Parution du 10 juillet 2014 

Qu’ils aient une origine anthropique ou naturelle, des types très divers de micropolluants organiques (MPO) sont présents dans l’environnement. Ils peuvent se retrouver dans les produits organiques valorisés en agriculture, par l’intermédiaire des matières premières mises en œuvre. Ces micropolluants sont potentiellement dégradables, car de nature organique, mais les vitesses de dégradation sont très variables selon les composés : de quelques jours à plusieurs dizaines d’années… La toxicité de certains, et leur persistance dans l’environnement, expliquent pourquoi certains MPO sont surveillés dans les produits organiques. Les différentes réglementations imposent des valeurs limites à ne pas dépasser, en fonction de la nature du produit concerné et du cadre de son utilisation.
Pour compléter l’article de l’Agro Reporter paru le 27/03/14 (relire) qui traitait des ETM dans les composts de déchets verts, nous abordons cette fois la problématique des MPO que l’on peut retrouver dans les composts et les boues.

Que traque-t-on ?
Encore appelés Composés Traces Organiques (CTO),  les MPO sont potentiellement présents dans les produits synthétiques, sous-produits utilisés par l’industrie ou à des fins domestiques.
Ils regroupent plusieurs types de composés contenant un ou plusieurs atomes de carbone. On peut distinguer deux grandes familles : les pesticides et les autres micropolluants organiques. Ces derniers comprennent notamment les hydrocarbures (dont les HAP), les PCB, les dioxines et furannes (PCDD/PCDF), les détergents, les retardateurs de flammes (PBDE), les imperméabilisants (PFC), les molécules médicamenteuses…
La plupart de ces composés entrent dans la composition de produits d’usage courant et sont donc susceptibles de se retrouver dans nos déchets et nos eaux usées, puis dans les boues, du fait de leur affinité pour la matière organique. Leur présence est donc principalement liée à l’action de l’homme, quoique certains polluants puissent avoir une origine naturelle.
Les réglementations françaises actuelles sur les boues et les composts n’imposant des seuils que sur les 7 PCB et/ou les 3 HAP les plus communs, dans cet article nous n’évoquerons pas les autres types de micropolluants organiques susceptibles d’être présents, ceux-ci étant de ce fait rarement analysés dans ces matrices. Toutefois, les substances prioritaires à surveiller sont toujours susceptibles d’être modifiées à l’occasion des révisions réglementaires au niveau européen.

Origine et danger toxicologique des HAP et PCB

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont présents dans l'environnement du fait de différents processus dont : la biosynthèse par des organismes vivants (1)  , les pertes à partir du transport ou de l'utilisation des carburants fossiles, la pyrolyse des matières organiques à haute température, la combustion des charbons et pétroles. Ce dernier processus constitue la principale voie d'introduction des HAP dans l'environnement.
Comme illustré par la Figure 1, la principale source de HAP est le secteur résidentiel, qui représente encore près des deux tiers des émissions mais qui continue à baisser. Le transport routier participe significativement, avec 30% des émissions de HAP en 2011, en particulier les véhicules diesel dont la proportion est en augmentation dans le parc automobile. À l’échelle locale, les tendances peuvent être fortement différentes. Plus d’information sur les sources de HAP : ici
Un certain nombre de ces composés sont cancérigènes, en particulier les trois HAP retenus dans l’arrêté du 8/01/1998 (épandage des boues) ou dans les normes des amendements organiques : fluoranthène, benzo(b)fluoranthène et benzo(a)pyrène. Il s’agit de HAP dits « pyrogéniques » (produits par combustion de matière organique, combustibles fossiles ou bois), par opposition aux HAP « pétrogéniques » (hydrocarbures d’origine naturelle, présents dans les bruts pétroliers, qui se caractérisent par une forte proportion d’hydrocarbures ramifiés).
D’après leurs caractéristiques biochimiques, une fois émis dans l’atmosphère, ces composés vont avoir tendance à s’accumuler dans les différents compartiments solides de l’environnement (sols, sédiments, matières en suspension).

Les polychlorobiphényles (PCB), aussi appelés biphényles polychlorés, forment une famille de 209 composés aromatiques organochlorés dérivés d’un hydrocarbure aromatique polycyclique, le biphényle. Ils sont également cancérigènes, au même titre que les dioxines (PCDD) et furannes (PCDF) de la même famille. Ce sont des substances huileuses ou solides à forte inertie thermique, aujourd’hui interdits d’utilisation, mais que l’on peut encore trouver dans les anciens matériels où ils pouvaient servir d’isolants électriques, dans les transformateurs comme fluide hydraulique ou comme plastifiant dans certaines résines. On les retrouve aussi dans les condensateurs, les peintures, certains plastiques, les fours à micro-ondes….

PCB et HAP font partie des Polluants Organiques Persistants (POPs), définis lors de la Convention de Stockholm. Ce sont des substances organiques qui : i) possèdent des caractéristiques toxiques, ii) sont persistantes, iii) sont susceptibles de bioaccumulation, iv) peuvent aisément être transportées dans l’atmosphère au-delà des frontières sur de longues distances et se déposer loin du lieu d’émission et enfin v) risquent d’avoir des effets nocifs importants sur la santé et l’environnement aussi bien à proximité qu’à une grande distance de leur source.

Des concentrations différentes selon le type de produit
Les voies de contamination des composts et des boues par les MPO sont variées (2). La déposition atmosphérique et l’application de produits phytosanitaires représentent les voies de pénétration les plus importantes. La contamination des eaux et la déposition atmosphérique peuvent être à l’origine de l’apport de MPO dans les boues d’épuration. Quant aux engrais de ferme, ils ne sont pas exempts de ces substances, dont la provenance peut être liée à l’utilisation des médicaments vétérinaires, ainsi que de dépôts atmosphériques.
La déposition atmosphérique constitue en réalité la voie prépondérante de contamination des déchets organiques et des composts par les MPO. Les teneurs de ces substances dans les composts provenant de régions urbaines peuvent être plus élevées que ceux provenant de régions rurales.  Toutefois, une grande majorité des produits organiques présente des concentrations en MPO très inférieures aux seuils réglementaires.

Comportement des MPO durant le compostage
Des études sur la dégradation des MPO pendant le compostage indiquent que les HAPs peuvent être dégradés durant cette étape, alors que les quantités de PCBs ou de dioxines et furannes restent plutôt inchangées (substances peu dégradables). Les HAPs sont minéralisés ou transformés par des processus biologiques. Dans certains cas, les métabolites créés peuvent être plus toxiques que leurs substances-mères. Une partie de ces composés peut s’adsorber fortement à la matière organique  et devenir indétectable par les méthodes analytiques usuelles. Toutefois, étant fortement adsorbée à la MO, cette fraction n’est pas ou peu disponible pour les organismes terrestres (2)  .
D’autres études ont montré que lorsque la dégradation de la matière organique est plus rapide que la dissipation du polluant, la concentration en ce polluant augmente au cours du compostage : le pourcentage de dissipation est dans ce cas négatif, par un effet de concentration.
La biodégradation des MPO semble principalement réalisée par co-métabolisme, ce qui signifie que les microorganismes ne retirent aucun bénéfice (source d’énergie ou de matière) du métabolisme des MPO (3) .

Ces observations confirment d’autres essais montrant que la stabilité de la matière organique des composts conditionne le devenir des MPO après l’épandage. Des incubations réalisées dans le cadre du suivi des micropolluants après épandage (4)   ont montré qu’en cas d’apport de compost dont la matière organique est bien stabilisée, la présence d’une microflore spécifique permet l’épuration d’une proportion non négligeable de fluoranthène.

Et le devenir des MPO après retour au sol ?
Selon les études menées (programme QualiAgro INRA), aucun effet de l'apport des produits résiduaires organiques (composts, effluents de fermes…) n'est visible dans les récoltes.  De plus, les concentrations des récoltes ne sont pas en lien avec les concentrations de MPO dans le sol : les MPO les plus abondants dans le sol, ne sont pas les plus abondants dans les récoltes.
Une partie importante de ces substances distribuées sur les sols suite à l’épandage de composts est dégradée ou adsorbée aux particules du sol. L’apport de matière organique par application de compost devrait réduire la biodisponibilité des MPO présents dans le sol et ainsi limiter les effets toxiques.

Au laboratoire
Il faut souligner que les méthodes d’analyses de certains composés organiques sont encore en développement et ne sont pas standardisées actuellement. Le laboratoire doit être capable de travailler dans des gammes de concentrations larges (en cas de pollution) tout en atteignant des limites de quantification faibles (µg/kg, voire pg/kg). Les difficultés analytiques sont dues aussi à la complexité des matrices étudiées qui se traduisent par ce qu'on appelle « effets matrices » et de la capacité technique à pouvoir identifier puis quantifier le polluant, par GC/MS-MS ou LC/MS-MS par exemple. Pour les HAP et PCB en revanche, il existe une méthode standardisée. Relire l’article sur le dosage des MPO au LCA. Le Laboratoire LCA est d’ailleurs accrédité par le Cofrac pour l’analyse de ces composés traces dans les boues (Programme 156) et dans les amendements organiques et supports de culture (Programme 108).

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