Etablissement d’une relation de type structure-propriétés (QSPR) entre les propriétés des pesticides et deux sols de Champagne crayeuse.

Relationship between soil composition and retention capacity of pesticides onto chalky soils.

• Auteur / Autrice : Julie Langeron
• Direction : Emmanuel Guillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences - STS
• Date : Soutenance le 31/10/2012
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire de Reims (ICMR - UMR 7312 CNRS) (Reims, Marne, 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Marco Trevisan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Guillon, Michel Couderchet, Stéphanie Sayen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Benoit, Philippes Garrigues

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement -- Études d'impact

Sols -- Teneur en pesticides

Mots clés libres

Adsorption

Transfert

Eau

Pollution

Sol

Pesticide

Adsorption

Transfer

Water

Pollution

Soil

Pesticide

Résumé

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du contrat d'objectifs AQUAL dont le but est la lutte contre les pollutions diffuses en milieu rural. Ils font également l'objet d'un partenariat avec le programme Phyt'Eau Ref initié par la Chambre Régionale d'Agriculture de Champagne-Ardenne. Ils portent sur la compréhension de la rétention et du transfert des pesticides du sol à la nappe dans les sols champardennais. Deux sols différents de par leur contenu en matière organique et en calcaire ont été choisis pour réaliser l'étude afin d'étudier le comportement des pesticides dans des sols caractéristiques de la région (pH et taux de calcaire élevé). L'étude a été réalisée sur quarante pesticides appartenant à diverses familles chimiques et de propriétés physico-chimiques différentes. L'objectif est d'identifier les propriétés des pesticides gouvernant leur rétention dans les sols puis d'établir une relation de type structure-propriétés (QSPR) permettant la prédiction du coefficient d'adsorption Kd. L'adsorption et le transfert des pesticides ont été étudiés au laboratoire au moyen d'expériences en réacteurs fermés (étude à l'équilibre) et en colonne de sol reconstituées au laboratoire. Le tracé d'isothermes d'adsorption suivi d'une étude statistique a permis d'identifier l'hydrophobicité, la polarisabilité et la solubilité comme les paramètres physico-chimiques majeurs gouvernant la rétention des quarante pesticides étudiés. Des relations à deux paramètres ont été proposées et testées afin de pouvoir prédire le coefficient d'adsorption des pesticides. Enfin, les travaux réalisés en mode dynamique (colonne) ont permis de mettre en évidence que le phénomène de transfert peut être relié à l'adsorption des pesticides et qu'il est possible de passer de l'un à l'autre des paramètres caractérisant ces deux phénomènes par de simples relations permettant ainsi de s'affranchir de lourdes expériences.

This work is a part of the multidisciplinary AQUAL research program, which aims at to strive against diffuse pollutions in rural environment. It also took part in the Phyt'Eau Ref program initiated by the “Chambre Régionale d'Agriculture de Champagne-Ardenne”. It deals with the comprehension of retention and transfer of pesticides from soil to groundwaters in Champagne-Ardenne. Two different soils by their organic matter and calcite contents, were chosen to carry out the study in order to evaluate the behavior of pesticides in characteristic soils of the region (pH and calcite content). The study was carried out on forty pesticides from various chemical families and having different physico-chemical properties. The aim was to identify the physico-chemical properties of pesticides governing their retention in soils and then to establish a quantitative structure properties relationship (QSPR) predicting the adsorption coefficient Kd. Adsorption and transfer of pesticides were studied in laboratory through batch experiments (equilibrium study) and soil column reconstituted in laboratory. Adsorption isotherm plot followed by a statistical analysis allowed identifying hydrophobicity, polarisability and solubility as the main physico-chemical parameters correlated to the pesticide retention. Relations combining two of these parameters were proposed and tested in order to predict the pesticide adsorption coefficient. Finally, studies in dynamic mode (column) allowed to evidence that the transfer phenomenon can be correlated to the pesticide adsorption nd that it was possible to go from one to the other parameters describing these two phenomena by simple linear relations, allowing to get rid of onerous experiences