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Impact environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellementEnvironmental impact of the spread of pesticides runoff. Two contrasting examples in Europe and Africa: Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique

Authors:
Dynamiques environnementales
Journal international de géosciences et de
l’environnement
36 | 2015
Environnementetsanté:enestlagéographie?
Impact environnemental de la diffusion de produits
phytosanitaires par ruissellement
Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique
Environmental impact of the spread of pesticides runoff. Two contrasting
examples in Europe and Africa
EmmanuelleCadot,ValérieBorrellEstupina,MarineRousseauetDavid
Sebag
Éditionélectronique
URL : http://journals.openedition.org/dynenviron/1054
DOI : 10.4000/dynenviron.1054
ISSN : 2534-4358
Éditeur
Presses universitaires de Bordeaux
Éditionimprimée
Date de publication : 1 juillet 2015
Pagination : 182-197
ISBN : 979-10-300-0107-5
ISSN : 1968-469X
Référenceélectronique
Emmanuelle Cadot, Valérie Borrell Estupina, Marine Rousseau et David Sebag, « Impact
environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellement », Dynamiques
environnementales [En ligne], 36 | 2015, mis en ligne le 01 juillet 2016, consulté le 28 novembre 2019.
URL : http://journals.openedition.org/dynenviron/1054 ; DOI : 10.4000/dynenviron.1054
La revue Dynamiques environnementales est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative
Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modication 4.0 International.
Paysage cévenole
(cliché : Philippe Nicolas,
Cévennes tourisme, 2016).
183
Impact environnemental de la diffusion
de produits phytosanitaires par ruissellement.
Deux exemples contrastés en Europe
et en Afrique
Emmanuelle Cadot1,2,*, Valérie Borrell Estupina1,4,*, Marine Rousseau4 et David Sebag1,3
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
1. Laboratoire Hydrosciences – UMR 5569, Montpellier, France.
2. Institut de Recherche pour le Développement.
3. Université de Rouen, France.
4. Université de Montpellier, France.
Résumé/Abstract
L’agriculture moderne s’est appuyée sur l’utilisation croissante de produits phytosanitaires. Toutefois, la contamination des
milieux comme les impacts sanitaires sont aujourd’hui avérés. Le transfert de ces produits vers les eaux de surface ou souterraines
pourrait conduire à l’exposition de la population générale résidant à proximité des zones agricoles. Notre objectif vise à dénir une
méthodologie pour caractériser l’aléa de pollution résultant tant de l’épandage direct de produits phytosanitaires que de leur
transfert par ruissellement au sein d’un bassin versant. Cette méthodologie est testée sur deux zones où les précipitations intenses
provoquent d’importants ruissellements, l’une en Languedoc-Roussillon et l’autre à l’extrême Nord du Cameroun. La première
phase consiste à quantier la pression phytosanitaire au niveau des communes de la zone d’étude grâce à l’Indicateur de
Fréquence des Traitements (IFT). Ensuite, une analyse hydrologique, qui s’appuie sur l’adaptation de la méthode cartographique
IRIP (Indicateur de l’aléa inondation par Ruissellement Intense Pluvial), permet de caractériser les zones propices à la production
ou à l’accumulation du ruissellement. Enn, l’utilisation d’un Système d’Information Géographique (SIG) permet, en recoupant l’IFT
et ces zones ruisselantes, de dénir différents niveaux d’aléa de pollution au sein du bassin versant. Cette étude devrait permettre
d’afner la dénition de l’exposition humaine dans les analyses épidémiologiques en population générale. Cependant, l’absence
de prise en compte de la propagation aérienne et souterraine de ces produits constitue une de ses principales limites. Enn,
elle pourrait être complétée par la prise en compte des transferts d’eau souterrains pour mieux évaluer la pollution au sein de
l’hydrosystème.
Environmental impact of the spread of pesticides runoff.
Two contrasting examples in Europe and Africa.
Modern agriculture is based on the increasing use of pesticides. Environmental contamination by pesticides as well as the
health impacts are now proven. The transfer of these products into surface waters or groundwater could lead to exposure of the
general population living near agricultural areas. The study aims to provide a useful methodology to characterize the pollution risk
resulting from the direct application of plant protection products and their transfer by runoff within a watershed. This methodology
is tested on two areas where intense rainfall are causing major runoff, one in Languedoc-Roussillon ( France) and the other in the
extreme north of Cameroon. The rst step is to quantify the pest pressure within the municipalities in the studied areas with the
Treatment Frequency Index (IFT). Then in a second time a hydrological analysis, based on the adaptation of the cartographic
method IRIP (Indicator of the ood hazard by Intense Pluvial runoff), allows a characterization of areas suitable for the production
or accumulation of runoff. Finally, the use of a Geographic Information System (GIS) allows, by matching the IFT and the streaming
areas to dene different levels of pollution hazard within the watershed. This study should rene the denition of human exposure in
epidemiological analyzes in the general population. However, the lack of consideration of the air and underground propagation
of these products is one of its major limitations. Finally, it could be supplemented by the inclusion of underground water transfers to
better assess the pollution in the river system.
Mots clés/Key-words
Aléa de pollution, phytosanitaires, pesticides, Système d’Information Géographique (SIG), ruissellement, contamination des eaux
de surface.
Hazard of pollution, pesticides, Geographic Information System (GIS), runoff, contamination of surface water exposure.
Introduction
Environnement et santé
L’exposition est un concept central sur lequel repose
les études épidémiologiques environnementales. Qu’il
s’agisse d’études cas-témoin ou de suivi de cohorte,
elles reposent sur des comparaisons entre groupes
exposés et non exposés qui cherchent à mettre en
évidence une relation entre l’existence d’un risque
(ou son accroissement) et le degré d’exposition à un
facteur de risque. Si l’exposition ne peut être dénie
ou mesurée de façon claire et précise, c’est la validité
même de l’étude et l’ensemble de ses résultats qui
pourraient être remis en cause. L’épidémiologie
* Emmanuelle Cadot et Valérie Borell Estupina ont contribué à part égale à ce travail.
184
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
environnementale repose sur l’hypothèse qu’il existe
un certain nombre de facteurs de risques présents
dans l’environnement où nous évoluons.
L’hypothèse selon laquelle les lieux que nous
fréquentons, les endroits où nous vivons auraient un
impact sur notre santé n’est pas nouvelle. Quatre
siècles avant J.C., Hippocrate précisait dans son Traité
des airs, des eaux et des lieux que « pour approfondir
la médecine, il faut considérer d’abord les saisons,
connaître la qualité des eaux, des vents, étudier les
divers états du sol et le genre de vie des habitants ».
Cette préoccupation a été longtemps ignorée
alors que se développait une approche de la santé
centrée sur l’individu et les maladies. Le mouvement
hygiéniste de la n du XIXe Siècle réintroduit l’inuence
de l’environnement de vie sur les états de santé. Ainsi,
les travaux pionniers de John Snow lors de l’épidémie
de choléra qui ravagea Londres en 1854. En dressant
une carte des personnes décédées du choléra, il mit
en évidence des zones de concentration autour de
certaines bornes d’approvisionnement. La fermeture
de ces bornes permit d’endiguer l’épidémie : Snow
venait de valider son hypothèse quant au rôle
étiologique de l’eau (Snow, 2008). En 1933, Maximilien
Sorre, géographe s’intéressant aux maladies
vectorielles, pose les bases de l’épidémiologie
environnementale en développant le concept de
« complexe pathogène » (Sorre, 1933). Ce dernier
exprime la coexistence et l’interaction – dans un
espace donné – de trois déterminants : un agent
pathogène, un vecteur et/ou un réservoir (homme,
animal ou milieu naturel) et un hôte réceptif (le
malade) qui aboutissent à l’expression d’une maladie.
Par la suite, la révolution pasteurienne ramène au
premier plan les germes, faisant oublier un temps,
l’inuence de l’environnement sur la santé.
L’environnement est une notion plurielle et
polysémique, riche d’une multitude d’acceptions
différentes, comme autant de morceaux distincts
d’une signication globale. Ainsi, en droit français,
ce terme recouvre la nature – les espèces végétales
et animales – et les ressources naturelles. Au sens des
géographes, l’environnement ne se réduit pas à la
seule dimension physique ou naturelle d’un support
matériel pour les activités humaines. C’est un construit
scientique résultant de l’interaction permanente
entre le milieu physique, l’homme et les sociétés qui
y vivent et caractérisé par deux dimensions, spatiale
et temporelle. Si la dimension spatiale – le jeu des
distances, des proximités, des interrelations entre les
lieux – tombe sous le sens, la dimension temporelle n’en
n’est pas moins capitale. Elle renvoie aux héritages
qui caractérisent notre environnement qu’ils soient
naturels (ressources renouvelables ou non, formes
héritées du paysage, les paléo-environnements,
etc.) ou anthropisés (disparitions d’espèces animales
ou végétales, réduction des couverts végétaux,
pollutions, etc. ; Veyret, 2007).
De même, l’impact de l’environnement sur la santé
ne se résume pas à la seule dimension physique de
l’environnement et la majorité des recherches récentes
– tant en géographie de la santé qu’en épidémiologie
sociale ou spatiale – s’articule davantage autour d’un
système pathogène, concept systémique mettant en
exergue les relations entre santé et environnement
« physique », mais aussi (surtout), les relations et
interactions avec l’environnement « social » ou
« économique ».
Toutefois, la relation santé environnement n’est pas
si aisée à mesurer. En premier lieu, elle est souvent
associée à des risques dits « faibles » rendant leur mise
en évidence plus complexe et délicate. Il existe souvent
un délai de latence important, pouvant aller jusqu’à
plusieurs années, entre le moment de l’exposition
initiale et le déclenchement de la maladie. Par ailleurs,
l’exposition environnementale est souvent multiple
et ne transite pas selon une seule voie d’exposition.
L’analyse de la relation santé environnement requiert
donc de développer une méthodologie précise et
rigoureuse de mesure des expositions.
La contamination par les pesticides
Le terme générique de pesticide rassemble
l’ensemble des produits, chimiques ou naturels, visant
à combattre ou repousser les nuisibles (animaux
ou végétaux) lors de la culture, du stockage et du
transport des produits agricoles. Ils regroupent un
ensemble très hétérogène de substances chimiques
adaptées à la lutte contre les plantes et les animaux
indésirables : herbicides, fongicides, insecticides,
acaricides, nématicides, rodenticides, pour l’essentiel,
dans le cadre des activités agricoles. Les mêmes
molécules utilisées dans d’autres champs que
l’agriculture (entretien des routes et des voies ferrées,
lutte antivectorielle, application antiparasitaire, etc.)
sont appelées biocides.
Depuis les années cinquante, l’usage intensif de
produits phytosanitaires a permis l’augmentation
signicative des rendements productifs. L’agriculture
française, comme celle d’autres pays développés,
est largement dépendante de l’utilisation de ces
produits ; la France est d’ailleurs le premier utilisateur
européen et le quatrième utilisateur de pesticides au
monde derrière les Etats-Unis, le Brésil et le Japon avec
environ 78 000 tonnes de matières actives utilisées
en 2008 (Observatoire des Résidus de Pesticides,
2016). Toutefois, les pays en développement face à
l’accroissement accéléré de leur population, utilisent
eux aussi, de façon grandissante ces produits. Leur
usage systématique est aujourd’hui remis en cause du
fait des conséquences et des risques qu’ils peuvent
générer tant pour l’environnement que pour la santé
humaine.
Lors de l’utilisation de produits phytosanitaires,
seule une partie de la quantité épandue atteint
effectivement la cible visée et le reste constitue les
pertes dans l’environnement qui peuvent atteindre
jusqu’à 70% de la dose épandue (Aubertot, Barbier et
al., 2005). Du fait des techniques d’épandage (rampes
de pulvérisation, mais aussi par avion) les pertes dans
l’atmosphère peuvent intervenir dès l’application par
dérive initiale, par érosion éolienne ultérieurement
ou enn, par volatilisation. Ensuite, ces produits
peuvent être stockés dans l’eau du sol, adsorbés sur
les particules de sol, être transportés par ruissellement
ou percolation. Depuis de nombreuses années, les
produits phytosanitaires ont été mis en évidence dans
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Impact environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellement. Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique
l’ensemble des compartiments de l’environnement
(air, sol, eau) mais aussi dans la faune et la ore. Des
analyses menées de façon récurrente en France sur un
certain nombre de cours d’eau montrent la présence
de pesticides dans plus de 90% des cours d’eau
testés (Dubois, 2013). Leur transport sur des milliers de
kilomètres via le cycle de l’eau ou le transport des
masses d’air a déjà été montré, comme en témoigne
l’imprégnation des différents compartiments de
l’écosystème arctique (Li & Macdonald, 2005).
Si les effets des intoxications aigues par les
pesticides sont assez bien connus, les conséquences
de l’exposition chronique restent encore largement à
démontrer. Toutefois, en dépit de certaines limitations,
l’ensemble des plus récents résultats semble s’accorder
pour pointer du doigt l’effet délétère de ces substances
sur la santé (Multigner, 2005). Les effets cancérigènes,
neurotoxiques ou de type perturbateurs endocriniens
sont les plus évoqués et documentés. Concernant le
cancer, le Centre International de Recherche sur le
Cancer (CIRC) a déjà classé un certain nombre de
pesticides comme cancérigènes certains (l’arsenic),
probables ou possibles (DDT). De même, l’expertise
conduite en 2008 par l’Institut National de la Santé
et de la Recherche Médicale (Inserm) conclue à la
responsabilité probable des pesticides dans la plupart
des cancers d’origine environnementale (Ferragu,
Tron et al., 2010).
L’ubiquité des pesticides et de leurs résidus implique
pour la population une exposition secondaire (par
opposition à l’exposition primaire qui caractérise les
professionnels qui les manipulent). L’alimentation et
la consommation d’eau sont les voies d’exposition les
plus documentées, mais de récentes études montrent
que la proximité résidentielle pourrait accentuer le
risque d’exposition de la population, notamment
les enfants (Rull, Gunier et al., 2009) ou les femmes
enceintes (Shirangi, Nieuwenhuijsen et al., 2011).
Question de recherche et méthodologie proposée
L’épidémiologie environnementale qui vise à
mesurer l’effet sur la santé humaine de l’exposition à
certains facteurs de risques environnementaux, se doit
de s’appuyer sur une dénition précise et rigoureuse
de cette exposition. Pour cela, des développements
méthodologiques sont nécessaires, notamment en ce
qui concerne la mesure ou la distribution des expositions
(Ledrans, 2006). Dans le domaine de l’exposition à
des polluants chimiques, il est classique de conduire
en parallèle de l’enquête épidémiologique, une
campagne spécique de prélèvements et d’analyses
d’échantillons des différents compartiments de
l’environnement (eau, sol, air) en plusieurs points de
la zone d’étude. Ce genre de campagne d’analyse
spécique constitue une façon classique, et coûteuse,
mais toujours utilisée, d’appréhender la pollution
environnementale, notamment par les pesticides
(Gómez, Herrera et al., 2012 ; Hellar-Kihampa, De Wael
et al., 2013).
Dans ce contexte, nous nous sommes plus interrogés
sur la répartition spatiale des produits phytosanitaires
dans une zone et nous nous sommes intéressés au
risque de pollution des eaux de surface. Les zones
potentielles d’accumulation des écoulements
pourraient constituer des zones d’exposition maximales
pour les individus résidants à proximité. Différents
paramètres déterminent les transferts de matières
actives phytosanitaires vers les eaux supercielles. Le
transfert des pesticides vers les cours d’eau se fait
principalement sous l’action du ruissellement de la pluie,
conditionné par les propriétés du terrain et du climat.
Deux types de réactions du sol peuvent co-exister
dans le temps et dans l’espace (Cosandey, 2000). En
premier, si la capacité d’inltration du sol, contrôlée
par ses propriétés de texture et hydrodynamiques, est
inférieure à l’intensité de la pluie, alors un ruissellement
hortonien (Beven, 2004) va apparaître. En second, si
le sol est saturé (par remontée d’une nappe perchée
par exemple) alors quelle que soit l’intensité de la pluie
incidente, un ruissellement par saturation du sol (Dunne
& Black, 1970) se formera. Une fois généré en surface,
le ruissellement, indépendamment de son origine,
pourra transporter les pesticides et autres substances
sur les versants et se concentrer vers les cours d’eau en
aval. Au contraire, les eaux inltrées pourront véhiculer
les pesticides vers les nappes souterraines.
Il existe différentes méthodes pour évaluer la
pollution des eaux de surface. Certaines, estiment la
contamination d’une masse d’eau de surface par
un épandage suite à une pluie (Verro, Calliera et al.,
2002 ; Bonzini, Verro et al., 2006). D’autre le font par
le biais de l’utilisation d’indicateurs environnementaux
ou le développement de modèles de transfert (Thiollet-
Scholtus, 2004 ; Macary, Balestrat et al., 2007).
Notre objectif vise à dénir une méthode pour
caractériser l’aléa potentiel de pollution résultant tant
de l’épandage direct de produits phytosanitaires que
de leur transfert par ruissellement au sein d’un bassin
versant. Notre méthode s’appuie sur un indicateur
environnemental composite spatialisé qui combinera
la pression phytosanitaire et la vulnérabilité des
masses d’eau supercielles. Cette méthodologie est
testée dans deux zones où d’intenses précipitations
provoquent des ruissellements importants : en
Languedoc-Roussillon et dans l’extrême Nord du
Cameroun.
Dénitions
Battance : Caractère d’un sol dont la structure se
désagrège jusqu’à former une croûte en surface
sous l’action de la pluie. La battance est étroitement
dépendante des éléments qui composent le sol
(argiles, limons, argiles, matières organiques, etc.). Elle
se traduit par le colmatage de la partir supercielle
du sol, empêchant l’inltration. En conséquence, elle
favorise souvent l’érosion hydrique.
Ecoulement hortonien : Le ruissellement hortonien
apparaît lorsque l’intensité des précipitations dépasse
la capacité d’inltration des sols. L’excédent stagne
à la surface du sol et peut s’écouler sous l’effet
de la pente. C’est le type de ruissellement le plus
naturellement compris, observé et intuitif.
Culture du sorgho dans
l’Extrême Nord du Ca-
meroun. Des pieds de
sorgho, culture endé-
mique de la région Nord
occupent le premier plan
(cliché : David Sebag,
2012).
188
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
I- Matériel et méthode
Estimation de la pression phytosanitaire
Pour évaluer l’utilisation des pesticides, différents
indicateurs existent basés sur les quantités de
substances actives (vendues, utilisées), sur le nombre
de traitements ou encore sur le coût des traitements
phytosanitaires appliqués. L’indicateur retenu, l’Indice
de Fréquence des Traitements (IFT) est un indicateur
synthétique de pression polluante qui permet
d’estimer l’intensité du recours aux différents produits.
Développé dans les années 80 au Danemark, le
calcul de l’IFT a été adapté et développé en France
par l’Institut National de la Recherche Agronomique
(INRA) et le Ministère de l’agriculture et de la pêche
(Champeaux, 2006). L’indicateur de fréquence des
traitements (IFT), mesuré notamment à partir des
enquêtes sur les pratiques culturales, correspond, à
la moyenne par hectare, du nombre des traitements
effectués en produits commercialisés, pondérés par le
rapport entre la dose utilisée et la dose homologuée
(Pingault, Pleyber et al., 2009). Ils peuvent être calculés
par culture, par région ou encore par classe de
produits (IFT herbicides, ITF pesticides, etc.).
An d’estimer spatialement la pression phyto-
sanitaire d’une zone, nous avons combiné l’orientation
culturale de cette zone et l’IFT correspondant à la
culture dominante. La typologie des cultures a été
construite à partir des données du recensement
agricole (2010) qui dénit, pour chaque exploitation,
une orientation technico-économique qui rend
compte de sa spécialisation. Ces données, agrégées
par communes permettent de dénir une orientation
dominante par commune (la culture la plus présente).
Plusieurs classications existent (70 ou 18 postes).
Nous avons adopté une classication simpliée en
6 postes à partir de regroupements de la liste en 18
postes (céréales et oléo protéagineux, maraîchage,
horticulture, viticulture, arboriculture fruitière, poly-
culture / élevage). Au nal nous avons calculé pour
chaque commune un IFT communal résultat du
produit de l’IFT de la culture dominante par la Surface
Agricole Utilisée (SAU) de la commune rapporté à la
surface communale totale.
Dénition des zones de production et d’accumulation
du ruissellement
La méthodologie mise en œuvre propose de
caractériser le terrain selon sa faculté à produire du
ruissellement. Pour cela, le territoire est découpé en
unités de l’espace, appelées hydro-paysages pour
lesquelles la réponse hydrologique est supposée
homogène (Dehotin and Braud 2008). En se basant
sur une méthode de cartographie du risque de
ruissellement intense, la méthode IRIP (Indicateur de
l’aléa inondation par Ruissellement Intense Pluvial)
(Dehotin and Breil 2011), et de genèse du ruissellement
de surface par une résolution lagrangienne (Estupina-
Borrell, 2004, Estupina-Borrell et al., 2005), il est possible
de caractériser les zones propices à la production de
ruissellement et celles susceptibles d’accumuler ce
ruissellement. Nous utilisons la battance, la profondeur
du sol, la pente du terrain et l’occupation des sols pour
caractériser la propension d’un point du versant à
ruisseler ou au contraire à inltrer une pluie incidente.
La battance est estimée à partir de la texture du sol
(teneurs en argile, limon et sable). Les sols ont été
regroupés selon leur granulométrie et leur profondeur.
La pente du terrain est directement évaluée à partir du
Modèle Numérique de Terrain (MNT). L’occupation du
sol, est traduite en termes de sensibilité à la production
Zone de culture de coton dans l’Extrême Nord du Cameroun. Au premier plan, les pieds de coton asséchés à la n de la saison sèche
illustrent l’intrication étroite entre les zones de culture et l’habitat. Au fond, un inselberg, typique de la géomorphologie de cette zone
(cliché : David Sebag, 2011).
189
Impact environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellement. Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique
de ruissellement hortonien (les cultures et zones
urbaines favorisant le ruissellement, contrairement
aux forêts et zones naturelles). Cette seconde étape
conduit à l’élaboration de la carte de production du
ruissellement. Ensuite, l’IFT et la capacité à produire
du ruissellement sont combinés de façon à estimer
quelles sont les zones pour lesquelles une pression
phytosanitaire s’exerce sur un milieu susceptible
de produire du ruissellement. Cette troisième
étape conduit à dénir des espaces de pression en
production.
Enn, la dernière étape consiste à évaluer les zones
aval où vont s’accumuler les ruissellements issus des
zones soumises à une «pression en production». Le
calcul d’évaluation des zones à risques de pollution
est proposé à travers la détermination des zones
alimentées par des points amont potentiellement
pollués et qui présentent une relative facilitée à
rejoindre le réseau hydrographique (permanent et
transitoire). Ainsi, cette dernière étape permet de
caractériser la pression phytosanitaire potentielle
résultant de l’épandage direct et son transfert et
constitue la carte de l’aléa potentiel de pollution.
Cette méthode cartographique repose sur la
détermination d’un certain nombre de seuils qui xent
les classes de chaque grandeur considérée. Leur
sensibilité a été étudiée, en particulier, la sensibilité au
mode de calcul des pentes, à l’épaisseur des sols et à
la battance. La méthode des quantiles a été retenue
pour le seuil sur les pentes.
Sites d’étude
En Languedoc-Roussillon, la zone d’étude se situe
aux conns du département du Gard, et dans une
moindre mesure de l’Hérault et de la Lozère. Elle
couvre une surface totale d’environ 5 000 km² qui
correspond à 282 communes. Les sols sont renseignés
dans la base de données sols du Languedoc-
Roussillon (BDSol-LR), issue du Référentiel Pédologique
Régional (RPR). D’épaisseurs variables, ils présentent
différentes textures selon les secteurs (sables limoneux,
argiles limoneuses, argiles, limons argilo-sableux
essentiellement). La topographie est renseignée par
la BD ALTI® de l’Institut Géographique National (IGN,
2012). L’occupation du sol est issue des données
de Corine Land Cover (Union européenne – SOeS,
CORINE Land Cover, 2006).
Au Cameroun, le bassin versant du Mayo Tsanaga,
situé à l’extrême Nord du pays, constitue notre site
d’étude. D’une surface d’environ 1535 km², il s’étend
d’Ouest en Est, des Monts Mandara où le euve
éponyme prend sa source, jusqu’à sa conuence
avec le Logone, un afuent du Lac Tchad (Liénou,
Mahé et al., 2009). Les caractéristiques des sols sont
issues d’une analyse détaillée conduite sur l’ensemble
du bassin versant (Brabant and Gavaud, 1985). La
géomorphologie, l’hydrographie et l’occupation
du sol sont issues d’un travail de recherche conduit
récemment sur le bassin versant à partir d’interprétation
d’images satellites (Leroux, Oszwald et al., 2013). La
zone d’étude correspond à la partie supérieure du
bassin versant, en amont de la ville de Maroua, 4e ville
du Cameroun avec 300 800 habitants en 2005.
II- Résultats
En Languedoc-Roussillon
Les valeurs de l’IFT communal s’échelonnent de 0 à
13,3. L’IFT communal moyen est de 1,65, mais la moitié
des communes ont un IFT inférieur à 0,63. La répartition
de l’IFT souligne un découpage assez net en trois
bandes orientées sud-ouest / nord-est (gure1, carte
b). La plus septentrionale présente des valeurs d’IFT
moyennes et correspond à une zone rurale dominée
par la polyculture et l’élevage. La bande centrale
afche les valeurs les plus faibles et se caractérise par
la coexistence de polycultures et de l’élevage. Enn,
la partie sud, largement dominée par la viticulture
arbore les valeurs les plus élevées d’IFT communaux.
Concernant la carte de production de ruissellement,
la battance est relativement faible sur l’ensemble de
la zone d’étude. L’épaisseur des sols variables, allant
d’une absence de sol sur des formations karstiques
afeurantes et des sols très profonds. Les zones de sol
profond se situent au niveau des régions naturelles.
Les secteurs sud et sud-est présentent des sols ns et
moyennement épais. Le relief est marqué, avec des
altitudes supérieures à 1 000 m NGF sur une bande
orientée nord-est sud-ouest sur le secteur de tête
des bassins au nord-ouest de la zone étudiée. Puis
le gradient altitudinal présente une orientation nord-
ouest sud-ouest, avec une plaine marquée après
la conuence des Gardons (altitudes inférieures à
200 m NGF). Les pentes varient de 0 à 52% avec une
moyenne à 10%. Les pentes faibles se retrouvent
sur le secteur anthropisé du sud-est. Le réseau
hydrographique permanent et temporaire est dense
et marqué sur tout le secteur étudié en dehors de
cette zone anthropisée. Les 4 critères retenus sont
traduits en classes binaires en xant un seuil, puis ces
classes sont sommées an de construire les classes
de production au ruissellement. L’étude de sensibilité
portant sur les valeurs des différents seuils xés pour
chaque critère ne se traduit pas en fort impact sur la
carte nale de production du ruissellement. Toutefois,
le seuil xé sur la profondeur du sol (incluant ou pas les
sols d’épaisseur moyenne) est une donnée sensible,
tout comme le seuil relatif aux pentes. Pour la suite de
l’étude, la méthode des quantiles est retenue pour
le seuil sur les pentes, et les sols d’épaisseur moyenne
ont été regroupés avec les sols minces (ce qui favorise
la production de ruissellement). Au nal, la carte de
l’aléa de pollution combine la pression phytosanitaire,
la production de ruissellement et l’aptitude de la
zone à l’accumulation (carte c, gure 1). La partie
amont (au nord-ouest de la carte), qui correspondant
au piémont des Cévennes, présente de faibles
aptitudes tant à la production qu’à l’accumulation du
ruissellement, notamment en raison des fortes pentes
qui peuvent atteindre 52% et sont soumises à une très
faible pression phytosanitaire, déterminant un aléa
faible dans toute cette zone. L’axe central où l’aléa est
maximal (bleu foncé) correspond aux bassins versants
des Gardons de Sainte-Croix et de Saint-Jean. Deux
autres espaces, l’amont du Vidourle et les afuents
les plus septentrionaux du Tarnon, se caractérisent
par un aléa moyen (bleu clair). Ces zones combinent
une forte pression phytosanitaire et une importante
aptitude tant au ruissellement qu’à l’accumulation.
190
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
gure 1 : La zone d’étude en Languedoc-Roussillon. A- L’indice de Fréquence des Traitements. B- Carte d’accumulation des pesticides.
A
B
191
Impact environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellement. Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique
A l’extrême Nord du Cameroun
Une carte d’occupation du sol issue de traitements
d’images satellitales a permis d’identier des différents
types d’occupation du sol (Leroux, Oszwald et al.,
2013). La zone amont, caractérisée par un relief
marqué constituée de vallées encaissées, est peu
propice au développement agricole. La zone du
piémont, notamment aux alentours de Maroua
est caractérisée par une mise en valeur agricole
intense autour de deux cultures dominantes, le
coton dans l’ensemble du sous-bassin versant de
Maroua et le maraîchage aux abords de la ville. La
culture cotonnière, pour répondre à des besoins de
rentabilité, utilise d’importantes quantités de produits
phytosanitaires, insecticides et herbicides (Seiny-
Boukar, Poulain et al., 1997). Différents protocoles
de traitements existent pour la culture du coton,
recommandés par la Société de développement du
coton (Sodecoton), l’entreprise d’Etat qui gère la lière
coton au Cameroun (Bertrand, Brévault et al., 2010).
Toutefois il n’existe aucune information sufsamment
détaillée concernant les pratiques culturales tant
du coton que du maraîchage pour calculer les IFT
correspondant. Faisant l’hypothèse que les rendements
sont étroitement corrélés aux épandages d’intrants,
nous supposons que plus le rendement est élevé, plus
la pression phytosanitaire qui s’exerce sur le milieu est
intense. Nous nous sommes donc appuyés sur la carte
des rendements de coton de la campagne 1985-1986
combinée à la carte des zones de cultures pour établir
la carte de pression phytosanitaire en quatre classes
(Roupsard 2004). En l’absence de culture, la pression
phytosanitaire est nulle. En présence de culture avec
un rendement faible ou nul, la pression est minime
(codée 1). Enn, la présence de culture croisée avec
deux classes de rendement constitue les classes 3 et 4.
Sur la carte de production du ruissellement,
une majorité du bassin correspond à des zones de
moyenne production. La production aux abords des
cours d’eau est différenciée. En effet, en amont, la
production des rives est faible et inférieure à celle des
environs, alors qu’en aval la production est moyenne à
forte, et supérieure aux environs. Ceci est lié aux dépôts
de sédiments grossiers uniquement dans l’amont
(écoulement rapide du cours d’eau), puis le dépôt
de sédiments plus ns en aval lorsque l’écoulement
ralenti. Les environs de Maroua correspondent à une
zone de forte production. Au nal, la carte de l’aléa
potentiel de pollution (carte c, gure2) faire ressortir
trois zones, la partie amont où l’aléa est faible, la
partie centrale où il est élevé à très élevé alors que la
zone aval se caractérise par un aléa moyen.
Discussion et conclusion
Nous avons développé une démarche originale
d’évaluation et de spatialisation d’un aléa de
contamination phytosanitaire. Cette méthode
cartographique simple à mettre en œuvre et
reproductible permet de caractériser l’amplitude
spatiale de l’aléa potentiel de pollution dans une zone,
quelle que soit l’échelle d’analyse et le découpage
utilisé, et donc de dénir assez précisément des zones
d’exposition potentielle maximale pour la population
résidant à proximité des zones de cultures. A notre
connaissance, ce genre d’analyse environnementale
d’un aléa n’a jamais encore servi à soutenir ou
éclairer des enquêtes épidémiologiques. Elle permet
en outre, d’établir un diagnostic rapide d’une
situation de pollution et d’en assurer le suivi pour
mesurer, par exemple, l’impact de recommandations
ou de politiques d’amélioration de la qualité de
l’environnement, ou encore pour conduire des
estimations de risques sanitaires.
Développée dans deux contextes différents qui se
distinguent, entre autres, par l’accès aux données, la
méthode s’avère sufsamment robuste pour être mise
en œuvre même avec peu d’informations comme
dans le cas de l’extrême Nord du Cameroun. Il faut
alors dans ce cas, rester prudent avec les conclusions
apportées, puisque la abilité du résultat nal dépend,
bien évidemment de la qualité des données qui
servent à la construction des cartes.
Bien qu’impossible à mettre en œuvre au
Cameroun, l’indice de pression phytosanitaire
retenu pour l’étude menée en France, l’IFT, présente
l’avantage de prendre en compte l’intensité du
traitement et de permettre d’agréger les substances
différentes an d’obtenir une estimation globale de la
pression phytosanitaire.
Les résultats que nous obtenons sont cohérents
en regard de ceux d’autres études ayant utilisé une
méthodologie similaire. En Languedoc-Roussillon, les
résultats obtenus présentent une bonne similitude avec
ceux de Bonnet pour les valeurs extrêmes (hautes et
basses) de production du ruissellement (Bonnet 2012).
Par contre, l’hétérogénéité de la zone productive ne
présente pas le même faciès. Concernant l’aptitude
à l’accumulation, nous avons choisi de favoriser la
proximité du réseau hydrographique au pixel et sa
facilité à l’atteindre. Ainsi, la sensibilité au mode de
calcul de la pente diminue alors que l’inuence des
zones de production amont augmente.
D’autres méthodes cartographiques d’estimation
des risques phytosanitaires existent, mais aucune
n’intègre le ruissellement et son accumulation dans
les zones basses. Macary et al. dénissent le risque
de contamination comme le produit d’une pression
agricole et de la vulnérabilité des eaux de surface,
dénie selon différents critères (la nature du sol, la
géomorphologie ou la pente). La pression agricole
est dénie par le nombre de traitements effectués par
culture (Macary, Balestrat et al.,2007, Macary, Morin et
al., 2014). Siber et al. estiment une capacité à diffuser
les herbicides vers les eaux de surface en supposant
que le transport des herbicides est essentiellement
aux écoulements rapides qui sont estimés par
un indicateur le Fast Flow Index (FFI) et combiné à
l’utilisation d’herbicides (Siber, Stamm et al., 2009).
Cette méthode qui s’appuie sur un grand nombre de
mesures de débit ne peut pas être développée dans
le cas de bassins versants peu jaugés, comme parfois
dans les pays du Sud.
Cette recherche présente certaines limites. D’une
part, les propagations aériennes et souterraines de
ces produits ne sont pas prises en compte. Cette limite
Les vignes, la culture
dominante des basses
plaines de l’Hérault et du
Gard (cliché : Eric Bera-
cassat, 2015).
194
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
A
B
gure 2 : La zone d’étude dans l’Extrême Nord du Cameroun. A- Aptitude à la production de ruissellement. B- Aléa de pollution phytosanitaire
en fonction des zones d’accumulation.
195
Impact environnemental de la diffusion de produits phytosanitaires par ruissellement. Deux exemples contrastés en Europe et en Afrique
est particulièrement prégnante pour le contexte du
Languedoc-Roussillon où le ruissellement du massif
Cévenol est encore mal connu, et fait d’ailleurs l’objet
de l’ANR FloodScale (Braud, Ayral et al., 2014) en
cours. Bien que le processus de ruissellement ne soit
pas visible sur les sols des Cévennes, la réponse des
Gardons à une pluie incidente est sufsamment rapide
pour imaginer la contribution d’autres processus de
transferts rapides.
L’approche par calcul de l’IFT ne tient pas compte
des spécicités des molécules et des composants
qui constituent les pesticides ou leurs produits de
dégradation. La capacité d’un pesticide à se déplacer
dans le sol dépend en partie de son coefcient
d’adsorption (Koc) : plus la valeur du Koc est élevée,
plus sa mobilité est faible et, de facto, le risque de
contamination du milieu. Une autre caractéristique, la
rémanence estimée par la demi-vie de dégradation
(DT50) qui est la durée à l’issue de laquelle la moitié de
la quantité présente est dégradée.
La validation des résultats de cette modélisation
constitue une des prochaines étapes de cette
recherche. Deux pistes de validation sont envisagées,
des mesures de concentrations de polluants in situ
d’une part et d’autre part, le développement d’un
autre modèle intégrant la pluviométrie. A terme la
confrontation avec des données de santé constituerait
une validation tant de la méthode que de l’hypothèse
d’une exposition secondaire en relation avec les lieux
de résidence.
Contribution : Emmanuelle Cadot, Valérie Borrell Estupina,
Marine Rousseau et David Sebag ont déni les protocoles de
recherche. Emmanuelle Cadot et Valérie Borrell Estupina ont
écrit le manuscrit avec une contribution égale. Valérie Borrell
Estupina a conduit les analyses et interprété les résultats
de la méthode hydrologique. Emmanuelle Cadot a mené
les analyses et interprétation de la partie phytosanitaire.
David Sebag a participé à la relecture du manuscrit et à
l’interprétation des résultats.
La plaine du Mayo Tsanaga (Extrême Nord du Cameroun). Les champs de maïs dans la plaine du Mayo Tsanaga. Au second plan, les Monts
Mandara qui bordent la partie occidentale du bassin versant (cliché : David Sebag, 2012).
196
Dynamiques Environnementales-Journal international des géosciences et de l’environnement, 2d semestre 2015, 36
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(cliché : David Sebag,
2012).
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Article
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This paper presents a coupled observation and modelling strategy aiming at improving the understanding of processes triggering flash floods. This strategy is illustrated for the Mediterranean area using two French catchments (Gard and Ardèche) larger than 2000 km2. The approach is based on the monitoring of nested spatial scales: (1) the hillslope scale, where processes influencing the runoff generation and its concentration can be tackled; (2) the small to medium catchment scale (1–100 km2) where the impact of the network structure and of the spatial variability of rainfall, landscape and initial soil moisture can be quantified; (3) the larger scale (100–1000 km2) where the river routing and flooding processes become important. These observations are part of the HyMeX (Hydrological Cycle in the Mediterranean Experiment) Enhanced Observation Period (EOP) and lasts four years (2012–2015). In terms of hydrological modelling the objective is to set up models at the regional scale, while addressing small and generally ungauged catchments, which is the scale of interest for flooding risk assessment. Top-down and bottom-up approaches are combined and the models are used as "hypothesis testing" tools by coupling model development with data analyses, in order to incrementally evaluate the validity of model hypotheses. The paper first presents the rationale behind the experimental set up and the instrumentation itself. Second, we discuss the associated modelling strategy. Results illustrate the potential of the approach in advancing our understanding of flash flood processes at various scales.
Article
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Tirés à part : G. Liénou Résumé Compte tenu des connaissances acquises sur la variabilité des pluies et des écoule-ments en Afrique, il est intéressant d'étudier leur répercussion sur la qualité des trans-ports de matières, notamment les matières en suspension (MES). Pour la plupart des cours d'eau, cette analyse se heurte à la disponibilité et à la longueur des séries de données sur les MES ; d'autant plus que des mesures systématiques en continu des exportations de matières nécessitent de longues et pénibles opérations de terrain et de laboratoire. Toutefois, à l'Extrême-Nord Cameroun, le petit bassin du Mayo-Tsanaga, d'une superficie de 1 535 km
Conference Paper
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This paper presents a method to evaluate the spatial contamination potential due to inputs in agriculture, at different space scaling .The originality of the method resides in the use of a very detailed spatial object : the reference spatial object, adapted to many working scales, with a spatial resolution of 30 x30m. Indicators about agriculture and environment, built the model. They describe the vulnerability of environment ( slopes, pedology, distance to the stream) and the agricultural pressure ( nitrogen and pesticides). The association of these indicators on a pixel indicates the contamination potential of superficial water. The land use for a year comes from Landsat spatial images. This combination is made in the elementary pixel. The space scaling change of the indicator is obtained by aggregation of values which are calculated on each pixel and based on a average value at the studied watersheds areas. The studied land, situated in the hillsides of the Gers department, is constituted by different size watersheds (for example : Save, 1150 km², Boulouze, 70 km², and Montoussé, 6 km²). This method of agriculture and environment territorial diagnostic is a tool for the help to decisions in the application of public policies.
Article
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The protection of water is now a major priority for environmental managers, especially around drinking pumping stations. In view of the new challenges facing water agencies, we developed a method designed to support their public policy decision-making, at a variety of different spatial scales. In this paper, we present this new spatial method, using remote sensing and a GIS, designed to determine the contamination risk due to agricultural inputs, such as pesticides. The originality of this method lies in the use of a very detailed spatial object, the RSO (Reference Spatial Object), which can be aggregated to many working and managing scales. This has been achieved thanks to the pixel size of the remote sensing, with a grid resolution of 30 m × 30 m in our application.
Article
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Depuis les trente dernières années, de nombreuses études scientifiques s’intéressent aux dynamiques hydrologiques relevées dans le bassin versant du lac Tchad. En effet, ce bassin versant a été, et est encore, une zone emblématique des impacts du changement climatique sur la ressource en eau en région sub-saharienne. la gestion de cette ressource est d’autant plus complexe que ce bassin versant se partage entre le Tchad, le Niger, le Nigéria et le Cameroun. Ce dernier, bien que important pour le fonctionnement hydrique du lac Tchad, est encore trop peu étudié par la communauté scientifique. Nous nous proposons donc de travailler sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga, situé au Nord Cameroun et connecté au fleuve Logone, affluent du fleuve Chari et principal contributeur au bilan hydrique du lac Tchad. Quelques chercheurs de l’ORSTOM (Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-Mer) ont déjà travaillé sur ce bassin versant dans les années 1970, mais très peu de travaux ont été mis en place ces vingt-cinq dernières années sur celui-ci. de ce fait, il est primordial aujourd’hui, afin de pouvoir relancer une étude du bassin versant du Mayo-Tsanaga par instrumentation, de remettre à jour nos connaissances géomorphologiques, hydrographiques et d’occupation du sol. Pour ce faire, nous avons recours à des données récentes et plus précises (MNT Aster, images satellites landsat TM et etM+) afin de suivre les dynamiques Hommes / milieux ayant cours depuis les 25 dernières années. Ce travail montre une mutation et une organisation complexe des pratiques, en relation notamment avec la géomorphologie et la pédologie du bassin versant du Mayo-Tsanaga
Thesis
Une conséquence environnementale majeure de l'agriculture intensive est la dégradation de la qualité des eaux de surface. Diagnostiquer le risque de contamination des eaux à l'échelle du bassin versant viticole constitue une problématique majeure. L'objectif est de construire un outil de diagnostic à l'échelle du bassin versant viticole à partir d'un outil de diagnostic parcellaire existant. Il s'agit d'adapter l'indicateur I-PhyParcelle pour son application sur 2 bassins versants viticoles (Chablis, Rouffach). Nous proposons une amélioration de l'indicateur en prenant en compte la position des parcelles par rapport au chemin de l'eau qui ruisselle: le module de connectivité parcellaire, Ci, intégré à l'indicateur I-PhyBVci. Ci comprend les éléments environnant la parcelle susceptibles de limiter ou d'accentuer le ruissellement des produits phytosanitaires et les caractéristiques hydrographiques du trajet de l'eau qui ruisselle. La validation de I-PhyBVci doit être complétée.
Article
The presence of persistent organic pollutants in Tanzanian environment is not well monitored despite the existing pollution potential from a number of sources. In this study, we investigated for the first time, the concentration profiles of different organohalogen compounds such as organochlorine pesticide residues (OCPs), polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in environmental samples (water and sediments) from the Pangani river basin (PRB). The PRB is one of the largest drainage basins in Tanzania, with its watershed exposed to multiple input sources of trace organic contaminants. Surface water and sediments were sampled from 12 representative stations of diverse characteristics and land-use practices, in three distinct seasons, and extracted by liquid-liquid and Soxhlet extraction methods, respectively. Water samples were analyzed by GC-ECD for OCPs only, while sediment samples were analyzed for OCPs, PCBs and PBDEs by GC/MS. Seven compounds, dominated by HCH isomers (510-4460pg/L) and DDT analogs (160-1460pg/L),were detected in the water samples. These concentrations are far below the WHO guidelines for drinking water quality. A total of 42 compounds (8 OCPs, 28 PCB congeners and 6 PBDE congeners) were detected in the sediment samples. Their respective total concentration ranges were 245-10,230; 357-11,000 and 38-2175pg/g dry weight. The spatial distribution patterns and Hierarchical Cluster Analysis reflected the impact of historical agricultural usage in sugarcane plantations (OCPs), and urbanization (PCBs and PBDEs). Risk assessment using sediment quality guidelines indicated no ecotoxicological risks. The results we have found provide preliminary data on levels of the organic contaminants in Pangani river basin as a new insight on the environmental quality of the area.