Élaboration de classes de pesticides selon les caractéristiques bio-physico-chimiques

La Figure 3.3 indique une très grande dispersion des valeurs de demi-vie et de soprtion, et qu’il n’existe pas de relation étroite entre ces deux caractéristiques. En termes physiques, ceci signifie notamment que la demi-vie demeure apparemment indépendante de la grandeur de l’adsorption des pesticides sur le carbone organique du sol. Une classification qualitative de six classes de pesticides, basée sur cette représentation, pourrait aisément être réalisée a priori en définissant six quadrats délimités par les gammes de valeurs suivantes (en excluant les valeurs

extrêmes de la sorption et de la demi-vie). Le Tableau 3.2 et la Figure 3.6 présentent une telle classification.

Tableau 3.2 Classification de pesticides selon leurs caractéristiques de sorption et de demi-vie

(à partir de la Figure 3.3).

Classe de

pesticides Sorption ((mL/g) Koc) Demi-vie (jour) Propriétés des composés 1 1 - 100 1- 30 Peu adsorbé - Peu persistant

2 1 - 100 30 - 1 000 Peu adsorbé - Persistant

3 100 - 10 000 1 - 30 Adsorption moyenne - Peu persistant

4 100 - 10 000 30 - 1 000 Adsorption moyenne - Persistant

5 10 000 - 1 000 000 1 - 30 Adsorption élevée - Peu persistant

0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 0.1 1 10 100 1000 10000 Demi-Vie S o rp ti on ( K oc)

Tous les Pesticides Top 28 Pesticides Atrazine Chlorpyrifos Diquat Malathion Methomyl Metolachlor Pendimethalin Trichlorfon MCPB 1 5 6 3 4 2

Figure 3.6: Classification (en 6 classes) des 340 pesticides (banque de données de Hornsby et

al., 1996). « Top 28 pesticides » représente les composés présents à la fois dans la

banque de données et dans la liste des 50 pesticides « prioritaires » d’EC. Les composés nominatifs avec un symbole de couleur distinctive comptent parmi les 10 pesticides « Top ten » d’EC, excepté le Métolachlor et le MCPB.

Bien que pratique, cette approche conduit à définir six classes de pesticides présentant des gammes de valeurs très étendues à la fois pour la sorption et pour la demi-vie. Dans la pratique de l’utilisation courante des pesticides en grandes cultures intensives (présentant les risques environnementaux les plus importants), cet ordre de grandeur dans la gamme des valeurs ne traduit pas une catégorisation représentative des caractéristiques des principales formulations commerciales (et donc des pesticides) réellement épandues sur grandes cultures. Puisque de nombreux pesticides utilisés en grandes cultures présentent des valeurs de sorption et surtout de demi-vie peu différentes, une telle gamme de valeurs dans la catégorisation des pesticides conduirait notamment à regrouper ensemble des pesticides de caractéristiques bio- physico-chimiques bien différentes.

À titre d’exemples pratiques, et selon la classification a priori de six classes de pesticides présentée au Tableau 3.2, il est possible de comparer les caractéristiques de quelques pesticides qui se retrouveraient ainsi regroupés dans une même classe de pesticides pour les fins de la détermination des NPA. Pour cette fin de comparaison pratique au cas par cas, nous nous sommes volontairement limités à la liste très réduite des composés faisant à la fois partie des 10 pesticides prioritaires d’EC (« Top ten ») et représentés à la Figure 3.3.

Ainsi, le Chlorpyrifos et le Malathion seraient, dans ce cas-ci, regroupés dans la classe 3 du Tableau 3.2. Les valeurs de la sorption (Koc) et de la demi-vie du Chlorpyrifos sont

respectivement de 3,4 et de 30 fois plus élevées que celles du Malathion. Bien que la différence de valeurs pour la sorption ne soit pas extrême, une différence de demi-vie de 30 jours (persistance modérée) à 1 jour (très faible persistance) est très élevée. Il est bien connu que la demi-vie conditionne de façon déterminante les concentrations en composés migrant avec l’eau. Les analyses de sensibilité menées avec différents modèles mécanistes et déterministes de transport des pesticides ont déjà montré qu’une faible variation dans la valeur de la demi-vie d’un composé se traduisait par une très importante variation au niveau des résultats de la simulation, qu’il s’agisse des concentrations ou des charges en composé transitant ou bien vers la nappe d’eau souterraine, ou bien vers les eaux de surface. Sans discuter ici de l’intérêt intrinsèque manifeste des deux composés dans la liste des « Top ten » d’EC, il est vraisemblable que la différence de demi-vie entre ces deux composés pourrait conduire, lors de la simulation du transport des pesticides, à des comportements très différents dans l’environnement.

Toujours parmi ces composés faisant uniquement partie des « Top ten » d’EC, l’Atrazine et le

Pendimethalin seraient, dans ce cas-ci, regroupés dans la classe 4 du Tableau 3.2. Pour ces

pesticides, les valeurs de la sorption (Koc) et de la demi-vie pour le Pendimethalin sont

respectivement de 50 et de 1,5 fois plus élevées que celles de l’Atrazine. Bien que la différence de valeurs pour la demi-vie ne soit pas importante, une différence de K_oc de 5 000 mL/g (adsorption moyenne) à 100 mL/g (faible adsorption) pour les deux pesticides est très élevée. Tout comme pour la demi-vie, la valeur de Koc conditionne de façon déterminante les

concentrations en composés migrant avec l’eau. Ainsi et tout comme dans l’exemple précédent, et sans discuter ici de l’intérêt intrinsèque manifeste des deux composés dans la liste des « Top ten » d’EC, on peut penser que la différence de sorption entre ces deux composés pourrait conduire, lors de la simulation du transport des pesticides, à des comportements très différents dans l’environnement.

D’autres exemples choisis pourraient être évoqués, montrant : (i) ou bien que l’identification de telles classes de pesticides (présentant de grandes variations de valeurs pour leurs caractéristiques) peut conduire à regrouper ensemble des pesticides pouvant potentiellement présenter des comportements environnementaux très différents; (ii) ou bien qu’une telle

regroupement des pesticides pour la détermination future des NPA, il apparaît qu’une classification plus fine et plus discriminante des composés, au niveau de leurs caractéristiques bio-physico-chimiques, devrait être recherchée.

La Figure 3.4 constitue une représentation de la solubilité en fonction de la demi-vie. Tout comme pour la Figure 3.3, on constate une très grande dispersion des valeurs et qu’il n’existe pas de relation étroite entre ces deux caractéristiques. En termes physiques, ceci signifie notamment que la demi-vie demeure apparemment indépendante de la solubilité des pesticides. De la même manière que pour la représentation précédente, une classification qualitative de six classes de pesticides pourrait aisément être réalisée a priori en définissant six quadrats délimités par des gammes de valeurs très étendues à la fois pour la solubilité et pour la demi-vie. Toutefois et pour les mêmes raisons que précédemment (relation entre la sorption et la demi- vie, Figure 3.3), une telle classification des pesticides conduirait notamment à regrouper ensemble des pesticides de caractéristiques bio-physico-chimiques (et donc de comportements environnementaux) bien différentes.

La Figure 3.5 constitue une représentation de la solubilité en fonction de la sorption (Koc).

Contrairement aux comparaisons avec la demi-vie (Figure 3.3 et Figure 3.4), la Figure 3.5 montre une relation logique entre ces deux caractéristiques (fonction linéaire inverse), semblable aux fonctions de régression déjà observées dans la littérature. Ceci signifie qu’un composé peu soluble (hydrophobe) sera davantage adsorbé sur le carbone organique du sol, et inversement. Ce graphique représente donc deux caractéristiques logiquement reliées entre elles et également utilisées lors de la modélisation du transport : l’importance de ces deux caractéristiques, lors de la prévision du devenir des pesticides, est donc équivalente. Le second intérêt de cette représentation est de mettre en évidence les composés qui contribuent à l’étroitesse de cette relation attendue (et donc également les composés « déviants »), ainsi que les gammes de valeurs (e.g. de Koc) pour lesquelles cette relation linéaire inverse présente un

coefficient de détermination élevé.