Modélisation du devenir des pesticides dans les zones tampons humides artificielles

Les pesticides utilisés pour améliorer la qualité des produits agricoles, sont une source de pollution diffuse qui affecte la qualité des ressources en eaux et des habitats aquatiques. Nombreuses études ont montré que les zones humides naturelles (ex. lacs, mares, et tourbières) ou construites (ex. étangs, réservoir d’irrigation, et fossé de drainage) qui interceptent les eaux agricoles, peuvent dissiper contamination par les pesticides. Cette thèse a pour objectif d’étudier le devenir des pesticides dans les zones humides artificielles (pond en anglais). Les ponds sont initialement construits pour stocker les eaux de pluie et issues du drainage agricole pour assurer l’approvisionnement d’eau pour le bétail et l’irrigation. Cependant, plusieurs travaux de recherche ont démontré d’avantages atouts environnementaux des ponds. En plus d’offrir un habitat aux organismes vivants, ils peuvent dissiper la concentration de pesticides contenus dans les eaux agricoles. Quand les pesticides séjournent dans les ponds ils subissent un ensemble de processus physicochimiques qui réduisent leur concentration. Par la suite, quand les ponds sont remplis, l’eau qui est déchargée pour rejoindre les sources d’eau de surface et souterraines est moins chargée en pesticides. Par conséquent, en complément à la réglementation d’application de pesticides, les ponds s’avèrent une technique efficace pour réduire le transfert de pesticides vers les ressources d’eau en aval des parcelles agricoles. Bien que de nombreuses études sur le potentiel de dissipation des ponds portent sur les nitrates et les sédiments en suspension, on sait très peu de choses sur le comportement des pesticides. De plus, la plupart des études évaluent un processus de dissipation individuellement sans mettre l'accent sur son interaction éventuelle avec d'autres processus. Encore moins d'articles proposent des formulations mathématiques pour les processus de dissipation pour développer des modèles de prévisions. Un premier objectif de la thèse est d’étudier et évaluer les interactions et la contribution de multiples processus physicochimiques à la dissipation de pesticides dans les ponds ainsi que leurs formules mathématiques et leurs principaux facteurs de contrôle. La quantification de la contribution de chaque processus à la dissipation des pesticides dans les ponds a permis de construire des hypothèses d’hiérarchisation de processus. Dans un second temps, les résultats de cette étude de processus et les formulations mathématiques retenues ont été utilisés pour développer un modèle conceptuel du devenir des pesticides dans les ponds. Le modèle intègre les différents processus de transport, transfert et transformation au sein des principaux compartiments des ponds (eau et sédiments) pour prédire la dynamique des pesticides. Une étude de sensibilité a permis de ressortir les processus les plus impliqués dans la dissipation des pesticides et qui sont la sorption, la transformation par microorganismes, et la photolyse. Ensuite, le modèle a été appliqué sur un pond type des milieux agricoles drainés (Rampillon, France) où les pesticides sont majoritairement transportés en forme dissoute dans le bassin versant. Les résultats de cette application ont permis de visualiser l’évolution temporelle de la répartition des pesticides dans le pond et la contribution de chaque processus à leur dissipation. Le modèle a été appliqué sur autre pond (Auradé, France) représentatif des milieux érosifs pour caractériser le comportement des pesticides sous forme particulaire. Les résultats de la modélisation et les conclusions retenues de l’analyse de sensibilité permettent d’avoir une vision détaillée du fonctionnement des ponds. Ces résultats préparent la voie au ingénieurs pour définir des critères de dimensionnement permettant d’optimiser l’efficacité environnementale des zones humides artificielles.