Les pesticides restent plus longtemps dans le sol qu’on ne le pensait

Les résidus de pesticides sont très répandus dans les sols agricoles suisses et ils y persistent bien plus longtemps que ne le supposent les évaluations de risque réglementaire. Le fait que certains résidus soient encore présents, au bout de plusieurs années, à des concentrations potentiellement dangereuses pour les organismes du sol, interroge tout particulièrement.

Les sols sont une base vitale, tant pour la production alimentaire que pour de nombreux services écosystémiques. En milieu agricole, ils subissent pourtant de multiples sources de pression, dont notamment l’action de pesticides, qui peuvent rester dans le sol après leur application. Pour évaluer la fréquence de ces résidus dans les sols agricoles suisses et savoir combien de temps ils y perdurent au-delà du temps de dégradation considéré dans les évaluations réglementaires, les spécialistes d’Agroscope et du Centre Ecotox ont mené une étude en partenariat avec d’autres institutions. Les résultats montrent que la réalité du terrain est parfois très différente des bases théoriques.

Présence de résidus dans tous les sols étudiés

L’équipe a prélevé des échantillons dans 126 sols agricoles répartis dans toute la Suisse. Les sites d’étude comprenaient des champs de grandes cultures, des surfaces maraîchères, des vignobles et des plantations de pommiers et d’abricotiers, tous cultivés de manière conventionnelle, ainsi que quatre champs cultivés en agriculture biologique à titre de comparaison. Les prélèvements ont été effectués entre mars et novembre afin d’éviter les pics de concentration dus aux applications pendant la période de végétation. Au total, 146 composés ont été recherchés, dont 127 substances actives et 19 métabolites.

Des résidus de pesticides ont été détectés sur tous les sites, même ceux cultivés en agriculture biologique. Ces derniers présentaient toutefois des concentrations nettement inférieures à celles des terres cultivées de manière conventionnelle. Dans ces dernières, les analyses ont révélé la présence de 22 à 28 pesticides différents par site en moyenne, selon le mode de culture. Un champ particulier en totalisait même 54. C’est en moyenne au niveau des surfaces maraîchères que la somme des concentrations mesurées était la plus forte.

« Les résidus détectés n’appartenaient pas uniquement à des substances autorisées actuellement, précise Thomas Bucheli d’Agroscope, qui dirige le projet. Nous avons souvent rencontré des produits de transformation de pesticides aujourd’hui interdits en Suisse. C’est par exemple le cas de la 2-hydroxy-atrazine, un métabolite de l’atrazine, qui est un herbicide interdit de longue date. Ce constat montre que les anciennes applications peuvent rester détectables dans le sol pendant très longtemps. »

Tout ne dépend pas de l’intensité d’application

La quantité de pesticides détectée dans un sol donné ne dépendait pas uniquement de l’intensité d’application, mais également des propriétés du sol et des conditions climatiques. Le nombre de composés détectés augmentait avec la teneur en carbone organique et était d’autant plus faible que les précipitations étaient abondantes sur la durée. La nature des processus présidant à ces relations n’a pas été directement étudiée dans le projet. Mais il est notamment probable que l’adsorption sur la matière organique ait pour effet de réduire la biodisponibilité des pesticides et que de bonnes conditions d’humidité favorisent l’activité microbienne et le transfert des composés dans le sous-sol. « Les sols secs et riches en humus semblent donc particulièrement prédestinés à une forte présence de résidus de pesticides, estime Thomas Bucheli. Cet aspect doit être pris en compte dans le choix des sites pour la surveillance des sols. »

Une persistance plus forte que prévu

La persistance des pesticides dans le sol, mesurée par leur demi-vie (DT50), est un critère important de l’homologation de ces composés. Dans l’étude, les valeurs maximales de la DT50 déterminées dans la procédure d’autorisation ont été comparées à la persistance observée en conditions réelles de terrain : elles étaient dépassées dans près de 60 % des cas. L’écart était particulièrement important pour les résidus qui, au moment des prélèvements, se trouvaient déjà dans le sol depuis plus longtemps que la DT90 (durée déterminée dans la procédure d’autorisation, au bout de laquelle 90 % de la quantité initiale a disparu).

Cela peut être dû au fait que le lien des pesticides avec la matière organique et minérale, ou leur intégration à des agrégats, s’intensifie à mesure que la durée de séjour dans le sol s’allonge, ce qui peut ralentir les processus de dégradation. Or les études réglementaires portent surtout sur les phases précoces de la dégradation des pesticides et ne rendent donc pas entièrement compte des comportements à long terme.

Effets potentiels sur la faune du sol

Pour savoir si les résidus de pesticide détectés pouvaient avoir un impact écotoxicologique sur les organismes du sol, les concentrations mesurées dans le sol ont été comparées aux valeurs limites écotoxicologiques déterminées dans le cadre de l’homologation pour différents groupes d’organismes tels que les lombrics, les collemboles et les acariens. « Nous avons mis en évidence concentrations susceptibles d'entraîner des effets écotoxicologiques dû au mélange de pesticides sur 22 sites, parmi les 126 étudiés, indique Marion Junghans, du Centre Ecotox. Les sites le plus souvent concernés étaient les pommeraies, mais c’est au niveau des surfaces maraîchères que la toxicité du mélange était la plus forte. » Aucun dépassement n’a été constaté dans les quatre champs cultivés en agriculture biologique ou dans les plantations d’abricotiers. Treize pesticides étaient majoritairement responsables, dont sept avaient perdu leur homologation en Suisse entre 2016 et 2021. Trois composés contribuaient particulièrement à la toxicité des mélanges, à savoir deux fongicides, le difénoconazole et l’époxiconazole, et un insecticide particulièrement toxique pour les petits organismes du sol, le chlorpyrifos. Sur ces trois pesticides, seul le difénoconazole est encore autorisé.

Les résidus restent longtemps porteurs de risque

Les pesticides les plus intéressants sont ceux qui perdurent dans le sol bien plus longtemps que ne le prévoient les données des dossiers d’homologation. Pour plusieurs substances actives, dont le difénoconazole, le chlorpyrifos, l’époxiconazole, le boscalid et le fludioxonil, des concentrations susceptibles de contribuer à la toxicité du mélange ont été mesurées après que le temps de séjour a dépassé la DT90. « Nous ignorons toutefois dans quel pourcentage ces résidus anciens sont encore biodisponibles », souligne Marion Junghans. L’évaluation écotoxicologique n’a pas été possible pour tous les résidus car les données de toxicité chronique n’étaient pas toujours disponibles pour les organismes du sol. « Qui plus est, nous n’avons pas pris en compte les plantes et les microorganismes dans notre étude. Celles-ci peuvent être exposées à des effets écotoxicologiques supplémentaires », ajoute Marion Junghans.

Comparaison entre la Suisse et l’Union européenne

L’équipe a comparé les résultats obtenus en Suisse avec les données du réseau européen d’observation des sols LUCAS datant de 2018. Il est apparu que le risque écotoxicologique pour les organismes du sol était plus fort en Suisse que dans les pays de l’Union européenne étudiés, et ce, quel que soit le mode d’utilisation du sol considéré. Les pesticides problématiques étaient sensiblement les mêmes dans les deux jeux de données, mais ils étaient détectés plus fréquemment et à des concentrations plus élevées en Suisse. Ce niveau de contamination plus élevé pourrait notamment s’expliquer par des quantités appliquées plus importantesou par une utilisation plus fréquente des pesticides problématiques.

Conséquences pour l’homologation et la surveillance des sols

L’étude montre que les données sur les pesticides utilisées dans les procédures d’autorisation ne rendent pas suffisamment compte du comportement à long terme des substances dans les champs. Les résidus persistants, en particulier, peuvent perdurer dans le sol bien après la durée prévue par la DT90. Les scientifiques proposent donc de prolonger les études de persistance au-delà de cette durée et d’appliquer des modèles qui représentent mieux le ralentissement de la dégradation des résidus anciens au cours du temps. Pour les futurs programmes de surveillance de la qualité des sols, l’équipe recommande d’autre part de cibler les pesticides potentiellement pertinents et de mieux harmoniser les méthodes d’analyse.

Enfin, pour évaluer le risque pour les organismes du sol et mieux protéger la fertilité des sols agricoles, il est nécessaire d’établir des valeurs limites écotoxicologiques et des bioindicateur permettant d’évaluer les effets des pesticides. Le Centre Ecotox a déjà déterminé de telles valeurs seuils pour de nombreux pesticides et optimise également l'utilisation des bioindicateurs. « En même temps, il faut poursuivre les recherches pour pouvoir évaluer les effets réels sur le terrain, estime Marion Junghans. Il est particulièrement important de déterminer dans quelle proportion les résidus persistants restent biodisponibles. » Cet aspect est au cœur de travaux menés actuellement par les deux institutions.

Publication

Rösch, A., Reininger, V., Ranke, J., Perdigón Ferreira, J., Hirte, J., Sutter, P., Wettstein, F.E., Renaud, M., Junghans, M., Viaira, D., Walder, F., Bucheli, T. D. (2026). Longevity of modern pesticides in Swiss agricultural soils: distribution, drivers, and potential environmental implications. Environmental Science: Processes and Impacts, 28(8), 2169-2186. doi.org/10.1039/d5em01048a , Institutional Repository