Dynamique des pesticides d'origine agricole dans un marécage du lac St-Pierre.

75e congrès de l’ACFASColloque lac Saint-Pierre

9 mai 2007, Trois-Rivières

Laurier Poissant1*; Conrad Beauvais1; Fabien Aulagnier1; Pierre Lafrance2 ; Christian Deblois3

1- Direction de la Science & Technologie , Environnement Canada, 105 McGill , 7e étage (Youville),Montréal Qc, H2Y 2E7, Canada2- INRS-ÉTÉ, Québec, Québec

3-Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec* Laurier.Poissant@ec.gc.ca

.

Répartition des surfaces de culture

Avoine

Blé

Canola

Foin

Maïs

Maraicher

Orge

Petit fruit

Soya

Culture Mixte

Autres céréals

Pas d'Information

Surface Agricole : 205 659 haenviron 43% de la superficie totale

Distribution et répartition des usages agricoles dans le bassin de la Yamaska en 2006

2006

Le maïs représente : 51%

Usage de Pesticides : 429 t m.a.

Carte des taux d’application d’herbicides sur les grandes cultures (329 t) dans le bassin de la Yamaska en 2006

Bassin de la Yamaska

St Damase

Sorel

Montréal

Trois-Rivières

Baie St François

Échantillonnage des pesticides dans l’Air en 2004

Pesticides détectés:

• 18 insecticides (51): �-Chlordane, p,p'-DDE, �-Chlordane, Azinphos-methyl, Chlorpyriphos, Phosmet, Endosulfan-I, Carbaryl, Lindane, Diazinon, Phosalone, Dieldrin, o,p-DDD, p,p'-TDE, 1-Naphtol, Carbofuran

• 18 herbicides (34) : Trifluralin, Metolachlor, Atrazine, Dicamba, Bromoxynil, EPTC, Dimethenamid, MCPA, 2,4-D, Dichlobenil, MCPB, Simazine, Clopyralid, Mecoprop, Fenoprop, 2,4-DB, Chlorthal, Deethylatrazine

• 4 fongicides (6): Captan, Hexachlorobenzene, Myclobutanil, Chlorothalonil

NB: 100% détecté

� Au-delà de 40 pesticides ont été détectés dans l’air (phases vapeur ou particulaire)

� Au-delà de 17 pesticides ont été détectés dans les eaux de précipitation

• 5 insecticides (51):Azinphos-methyl , Phosmet , Carbaryl , Phosalone, Carbofuran

• 9 herbicides (34) : Metolachlor, Atrazine, Dicamba, Bromoxynil, EPTC, Dimethenamid, MCPA, 2,4-D, Chlorthal

• 3 fongicides (6) : Captan, Myclobutanil, Chlorothalonil

Herbicides in AirYamaska watershed

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

2004-05-11

2004-05-18

2004-05-25

2004-06-01

2004-06-08

2004-06-15

2004-06-22

2004-06-29

2004-07-27

2004-08-24

2004-09-21

date

pg/m

3

Atrazine BSFAtrazine St-Damase

Herbicides in AirYamaska watershed

0.00

5000.00

10000.00

15000.00

20000.00

25000.00

2004-05-11 2004-05-18 2004-05-25 2004-06-01 2004-06-08 2004-06-15 2004-06-22 2004-06-29 2004-07-27 2004-08-24 2004-09-21

date

pg/m

3

Metolachlor BSFMetolachlor St-Damase

�Atrazine montre une distribution bimodale suggérant deux périodes d’applications: pré & post émergence.

N.B.:Air demi-vie: 2.6 h5 mg/m³ as TWA (ACGIH 2004).

�Alors que le Métolachlore est un pesticide appliqué en phase pré-émergence pesticide

N.B.: Air: demi-vie : 1.5 h10 mg/m3 as TWA(ACGIH 2004).

labour et semence

hersage

labour et semence

� L’atrazine est en sous saturation en respect de sa constante d’ Henry: 2.45E-09 atm.m3/moleSaturation: 8500 ng/L (20C°)

� Le métolachlore est en saturation en respect de sa constante d’ Henry: : 2.41E-08 atm.m3/moleSaturation: 690 ng/L (20C°)

Air & PrecipitationSt Damase (2004)

0

200400

600800

1000

12001400

1600

May June July August September0

50

100

150

200

250Atrazine (pg/m3)Atrazine (ng/L)

Air & PrecipitationSt Damase (2004)

0

2000

4000

6000

8000

10000

May June July August September0

100

200

300

400

500

600

700Metolachlor (pg/m3)Metolachlor (ng/L)

Échange air/précipitation à St Damase

�À l’équilibre avec la concentration moyenne dans l’air:

�Ceci indique l’impact des applicationsrécentes de pesticides sur les concentrationsmesurées dans l’air & la précipitation

Échantillonnage au pourtour de la Baie Saint-François (2006)

4 sites

. Au delà de 60 pesticides mesurés par le CEAEQ (MDDEQ)

Bassin de la Yamaska

http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/chimie_org.htm

Bassin versant de la Baie Saint-François et ses sous-bassins

Hauteur des précipitations BSF

0

50

100

150

200

26 mai au 21juin

21 juin au 29juin

29 juin au 12juillet

12 juillet au 24juillet

24 juillet au 12septembre

Période

haut

eur (

mm

)

Volume de précipitation BSF

02000000400000060000008000000

1000000012000000

26 mai au 21juin

21 juin au 29juin

29 juin au 12juillet

12 juillet au 24juillet

24 juillet au 12septembre

Période

Volu

me

(m3 )

Bassin BSF : 56.58 km2

Précipitation (hauteur et volume)Bassin de la Baie Saint-François26 mai au 12 septembre 2006

18 411 132 m3

Équivalent au débit du Saint-Laurent(8000 m3/s)durant 38 minutes !

Occupation du territoire agricole dans le bassin de la Baie Saint-François (2006)(Source: financière du Québec)

Matières actives appliquées (estimées) sur le bassin de la BSF

Atrazine (ug/L)Sortie BSF

00.10.20.30.40.50.60.7

26-mai-06 21-juin-06 29-juin-06 12-juil-06 24-juil-06 12-sept-06

site 1

Atrazine (ug/L)Ch. de la castorerie

0

0.5

1

1.5

2

26-mai-06 21-juin-06 29-juin-06 12-juil-06 24-juil-06 12-sept-06

site 2

Atrazine (ug/L)Pont Leblanc

00.010.020.030.040.050.060.070.08

26-mai-06 21-juin-06 29-juin-06 12-juil-06 24-juil-06 12-sept-06

site 3

Atrazine (ug/L)Ch. Bois de Maska

0

1

2

3

4

5

6

26-mai-06 21-juin-06 29-juin-06 12-juil-06 24-juil-06 12-sept-06

site 4

Concentrations d’atrazine sur le bassin de la Baie Saint-François (2006)

Concentrations de DEA sur le bassin de la Baie Saint-François (2006)

DEA (ug/L)Sortie BSF

0

0.05

0.1

0.15

0.2

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n Site 1

DEA (ug/L)Chemin de la Castorerie

0

0.2

0.4

0.6

0.8

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 2

DEA (ug/L)Pont Leblanc

00.010.020.030.040.050.06

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n Site 3

DEA (ug/L)Bois de Maska

00.010.020.030.040.050.060.070.08

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n Site 4

Rapport atrazine/DEA sur le bassin de la Baie Saint-François (2006)

Atrazine / DEASortie BSF

02468

1012

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 1 Atrazine / DEAChemin de la Castorerie

0123456

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Conc

entra

tion

Site 2

Atrazine / DEAPont Leblanc

0

0.5

1

1.5

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Conc

entr

atio

n

Site 3

Atrazine / DEABois de Maska

0

20

40

60

80

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Conc

entra

tion

Site 4

Concentrations de métolachlore sur le bassin de la Baie Saint-François (2006)

Métolochlore (ug/L)Sortie BSF

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 1 Métolochlore (ug/L)Chemin de la Castorerie

00.20.40.60.8

11.21.41.6

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 2

Métolochlore (ug/L)Pont Leblanc

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 3

Métolochlore (ug/L)Bois de Maska

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

2006-05-26

2006-06-21

2006-06-29

2006-07-12

2006-07-24

2006-09-12

Période

Con

cent

ratio

n

Site 4

Estimations des concentrations et pertes aux champs (ensemble de la BSF – site 1)

56.58Surface (Km2):

18 411 132Volume (m3) précipitée BSF (16 mai au 12 sept 2006):

Estimations des concentrations et pertes aux champs (site 2)

9,19Surface bassin #7 (Km2)

2 990 426Volume (m3) précipitée Site 2 (16 mai au 12 sept 2006)

Relation pertes au champ (30% ruiss.) vs KOCSite 1 (BSF)y = 4E-05x + 0,3565

R2 = 0,0037

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 100 200 300 400 500 600 700

KOC

Pert

es a

u ch

amp

(30

%

ruis

s.)

Relation pertes au champ (30 % ruiss.) vs demi-vie (sol)Site 1 (BSF)

y = 0,0018x + 0,2667R2 = 0,1998

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 20 40 60 80 100 120 140

Demi-vie (sol)

Pert

es a

u ch

amp

(30

%

ruis

s.)

Relations entre la perte aux champs, le coefficient d’adsorption au sol (Koc) et la demi-vie (sol) à la BSF:

� La demi-vie au sol est importante sur la résultante globale de la perte aux champs sur l’ensemble du bassin de la BSF (56.58 km2). Cela peut s’expliquer par un temps de rétention suffisamment long des pesticides sur le bassin, ce qui maximise l’importance de leur dégradation.

Relation pertes au champ (30% ruiss.) vs KOCSite 2

y = -0,0023x + 0,6303R2 = 0,2835

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

0 50 100 150 200 250 300

KOC

Perte

s au

cha

mp

(30

%

ruis

s.)

Relation pertes au champ (30 % ruiss.) vs demi-vie (sol)Site 2

y = 0,0007x + 0,4005R2 = 0,0034

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0 20 40 60 80 100 120 140

Demi-vie (sol)

Per

tes

au c

ham

p (3

0 %

ru

iss.

)

Relations entre la perte aux champs, le coefficient d’adsorption au sol(Koc) et la demi-vie (sol) au site 2:

� Le Koc est important sur la résultante globale de la perte aux champs sur un court bassin (9,19 km2). Cela peut s’expliquer par un temps de rétention suffisamment court des pesticides sur le sous-bassin, ce qui minimise l’importance de leur dégradation.

Conclusions• Au-delà de 400 t de M.A. sur le bassin de la Yamaska

– 1er Métolachlore; 2e Atrazine; 3e glyphosate; 4e Dicamba• Environ 2.7 t de M.S. sur le bassin de la BSF

– Les pertes aux champs représentent < 1%– Sur un grand basin, la demi-vie (sol) est importante au terme de

perte globale au bassin;– Sur un petit bassin, le coefficient d’adsorption au sol est important

au terme de perte aux champs;

• Perte à l’atmosphère– Importante surtout en zone de culture intensive;– Les concentrations dans l’air contribuent à la contamination des

eaux de précipitations

Remerciements

� Financement� Plan Saint-Laurent � Fonds de recherche sur les pesticides (EC)� INRS-ETE

� Collaborateurs� Martin Pilote (EC)� Personnel du CEAEQ

Plan d’échantillonnage:

Pesticides dans l’air (Mai à Septembre 2004):

� hebdomadaire/mensuel: filtre GFF et mousse (PUF sandwich (mousse polyuréthane + résine XAD-2)

� PS-1 Hi-Vol 2100 m3 par échantillon.

� Gaz et particules

Pesticides dans les eaux de précipitation (Mai à Septembre 2004):

� Échantillonnage mensuel: utilisant un collecteur MIC (type B) « wet-only »avec résine XAD-2.

PUFXAD2

FiltreGFF

Les échantillons sont dopés avec des standards deuterés(IUPAC#207) pour des questions de QAQC

Atrazine d5, Malathion-d10,Dicamba-d3 and 2,4D-d3

Extraction au Soxhlet avec DCMpour 24-h (3cycles/h)

GC MS full scanHP-5 colonne MS

Analyse par un laboratoire certifié(CEAEQ)

http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/chimie_org.htm

Analyses des Pesticides

Liste de Pesticides

� Au-delà de 91 pesticides ont été analysé (herbicides, insecticides & fongicides)

� Différentes familles chimiques:Organochlorés Organo (P), (S), (N) & Triazine Phenoxyacides

Pesticides dans les eaux de précipitation à la Baie Saint-François

0.0

25.0

50.0

75.0

Juillet Août Septembre

Période (2004)

Con

cent

ratio

n

Atrazine (ng/L) Métolachlore (ng/L)

0

200

400

600

800

Mai Juin Juillet Aout SeptembrePériode (2004)

Conc

entra

tion

Atrazine (ng/L) Métolachlore (ng/L)

Pesticides dans les eaux de précipitation à Saint-Damase

Pesticides dans les eaux de précipitation (2004)

Table : pertes aux champs, demi-vie et Koc