Transport and attenuation of pesticides in runoff from agricultural headwater catchments : from field characterisation to modelling

par Marie Lefrancq

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'environnement

Sous la direction de Gwenaël Imfeld.

Le président du jury était Chantal Gascuel-Odoux.

Le jury était composé de Victor Jetten, Sylvain Payraudeau.

Les rapporteurs étaient Colin Brown, Christian Stamm.

  • Titre traduit

    Atténuation et transport par ruissellement des pesticides dans les têtes de bassins versants agricoles : de la caractérisation sur le terrain à la modélisation


  • Résumé

    Comprendre le transport des pesticides est crucial pour évaluer leur impact écologique. Les connaissances sur la variabilité spatiale des dépôts de pesticides, l'impact de l'érosion sur leur export et leur dégradation in situ restent très limitées à l'échelle des bassins versants. La caractérisation expérimentale et la modélisation ont donc été combinées à deux échelles, parcelle et bassin versant, dans deux contextes agricoles. Un formalisme a été développé pour prédire le transport des pesticides par ruissellement et a été intégré dans le modèle LISEM (LImbourg Soil Erosion Model). Les résultats montrent que les surfaces imperméables contribuent significativement à la masse exportée par ruissellement du vignoble. La partition des pesticides entre phase dissoute et particulaire diffère considérablement selon les molécules et le forçage hydrologique, et la présence de produits de dégradation et un enrichissement en R-métolachlore ont été observés ce qui souligne le potentiel des analyses énantiomériques pour évaluer la biodégradation des pesticides. Globalement, cette étude a démontré que la combinaison des échelles et des approches permet une meilleure compréhension du transport des pesticides.


  • Résumé

    Understanding pesticide transport is crucial to evaluate their ecological impact on ecosystems. Current knowledge on the spatial variability of pesticide deposition, the impact of erosion on pesticides export and the in situ pesticide degradation is very limited at the catchment scale. In this thesis, characterisation and modeling at two scales, the plot and catchment, were combined in two agricultural contexts. A formalism was developed to predict pesticide transport in runoff and was integrated in LISEM (LImbourg Soil Erosion Model). The results show that impermeable roads contributed to more than 40% to the overall load of fungicides exported via runoff from the vineyard. Pesticide partitioning between suspended solids and runoff water differed largely according to the molecules and the hydrological dynamics. The occurrence of degradation products and the enrichment of one enantiomer were observed suggesting the potential of chiral analyses for assessing biodegradation of chiral pesticides at such scale. Overall, the investigation demonstrated that combining different approaches enable a better understanding of pesticide transport.


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