Pollutions diffuses agricoles, substances impliquées et mécanismes

Quelles sont les substances impliquées dans les pollutions diffuses d'origine agricole ? Comment se retrouvent-elles dans l'environnement ? Cette page apporte un éclairage à ces questions en dévoilant les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène.   

Quels sont les contaminants impliqués dans les pollutions diffuses agricoles ?

Les contaminants généralement mis en cause dans les problématiques de pollutions diffuses agricoles, les nitrates et les pesticides, sont issus de produits employés pour leur intérêt agronomique. Ils peuvent néanmoins se révéler néfastes pour la biodiversité et l'homme lorsque ces substances rejoignent l'environnement.

Que sont les nitrates ?

Les nitrates sont une des formes minérales de l’azote, élément indispensable à de nombreuses fonctions biologiques. Ils font partie d’un cycle complexe faisant intervenir des réactions chimiques et biologiques dans les différents compartiments du sol, de la biosphère, de l’hydrosphère ou encore de l’atmosphère.

Très solubles, les nitrates sont facilement emportés par l’eau et constituent l’une des premières causes de pollution des eaux de surface et souterraines. Ils sont notamment à l’origine du phénomène d’eutrophisation (ils favorisent en particulier les phénomènes de marées vertes que l’on rencontre sur certaines côtes) et, à forte dose, peuvent se révéler toxiques.

L'essentiel de la pollution par les nitrates a pour origine l’épandage d’engrais azotés et d’effluents d’élevage pouvant induire un déséquilibre entre les apports et les besoins réels des plantes.

Que sont les pesticides ?

"Pesticides" est le terme couramment employé pour désigner les produits phytopharmaceutiques et les biocides. Dans le domaine agricole se sont principalement les produits phytopharmaceutiques qui sont employés. Il s’agit de substances actives et des préparations contenant une ou plusieurs substances actives utilisées pour protéger les plantes ou les produits végétaux contre les organismes nuisibles ou pour prévenir l'action de ces organismes.

La grande diversité de ces produits et la complexité des mécanismes de rétention ou de dégradation dans le milieu (aptitude à l’adsorption sur les composés du sol, durée de vie, diversité et toxicité des sous-produits de dégradation) en font une source de pollution particulièrement ardue à maîtriser.

Pour retrouver la composition de produits commerciaux consultez le catalogue E-phy

Pour aller plus loin : les pages du Service de la donnée et des études statistiques : 

• Nitrates
• Pesticides

Pollutions diffuses, de quoi parle t-on ?

Par "pollutions diffuses" on entend une contamination des eaux par une substance indésirable dont l’origine n’est pas ponctuelle (comme le déversement accidentel d’hydrocarbures) mais issue d’une multitude de sources dispersées dans l’espace et dans le temps, difficilement identifiables. Ce type de contamination est susceptible de persister dans le milieu sur une période plus ou moins prolongée.

Quels sont les mécanismes qui entrent en jeu dans les pollutions diffuses ?

Les mécanismes de transfert sont avant tout liés aux chemins de l’eau et aux propriétés des différentes substances considérées. L’identification et la maîtrise de ces différents types de transfert constituent, l’une des pistes d’action pour limiter les pollutions diffuses.

Sont généralement considérés les mécanismes de transfert suivants :

• L'infiltration, lorsque la substance, soluble, migre verticalement avec l’eau à travers le sol et la zone non saturée pour rejoindre les nappes d’eau souterraines. Cette infiltration peut intervenir sous forme diffuse et relativement lente mais aussi sous forme concentrée et rapide lorsqu’un écoulement de surface atteint une zone d’engouffrement (par exemple une bétoire ou doline en milieu karstique). Il s’agit du mécanisme considéré comme prédominant dans le transfert des nitrates (on parle alors de lessivage).
• Le ruissellement, lorsque la substance, en solution ou adsorbée sur les particules en suspension (phénomène d’érosion), est entraînée par l’eau à la surface du sol pour rejoindre le réseau hydrographique. Il s’agit du mécanisme prédominant pour les transferts de certains pesticides et du phosphore.
• Les transferts de sub-surface qui correspondent à un écoulement à faible profondeur dans le sol, à la faveur d’une rupture de perméabilité (écoulement dit hypodermique) ou via des dispositifs artificiels qui concentrent l’écoulement (drains enterrés destinés à assainir les parcelles agricoles). L’eau est alors généralement restituée au réseau hydrographique avec tout ou partie des substances qu’elle transporte (en fonction des phénomènes de rétention par le sol).
• La dérive atmosphérique constituée par le transport des gouttelettes de pulvérisation par le vent pendant le traitement vers les eaux superficielles.
• Le dépôt gazeux de pesticides volatilisés après l’application depuis les surfaces traitées et transportés par voie aérienne. Sa source d’émission peut durer plusieurs semaines, contrairement à la dérive, qui est plus ponctuelle dans le temps.  

Bien entendu ces différents mécanismes ne sont pas exclusifs les uns des autres, des transferts par infiltration et par ruissellement sont par exemple susceptibles de coexister (tant dans le temps que dans l’espace) au sein d’une même unité spatiale.

Quels sont les facteurs les plus déterminants dans les transferts ?

Il est admis que le contexte pédoclimatique influence fortement les mécanismes de transferts :

• Le sol joue un rôle fondamental en fonction de ses propriétés : selon sa perméabilité, son épaisseur et sa porosité (autrement dit sa capacité à stocker l’eau), sa sensibilité aux phénomènes de battance et d’érosion ou encore selon l’ensemble des paramètres biologiques et physico-chimiques susceptibles de favoriser la rétention ou la dégradation des contaminants (par exemple la présence de matière organique favorisant l’adsorption des produits phytosanitaires mais aussi l’activité biologique qui permettra leur dégradation).
• Parallèlement le climat intervient dans le bilan hydrique, c'est-à-dire l’eau excédentaire qui rejoindra les nappes ou les cours d’eau, avec un risque de transfert plus ou moins accentué selon la saison d’application des différents produits. Les caractéristiques climatiques saisonnières (cumuls pluviométriques, intensité, régularité et durée des pluies) peuvent en effet amplifier certains phénomènes tels que :
  • le ruissellement par refus d’infiltration, lorsque l’intensité des pluies dépasse la capacité d’infiltration des sols (on parle aussi de ruissellement hortonien, par exemple lors d’épisodes pluvieux estivaux intenses sur sol sec) ;
  • le ruissellement par saturation, lorsque les précipitations se produisent sur un sol déjà saturé en eau (notamment en saison hivernale où la régularité et le cumul des précipitations peuvent conduire à l’engorgement de certains sols).
• La topographie pourra jouer un rôle selon la pente (susceptible par exemple de faciliter l’érosion) ou encore la position de la parcelle (les zones en fond de vallée seront par exemple plus sensibles à l’engorgement des sols) ainsi que des infrastructures paysagères (haies, fossés, talus, bosquets, etc.) et leurs distances aux cours d’eau.

Enfin, le sous-sol, en fonction des propriétés de l'aquifère (géométrie, perméabilité, degré de karstification, etc.) ou encore la présence de dispositifs de drainage agricole sont aussi des critères pertinents pour décrire les mécanismes de transferts d'eau.

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