45ième Congrès du GFP, 27-29 mai 2015, Versailles Contribution … · 2015-06-10 · NOM DE...

NOM DE L’AUTEUR JOUR / MOIS / ANNEE

Contribution des dépôts atmosphériques gazeux à la contamination des eaux de surface par les pesticides

Bedos C., Loubet B. et Barriuso E.

INRA-AgroParisTech UMR ECOSYS 78850 Thiverval-Grignon

45ième Congrès du GFP, 27-29 mai 2015, Versailles

.02

SOMMAIRE

Bedos C. et al. / GFP, mai 2015, Versailles

Contexte et objectifs

Méthode de développement de l’outil proposé

Résultats

Développements en cours

Contexte et objectifs

_01

.03Bedos C. et al. / GFP, mai 2015, Versailles

.04

Ci,X, g

Ci,X, pluie

Ci,X, p

Puits : dégradation Dépôts (humide et sec)

Partition Gaz/Particules

Transport

Sources

Erosion éolienne

dérive

Volatilisation depuis la plante

Volatilisationdepuis le sol

X (m)

Sources(post-application + dérive)

Contexte

Wittich et Siebers, 2002

.05

Contexte

Groupe de travail FOCUS Air (2008)Etat des lieux des connaissances : processus, modèles existants

Schéma d’évaluation à 3 niveaux pour le dépôt de la fraction de pesticides volatilisée

à une distance <1km de la source (SRT) pour les surfaces aquatiques et terrestres :

1) pression de vapeur, 2) modélisation, 3) expérimentations

Suggestions pour de prochains travaux : manque d’outils d’évaluation

Dépôts secs en fonction de la distance et

pour différentes classes de pression de

vapeur des pesticides

0 10 20

1.4

1.0

0.0

Fent, 2004Distance en aval (m)

% d

ép

ôt

Mesure sur 24h

.06

Projet CEPAG (2010-2011 ; 2014-2015): Contamination des Eaux de surface

par les Pesticides : évaluation de la part des Apports Gazeux aériens

Hypothèse :L’exposition par voie gazeuse peut, dans certains cas, être supérieure à l’exposition

par dérive à l’échelle locale; important à évaluer car leviers d’action différents

Objectif général :Evaluation des niveaux d’exposition de surfaces aquatiques situées à proximité

(moins de 1 km) de parcelles agricoles traitées à des retombées gazeuses de

pesticides en fonction des pratiques, des conditions pédo-climatiques locales et

des produits

Sorties visées:- outil opérationnel d’évaluation de la contamination locale des eaux de

surface par les pesticides gazeux ;

- critères de conception de zones de protection des eaux de surface(scénarios différenciés couplant pratiques, conditions pédoclimatiques, distance entre la

source et la zone aquatique … )

Méthode de développement de

l’outil proposé

_02

.07Bedos C. et al. / GFP, mai 2015, Versailles

.08

Dépôt (ng.m-2.s-1)C (ng.m-3)

Parcelle émettrice

Volatilisation

(ng.m-2.s-1)

Plan d’eau

Sorties

Dépôts en fonction de la distance

Concentrations dans l’air

Emission

Modèle Volt’air

Entrées

Emissions (Volt’Air)

Conditions météorologiques

Propriétés (H) du pesticide

Dispersion et dépôt

Modèle Fides

Méthode de développement

Couplage d’un modèle d’émission par volatilisation (Volt’Air, Génermont etal. 1997; Garcia et al., 2014)et d’un modèle de dispersion/dépôt gazeux à courtes distances (Fides, Loubet et al. 2001)

Couplage

Emissions

ZT

.09

6.16 )10(6001025.1

)(

USc

THR

w

eausurf

*

61.0066.0

1

uScR

g

b

Sameut (2010)

Méthode de développement

Cp

Rsurf

Cc

Rb

C

Cp = 0

C

CL

CsL

Csg

Liquid

Gaszg

zL

Cp

Rsurf

Cc

Rb

C

Cp = 0

C

CL

CsL

Csg

Liquid

Gaszg

zL

Sol nu Conditions homogènes

.010

3 conditions pédo-climato X 26 pesticides X 3 dimensions X 3 périodes

9 ans (2001-2009) (1kg/ha) d’application

1E-11

1E-10

1E-09

1E-08

1E-07

1E-06

1E-05

1E-04

1E-03

1E-02

1E-01

1E+002,4

-DA

clo

nifen

Bro

moxynil

Chlo

roth

alo

nil

Clo

mazone

Cypro

din

ilD

icam

ba

Dic

lofo

p-M

eth

yl

Dim

eth

achlo

reE

poxic

onazole

Fenpro

pid

ine

Fenpro

pim

orp

hF

luoxastr

obin

eH

CH

Gam

aM

ecopro

pM

eta

zachlo

reM

eto

lachlo

reN

apro

pam

idO

xydem

eto

n-

Para

thio

n-E

thyl

Pendim

eth

alin

eP

ropic

onazole

Pyrim

icarb

eS

-meto

lachlo

re

Tebuconazole

Triflura

line

H à

20°C

[-]

1E-01

1E+00

1E+01

1E+02

1E+03

1E+04

1E+05

1E+06

1E+07

Seau

[m

g L

-1]

H [-]Seau [mg L-1]

100 m

300 m

500 m

2 mars

31 mai

31 aout

=> 243 simulations pour la configuration 1 (suivi 30 jours après l’apport)

Méthode de développement 2 configurations en aval

Lac Cours d’eau

source

X 3 dimensions zone tampon

Résultats

_03

.011Bedos C. et al. / GFP, mai 2015, Versailles

.012

)1()()

)2ln((

5050

tDT

oc

Heff eDT

K

KtEf

Résultats

confirmation des premières études ponctuelles :

le dépôt sec de pesticides sur surface aquatiques

essentiellement gouverné par le niveau de l’émission; à

pondérer pour les pesticides à Kh très élevé pour lesquels

les échanges air/eau sont prédominants –Valeur seuil

Interprétation de la classification proposée par EVA

basée sur la pression de vapeur

Dépôt

Volatilisation

Efeff

.013

Résultats

Configuration Lac Configuration Cours d’eau (source 100m, Rsurf=∞)

Effet de la dimension de la source, de la dimension de la ZT, du dépôt

sur la ZTBedos et al., 2013

Dép

ôt

gaze

ux

cum

ulé

et

dér

ive

(kg)

Abaques de dépôt

.014

Comparaison aux courbes de dépôt d’EVA 2 (configuration « Cours d’eau »)

1.E-12

1.E-10

1.E-08

1.E-06

1.E-04

1.E-02

1.E-10 1.E-08 1.E-06 1.E-04 1.E-02

Depo

t cum

ulé

dans

l'ea

u (k

g)Pvap

ZNT50mZNT20mznt5mdrift50drift20mdrift5m

Dimension source =100mRsurf (ZNT)=∞

Négligeable (sol)

Négligeable (plante)

Pour Pvap < 10-4 Pa: Pour Pvap > 10-4 Pa :- EVA : flux négligeable flux _EVA > flux_Outil : Application sol, - Outil : quantifié, variabilité intra classe prise en compte dégradation/adsorption

Résultats

Pvap (Pa)

Dép

ôt

cum

ulé

(kg

)

Limites outil proposé: • Validation jeux de données • Volatilisation depuis un sol nu, zone spatiale homogène

Développements en cours

_04

.015Bedos C. et al. / GFP, mai 2015, Versailles

.016

Extension de l’outil à d’autres configurations spatiales :

une rivière de 1 m de large à 5 m d’une parcelle traitée avec :

Une zone enherbée de 5 m (raygrass ou fétuque)

Une zone avec taillis courte rotation sur les 5 m, de 3 à 5m de haut

et de densité foliaire dense sur tout le profil vertical

Une zone avec une partie enherbée et ripisylves de 5 à 10 m de haut

un plan d’eau avec une ZT de même type que pour le cours d’eau

Développements en cours

Exemples:

.017

Volt’Air Volt’air Veg

Volt’Air Surfatm

Caq Cg

Cs

Θi Tsol ,i

Transfert eau,

Chaleur, solutés

Techniques

culturales

Transfert vers

l’atmosphère Bilan d’énergie

en surface

équilibrestransformations

Une parcelleRa

Rbc

xa

xc

Sol

R2

Cuticule

Rc Stomates

Rs

xi

xsoilSol

Feuille

Atmosphère

= 0

1

Personne et al, 2009 ; Lichiheb et al., 2014

Développements en cours

.018

HypothèsesSeul Qsurf.sus est disponible à la

volatilisation

Qsurf.sus et Qsurf.ads sont disponibles à la

photodégradation & à la pénétration

foliaire

Volt’Air Veg: Devenir sur la feuille, approche de compartimentation

leafsurf.adssurf.sustot Q)QQ(Q

surfowsurf.ads 1.7)Q(0.7logkQ

0.17SW0.3kpen

(Lichiheb et al., accepté)

Développements en cours

.019

Estimation du dépôt des polluants a

proximité des sources (<2km)

Simulation des trajectoires des particules sous l’effet de turbulence

Moddaas-2D

Principe

Entrées

SortiesLimites

Objectif

C(x,z) = Profil deconcentration. dansl’air

D(x) = Dépôt.

Principalement Vitesse du

frottement u*(z=50m)

Longueur de rugosité (z0)

Hauteur de déplacement (d)

Concentration de fond (Cbgd).

Non adapté au changement brusque de rugosité,

Réactions chimiques dans l’atmosphère sont négligées,

Temps de calcul de simulations important (30 min ~ 2h).

• U et W

• σu, σw

• UW

• ε

Thetis

(Chakkour Sara –Stage M2)

Fides Thetis/MODDAS2

Développements en cours

.020

Illustration de premiers résultats: champ de concentration (µg/m3)Cas d’une Prairie (0.5 m)_Ripisylve (10 m)_Lac(50 m) (U= 3.12 m/s)

Volt’Air-Veg

Thetis

Moddaas

(Chakkour Sara –Stage M2)

Développements en cours

Volatilisation (2,4-D)

Champ de vent

Champ de concentration

Construction des abaques en cours

.021

Merci pour votre attention

Remerciements:Onema (N. Domange, C. Billy), Ecophyto

Comité de pilotage du projet (B. Ruelle, G. Le Hénnaf,

A. Boivin, M. Hulin)

Equipe EcoSys (M. Deschamps, MF Rousseau, C. Decuq,

B. Durand, O. Fanucci,

S. Génermont, E. Personne, N. Lichiheb)