Nico HACHGENEI

soutenance en 2021

Transfert d’eau et de résidus pharmaceutiques vétérinaires dans un bassin versant agricole de méso-échelle soumis aux crues éclairs

Encadrants : Céline Duwig, Lorenzo Spadini, Guillaume Nord

Résumé :

Ce travail se concentre sur le transfert environnemental des résidus de médicaments vétérinaires qui pénètrent dans l’environnement via les excréments des animaux traités. Il est étudié dans les conditions d’un bassin versant à méso-échelle sous climat méditerranéen avec une agriculture extensive.Dans un premier temps, lors d’entretiens avec des éleveurs 14 composés pharmaceutiquement actifs (PhAC) ont été identifiés comme étant systématiquement utilisés dans le bassin versant, dont 10 antiparasitaires. Les antibiotiques n’étaient utilisés de manière significative que pour les chèvres. Nous avons choisi l’Ivermectine (IVM) comme molécule représentative de ces médicaments antiparasitaires et nous avons fait des expériences de transfert sur ce composé.Pour ces expériences, nous avons mis au point un dispositif permettant de prélever des monolithes de sol intacts et de les soumettre à des pluies simulées. Des bouses de vaches non traitées ont été dopées à une concentration réaliste telle que rapportée dans la littérature et placées sur le sol. Des événements pluvieux intenses consécutifs ont été simulés et le ruissellement de surface (OF) ainsi que le flux de drainage ont été mesurés et échantillonnés à haute fréquence. Des valeurs de concentration allant jusqu’à 3855 ng L-1 ont été observées dans l’OF. La concentration dans le flux de drainage était significativement réduite dans les sols provenant de la de la partie sédimentaire du site d’étude 150 ng L-1. Sur les sols du plateau basaltique du Coiron, l’hydrophobicité du sol a conduit à un fort écoulement préférentiel et la concentration d’IVM n’a pas été substantiellement réduite au passage à travers le sol. D’un autre côté, une humidité initiale du sol plus élevée a conduit à une rétention accrue de l’IVM à la fois par le drainage et par l’OF. En général, plus d’OF et une plus grande exportation d’IVM ont été observées sur les sols du plateau du Coiron. A cette échelle, l’hydrophobicité du sol semble jouer un rôle important dans la génération de l’OF.Enfin, afin de relier ces résultats à l’échelle du bassin versant et à la problématique globale de transfert des résidus pharmaceutiques vers les masses d’eau de surface, un modèle hydrologique conceptuel semi-distribué a été développé à l’échelle du bassin versant de la Claduègne afin d’estimer les distributions de temps de transit (TTD) sur un pas de temps horaire à l’aide de fonctions SAS et de suivi d’âge. Le modèle a été calibré par rapport au débit observé, à la concentration en silice et au rapport isotopique en deutérium de la molécule d’eau à l’exutoire. Le modèle prédit des fractions allant jusqu’à 60 % du débit à l’exutoire d’un âge inférieur à un jour pendant les événements de crue majeurs. Sur l’ensemble de la période d’observation, cette fraction représente 8.4 % de l’écoulement total. En moyenne, 25 % du volume d’eau sortant du bassin versant a un âge inférieur à 30 jours.L’analyse de quelques échantillons d’eau de ruisseau de la Claduègne pour trois produits pharmaceutiques vétérinaires a révélé que le Fenbendazole (FBZ) et le Mebendazole (MBZ) étaient présents à des concentrations détectables uniquement en période de crue, ce qui indique une forte importance de l’écoulement préférentiel pour leur transfert dans les ruisseaux. Des concentrations de l’antiparasite porcin FBZ allant jusqu’à 28.5 ng L-1 ont été observées lors d’un petit événement de crue en été, ce qui correspond à 355 fois la concentration prédite sans effet (PNEC) pour les poissons.