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Objectifs de thèse
Les pesticides représentent une source de pollution moyenne (voire principale) des milieux aquatiques libanais dégradant progressivement sa qualité. La présence des résidus de pesticides dans l'environnement aquatique libanais résulte principalement de la consommation déséquilibrée de pesticides en agriculture qui finissent leur trajet dans l’eau. Rares sont les études qui s’intéressent au suivi de ce types de contaminants dans les milieux aquatiques libanais et surtout dans les eaux de surface.
Les objectifs de ces travaux de thèse s’inscrivent donc dans la problématique actuelle quant à l’amélioration et à la protection de la qualité des systèmes aquatiques imposés par la Directive Cadre sur l’Eau. En effet, suite aux études bibliographiques sur la qualité de l’eau au Liban, il apparait que ces systèmes contiennent une large gamme de pesticides appartenant à différentes classes chimiques dont la présence est avérée dans les eaux souterraines à des concentrations soit supérieures aux Normes de Qualité Environnementales fixées par la DCE (>100 ng.L-1pour chaque composé), soit à l’état de traces (Kouzayha et al. 2013). La plupart des composés utilisés et détectés au Liban sont des insecticides. L’utilisation de la moitié de ces composés détectés dans les milieux aquatiques libanais se trouve interdite par le ministère de l’agriculture au Liban et par les normes européennes, reflétant ainsi l’état critique des milieux aquatiques libanais. Il s’avère alors important d’identifier la concentration de ces composés dans les systèmes aquatiques afin d’évaluer leur impact réel sur l’environnement et sur notre santé. Les prélèvements d’eau classiques ne donnent qu’une image instantanée de l’état de contamination et ne permettent pas d’avoir une vision globale intégrant les variabilités spatiales et temporelles du milieu. L’utilisation d’échantillonneurs passifs est une méthode alternative permettant de pallier ces contraintes et permettant d’avoir accès à une concentration moyenne sur la durée d’exposition.
Dans ces travaux de thèse, 109 pesticides (57% sont des insecticides) ont été étudiés, leur sélection s’est basée sur différents critères : les données d’importations et de concentrations ainsi que leur toxicité dans l’environnement aquatique libanais. Compte tenu de ces paramètres et des pesticides analysés au laboratoire, le choix s’est porté principalement sur les classes suivantes: les organophosphorés, les carbamates, les triazoles, les organochlorés et les pyréthroides. Le suivi de la contamination de l’eau libanaise par les pesticides en utilisant l’échantillonnage actif est limité et le suivi en utilisant l’échantillonnage passif est inexistant, d’où l’intérêt de l’appliquer pour la première fois dans l’environnement aquatique libanais. Cependant, l’application de l’échantillonnage passif impose en premier lieu de choisir l’échantillonneur passif convenable à l’échantillonnage des contaminants sélectionnés pour l’étude. Le coefficient de partition octanol-eau représente l’un des principaux critères de classification des différents échantillonneurs passifs. Dans ces travaux de thèse, 67% des pesticides sont polaires présentant un log kow < 4, répondant au domaine d’application des POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler), d’où le choix des POCIS pour le suivi des pesticides dans les milieux aquatiques libanais (Vrana et al., 2005).
faiblement documentés concernant leur echantillonnage par POCIS dans la littérature alors que les herbicides sont les plus documentés. En outre, les études issues de la littérature ont permis de déterminer les taux d’échantillonnage pour un nombre de pesticides ciblés et de mettre en évidence l’effet des paramètres environnementaux (agitation, température, salinité, pH) et des paramètres liés au design du dispositif (surface exposée, nature de phase et de membrane) sur l’accumulation des composés. Mais, les calibrations mises en œuvre dans les laboratoires diffèrents les unes des autres et engendrent des résultats différents. Dans ce contexte et pour pouvoir appliquer les POCIS sur le terrain libanais afin d’améliorer les suivis environnementaux vis-à-vis des composés ciblés, ces travaux de thèse ont pour objectifs de : 1- Mener des calibrations en laboratoire dans le but de déterminer des taux d’échantillonnage pour chaque composé des 109 pesticides en sélectionnés. Les taux d’échantillonnage et les cinétiques d’accumulation dans la phase réceptrice du POCIS de 65 pesticides largement répandus dans les milieux aquatiques libanais, ont été nouvellement documentés. Ces calibrations en laboratoire ont été effectuées avec deux systèmes différents : statique agité et continu. En outre, une calibration in-situ a été menée dans l’un des sites d’études afin de mimer aux mieux le système naturel et de valider l’utilisation de l’outil sur le terrain.
2- Optimiser les conditions de calibration afin d’améliorer les cinétiques d’accumulation des pesticides. La position de l’échantillonneur dans le système de calibration, l’outil d’agitation ainsi que le solvant d’enrobage de la phase réceptrice ont été les paramètres etudiés.
3- Appliquer ces dispositifs directement dans les milieux aquatiques libanais en tenant compte des résultats de calibration précédemment obtenus afin de suivre continuellement le niveau de contamination par les pesticides des milieux aquatiques libanais et de comparer les résultats obtenus par l’échantillonnage passif à ceux par l’échantillonnage actif.
Chapitre II : Matériels et Méthodes
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I- Choix des molécules étudiées
Les substances ciblées au cours de ces travaux de thèse sont les pesticides. Ils représentent depuis 2009, un sujet qui a suscité la curiosité et l'inquiétude de la population libanaise toute entière, et surtout après la parution des études révélant la présence de résidus de pesticides à des teneurs parfois 25 fois plus élevées que la norme internationale dans certains fruits et légumes tels les courgettes, les concombres, les persils, les fraises, etc..(MoA 2010) Leur sélection dans ces travaux de thèse a donc été effectuée en raison de leur usage excessif à travers le monde et plus particulièrement au Liban, leur toxicité ainsi que leur occurrence dans les milieux aquatiques libanais. Comme cela a été abordé dans la revue bibliographique nombre de ces substances sont couramment décelées dans les compartiments environnementaux de façon non négligeable. De plus la toxicité de certaines est désormais avérée motivant leur choix dans la sélection des molécules étudiées au cours de ces travaux. Vu la forte importation des insecticides au Liban, parmi les 109 pesticides étudiés, 57% d’insecticides, 32% de fongicides et 7% d’herbicides ont été choisis. En complément, le fait que le suivi de l’environnement aquatique par les POCIS est le sujet de notre étude, justifie l’intérêt d’étudier les molécules plutôt polaires solubles dans l’eau que les molécules apolaires, pour cela 75% des molécules choisies sont polaires ayant 0<log kow<4. Parcontre, un nombre significatif de pesticides hydrophobes tels les organochlorés ont aussi été sélectionnées pour être étudiés au cours de ces travaux de thèse en vue de leur dosage dans diverses eaux de surface libanaises qui sont les sites des suivis environnementaux présentés dans ces travaux. La problématique environnementale autour de ces composés est importante et d’actualité puisque ces substances sont fréquemment à l’origine de contamination massive des masses d’eau.
Les insecticides choisis globalement de nature hydrophile sont repartis sur un grand nombre de familles de composés telles que les organophosphorés, les carbamates, les organochlorés et les néo-nicotinoïdes. Les fongicides sont essentiellement des familles des triazoles, pyrimidines et strobilurines. Enfin les herbicides étudiés sont quant à eux essentiellement des triazines. Nombre de substances étudiées sont désormais interdites à la vente et à l’usage dans le monde et au Liban (Annexe 1) ; il reste cependant intéressant de continuer à les rechercher dans les compartiments aquatiques libanais entre autre en raison de la rémanence dont ces molécules peuvent faire preuve.