Efficiency and innocuity of a chlordecone sequestration strategy on West Indian soil
Efficacité et innocuité d'une stratégie de séquestration de la chlordécone sur sol Antillais
Résumé
In the context of the West Indies, food production is undermined by chlordecone contamination not only in terms of chemical safety but also in terms of security. Indeed, the extent of contaminated agricultural land (20-25% of the useful agricultural area) and the current measures limiting their use reduce production capacities, thus slowing down the food autonomy of the West Indies. In order to restore the safety and security of West Indian production, limiting the transfer of chlordecone to biota, whether plant or animal, is an interesting option. In the framework of the PIEGEACHLOR project financed by ADEME, this approach was evaluated.
In this study, the respective effectiveness of two activated carbons, previously selected on the basis of pre-tests on artificial soil, was evaluated by amending 2% of these matrices (by mass) on two soils taken from contaminated sites in the French West Indies (one Andosol and one Nitisol). The CLD concentrations in these soils are representative of soils frequently found on contaminated agricultural plots (1 to 3 mg/kg). After a 3-month maturation period, a multi-criteria evaluation of (i) the transfer to biota and (ii) the safety of this strategy on the soil microflora was carried out. The species used as target biota were laying hens (Gallus gallus) and courgettes (Cucurbita pepo spp pepo) (n=1-4) as they are known to efficiently extract and transfer halogenated pollutants from the soil to their human consumable parts. An additional in vitro test to generically assess transfer to ecological targets was also employed (ISO/DIS 16751 part A environmental availability test). Finally, the impact of this amendment on the dynamics of microbial populations inoculated to an OECD soil was assessed as an indicator of safety.
Whatever the soil and the transfer indicator studied, a clear and significant reduction in transfer to biota was obtained. The laying hen remains the most sensitive species to this contamination despite this amendment, a reduction between 29%, 95% CI [19-40%] and 31% [49-16%] was obtained in Nitisol, similar rates were obtained for Andosol. For courgette a clear reduction of more than 96% was observed in both soils. This reduction was also confirmed for the ecological targets, with a reduction of more than 85% in environmental availability. Regarding the safety of these materials, immediate and very significant effects on the structure of the bacterial community were shown. However, the addition of carbonaceous matrices had little influence on the abundance and structure of the communities after 28 days of incubation.
In summary, (i) powdered CA amendments reduced all the transfers evaluated, and (ii) if this strategy has an impact on the structure of the microbial communities present from the moment of their application, this impact would seem to be limited in time. A more in-depth evaluation under realistic conditions should be considered before applying this strategy on the scale of agronomic plots
Dans le contexte insulaire Antillais, la production de denrées alimentaires est mise à mal par la contamination à la chlordécone non seulement en termes de sûreté chimique mais aussi en termes de sécurité. En effet l’étendue des surfaces agricoles contaminées (20-25% de la surface agricole utiles) et les mesures actuelles limitant leur emploi diminuent les capacités de production freinant, de ce fait, l’autonomie alimentaire des Antilles. Afin de restaurer la sûreté et la sécurité des productions antillaises, limiter le transfert de la chlordécone au biote, qu’il soit végétal ou animal est une option intéressante. Dans le cadre du projet PIEGEACHLOR financé par l’ADEME, cette piste a été évaluée.
Dans cette étude, l'efficacité respective de 2 charbons actifs, préalablement sélectionnés à l’aune de pré-essais sur sol artificiel, a été évaluée en amendant 2% de ces matrices (en masse) sur deux sols prélevés aux Antilles françaises (un Andosol et un Nitisol) sur des sites contaminés. Les concentrations en CLD sur ces sols sont représentatifs de sols fréquemment rencontré sur des parcelles agricoles contaminés (1 à 3 mg/kg). Après une maturation de 3 mois une évaluation multicritère concernant (i) le transfert au biote et (ii) l’innocuité de cette stratégie sur la microflore du sol a été opérée. Les espèces utilisées comme biotes cibles sont la poule pondeuse (Gallus gallus) et la courgette (Cucurbita pepo spp pepo) (n=1-4) car elles sont reconnues pour extraire et transférer efficacement les polluants halogénés du sol vers leurs parties consommables par l’Homme. Un test in vitro supplémentaire visant à évaluer génériquement le transfert à des cibles écologiques a de même été employé (test de disponibilité environnementale ISO/DIS 16751 partie A). Enfin, l’impact de cet amendement sur la dynamique des populations microbiennes inoculées à un sol OCDE a été évaluée comme indicateur d’innocuité.
Quel que soit le sol et l’indicateur de transfert étudié une nette et significative réduction du transfert au biote a été obtenue. La poule pondeuse reste l’espèce la plus sensible à cette contamination malgré cet amendement, une réduction entre 29%, IC 95% [19-40%] et 31% [49-16%] a été obtenu dans le Nitisol, des taux similaires ont été de même obtenus pour l’Andosol. Pour la courgette une très nette réduction a été constaté de plus de 96% dans les deux sols. Cette réduction a également été confirmée pour les cibles écologiques, une réduction de plus de 85% de la disponibilité environnementale ayant été constatée. Concernant l’innocuité de ces matériaux, des effets immédiats et très significatifs sur la structure de la communauté bactérienne ont été montrés. Toutefois, l'apport de matrices carbonée influence peu l'abondance et la structure des communautés après 28 jours d’'incubation.
En synthèse, (i) les amendements de CA en poudre ont permis de réduire l’ensemble des transferts évalués, et (ii) si cette stratégie est impactante sur la structure des communautés microbiennes présentes dès leur application, cet impact semblerait limité dans le temps. Une évaluation plus approfondie en condition réaliste serait à envisager avant application de cette stratégie à l’échelle des parcelles agronomiques
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