Où vont les pesticides et leurs produits de dégradation une fois qu'ils pénètrent dans le sol ? Et combien de temps leur faut-il pour atteindre les eaux souterraines ou les systèmes de drainage ? Cela dépend de plusieurs facteurs, mais les chercheurs de l'Université d'Aarhus ont fait un pas de plus vers la recherche de réponses rapides. Pour la toute première fois, ils ont utilisé la spectroscopie visible/proche infrarouge pour prédire le transport des produits chimiques dissous à travers le sol intact.

La capacité des sols à transporter les produits chimiques dissous dépend de la texture et de la structure du sol. Le suivi du temps de parcours de ces solutés est généralement réalisé en laboratoire par la mesure de courbes de percée, où l'application d'un soluté à la surface du sol et son apparition dans le temps au fond sont enregistrées. L'obtention de courbes de percée à partir d'études en laboratoire est extrêmement coûteuse, fastidieuse et laborieuse, L'équipe de scientifiques de l'Université d'Aarhus et de l'Université d'Aalborg a donc décidé de sortir des sentiers battus et d'utiliser la spectroscopie visible/proche infrarouge (vis-NIR) pour prédire les courbes de percée - pour la première fois.

Appliquer la technologie d'une nouvelle manière

La spectroscopie Vis-NIR est bien connue pour sa vitesse de mesure et son faible coût d'acquisition des données. Il peut être utilisé pour l'estimation quantitative des propriétés de base du sol telles que l'argile et la matière organique.

L'équipe de scientifiques a utilisé la spectroscopie vis-NIR pour prédire les courbes de percée des solutés sur une grande variété de colonnes de sol intact provenant de six champs représentatifs au Danemark. Moyenne sur le champ individuel, la nouvelle technologie a estimé les courbes de percée avec un haut degré de précision.

« Nous avons découvert que nous pouvions mesurer le transport de masse des produits chimiques dissous de manière assez précise avec la spectroscopie vis-NIR. Nos résultats peuvent ouvrir la voie à des mesures de nouvelle génération et à la surveillance du transport de produits chimiques dissous par spectroscopie, " dit le professeur Lis Wollesen de Jonge, l'un des scientifiques de l'équipe et co-auteur de leur article dans Rapports scientifiques .

Il est important de comprendre la lixiviation chimique à travers le sol

L'intensification de la production agricole pour répondre à la demande croissante de produits agricoles augmente l'utilisation de produits chimiques. L'utilisation massive de produits agrochimiques provoque une pollution des ressources en eau. Cette, à son tour, constitue une menace sérieuse pour les écosystèmes aquatiques, Santé humaine, et l'environnement. L'apparition de produits agrochimiques et de leurs produits de dégradation au-dessus des limites autorisées dans les puits d'eau potable a forcé la fermeture de nombreux puits et la mise en œuvre de réglementations strictes sur l'utilisation de produits agrochimiques dans l'UE.

Comprendre le lessivage des solutés vers les eaux souterraines et pouvoir mesurer et modéliser leurs temps de transport sont donc importants pour notre santé et l'environnement. Le sol joue un rôle important à cet égard en raison de ses nombreuses fonctions. Le sol est fondamental pour la production agricole, pour sa capacité à filtrer les nutriments et les polluants, et pour le stockage et le recyclage des matières organiques.

Le sol est également la voie de transport la plus importante pour les produits agrochimiques vers les eaux souterraines. La capacité du sol à filtrer les produits agrochimiques dissous dépend des propriétés du sol et de l'interaction entre les solutés dissous et les propriétés du sol, et est influencée par la façon dont les sols sont utilisés et gérés.

La structure du sol est une propriété très dynamique car elle est influencée par les propriétés de base du sol telles que la texture, matière organique, carbonates et oxydes métalliques, climat, et les pratiques d'utilisation et de gestion des terres. Selon la structure du sol, proche de la saturation, l'eau et les produits chimiques dissous peuvent être transportés uniformément à travers le sol, ou rapidement par des voies spécifiques dans le sol avec divers degrés d'échange de masse entre la matrice du sol et les voies de transport.

Futures pistes d'exploration

Divers modèles de transport de solutés ont été développés pour tenir compte des différents processus de transport et faciliter la prédiction du transport des produits chimiques dissous à travers les sols.

« Les principaux défis en matière d'évaluation des risques sont d'obtenir une estimation précise d'une gamme de paramètres qui sont utilisés comme entrées dans les modèles de transport de solutés et de tenir compte des différences spatiales dans ces propriétés de transport, ", explique Lis Wollesen de Jonge.

Même s'il y a une légère sous-estimation des variances intra-champ avec la spectroscopie vis-NIR, l'efficacité de cette technologie en termes de coût et de vitesse de mesure peut l'emporter sur des mesures coûteuses et précises utilisant des méthodes conventionnelles des propriétés du sol qui ont généralement une grande variabilité spatiale.

Afin de perfectionner la technologie, des approches pour réduire l'erreur d'estimation résultant des différences dans la structure du sol qui ne peuvent pas être capturées par la spectroscopie vis-NIR devraient être étudiées. Une autre piste d'exploration afin d'améliorer la précision des prédictions pourrait être l'intégration de la spectroscopie vis-NIR avec d'autres informations facilement disponibles, telles que des informations sur la structure du sol basées sur des études de sol ou des tests rapides sur le terrain.