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Absorption de micropolluants organiques par les cultures maraîchères irriguées par les eaux usées traitées : développements analytiques pour mener des études sur le terrain - Rayana MANASFI - Soutenance de thèse

par cmarchand - publié le

Mardi 24 novembre à 10h en visio conférence

Résumé

L’utilisation des eaux usées dans l’agriculture à des fins d’irrigation et de fertilisation n’est pas une pratique récente. Cependant, au cours de ces deux dernières décennies, cette pratique a suscité un intérêt croissant au regard des risques potentiels qu’elle représente pour la santé humaine. Outre les nutriments utiles et la matière organique que ces eaux introduisent dans les terres agricoles, des produits pharmaceutiques (PhACs) et d’autres micropolluants organiques sont également co-introduits, conduisant à la présence de composés chimiques indésirables dans les agroécosystèmes, plus remarquablement dans les cultures destinées à la consommation humaine. Des efforts incroyables ont été faits au cours des deux dernières décennies pour analyser ces contaminants dans des échantillons environnementaux, mais il y a encore un manque de méthodes analytiques robustes pour l’extraction et la quantification des multiples micropolluants organiques présents dans des matrices complexes comme les sols et les végétaux, et un manque de connaissances concernant leur devenir dans les agroécosystèmes.
Dans ce contexte, le premier objectif de cette thèse est de développer des méthodologies analytiques robustes pour analyser de nombreux micropolluants organiques présents dans les eaux usées, particulièrement les PhACs et leurs métabolites dans le sol et les racines/feuilles de laitue et poireau. Ces méthodes sont basées sur QuEChERS suivies d’une détection par LC-HRMS-QTOF. Des bons taux de récupérations ont été obtenus pour les 48 composés étudiés dans toutes les matrices (en général entre 80 et 120% pour la plupart des composés). La comparaison des deux modes d’acquisition récemment développés, high-resolution multiple reaction monitoring et Sequential Window Acquisition of All Theoretical Fragment-Ion Spectra ont donné des résultats similaires, bien que la MRMHR ait donné des résultats plus cohérents pour la plupart des composés. Enfin, des limites de détection et de quantification satisfaisantes ont été obtenues pour les 3 matrices (par exemple, 0,01 à 0,12 ng/g et 0,04 à 0,38 ng/g poids sec ont été obtenus par les feuilles de laitue, respectivement)
L’objectif suivant consiste à appliquer ces méthodologies analytiques pour suivre le comportement et devenir de certains micropolluants sur un champ agricole irrigué avec des eaux usées domestiques traitées. Le deuxième objectif nous a donc permis de comprendre leur distribution dans le sol et les cultures en calculant des facteurs de bioconcentration, en discriminant leur dégradation dans le sol à celle dans les plantes, ceci afin d’évaluer le risque potentiel pour la consommation humaine de végétaux irrigués avec des eaux usées traitées. Deux années successives de culture de laitue et poireau sous serre ont été mises en œuvre, et irrigués goutte à goutte avec différents types d’eau, principalement les eaux usées domestiques traitées. Une faible accumulation dans le sol et les végétaux a été constatée, ce qui s’explique par leur dégradation intensive dans le sol et la plante. Quelques métabolites ont été détectés dans les feuilles de laitue, en particulier la carbamazépine-époxyde issue du métabolisme de la carbamazépine par la plante. Enfin, cette étude a révélé un risque minimun pour la santé humaine lié à la consommation de légumes crus irrigués avec des eaux usées traitées.
Le dernier objectif est d’étudier le devenir de certains contaminants introduits dans le sol par l’irrigation des eaux usées, lorsqu’ils sont exposés aux champignons filamenteux du genre Trichoderma omniprésents dans le sol. Des expériences mises en œuvre en milieu liquide ont révélé pour la première fois une capacité importante des espèces de Trichoderma (T. harzanium et T. asperellum) à dégrader deux antibiotiques (ciprofloxacine et ofloxacine) et un fongicide (climazole). Tout aussi important, de nouveaux métabolites de l’ofloxacine et du climbazole ont été identifiés pour la première fois.

Jury

M. Farouk JABER, Professeur Université Libanaise Raporteur
Mme. Yolanda PICO, Professeure Université de Valence Rapporteur
Mme. Catherine GONZALEZ, Professeure École des Mines d’Alès Memmbre du jury
M. Julien LE ROUX, Maître de conférences Université Paris-Est Créteil Membre du jury
Mme. Sandra PEREZ, Científica titular Department of Environmental Chemistry-IDAEA-CSIC Membre invité
M. Serge CHIRON, Directeur de recherche Institut de Recherche pour le Développement Directeur de thèse