Efficiency of an artificial wetland and a forest buffer for pesticide pollution mitigation in a tile-drained agricultural watershed - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Efficiency of an artificial wetland and a forest buffer for pesticide pollution mitigation in a tile-drained agricultural watershed

Efficacité d'une zone humide artificielle et d'une zone tampon forestière pour dissiper la pollution par les pesticides dans un bassin versant agricole drainé

(1)
1
Elodie Passeport
  • Function : Author
  • PersonId : 884160

Abstract

As part of the ArtWET LIFE environment project (06 ENV/F/000133), two buffer zones, an artificial wetland and a forest buffer, located at Bray (France) were assessed for their potential at reducing pesticide pollution coming from a 46-ha tile-drained watershed. Because of limited land availability, treating the entire volume was not possible but focusing on the most concentrated effluents appeared to be a good strategy to achieve pesticide abatement. The three-year results showed that both systems lowered down pesticide concentrations and loads by more than 40 %. However, a wide range of efficiencies was recorded. The most contrasted results were obtained for the fairly mobile herbicide isoproturon. On-site multi-tracer experiments concluded in a 66.5-h water residence time in the artificial wetland. Delay was observed in pesticide transfer probably due to adsorption, but desorption was also suspected. Wetland sediments, wetland plants, forest soil and litter were sampled on-site. On these substrates, 14C radio-labelled pesticides were used to study epoxiconazole (fungicide) degradation under flooded conditions as well as adsorption and desorption of isoproturon, metazachlor (herbicides) and epoxiconazole. Apart from plants, adsorption coefficients (Koc) for the three molecules were in the upper range of literature values indicating a high sorption potential of the buffer zone substrates. Epoxiconazole showed the lowest desorption properties whereas metazachlor was more easily released from most substrates. Epoxiconazole mineralization was low and occurred at a very slow rate. Degradation occurred as attested by metabolite production. Sorption-desorption seemed an important phenomenon to consider particularly for systems with low residence time in which degradation may not have time to occur. In addition, such temporarily anoxic environment does not prevent pesticide degradation from taking place but may slow it down by a factor depending on pesticide properties.
Dans le cadre du projet européen LIFE ArtWET (06 ENV/F/000133), deux zones tampons (ZTs), une zone humide artificielle (ZHA) et une zone tampon forestière (ZTF), situées à Bray (France), ont été évaluées pour leur efficacité à réduire la pollution par les pesticides venant d'un bassin versant agricole drainé de 46 ha. Traiter l'ensemble des volumes n'étant pas possible, une bonne stratégie de traitement semble être de cibler les volumes les plus concentrés en pesticides. Les trois ans de données indiquent en moyenne une réduction d'au moins 40 % des concentrations et des charges en pesticides dans les deux ZTs, bien qu'une forte variabilité ait été notée. L'isoproturon, un herbicide mobile, a donné les résultats les plus contrastés. Des expérimentations de traçage ont permis d'estimer le temps de rétention hydraulique à 66.5 h dans la ZHA. Les retards observés sur le transfert des pesticides à travers des ZTs semblent dus à l'adsorption, bien que des phénomènes de désorption soient aussi suspectés. Des sédiments et des plantes de la ZHA ainsi que du sol et de la litière de la ZTF ont été prélevés. Sur ces substrats, des molécules marquées au 14C ont permis de suivre la dégradation de l'époxiconazole (fongicide) en systèmes eau/substrats ainsi que l'adsorption et la désorption de l'isoproturon, du metazachlore (herbicide) et de l'époxiconazole. A part pour les plantes, les coefficients d'adsorption (Koc) des trois molécules sont dans les valeurs hautes des gammes de valeurs publiées indiquant un fort potentiel des substrats de ces ZTs pour la rétention des pesticides. La désorption est très faible pour l'epoxiconazole, mais assez élevée pour le metazachlore et l'isoproturon. La minéralisation de l'epoxiconazole est faible et lente mais des métabolites ont été observés, indiquant une dégradation partielle. L'adsorption-desorption semble être un phénomène important, notamment pour les ZTs où le temps de résidence est faible, laissant ainsi peu de temps pour la dégradation des molécules.
Fichier principal
Vignette du fichier
Dissertation_after_defense.pdf (43.46 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00542351 , version 1 (02-12-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00542351 , version 1

Cite

Elodie Passeport. Efficiency of an artificial wetland and a forest buffer for pesticide pollution mitigation in a tile-drained agricultural watershed. Environmental Engineering. AgroParisTech, 2010. English. ⟨NNT : 2010AGPT0069⟩. ⟨pastel-00542351⟩
433 View
1496 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More