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Un risque écotoxicologique élevé dans les petits ruisseaux
Un monitoring combinant plusieurs approches montre que les petits cours d'eau suisses sont souvent fortement pollués par les produits phytosanitaires. Le risque écotoxicologique dû aux mélanges de polluants était élevé dans quatre des cinq sites étudiés et la qualité de l'eau a ainsi été jugée mauvaise. Par ailleurs, le danger persistait pendant une grande partie de la saison de végétation, privant les organismes aquatiques de périodes de régénération.
Il est aujourd'hui prouvé que les cours d'eau moyens des régions agricoles sont affectés par les produits phytosanitaires : ces dernières années, plusieurs études ont révélé des dépassements réguliers aussi bien des seuils fixés dans l'ordonnance sur la protection des eaux que des critères de qualité écotoxicologiques. Les petits cours d'eau, en revanche, ont été assez peu étudiés malgré leur grande importante écologique et le fait que la pollution risque d'y avoir des effets plus prononcés en raison du faible degré de dilution. Pour pallier à cette lacune, l'Eawag et le Centre Ecotox ont donc étudié la pollution des ruisseaux par les produits phytosanitaires dans une étude de monitoring menée dans le cadre des études spécialisées du programme d'observation nationale de la qualité des eaux de surface (NAWA SPEZ). En complément des analyses chimiques de l'Eawag, Miriam Langer et Marion Junghans du Centre Ecotox ont évalué le risque émanant du mélange de pesticides détecté sur les organismes aquatiques. Les résultats ont été comparés avec des indicateurs biologiques. Le projet a été cofinancé par l'Office fédéral de l'environnement et le Centre Ecotox. Il a été réalisé en partenariat avec le VSA, AquaPlus et les cantons de Thurgovie, Bâle-Campagne, Berne, du Tessin et celui du Valais.
Monitoring des ruisseaux en milieu agricole
Pour la campagne de monitoring, les scientifiques ont sélectionné cinq petits cours d'eau dans des zones agricoles de cinq régions de Suisse et les ont étudiés de mars à août 2015. Parmi les différents types de cultures présentes dans les bassins versants étudiés, certaines cultures comme les vignes, les cultures fruitières et maraîchères, sont de fortes consommatrices en produits phytosanitaires. Sur les 213 produits phytosanitaires recherchés, 128 ont été détectés dans au moins un échantillon. La teneur totale en produits phytosanitaires dépassait 1000 ng/l dans plus de la moitié des échantillons. Un dépassement des critères de qualité écotoxicologiques a été observé pour 32 composés, et ce, pendant plus de 85 % de la période considérée dans trois des cinq bassins. Les critères de qualité indiquent la concentration en dessous de laquelle les organismes aquatiques ne sont pas susceptibles de subir les effets d'une toxicité aiguë ou chronique. Dans les années qui viennent, ils viendront progressivement remplacer le seuil unique de 0,1 µg/l en vigueur actuellement qui, en l’occurrence, ne prend pas en compte les effets écotoxicologiques des substances.
Le risque dû aux mélanges révèle une mauvaise qualité de l'eau quasi-permanente
Miriam Langer et Marion Junghans ont déterminé le risque encouru par les végétaux, les invertébrés et les poissons suite à une exposition aux mélanges de produits phytosanitaires détectés (cf. encadré). Dans l'Eschelisbach (Thurgovie), un risque d'effets chroniques et, transitoirement, d'effets aigus a été identifié pour les invertébrés de la mi-mars à la fin-août. Le quotient de risque chronique dû aux mélanges dépassait le seuil de risque d'un facteur allant jusqu'à 60 sur 92 % de la période d'étude. Un risque fréquent a également été détecté pour les végétaux. Dans le Weierbach (Bâle-Campagne), les groupes d'organismes les plus exposés au risque changeaient en fonction des saisons : le risque le plus élevé était ainsi observé pour les végétaux au printemps et pour les invertébrés ensuite. Pour ces deux groupes, le quotient de risque dû aux mélanges dépassait très largement aussi bien le critère de qualité aigu que le critère de qualité chronique pendant une période prolongée. Un phénomène saisonnier similaire a été observé dans la Tsatonire (Valais). Dans le Mooskanal (Berne), le risque d'effets aigus dus aux mélanges était beaucoup plus faible. En revanche, celui d'effets chroniques s'est avéré élevé à plusieurs reprises pour les végétaux et les invertébrés. Dans le Canale Piano di Magadino (Tessin), aucun risque aigu n'a été identifié pour les organismes aquatiques mais les végétaux étaient exposés à un risque chronique en juin et juillet. « La qualité de l'eau doit donc être qualifiée de mauvaise dans quatre des cinq sites étudiés, commente Marion Junghans. Dans trois cours d'eau, un risque chronique dû aux mélanges a été identifié pour toute la période d'étude. » Par ailleurs, un risque aigu s'est présenté de façon intermittente, notamment dans l'Eschelisbach et le Weierbach. Étant donné que le risque dû aux mélanges se maintenait souvent dans la durée, les organismes aquatiques ne disposaient pas de temps de répit pour se régénérer.
Utilisation complémentaire des bioessais et des bioindicateurs
Pour compléter l'évaluation du risque dû aux mélanges et obtenir des informations sur les produits phytosanitaires à l'origine de ce risque, les chercheuses du Centre Ecotox ont misé sur l’emploi simultané de bioessais et de bioindicateurs : avec leurs partenaires, elles ont étudié les effets « cocktails » sur les algues et les gammares et ont utilisé l'indice biologique SPEAR. Dans 23 % des échantillons, l'inhibition de la photosynthèse mesurée dans le test combiné avec des algues vertes unicellulaires a été telle que le critère de qualité environnementale défini pour les expositions chroniques au diuron, l'herbicide de référence, a été dépassé. Le risque déterminé à partir du test algal est en bonne concordance avec le risque calculé pour les mélanges d'herbicides inhibiteurs du photosystème II. À noter, toutefois, que tous les herbicides ne présentent pas ce mécanisme d'action.
Pour l'étude des insecticides, des gammares ont été placés dans l'Eschelisbach et leur mortalité a été mesurée à un rythme hebdomadaire. Lors d'une mesure de juin 2015, seuls 68 % des gammares placés dans le ruisseau la semaine précédente avaient survécu et les survivants faisaient preuve d'un état léthargique prononcé. L'analyse chimique de l'eau a révélé pour cette semaine-là des concentrations élevées de cinq insecticides, le chlorpyrifos méthyle, le diméthoate, le méthomyle, le pirimicarbe et le thiaclopride, dont la concentration cumulée excédait 2000 ng/l. La mortalité accrue des gammares coïncidait avec un risque aigu élevé dû au mélange, causé à plus de 78 % par le chlorpyrifos méthyle. L'indice SPEAR pour les pesticides, qui se rapporte à la composition en espèces de la faune invertébrée et qui réagit donc de façon particulièrement sensible aux insecticides, a également indiqué un mauvais état de l'Eschelisbach.
« Nos recherches ont montré qu'il était essentiel d'évaluer le risque émanant des mélanges de produits phytosanitaires pour pouvoir obtenir une image réaliste de la gravité de la pollution, commente Marion Junghans. Dans le Weierbach, par exemple, le risque réel était sous-estimé d'au moins un facteur 2 sur 40 % de la période d'étude si l'évaluation se basait uniquement sur les effets des composés isolés. » Elle souligne d'autre part que les substances responsables du risque varient au cours de l'année : beaucoup d'organismes sont ainsi exposés à la pollution sur de longues périodes, sans bénéficier de temps de répit. Dans cette étude, l'approche biologique a été un très bon complément aux analyses chimiques, livrant de précieuses informations sur la nature des composés problématiques. Les scientifiques recommandent donc de recourir à cette approche combinée pour les futures études.
Pour en savoir plus
Langer, M., Junghans, M., Spycher, S., Koster, M., Baumgartner, C., Vermeirssen, E., Werner, I. (2017) Hohe ökotoxikologische Risiken in Schweizer Bächen. Aqua & Gas 4, 58-68
Doppler T., Mangold, S., Wittmer, I., Spycher, S., Stamm, C., Singer, H., Junghans, M., Kunz, M. (2017) Hohe Pflanzenschutzmittelbelastung in Schweizer Bächen, Aqua & Gas 4, 46-56