Les pesticides dans l’atmosphère

Une fois émis dans l’atmosphère, les pesticides se répartissent entre les phases gazeuse, aqueuse et particulaire et leurs distributions dépendent majoritairement de leurs propriétés physico-chimiques (pression de vapeur, constante de Henry) mais également des conditions cli-matiques (température vent, hauteur des nuages). (Tsal et Cohen, 1991; Briand et al., 2002).

La forme sous laquelle se trouve le pesticide va nous permettre de prédire son devenir atmo-sphérique. En règle générale les pesticides présentent une forte affinité pour la phase particulaire (Sauret,2002) ( cf tableau 1.10).

La distribution des composés organiques a déjà été traitée dans de nombreuses études notam-ment pour les HAP Pankow(1991,1994);Jenkinset al. (1996);Morville(2005) mais également pour les polychlorobyphényls (PCB) Bidleman et Foreman (1987). Des études ont également été menées sur la distribution des produits phytosanitaires (Granier et Chevreuil,1997; Sanusi et al., 1999; Sofuoglu et al., 2004; Scheyer, 2004). On exprime généralement cette séparation gaz/ particule à l’aide d’un coefficient de partition noté "Kp", qui traduit l’équilibre d’un com-posé entre la phase gazeuse et la phase particulaire. Ce coefficient est calculé selon l’équation 1.3 (Feigenbrugel,2005).

Kp = [P]

[G]∗[T SP] (1.3)

Avec Kp le coefficient de partage gaz/ particule à l’équilibre en (m³ mg^-1) et [G] et [P]

respectivement les concentrations gazeuses et particulaires du composé en (mg m^-3), [TSP] en (mg m^-3) la concentration totale de particules en suspension.

Il existe plusieurs méthodes pour déterminer cette répartition, notamment grâce au modèle deJunge(1977)( extrait de (Feigenbrugel,2005)) qui est l’un des premiers modèles de répartition gaz/particule. Ce modèle considère qu’un équilibre de sorption des gaz avec les particules est atteint rapidement dans l’atmosphère. Ce modèle est expliqué plus en détail dans la thèse de Feigenbrugel(2005). Il en ressort principalement que pour un composé dont la pression de vapeur saturante est supérieure à 2*10^-4Pa, plus de 90% de la substance se retrouvera en phase gazeuse.

À l’inverse, quand la pression de vapeur saturante est inférieure à 2*10^-6 Pa, plus de 90% de la

molécule sont adsorbés sur la phase particulaire. Cela s’explique par le fait que lorsque la pression de vapeur saturante à 25℃ est faible, celle ci va induire une grande volatilité des composés ce qui facilite l’adsoprtion sur les particules lors de la condensation (Sauret et al.,2008).

Ce modèle n’est pas parfait pour expliquer intégralement la répartition gaz/particule des pesticides en raison des nombreux paramètres physico-chimiques contrôlant les mécanismes de désorption (Sanusi et al., 1999). C’est pourquoi on retrouve associé à ce modèle l’étude des phénomènes physiques d’adsorption sur les particules, grâce au modèle de sorption linéaire de Langmuir.

logKp = a

T +b (1.4)

Avec T la température (K) et a et b les constantes spécifiques du composé étudié. Mais de faibles corrélations ont été observées entre le logKp et l’inverse de la température (Sanusiet al., 1999). Ce modèle ne permet pas d’expliquer de manière générale la répartition des pesticides dans l’atmosphère. Il semble qu’il faille tenir compte d’autres paramètres tels que l’humidité relative mais de manière plus importante, la nature des particules (Fernandezet al.,2002).

Il est donc important de regarder le coefficient de partage octanol/air qui exprime la ten-dance qu’a un composé de migrer de l’air vers un produit organique. D’aprèsFinizioet al.(1997) l’octanol présenterait les mêmes propriétés absorbantes que les particules atmosphériques. L’as-sociation des termes Kp et Kow repris dans le modèle deSofuoglu et al. (2004) donne de bons résultats pour certains pesticides.

L’étude de la distribution gaz/ particule des composés dans l’atmosphère est très complexe et nécessite de prendre en compte de nombreux paramètres. Il est important de comprendre que cette distribution n’est pas générale et dépend fortement des conditions météorologiques.

Toutefois nous avons repris dans le tableau 1.10 les grands processus physico-chimiques pouvant aider à définir une tendance de cette répartition sur les pesticides étudiés dans le cadre du projet INOGEV.

Tableau1.10:Propriétésphysico-chimiquedespesticidesINOGEVetleurdistributiongaz/particulesdansl’atmosphère

PesticidesGazParticuleRéférencesConstantedehenryà25℃Pressiondevapeursaturanteà25℃Partageoctanol/eau(Pam3mol-1)interprétation(mPa)interprétationlogKowinterpretationherbicidesAMPA0,16volatilitémodéréeGlyphosate-+2,10*10-07nonvolatil0,0131volatilIsoproturon11,10%88,90%(Junge,1977)1,46*10-05nonvolatil5,5*10-3volatil2,5faiblemobilitéMecoprop-p-+5,70*10-05nonvolatil0,23volatil0,02faible2.4D30,10%69,90%(Junge,1977)1,30*10-05nonvolatil0,0187volatil-0,83faibleTrichlopyr-+2,90*10-03nonvolatil0,1volatil4,62élevé2.4-MCPA-+5,50*10-05nonvolatil0,4volatil-0,81faibleAcetochlore-+2,2*10-02volatil2,2*10-2volatil4,14élevéS-Metolachlore99,40%0,60%(Junge,1977)2,20*10-03nonvolatil3,7volatil3,05élevéPendimethalin-+2,73*10-03nonvolatil1,94volatil5,2élevéMetazachlore-+5,9*10-05nonvolatil0,093volatil2,49faibleDiflufenicanil-+1,18*10-02nonvolatil4,25*10-3volatil4,2élevéDiuron-+2,00*10-06nonvolatil1,15*10-3volatil2,87modéréTerbutryne-+1,50*10-03nonvolatil0,13volatil3,66élevé InsecticideChlorfenviphos-+__0,53volatil3,8élevéEndosulphanA-+0,83volatil0,83volatil4,75élevéAldrine-+1,72*1001volatilitémodérée3volatil6,5élevéDieldrine-+0,024volatil0,024volatil3,7élevéIsodrine-+39,21volatilitémodérée5,866volatil6,75élevéDeltamethrine3,10*10-02nonvolatil0,0000124étatintermédiaire4,6élevéFongicideFolpel-+2,10*10-02volatil2,1*10-02volatil3,02élevéEpoxiconazole-+4,71*10-04nonvolatil1*10-2volatil3,3élevéTebuconazole-+1,00*10-05nonvolatil1,3*10-3volatil3,7élevéFenpropidine99,80%0,20%(Junge,1977)10,7volatilitémodérée17volatil2,6faiblechlorothalonil-+2,50*10-02nonvolatil0,076volatil2,94modéréCarbendazime-+3,60*10-03nonvolatil0,09volatil1,48faible

AlgicideIsothiazolinoneIrgarol1051

MolluscideMétaldéhyde-+3,5volatilitémodérée6600volatil0,12faible

La répartition gaz/liquide

Cette répartition est principalement gouvernée par la constante de Henry. D’après Seinfeld et Pandis (1998) dansFeigenbrugel (2005) la fraction fx d’un composé non réactif dissous dans les gouttes d’eau des nuages peut être donnée par l’équation 1.5.

fx = H∗R∗T ∗Lwc

H∗R∗T ∗L_wc+ 1 (1.5)

Avec H la constante de Henry (Pa m³ mol^-1), R la constante des gaz parfaits (0,08205 atm L mol^-1 K^-1) et Lwc la constante sans dimension représentant la quantité moyenne d’eau liquide contenue dans les nuages (4,2*10^-7) (Kolb, 1994). Quand la valeur de cette fraction est élevée cela indique que le dépôt par voie humide sera la voie d’élimination la plus importante et que les réactions de dégradations photochimiques auront essentiellement lieu dans la phase aqueuse.

Transport et dégradation

Une fois les pesticides dans le compartiment atmosphérique il est faux de croire que ces derniers vont simplement s’éliminer en se déposant, en effet l’atmosphère est un puissant réacteur chimique où vont se produire de nombreuses réactions de dégradation. Certes, l’atmosphère est le principal vecteur de dissémination des produits phytosanitaires mais c’est également une voie importante de dégradation (Monod,2008). À l’échelle mondiale les pesticides entrent dans l’atmosphère dans les régions chaudes et humides puis se condensent dans les régions froides du globe (pôles) (Wania et Mackay,1993;Simonich et Hites,1995).

Les pesticides sont dégradés dans l’atmosphère principalement par des dégradations de pho-tolyse directe (action des radiations solaires) et indirecte (oxydation par les radicaux OH et l’ozone) en phase gazeuse.(Atkinson et al., 1999; Marcheterre et al., 1988; Kwok et Atkinson, 1995). La répartition gaz/particule des pesticides est importante, en effet les pesticides en phase gazeuse sont plus soumis aux mécanismes de dégradation tandis qu’en phase particulaire ces réactions sont beaucoup plus lentes (Bossanet al.,1995).

Les produits de dégradation sont en général moins toxiques que le composé de base, mais dans certains cas il peut rester tout aussi actif cela s’explique par le fait que le produit de dégradation est la substance active rémanente, ce qui induit une plus grande toxicité pour l’environnement de par l’accumulation de la substance dans l’environnement(Lanyi et Dinya,2005). Le dosage est rendu difficile dans les différents compartiments atmosphériques du fait de la faible concentration de ces substances.

1.3.2.3 L’élimination de l’atmosphère des pesticides : le dépôt sec/ le dépôt humide