Polybrominated diphenyl ethers, perfluorinated alkylated substances, and metals in tile drainage and groundwater following applications of municipal biosolids to agricultural fields.

Gottschall, N., Topp, E., Edwards, M., Russell, P., Payne, M., Kleywegt, S., Curnoe, W.E., et Lapen, D.R. (2010). « Polybrominated diphenyl ethers, perfluorinated alkylated substances, and metals in tile drainage and groundwater following applications of municipal biosolids to agricultural fields. », Science of the Total Environment, 408(4), p. 873-883. doi : 10.1016/j.scitotenv.2009.10.063  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Nous avons mesuré les concentrations d’éthers diphényliques polybromés (PBDE), de composés perfluoroalkyliques (PFA) et de métaux présentes dans l’eau des canalisations de drainage et dans les eaux souterraines juste après l’épandage de biosolides municipaux liquides (BML) et de biosolides municipaux déshydratés (BMD) sur des parcelles agricoles à sol de type loam argilo-limoneux. Les BML (93 500 L ha-1) ont été appliqués en surface à la fin de l’automne 2005, sur sol non travaillé (traitement ESBML) et sur sol préalablement travaillé par un seul passage d’aérateur AerWay SSD (traitement A). Les BMD (8 Mg ha-1, en poids sec) ont été appliqués aux mêmes parcelles au début de l’été 2006, par injection directe sous la surface (traitement ID) et par épandage en surface sur sol non travaillé (traitement ESBMD). Les principaux congénères de PBDE (BDE 47, -99, -100, 153, -154, 183, -209), qui représentaient 97 % des PBDE totaux dans les BML, ont atteint des concentrations maximales de 6 à 320 ng L-1 dans l’eau des canalisations durant les épisodes de drainage induits par l’épandage. Dans le cas du traitement ESBML, les charges massiques de ces congénères dans l’eau des canalisations étaient significativement plus élevées (p < 0,05) que dans le cas du traitement témoin (sans BML), mais elles n’étaient pas plus élevées (p > 0,05) que dans le cas du traitement A. En termes de pourcentage de la masse appliquée, la perte massique de PBDE par les canalisations de drainage (0 à 2 heures après l’application) a été d’environ 0,04 à 0,1 % pour le traitement A et d’environ 0,8 à 1,7 % pour le traitement ESBML. Dans le sol, la charge de PBDE totaux induite par l’application des BML a été de 0,0018 kg ha-1 an-1, tandis que celle induite par l’application des BMD a été de 0,02 kg ha-1 an-1. La concentration de PBDE totaux mesurée dans le sol (0-0,2 m) 599 jours après l’application des BML et 340 jours après celle des BMD a été de 115 ng g-1 (en poids sec). Pour ce qui est des PFA, seules les concentrations de PFOS (concentration maximale = 17 ng L-1) et de PFOA (12 ng L-1) ont dépassé les limites de détection dans l’eau des canalisations de drainage des parcelles traitées. Les charges massiques de métaux mesurées dans l’eau des canalisations, durant les épisodes de drainage induits par l'épandage des BML, ainsi que les concentrations de métaux mesurées dans les eaux souterraines, après cet épandage, montrent que la méthode d’épandage a eu des effets significatifs (p < 0,05) : ESBML > A > C pour l’eau des canalisations; ESBML > C et A > C pour les eaux souterraines, dans la plupart des cas. Après l’application des BMD, nous n’avons constaté aucune différence significative entre les traitements ESBMD et ID quant aux charges massiques de métaux mesurées dans l’eau des canalisations; les charges de PBDE et de PFA n’ont pas été mesurées. Dans le cas de nombreux métaux (Cu, Se, Cd, Mo, Hg et Pb), les charges mesurées dans les parcelles soumises aux traitements ESBMD et ID ont été significativement plus élevées que celles mesurées dans les parcelles soumises au traitement C, mais uniquement durant les 100 jours suivant l’application des BMD. De toute évidence, le travail du sol avant l’épandage en surface des BML (comme dans le cas du traitement A) réduit la concentration de PBDE et la contamination par les métaux dues à l’épandage, dans l’eau des canalisations de drainage comme dans les eaux souterraines peu profondes. Par rapport au traitement ESBMD, l’injection directe des BMD dans le sol n’augmente pas significativement la charge de métaux présente dans l’eau des canalisations. Par conséquent, le traitement ID mérite d'être envisagé pour l'application des BMD.

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