Diffusion des pesticides dans l'environnement

PARTIE A
Évaluation de la contamination

Diffusion des pesticides dans l'environnement

Certains cas de contamination peuvent provenir des déversements de pesticides effectués dans l'environnement à partir des entrepôts. Ce type d'incidents peut survenir de différentes façons:

• les pesticides peuvent s'infiltrer dans le sol;
• ils peuvent être transportés par le vent;
• ils peuvent être dispersés par les eaux de ruissellement;
• ils peuvent être lixiviés dans les eaux souterraines et dispersés dans le sous-sol et s'introduire ensuite dans les cours d'eau ou les lacs.

Les principaux modes de dispersion sont l'infiltration (dans le sol ou dans les eaux souterraines) et la dispersion par le vent (dispersion éolienne). La diffusion des pesticides par ruissellement doit être considérée comme une forme d'infiltration. Il est possible de tenir compte du ruissellement en évaluant dans un premier temps la contamination des lieux où le ruissellement a concentré et déposé des pesticides, puis en considérant ce site comme ayant été exposé à des infiltrations.

La diffusion sous l'effet du vent a pour effet de contaminer la surface de la zone proche du site. La diffusion par infiltration entraîne une contamination du sol au-dessous du site d'entreposage; elle peut provoquer la contamination des eaux souterraines et, si la diffusion se poursuit, la contamination des eaux de surface (par exemple des lacs et des cours d'eau).

Le schéma ci-dessous résume ces différents modes de diffusion. L'étape numéro 2 décrit les deux voies principales de diffusion, explique comment calculer l'étendue de la zone concernée, et propose une méthodologie permettant de calculer les concentrations qu'il faut prévoir dans la zone contaminée. D'où le besoin de procéder à quatre étapes pour déterminer l'étendue de la zone contaminée:

• L'étape 1 détermine les pesticides déversés qu'il faut prendre en considération, c'est-à-dire ceux qui peuvent avoir provoqué une contamination.
• L'étape 2 détermine si ces pesticides se sont infiltrés dans le sol et, en tel cas, à quelle profondeur.
• L'étape 3 détermine si ces pesticides ont été entraînés par lixiviation dans les eaux souterraines et si l'étendue de la zone proche à l'entrepôt a été contaminée par les eaux souterraines.
• L'étape 4 détermine si ces pesticides ont été diffusés par le vent et, en tel cas, l'étendue de la superficie contaminée autour de l'entrepôt.

Diffusion des polluants dans l'environnement à partir d'un entrepôt

Étape 1
Détermination des pesticides à prendre en considération

En premier lieu, utiliser le tableau 1.1 pour établir la liste de tous les pesticides qui ont été déversés.

TABLEAU 1.1

Pesticides (voir note) (définition chimique)	Quantité déversée

Note: Consulter l'annexe 3 si les pesticides déversés sont connus. On y trouvera la description de 40 pesticides courants (périmés) et plusieurs indications concernant les parties suivantes du présent manuel. Les pesticides ne figurant pas dans cette annexe sont probablement mentionnés dans les publications dont la liste figure à l'Annexe 9. S'il est impossible d'identifier les pesticides mis en cause, il faudra alors prélever un échantillon en suivant les indications données dans la partie C - Vérification, et le faire analyser dans un laboratoire.

Ensuite, au moyen du tableau 1.2, déterminer les pesticides qu'il faut prendre en considération parmi ceux qui ont été déversés. Tous les pesticides involontairement déversés dans le milieu ambiant ne sont pas dangereux au point de provoquer une contamination et d'avoir des répercussions préjudiciables sur la santé humaine. Il faut donc distinguer les pesticides susceptibles d'entraîner une contamination (pesticides à prendre en considération) de ceux qui ne le sont pas (et dont on ne doit pas tenir compte).

Les pesticides à prendre en considération sont ceux qui ont été déversés en quantités importantes et qui ne se dégradent pas facilement. La vitesse de dégradation est exprimée en termes de demi-vie, soit DT₅₀ dans le sol. (Voir définition à l'Annexe 5). Lorsque la demi-vie d'un pesticide (valeur du paramètre DT₅₀) est inférieure à 6 mois, le pesticide peut être considéré comme facilement dégradable et ne figure donc pas parmi les pesticides mis en cause. La probabilité de risques pour la santé, imputable à des fuites de ces pesticides, est négligeable. Hormis la vitesse de dégradation, la quantité déversée joue également un rôle important. Les déversements inférieurs à 100 l ou à 100 kg ne sont pas considérés suffisamment importants et ne peuvent provoquer des risques pour la santé à la suite d'une contamination du milieu ambiant.

TABLEAU 1.2

A Pesticides déversés (nom)	B Quantité > à 100kg ou à 0,1m3? (oui/non)	C DT50 dans le sol (voir Annexe 3)	D DT50 > 1/2 année? (oui/non)	E Pesticide à prendre en considération? (Oui, si les réponses indiquées dans les colonnes B et D sont positives dans les deux cas: non s'il n'en est pas ainsi)

Conclusion

Faut-il prendre en considération certains des pesticides déversés?               Oui/Non.

Si la réponse est négative, inutile de continuer. Si la réponse est positive, établir dans le tableau 1.3 la liste des pesticides à prendre en considération et passer aux étapes 2 à 6 pour chaque pesticide classé parmi les pesticides à prendre en considération.

TABLEAU 1.3

Pesticides à prendre en considération	Quantité déversée

Étape 2
Évaluation de la contamination par infiltration

Il faut bien faire la distinction entre les pesticides entreposés à l'air libre et ceux qui sont entreposés sous couvert.

Entreposage à l'air libre:

• Dans le cas de pesticides très mobiles, le sous-sol est contaminé jusqu'au niveau de la nappe souterraine ou jusqu'à une couche de faible porosité.
• Dans le cas de pesticides moyennement mobiles, le soussol est contaminé jusqu'au niveau de la nappe aquifère ou jusqu'à une couche de porosité moyenne ou faible.
• Dans le cas de pesticides faiblement mobiles, seule la couche superficielle (la couche supérieure de 0,5 m) sera contaminée.

Entreposage sous couvert:

• Si des quantités considérables de pesticides liquides (>0,1 m³) ont été déversées, si la mobilité des pesticides est très élevée et la porosité du sol très forte, alors la contamination risque de s'étendre très profondément au-dessous de la surface du sol.
• Si des quantités considérables de pesticides liquides (>0,1 m³) ont été déversées, avec une mobilité des pesticides élevée et une porosité des sols moyenne à forte, alors la contamination risque de s'étendre à plusieurs mètres au-dessous de la surface du sol.
• Dans tous les autres cas, seule la couche supérieure (0–0,5 mètre) sera contaminée.

ÉVALUATION DE LA CONCENTRATION DE PESTICIDES DANS LE SOL

Le processus d'infiltration des pesticides dans le sol concerne aussi bien les produits liquides que solides. (Il est à noter que l'on peut aussi observer des phénomènes d'infiltration aux endroits où les pesticides se sont accumulés, par exemple en raison de ruissellement ou d'étapes de chargement et de déchargement. Les pesticides liquides s'écouleront dans le sol et se dissoudront dans l'eau du sol. Les pesticides solides se disperseront d'ordinaire tout d'abord depuis l'entrepôt à la surface du sol (par exemple sous l'effet du vent ou du ruissellement) et risquent ensuite de s'infiltrer dans le sol après dissolution dans les eaux fluviales. Dans les deux cas, les pesticides finiront toujours par se diluer dans l'eau du sol. La concentration du pesticide dans le sol est donc égale à la concentration du pesticide dans l'eau du sol. La concentration maximum de pesticide dans le sol dépend de sa solubilité dans l'eau (voir Annexe 2).

Utiliser les tableaux 2.1 et 2.2 pour calculer la concentration du pesticide dans le sol. La notation C₀ désigne la concentration

TABLEAU 2.1

Pesticides à prendre en compte	Indiquer M = quantité déversée (kg ou litres)	Indiquer ou évaluer T = durée du déversement (années)	Calculer L = charge annuelle d'infiltration de pesticides (L = M/T) (kg/an)

TABLEAU 2.2

Pesticides à prendre en compte	Utiliser L = charge annuelle (kg/an)	Indiquer R = Précipitations annuelle (m/an)	Estimer A = étendue du déversement (m2)	Indiquer S = solubilité dans l'eau (kg/m3) (voir Annexe 3)	Calculer L/(R × A) (kg/m3)

Étape 3
Évaluation de la contamination des eaux souterraines

ÉVALUATION DE LA PROBABILITÉ QUE LES DÉVERSEMENTS ATTEIGNENT LES EAUX SOUTERRAINES

En général, on peut supposer que les déversements de pesticides qui se sont infiltrés dans le sol atteindront finalement les eaux souterraines, sauf impossibilité due aux caractéristiques des pesticides ou du site pris en considération. Parmi les caractéristiques dont peut dépendre la lixiviation des pesticides dans les eaux souterraines figurent l'importance des précipitations, le drainage des sols, la profondeur de la nappe phréatique, le type d'entreposage, la mobilité et la dégradation du pesticide considéré.

Utiliser le tableau 3.1 pour prévoir les transferts de pesticides vers les eaux souterraines.

L'utilisation du tableau 3.1 permettra de comprendre si les pesticides déversés atteindront ou non les eaux souterraines. Dans ce dernier cas, les fuites ne provoqueront pas de contamination des eaux souterraines. Il est cependant judicieux de prélever un ou plusieurs échantillons d'eau souterraine afin de vérifier l'exactitude de la prévision (voir partie C - Vérification). Si l'on pense que les pesticides déversés atteindront les eaux souterraines, il faudra alors déterminer l'étendue de la contamination (voir ci-dessous).

DÉTERMINATION DE LA CONCENTRATION DES PESTICIDES DANS LES EAUX SOUTERRAINES

La diffusion en aval des pesticides dans la nappe aquifère crée une zone de contamination des eaux souterraines; lorsque celles-ci sont utilisées pour la consommation humaine ou pour l'irrigation, ou lorsqu'elles s'écoulent dans un cours d'eau ou dans un lac dont les eaux sont ainsi utilisées, il est important de connaître les concentrations des polluants dans l'eau. On peut à cet effet calculer la concentration C₁ des eaux souterraines au point d'entrée des pesticides dans la nappe aquifère. Ce calcul exige des données géohydrologiques concernant le site d'entreposage. Ces données sont généralement disponibles auprès des spécialistes en hydrologie du Ministère national de l'agriculture ou du Département des ressources hydrauliques.

Calculons à présent la concentration dans les eaux souterraines au-dessous du point où le déversement s'est produit.

TABLEAU 3.1

Numéro	Données d'entrée	Valeur	Conclusion
1	Profondeur de la nappe aquifère	<2m	La nappe aquifère est toujours atteinte
		<5m	Passer à l'étape 2
		>5m	Passer à l'étape 2
2	Quantité de pesticides déversée	> 100 litres ou 100 kg	Passer à l'étape 3
		< 100 litres ou 100 kg	La nappe aquifère n'est jamais atteinte, sauf si elle est proche de la surface (< à 2 m)
3	Stockage dans un entrepôt fermé ou semi-ouvert? (voir Tableau 1, annexe 1)	oui	La nappe aquifère n'est jamais atteinte sauf si elle est à moins de 5m de la surface
		non	Passer à l'étape 4
4	Temps écoulé depuis le début du déversement	< 1 an	La nappe aquifére n'est jamais atteinte, sauf si la mobilité du pesticide est élevée
		> 1 an	Passer à l'étape 5
5	Précipitations annuelles	> 2000 mm	La nappe aquifère est toujours atteinte
		=< 2000 mm	Passer à l'étape 6
6	Mobilité du pesticide (voir annexe 3)	forte	La nappe aquifère est toujours atteinte
		faible	Passer à l'étape 7
7	Dégradation (voir annexe 3)	forte (DT50 sol < 10 jours)	La nappe aquifère n'est jamais atteinte
		faible (DT50 sol > 10 jours)	La nappe aquifère est toujours atteinte

TABLEAU 3.2

Données d'entrées	Dimension	Valeur
Détermination du gradient hydraulique (i) - Utiliser les mesures de niveau de la nappe aquifère ou les cartes de contour	sans dimension
Déterminer la conductivité hydraulique (K) - se servir du tableau 3.3	m/jour
Calculer q (débit spécifique des eaux souterraines) q = K × i × 365	m/an
Estimer A (superficie du lieu du déversement) A = longueur × largeur	m2
Déterminer R (précipitations annuelles)	m/an
Calculer R × /q × b (supposer b = 1m)	sans dimension
C0 (calcul de l'étape 2 de l'Annexe 1)	kg/m3

TABLEAU 3.3
Valeur type de la conductivité hydraulique de divers types de dépôts non consolidés et de formations rocheuses

Type de matériaux	K (m/jour)
Dépôts non consolidés
Gravier	1 000
Sable propre	100
Sable limoneux	10
Limon, loess	1
Till glaciaire	0,1
Argile marinée non altérée	0,001
Schiste	0,0001
Formations rocheuses
Calcaire karstique	1 000
Basalte perméable	100
Roches ignées et métamorphiques fracturées	100
Calcaire et dolomite non karstique	10
Grès non fracturé	10
Roches ignées et métamorphiques non fracturées	0,00001

Note: Lorsque le pesticide a atteint la nappe aquifère, on suppose qu'il se mélange instantanément avec la partie supérieure de la zone saturée. Cette zone de mélange, proche de la nappe d'eau, a une épaisseur inconnue b. Pour simplifier, supposons b = 1 m. On suppose alors que la nappe aquifère est polluée sur toute la largeur de l'installation d'entreposage et celle-ci est supposée égale à 

Étape 4
Détermination de la diffusion éolienne

ÉVALUATION DU DÉBIT D'ÉMISSION DES PESTICIDES À PARTIR DE L'ENTREPÔT

La diffusion éolienne se produit uniquement sur de courtes distances, c'est-à-dire sur quelques dizaines de mètres. Les produits pulvérulents peuvent être dispersés sur une superficie plus grande en présence de vents violents, mais la quantité de matière emportée par le vent sera de toute façon limitée.

Pour déterminer l'importance du phénomène de dispersion éolienne des pesticides, il faut premièrement voir si ces pesticides peuvent ou non être diffusés par le vent, car la diffusion éolienne des pesticides ne peut se produire que si ces derniers se trouvent sous forme pulvérulente.

Deuxièmement, les caractéristiques de l'entrepôt doivent être bien établis. C'est pourquoi il faut suivre les paramètres suivants:

• Dimensions de l'entrepôt (longueur × largeur × hauteur);
• «ouverture» de l'entrepôt (si les murs s'élèvent jusqu'à la toiture, l'entrepôt est classé fermé; s'il n'y a pas de murs, l'entrepôt est classé ouvert; un entrepôt où l'on trouve de grandes ouvertures de ventilation, ou dont les fenêtres sont cassées, est classé semi-ouvert.)

TABLEAU 4.1

Pesticides à prendre en considération	Sous forme de poudre? (oui - non)

Il faut ensuite voir si les émissions qui proviennent de l'entrepôt sont élevées ou non (voir figureci-dessous).

Il convient donc d'utiliser cet arbre de décision pour mener à bien l'étape 6, qui entend aider l'utilisateur à calculer les concentrations présentes dans la zone contaminée sous l'effet des dépôts éoliens de pesticides.

Arbre de décision pour la détermination de la probabilité de diffusion éolienne