successfully to the total mineralization of different organic pollutants^1-4.
In this study we have applied this process to degrade some pesticides (under their formulation form) used in viticulture. Each pesticide contains many active ingredients and adjuvants. The treated solutions were followed by HPLC analysis. The chemical oxygen demand (COD) measurement during the Electro-Fenton processing was permit to evaluate the kinetic of organic matter decay and the mineralization efficiency for each pesticide.

Références

1. M. A. Oturan, J. Appl. Electrochem., 30 (2000) 475.

2. M. A. Oturan, J. J. Aaron, N. Oturan, J. Pinson, Pestic. Sci., 55 (1999) 558.

3. M. A. Oturan, J. Peiroten, P. Chartrin, A. J. Aurel, Environ. Sci. Technol.,34 (2000) 3474.

4. M. A. Oturan, N. Oturan, C. Lahite, S. Trévin, J. Electroanal. Chem. 507 (2001) 96.

Com. 3
LES BIOBACS : DEUX ANNEES D'EXPERIMENTATION SUR LE SITE DE DIJON
Carmen Ponce, Bernard Lagacherie, Rachida Nouaim et Jean-Claude Fournier
Laboratoire de Microbiologie des Sols, Centre de Microbiologie du Sol et de l'Environnement, Institut National de la Recherche Agronomique, 17 rue Sully, B.P. 86510, 21065 Dijon Cedex, France. E. mail : [e-mail]
Les biobacs sont des dispositifs rustiques qui permettent de confiner et de traiter les effluents provenant du lavage des tracteurs ou du rinçage des pulvérisateurs. Utilisés depuis 10 ans en Suède sous le nom de "biobed", ils sont maintenant expérimentés dans plusieurs pays Européens et notamment en France sous ceux de Phytobac® et de Phytback®.

L'étude mise en place à l'INRA de Dijon a pour objectif de compléter l'approche pragmatique des premières expérimentations par une description plus précise du fonctionnement du système notamment d'un point de vue microbiologique. A terme, tout en contribuant à mieux définir le cahier des charges d'un tel dispositif pour l'utilisateur, il s'agit d'en vérifier et si possible d'en accroître l'efficacité. Il s'agit aussi de s'assurer de l'absence de risques écotoxicologiques importants liés au devenir des déchets secondaires que le dispositif peut engendrer (fonds de bacs).

Les résultats présentés confirment la capacité des populations microbiennes de s'adapter à la présence de fortes concentrations d'herbicides et de dégrader très rapidement certaines matières actives. Ils démontrent que cette activité peut se maintenir même en présence de quantités appréciables d'inhibiteurs potentiels (produits cuivrés, huile moteur, détergents...). . L'étude comparative d'une série de biomixes (mélanges de substrats utilisés pour emplir les biobacs) met en évidence des interactions complexes entre la matière organique présente dans le milieu, les matières actives et l'efficacité des microorganismes. La minéralisation accélérée du carbone organique en présence de fortes doses de pesticides et l'évolution de la biodisponibilité des matières actives en fonction de la nature et de l'évolution de la matière organique présente dans les biomixes sont les principaux phénomènes considérés.
Quelques conseils concernant la conduite pratique des biobacs peuvent être déjà déduits de ces deux premières années de travaux et seront présentés en conclusion.

Com. 4
COMBINAISON D’UNE METHODE PHYSIQUE ET BIOLOGIQUE POUR LE TRAITEMENT D’UNE EAU POLLUEE PAR DE FAIBLES CONCENTRATIONS EN PESTICIDE
¹Sophie Gendrault, ¹M. A. Alves, , ¹R. Bayard, ²O. C. Nunes, ¹R. Gourdon
¹LAEPSI, INSA de Lyon, 20 av. Albert Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex, France

²LEPAE/LSRE - Dep. Chemical Engineering, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, R. Dr. Roberto Frias, 4200-465 Porto, Portugal

L’atrazine est un herbicide de la famille des triazines utilisé mondialement dans les cultures de maïs principalement, afin de limiter la présence de mauvaises herbes. Elle est fréquemment détectée dans les eaux de surface et les eaux souterraines avoisinant des champs agricoles. Sa persistance dans l’environnement ainsi que sa toxicité pose le problème depuis de nombreuses années du traitement de ces eaux polluées.

Les traitements les plus fréquents actuellement utilisant le charbon actif pour l’adsorption de molécules polluantes génère des coûts importants. Le but de notre travail est de trouver une alternative au traitement au charbon actif en utilisant l’écorce de pin qui est un déchet des industries du bois (scieries, menuiseries...) et qui présente une certaine affinité vis à vis de molécules organiques hydrophobes telles que l’atrazine.
Notre travail consiste à combiner ce traitement physique d’adsorption avec un traitement biologique en utilisant des bactéries connues pour leurs capacités à minéraliser l’atrazine, Pseudomonas ADP sp. (commercialisé par DSMZ 11735), susceptible de permettre ainsi une élimination totale du polluant et d’assurer ainsi la décontamination des filtres d’adsorption.
Nos expériences de laboratoire ont montré que Pseudomonas ADP sp. était capable de croître dans un milieu contenant les composés solubles de l’écorce de pin et ceci à des pH relativement acides (pH4-5) imposés par la présence de l’écorce en milieu aqueux.

Il a également été observé que ces composés solubles pouvaient constituer une source de carbone pour Pseudomonas ADP sp. évitant ainsi l’apport d’une source additionnelle de carbone lors du traitement.

Dans un milieu constitué d’extrait aqueux d’écorce de pin, lorsque l’atrazine est la seule source d’azote, Pseudomonas ADP sp. minéralise 75 % de l’atrazine présente initialement dans le milieu à une concentration de 50 µg/l, en 300 heures.

Des essais en batch ont montré qu’en présence d’écorce de pin préalablement stérilisée, Pseudomonas ADP sp. était capable de minéraliser environ 50% de l’atrazine en 300 heures. Les 50% restants sont en partie adsorbés sur l’écorce et une partie est utilisée par les bactéries pour leur développement et leur reproduction.

Lorsque l’écorce n’est pas préalablement stérilisée, la microflore endogène de l’écorce présente une certaine capacité à minéraliser l’atrazine (environ 12 % en 300 heures). Cette valeur n’est pas négligeable par rapport à l’activité de Pseudomonas ADP sp. La présence de cette microflore inhibe cependant fortement la minéralisation de l’atrazine par Pseudomonas ADP sp ; ainsi en présence d’écorce non stérilisée, Pseudomonas ADP sp. minéralise 20% de l’atrazine du milieu soit 30% en moins par rapport aux conditions stériles.
Com. 5