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Le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en agriculture est une pratique qui est fortement encouragée car les PRO possèdent des propriétés fertilisantes et amendandes (ils peuvent augmenter la teneur en matière organique du sol). Cependant, l'épandage de PRO peut contribuer indirectement à la dissémination de résidus pharmaceutiques et de composés contenus dans des produits de soin personnels (PPSPs), considérés comme des contaminants émergents de l'environnement. Les PPSPs peuvent avoir des impacts négatifs sur les organismes et la biodiversité des sols et des écosystèmes aquatiques. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer les concentrations de plusieurs PPSPs contenus dans des PROs, des sols amendés et des eaux du sol et d’évaluer les risques écotoxicologiques potentiels dans les sols et dans les eaux.

Résultats majeurs

En France, la consommation de médicaments pour l’Homme et les animaux est élevée. Après la prise du traitement, les médicaments sont excrétés de l’organisme à des taux variables, sous forme de molécule mère ou de métabolites et se retrouvent dans les eaux usées ou les effluents d’élevage [1]. D’autres composés organiques, contenus dans des produits de soins personnels tels que les bactéricides (par exemple le triclosan) peuvent se retrouver également dans les eaux usées [2]. Dans les stations de traitement de ces eaux usées, ces composés peuvent être dégradés, s’adsorber sur les boues ou être rejetés après traitement dans les eaux de surface. Le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en agriculture (par exemple, boues, compost, lisier et fumier) est une voie d’entrée dans l’environnement des résidus pharmaceutiques et produits de soins personnels (PPSPs) dans l'environnement. Les principaux risques sont liés à la dissémination d'antibiotiques dans les sols et à la sélection de souches microbiennes résistantes [3], ainsi qu'aux effets écotoxicologiques sur les organismes du sol, tels que les vers de terre, les semences et les microorganismes [4].

Les objectifs de ces travaux de recherche étaient de déterminer les concentrations de plusieurs PPSPs dans des PROs, des sols les recevant de manière répétée et à des doses usuelles et des eaux du sol, dans des contextes agro-pédo-climatiques très contraster, et de réaliser une première approche d’évaluation de risques écotoxicologiques dans les sols et dans les eaux du sol.

Les concentrations de 13 résidus pharmaceutiques et du triclosan, déterminées dans différents PROs (boue, boue compostée avec des déchets verts, effluents d'élevage et compost d’ordures ménagères résiduelles), varient en fonctions des PRO, de quelques microgrammes à quelques milligrammes par kilogramme de matière sèche (figure 1).

Figure 1: Concentrations de produits pharmaceutiques dans les effluents du bétail (moyenne et écart-type, n = 3, sauf n = 2 pour le fumier de volaille).

Les boues d’épuration et les effluents d'élevage contiennent principalement des antibiotiques tandis que les déchets urbains compostés contiennent principalement des molécules de médicaments à visée anti-inflammatoire. Dans les sols régulièrement amendés, les concentrations de PPSPs restent faibles et inférieures à quelques microgrammes par kilogramme de matière sèche. Les composés les plus persistants  (fluoroquinolones, carbamazépine) ont été retrouvés dans les sols amendés par des boues d’épuration ou des composts de boue. La carbamazépine a été quantifié dans les sols amendés parle compost d’ordures ménagères résiduelles et les fluoroquinolones et des anti-inflammatoires  ont parfois été détectés. Les concentrations de PPSPs mesurées dans les sols après épandage sont plus faibles que celles prédites à cause de la dégradation, la forte absorption aux constituants du sol et/ou la lixiviation. Les demi-vies de dissipation des composés dans les sols des sites tempérés sont supérieures à celles déterminées dans le site tropical. Dans les eaux du sol, les résidus pharmaceutiques sont très peu fréquemment détectés. Les résidus pharmaceutiques principalement retrouvés sont la carbamazépine et l’ibuprofène. Enfin, les risques écotoxicologiques terrestres potentiels sont très faibles (figure 2).

Figure 2 : Présentation de l’étude et de ses principaux résultats

Références

1. Monteiro, S.C., Boxall, A.B., 2010. Occurrence and fate of human pharmaceuticals in the Environment. Reviews of environmental contamination and toxicology. 2010. In: Whitacre, D.M. (Ed.), Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. Springer Science+Business Media http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4419-1157-5_2.

2. Singer, H., Müller, S., Tixier, C., Pillonel, L., 2002. Triclosan: occurrence and fate of a widely used biocide in the aquatic environment: field measurements in wastewater treatment plants, surface waters, and lake sediments. Environ. Sci. Technol. 36, 4998–5004.

3. Williams-Nguyen, J., Sallach, J.B., Bartelt-Hunt, S., Boxall, A.B., Durso, L.M., McLain, J.E., Singer, R.S., Snow, D.D., Zilles, J.L., 2016. Antibiotics and antibiotic resistance in agroecosystems: state of the science. J. Environ. Qual. 45, 394–406.

4. Verlicchi, P., Zambello, E., 2015. Pharmaceuticals and personal care products in untreated and treated sewage sludge: occurrence and environmental risk in the case of application on soil-a critical review. Sci. Total Environ. 538, 750–767.

Affiliations

(a) UMR ECOSYS, INRA, AgroParisTech, Université Paris-Saclay, 78850 Thiverval-Grignon, France

(b) UMR ECOSYS, INRA, AgroParisTech, Université Paris-Saclay, 78026 Versailles, France

(c) CIRAD, UPR Recyclage et risque, 97408 Saint-Denis, Réunion, France

(d) LBE, INRA, Université Montpellier, 11100 Narbonne, France

(e) UE SEAV, INRA, 68021 Colmar, France