"Bien que les engrais minéraux phosphatés soient essentiels pour stimuler l'agriculture durable et la sécurité alimentaire mondiale, nous avons trouvé des niveaux élevés de métaux toxiques dans de nombreux engrais dans le monde", a déclaré Avner Vengosh, président de la division des sciences de la Terre et du climat à la Nicholas School of the Environment de l'Université Duke.

"Notre étude a développé une nouvelle méthode pour identifier les sources et les impacts de ces métaux sur l'environnement." Ces métaux comprenaient le cadmium, l'uranium, l'arsenic, le vanadium et le chrome.

L’utilisation d’engrais minéraux – substances synthétiques ou naturelles contenant les nutriments essentiels nécessaires à la croissance des plantes – a contribué à augmenter les rendements agricoles durables dans le monde entier. Mais jusqu’à récemment, sa contamination par des métaux toxiques n’était pas systématiquement évaluée. Cette nouvelle étude analyse les engrais phosphatés mondiaux provenant des principaux pays producteurs de phosphate.

"Nous avons mesuré les isotopes du strontium dans les roches phosphatées et dans les engrais générés à partir de ces roches pour montrer comment l'empreinte isotopique des engrais correspond à leur source d'origine", a déclaré Robert Hill, auteur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université Duke.

Les isotopes sont des variations d'un élément, en l'occurrence le strontium. L'analyse chimique de chaque engrais montre un mélange isotopique unique qui correspond aux roches phosphatées d'où elles proviennent.

"Compte tenu des variations des isotopes du strontium dans les roches phosphatées mondiales, nous avons mis au point un outil unique pour détecter l'impact potentiel des engrais dans le monde entier", a déclaré Hill.

Pour savoir si les isotopes du strontium sont un indicateur fiable des oligo-éléments présents dans les engrais à l'échelle mondiale, les chercheurs ont analysé 76 roches phosphatées, la principale source d'engrais phosphatés, et 40 engrais provenant des principales régions productrices de roches phosphatées, notamment l'ouest des États-Unis, la Chine, l'Inde et le Nord. Afrique et Moyen-Orient. Les chercheurs ont collecté des échantillons provenant de mines, de sources commerciales et de la station de recherche Tidewater, un champ expérimental en Caroline du Nord. L'équipe de recherche a publié ses résultats le 9 mai 2024 dans Environmental Science &Technology Letters. .

Les métaux présents dans le sol et les eaux souterraines proviennent à la fois de sources naturelles et artificielles.

"Les isotopes du strontium sont essentiellement une 'empreinte digitale' qui peut révéler une contamination des eaux souterraines et des sols dans le monde entier", a déclaré Vengosh. Son équipe de recherche a également utilisé les isotopes du strontium pour retracer la contamination environnementale liée au lessivage des décharges, à l'extraction du charbon, aux cendres de charbon, aux fluides de fracturation et aux eaux souterraines qui remontent à la surface lors de l'extraction de pétrole et de gaz naturel.

"L'isotope est un indicateur permettant d'identifier la source de contamination", a déclaré Vengosh. "Sans cet outil, il est difficile d'identifier, de contenir et de remédier à la contamination liée aux engrais."

Les engrais étudiés ont montré différentes concentrations d'oligo-éléments, des niveaux plus élevés étant observés dans les engrais provenant des États-Unis et du Moyen-Orient par rapport à ceux provenant de Chine et d'Inde. En conséquence, les chercheurs concluent que les engrais phosphatés provenant des États-Unis et du Moyen-Orient auront un impact plus important sur la qualité des sols en raison de leurs concentrations plus élevées d'uranium, de cadmium et de chrome, par rapport aux engrais provenant de Chine et d'Inde, qui contiennent des concentrations plus élevées d'uranium, de cadmium et de chrome. l'arsenic.