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Points de repères
Si l’agriculture française a atteint des records de productivité, elle le doit en grande partie à une utilisation massive des engrais et des produits phytosanitaires. Les premiers permettent d’enrichir le sol en éléments nutritifs que les plantes vont ensuite mobiliser pour leur croissance. Les seconds les protègent contre les insectes, les animaux nuisibles, les mauvaises herbes et les maladies.

Selon les spécialistes, ces produits sont même à l’origine de la moitié des gains de production réalisés par l’Agriculture depuis le milieu du 20ème siècle1. D’ailleurs, quelques chiffres illustrent bien la corrélation existante entre cette utilisation d’engrais et de phytosanitaires et l’évolution des rendements. En France, la consommation des engrais minéraux est passée de 1,15 millions de tonnes en 1950 à 6 millions de tonnes en 1973, pour retomber à un peu moins de 4 millions de tonnes en 2005-2006. Dans le même temps, le rendement de blé tendre a été multiplié par 52.



La fertilisation, qui consiste enrichir les sols en éléments nutritifs, est une pratique aussi ancienne que l’agriculture. Il faut savoir en effet qu’une plante est une extraordinaire usine chimique. Elle transforme le carbone contenu à l’état gazeux dans le gaz carbonique de l’air en matière organique. Mais ce processus de production de matière vivante, qui n’a pas encore livré tous ses secrets, nécessite l’apport d’éléments nutritifs que la plante doit puiser dans le sol. A titre d’exemple, 1m2 de céréales nécessite pour son développement 20 g d’azote, 8 g de phosphore et 25 g de potassium3. Une plante a aussi besoin, mais en bien moindre quantité, d’autres éléments minéraux appelés oligo-éléments, tels que le fer, le manganèse, le zinc, le cuivre ou le bore.

Forte augmentation des surfaces cultivées à l'aide de traitements phytosanitaires
Jusqu’au 18ème siècle, les agriculteurs étaient obligés de laisser une partie de leurs terres cultivables en jachère pour permettre aux sols de reconstituer leurs réserves en éléments nutritifs. Les rendements étaient faibles et l’agriculture ne parvenait que difficilement à nourrir une population bien moins nombreuse que celle d’aujourd’hui et pourtant sans cesse menacée par le spectre de la famine. Les premiers engrais de synthèse sont apparus vers le milieu du 19ème siècle et leur utilisation massive s’est développée à partir de la deuxième moitié du 20ème siècle.

Quant aux produits phytosanitaires, les premiers pesticides sont apparus sur le marché dans les années 1940. Leur utilisation a été multipliée par quatre dans la deuxième moitié du 20ème siècle. La France est aujourd’hui le deuxième utilisateur de produits phytosanitaires dans le monde après les Etats-Unis5. On estime que 80% des produits vendus en France sont utilisés par les agriculteurs, 10% sont utilisés par les particuliers, pour leurs jardins d’agréments et 10% par les collectivités (entretien des espaces verts et des voiries).

Engrais minéraux et engrais organiques
Engrais minéraux et organiques
Les engrais minéraux : ils contiennent principalement de l’azote, du phosphore ou du potassium. Il existe des engrais simples contenant soit de l’azote (ammonitrates, urée, solution azotée), soit du potassium (chlorure de potassium), soit du phosphate. On trouve également des engrais dit binaires ou ternaires qui associent ces différents éléments.

L’azote (N) intervient dans le processus de la photosynthèse. C’est un facteur de croissance et de qualité qui influe sur le taux de protéines des végétaux.
L’azote est présent sous forme gazeuse dans l’air mais, hormis les légumineuses comme la luzerne ou le trèfle, les végétaux ne peuvent l’absorber que sous sa forme minérale (nitrate NO3). L’azote organique présent dans le sol sous forme d‘ammonium qui provient de la décomposition des matières organiques (résidus des récoltes précédentes ou engrais organique) doit ainsi être transformé dans sa forme minérale pour assurer la nutrition des plantes.

Le phosphore : il est également nécessaire à la croissance des plantes. Il représente même un élément absolument indispensable pour certaines cultures de légumes, comme les pommes de terre ou les betteraves par exemple. Présent dans le sol sous la forme de phosphate, il ne peut être absorbé par les plantes que sous sa forme minéralisée. Mais le processus de minéralisation est beaucoup plus long que dans le cas de l’azote.

Le potassium : il joue un rôle essentiel dans la formation et le stockage des sucres. Il aide également la plante à résister au froid, à la sécheresse et aux maladies. Certaines plantes, comme les pommes de terre, les betteraves et les légumes en général sont particulièrement exigeantes en potassium.

Les engrais organiques : riches en azote, la matière organique dont ils sont composés peut être d’origine végétale, animale ou humaine : algues, corne broyée, fumiers, fientes, ou encore boues de stations d’épuration des eaux domestiques.

Les apports de fertilisants azotés
Engrais minéraux 2.4 millions de tonnes
Déjections animales (fumiers et lisiers) 1.7 millions de tonnes
Boues de stations d’épuration 0.3 millions de tonnes

Les produits phytosanitaires
Regroupés aussi sous le terme générique de « pesticides », ils représentent une large gamme de produits destinés à protéger les cultures contre la concurrence des mauvaises herbes, contre les maladies (champignons, virus), contre les insectes, les limaces, les rongeurs. Ils contribuent ainsi à l’obtention de rendements élevés et réguliers.

Les phytosanitaires sont issus de la recherche. Ils sont conçus pour agir directement sur les mécanismes vitaux et détruire les divers organismes vivants qui peuvent nuire aux cultures. Ils contiennent donc des éléments toxiques, que l'on appelle des « matières actives », dont la composition et les effets varient en fonction des organismes que l’on cherche à détruire ou à éradiquer.

Actuellement, on recense environ 800 « matières actives » présentes dans quelques 8000 produits homologués, bénéficiant d’une autorisation de mise sur le marché délivrée par le Ministère de l’Agriculture et de la Pêche. Un produit phytosanitaire est autorisé pour un usage donné, c'est-à-dire pour une culture et une utilisation précise. Quelques 2 700 usages sont aujourd’hui catalogués. A chaque usage correspondent des conditions d’emploi particulières qui portent sur la dose maximale autorisée, les délais d’emploi avant récolte, le nombre maximal d’applications…

Depuis leur apparition, les produits phytosanitaires ont considérablement évolué. Les recherches ont notamment porté sur la mise au point de « matières actives » plus efficaces et mieux ciblées. L’évolution des connaissances et une meilleure prise en compte des problèmes environnementaux ont aussi conduit à l’interdiction de certaines matières actives qui, en leur temps, avaient pourtant été autorisées et très largement utilisées.

Ainsi, les insecticides organochlorés, qui provoquent des effets rémanents, comme le DDT, l’aldrine ou le dieldrine, sont désormais interdits en agriculture. Ils sont remplacés par des composés organophosphorés et des carbamates, qui sont plus toxiques mais n’ont pas d’effet rémanent. Depuis 1997, des restrictions sévères ont été imposées à l’emploi des herbicides comme l’atrazine, la simazine ou le diuron. Reste qu’en 1984, on trouvait encore des traces de DDT dans certains aliments, 20 ans après épandage6.

La famille des produits phytosanitaires
Les insecticides ils tuent les insectes
Les fongicides ils éliminent les champignons
Les herbicides ils détruisent les mauvaises herbes
Les rotondicides ils éliminent les rongeurs
Les molluscides ils détruisent limaces et escargots

Quelles conséquences pour l’eau ?
Le développement d’une production agricole à forts rendements, s’appuyant sur une utilisation massive des fertilisants et des phytosanitaires, a des conséquences directes sur la qualité des eaux superficielles et souterraines. Ces impacts sont de trois ordres :  
  • La contamination des eaux par les nitrates
  • L’eutrophisation provoquée par le phosphore
    La contamination par les matières actives provenant des produits phytosanitaires

    Les nitrates
    La contamination des eaux par les nitrates d’origine agricole est un phénomène désormais bien établi. Il résulte du fait que tous les apports de fertilisants azotés ne sont pas absorbés par les plantes. Or les nitrates sont des composés particulièrement mobiles, qui sont en outre très facilement solubles dans l’eau. Quand ils ne sont pas consommés par les plantes, ils se retrouvent entraînés par des phénomènes de lessivages, de ruissellement vers les cours d’eau de surface ou d’infiltration vers les nappes souterraines.

    Ce phénomène résulte de pratiques de surfertilisation : l’apport d’engrais dépasse les besoins des plantes. Cependant, l’ampleur et la réalité précise de ce phénomène restent difficiles à apprécier. Il fait d’ailleurs l’objet de débats entre spécialistes. Selon une étude récente du Ministère de l’Agriculture, ce surplus de fertilisants azotés aurait atteint en 2001 715 000 tonnes, soit 19% des quantités d’azote apportées par l’agriculture7. Mais ces données, ainsi que les méthodes d’analyse, sont fortement contestées, tant par la profession agricole que par les industriels des engrais minéraux.

    Quoi qu’il en soit, l’augmentation de la concentration de nitrates dans les eaux de surface et dans les eaux souterraines est un fait incontestable, comme l’est la part prise par l’agriculture dans la généralisation de ce phénomène, même si celle-ci reste difficile à évaluer avec précision. Dans le Bassin Adour-Garonne, la pollution par les nitrates concerne plus particulièrement certains cours d’eau, ainsi que leurs nappes alluviales. On observe ainsi des concentrations supérieures à 40 mg/l dans le bassin de l’Adour, en aval de Tarbes, dans celui de la Garonne en aval de Toulouse, ainsi que dans le bassin de la Charente.

    L’alimentation en eau potable
    La pollution des eaux par les nitrates pose problème pour la production et l’alimentation en eau potable. La réglementation fixe en effet 50 mg/l la dose maximale que doit contenir une eau destinée à la consommation humaine. Lorsque ce seuil est en voie d’être atteint ou dépassé, les collectivités responsables de l’alimentation en eau potable sont obligées de mettre en place des traitements supplémentaires ou de rechercher de nouvelles sources d’approvisionnement.

    Ces phénomènes sont sans doute aujourd’hui plus fréquents qu’on ne l’imagine. En Région Poitou-Charentes, 30% des captages pour l’alimentation en eau potable ont du être fermés au cours de ces dernières années, pour cause de concentration excessive de nitrates. En Midi-Pyrénées, ce sont 75 captages pour l’alimentation en eau potable qui ont dû être fermés au cours des 10 dernières années.

    D’autre part, les nitrates semblent représenter un danger pour la santé humaine. Le fait est avéré concernant les nourrissons. Associés à une mauvaise hygiène, les nitrates peuvent en effet provoquer la méthémoglobinémie ou cyanose du nourrisson. C’est une maladie extrêmement rare qui entraîne une asphyxie mortelle si elle n’est pas traitée à temps. Pour les adultes, les nitrates sont fortement suspectés de risques cancérigènes. Mais le phénomène n’est pas encore clairement établi. Une étude de l’OMS, datant de 1998, précise en effet qu’il n’y pas de preuve d’une relation de cause à effet entre une exposition aux nitrates et nitrites et risques de cancer. Dans ce domaine, le principe de précaution s’applique et le seuil de 50 mg/l de nitrates dans l’eau potable apparaît comme une valeur-guide à ne pas dépasser.

    Carte du réseau de mesures : les zones vulnérables à la pollution par les nitrates d’origine agricole et teneurs maximales observées.
    (reseaubassin.eau-adour-garonne.fr)


    L’eutrophisation
    L’agriculture n’est pas la seule source d’apport de phosphates dans les milieux naturels aquatiques. Ceux-ci proviennent également des rejets domestiques. On trouve en effet des phosphates dans les lessives et dans les détergents. Ils y sont utilisés pour neutraliser le calcaire et adoucir l’eau. Ce qui permet ainsi d’obtenir de meilleurs lavages. Selon certaines études, l'agriculture représente cependant 20% des émissions de phosphore9.

    Le phosphore n’est pas en lui-même un produit toxique pour la vie animale ou la vie végétale. Il représente cependant le principal agent intervenant dans le phénomène d’eutrophisation des cours d’eau. Présent en forte concentration, il agit en effet comme un véritable engrais pour les végétaux aquatiques qui se développent alors de manière excessive. Lorsque ces plantes meurent, ce surplus de matière organique en décomposition entraîne à son tour le développement des bactéries et la baisse de la concentration en oxygène du milieu.

    Le phosphore n’est pas le seul agent responsable de l’eutrophisation. Les nitrates y contribuent également. Interviennent également des paramètres liés à la vitesse d’écoulement de l’eau ou à sa température. Mais le phosphore représente néanmoins un facteur limitant. Sa présence est nécessaire au développement du phénomène.

    Dans le Bassin Adour-Garonne, l’eutrophisation touche essentiellement la Charente, le Lot, l’Aveyron, le Tarn et les lacs de la côte aquitaine : Landes, Gironde10.

    L’impact des produits phytosanitaires
    Les produits phytosanitaires ne sont jamais entièrement utilisés par les plantes. On estime ainsi que 5% seulement de la dose de simazine épandue sur le maïs sont absorbés par la plante11 . Une fois répandues sur le sol, les molécules actives non utilisées par les plantes vont se diffuser et se disperser dans le milieu. Elles peuvent alors se volatiliser (passage à l’état gazeux). Elles peuvent aussi rester dans le sol et seront ensuite soit dégradées, soit entraînées vers les nappes souterraines par infiltration et atteindre le cours d’eau situé en aval de la zone d’épandage dans des délais relativement brefs.

    La connaissance de ces phénomènes de diffusion des matières actives dans l’environnement demeure encore assez partielle. Cependant, l’eau apparaît bien comme un vecteur important, tant pour le transfert vers les eaux souterraines que pour celui vers les cours d’eau de surface. Lorsqu’une pluie survient juste après l’application d’un pesticide sur les cultures, on observe des concentrations particulièrement élevées dans les cours d’eau situés à proximité immédiate. La relation de cause à effet entre utilisation de produits phytosanitaires et pollution de l’eau a été établie dés les années 1960. Des études menées aux Etats-Unis avaient en effet mis en évidence la toxicité directe des insecticides organo-chlorés pour les animaux aquatiques12. Mais ce n’est que depuis quelques années que la présence de matières actives dans l’eau fait l’objet de recherches et de mesures systématiques.

    En 1997 l’IFEN (Institut Français de l’Environnement) a réalisé un premier bilan des pesticides dans les eaux françaises, qui montrait que près de « 50% des eaux de surface et 13% des eaux souterraines étaient affectées par une pollution excessive certaine »13. Les bilans réalisés par la suite en 1998 et 1999 confirmaient largement ce premier constat. Cependant, ces résultats doivent être interprétés avec prudence. Ils révèlent un taux de pollution sur un échantillon de points de mesure forcément limité, dont la représentativité est toujours aléatoire.

    Toutefois, même s’il est difficile d’évaluer le phénomène dans toute son ampleur, la pollution diffuse par les pesticides est un fait incontestable. Et les bilans de l’IFEN ont sans nul doute contribué à accélérer la prise de conscience tant au niveau des pouvoirs publics que dans la profession agricole. Reste que les risques pour la santé humaine qui pourraient découler d’un tel phénomène demeurent difficiles à évaluer avec précision.

    Quels risques pour la santé humaine ?
    Bien évidemment, on connaît les doses au-delà desquelles l’absorption en une seule fois de l’une de ces matières actives présente un risque mortel. On parle alors de "dose létale". Mais il s’agit de toxicité aigüe qui résulte le plus souvent d’un accident ou d’un défaut de précaution d’emploi. En revanche, les effets à plus long terme, c'est-à-dire la toxicité chronique, demeurent encore assez mal connus.

    Plusieurs centaines de molécules actives sont concernées. Leurs effets et leurs modes d’action sont extrêmement variables. Certaines sont en effet plus toxiques que d’autres. De même, certaines se dégradent plus rapidement que d’autres et les produits de cette dégradation s’avèrent parfois encore plus toxiques que la molécule d’origine.

    De nombreuses études ont été engagées au cours des dernières années pour tenter d’établir des corrélations entre certaines pathologies et une exposition continue à des produits toxiques à très faibles doses. Mais ces recherches doivent encore se poursuivre et force est de reconnaître que « nos connaissances sur la toxicité chronique sont insuffisantes pour beaucoup de substances »14. Leur présence dans l’eau destinée à l’alimentation humaine fait néanmoins l’objet d’une règlementation particulière.

    L’alimentation en eau potable
    En France, cette règlementation définit des valeurs limites pour ces substances. Entre 1989, date d’un premier décret ministériel instaurant le contrôle et la mesure des pesticides dans l’eau destinée à la consommation humaine et le dernier décret du 20 décembre 2001, cette règlementation est devenue beaucoup plus sévère.

    Elle concerne désormais aussi bien les eaux de surface que les eaux souterraines. Elle définit aussi des valeurs plus strictes et oblige à prendre en compte les taux de concentration pour l’ensemble des pesticides détectés, ceux pour chaque pesticide détecté, ainsi que ceux pour certains pesticides particuliers, du fait de leur plus forte toxicité.

    La réglementions en matière de matières actives provenant des produits phytosanitaires
    Pesticides totaux 0.5 µg/l
    Pesticides individualisés 0 ,1 µg/l
    Aldrine, dieldrine, heptachlore, heptacholrépoxyde 0 ,03 µg/l

    Ces valeurs limites représentent en fait des valeurs de précaution. Elles résultent de seuils établis par l’Organisation Mondiale de la Santé à partir de recherches expérimentales sur la toxicité à long terme, auxquelles on a appliqué des coefficients de sécurité importants. Ainsi, la valeur limite définie par l’OMS est de 2 µg/l pour la simazine. Celle fixée par la réglementation est inférieure d’un facteur 20 (0,1µg/l).

    Il importe donc de ne pas se méprendre sur le sens de cette réglementation et de ces valeurs limites. Celles-ci ne désignent pas des seuils au-delà desquels la présence de matières actives dans une eau de consommation représente un danger avéré pour les populations. De plus, il faut prendre en compte le fait que ces dépassements de valeurs réglementaires sont le plus souvent ponctuels et saisonniers. On ne court donc pas un risque mortel pour avoir consommé, sur une durée très courte, une eau dans laquelle a pu être détectée la présence de matières actives au-delà des seuils réglementaires.

    En revanche, ces valeurs représentent une bonne application du principe de précaution. En cas de dépassements, les collectivités responsables doivent mettre en place des traitements complémentaires pour éliminer les molécules toxiques, par charbon actif ou par nanofiltration. De plus, le constat d’un dépassement des valeurs limites contribue aussi à accélérer la prise de conscience et à modifier les pratiques des agriculteurs de la zone concernée.

    Sur le Bassin Adour-Garonne, les taux les plus élevés de pesticides dans l’eau concernent les départements de grandes cultures : Pyrénées-Atlantiques, Haute-Garonne, Gers, Tarn et Garonne, Charente-Maritime et Charente. A l’inverse, les taux les plus faibles interviennent dans les zones d’élevages extensifs, en zone de piémont et de montagnes : Corrèze, Cantal et Aveyron.


    1 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°46, juin 2002)
    2 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°46, juin 2002)
    3 Source : www.fertilisants.org
    5 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°31, août 1997)
    6 Source : www.environnement.gouv.fr
    7 Source : Ministère de l'agriculture
    9 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°37, août 1999)
    10 Source : SDAGE Adour-Garonne
    11 Source IFEN "L'Environnement en France", édition 1999
    12 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°31, août 1997)
    13 Source : "Les Pesticides dans les eaux de France", Office International de l'Eau (février 2002)
    14 Source : courrier de l'environnement de l'INRA (N°31, août 1997) "Evaluer l'impact des pesticides sur l'environnement"