Résultats et discussion
Les résultats (Tableau 16.4 et Fig. 16.3) ont montré que la cyperméthrine (6,25 µg/L) avait la concentration moyenne de résidus la plus élevée dans les eaux de surface de la rivière Kuywa pendant la première période d’échantillonnage (fortes pluies), suivie par le diuron (1,75 µg/L). En général, tous les résidus analysés ont été détectés dans tous les échantillons d’eau prélevés au cours des deux périodes d’échantillonnage. Plus de résidus de pesticides (à l’exception de l’aldrine, de l’alachlore et du lindane) ont été détectés au cours de la première période d’échantillonnage par rapport à ceux détectés au cours de la deuxième période d’échantillonnage de la saison sèche. Cela pourrait être attribué au ruissellement des résidus des cultivateurs sous-traitants et des fermes de Nucleus Estate dans la rivière pendant les fortes pluies.
Tableau 16.4. Concentrations (µg/g de poids sec) de résidus de pesticides dans les échantillons de sol (moyenne et écart-type) prélevés lors du premier échantillonnage (fortes pluies) sur les parcelles expérimentales laissées en jachère pendant diverses périodes
| Pesticide | 3 mois | 5 mois | 12 mois | 18 mois | 24 Mois | 60 Mois | 96 Mois |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aldrine | 0.98±0,65 | 0,54±0,11 | 0,58±0,01 | 1,83±0,67 | 1,68±0,20 | 0,89±0,90 | 0,74±0,01 |
| Dieldrine | 1,44±0.34 | 0.99±0.04 | 0.65±0.39 | 0.37±0.16 | 1.29±0.47 | 0.97±0.07 | 0.52±0.24 |
| Endosulfan | 1,18±0,70 | nd | 0,46±0,26 | 0,49±0,37 | 1,21±0,58 | 0,84±0,18 | 0,31±0.16 |
| DDT | 1,83±0,78 | 1,13±0,17 | 0,56±0,25 | 1,30±0,13 | 0,60±0,48 | 0,35±0.19 | 0,70±0,40 |
| Cyperméthrine | 3,13±0,78 | 1,12±0,28 | 0,61±0,16 | 2,315±0,23 | 0,56±0.01 | 0,38±0,02 | 1,81±0,00 |
| Endrin | 0,91±0,77 | 0,45±0,00 | 0,44±0,16 | 0,28±0.11 | 0,27±0,24 | 0,84±0,04 | 0,44±0,11 |
| Alachlor | 1,34±0,27 | 0,71±0,18 | 1,77±0.62 | 0,95±0,08 | 0,68±0,10 | 0,59±0,00 | 0,58±0,33 |
| Diuron | 1,16±0,10 | 0,46±0.03 | 0,74±0,38 | 0,68±0,13 | 0,42±0,05 | 0,39±0,28 | 0,26±0,07 |
| Lindane | nd | 4.38±0,10 | nd | 1,38±0,04 | nd | 0,05±0,01 | nd |
| Atrazine | nd | 1.14±0,04 | 0,42±0,03 | nd | 0,25±0,03 | 0,08±0,00 | nd |
| Hexazinone | 8.25±0,13 | 4,49±0,10 | 2,88±0,09 | 1,46±0,07 | nd | 0,31±0.00 | nd |
Note : nd : non détecté ; toutes les moyennes et les écarts types corrigés à deux décimales.
Figure 16.3. Concentrations moyennes et variations entre les deux temps d’échantillonnage et entre les sédiments (µg/g de poids sec) et l’eau (µg/L). P1=échantillons d’eau (premier prélèvement) ; P2=échantillons d’eau (second prélèvement) ; SP1=échantillons de sédiments (premier prélèvement) ; SP2=échantillons de sédiments (second prélèvement) ; premier prélèvement=août 2008 (fortes pluies) ; second prélèvement : Décembre 2008 (pluies légères) ; des échantillons d’eau non filtrés ont été analysés.
Tous les herbicides analysés, à l’exception de l’hexazinone, sont relativement très hydrophobes et présentent des solubilités dans l’eau (mg/L) allant de 33 (atrazine) à 33 000 (hexazinone) et des valeurs de Koc (m3/kg), allant de 25 (2,4-d) à 480 (diuron). Au cours de cette période, les échantillons d’eau n’ont pas été filtrés avant l’extraction et l’analyse et, par conséquent, les résidus détectés comprenaient à la fois des particules solubles et liées, ce qui a conduit à des concentrations élevées pendant les pluies, comme le montrent les résultats. L’application de pesticides, en particulier d’herbicides, pendant la saison des pluies, lorsque les activités de plantation commencent également dans les sections des cultivateurs sous-traitants et les fermes de Nucleus Estate, et leur lessivage ultérieur dans l’environnement aquatique, pourrait expliquer leurs niveaux de résidus plus élevés dans les échantillons d’eau et de sédiments prélevés pendant cette période. Cela pose des risques importants pour les humains et le bétail qui utilisent la rivière Kuywa comme eau de boisson, en particulier pendant la période de fortes pluies, lorsque davantage de résidus liés à des particules sont lessivés dans la rivière directement ou par les canaux.
Des niveaux substantiels de résidus d’insecticides organochlorés, notamment l’aldrine, le p,p′-DDT et l’endrine, ont été détectés dans l’eau et les sédiments, ce qui pourrait indiquer une possible utilisation illégale dans le sous-bassin versant (Wandiga, 2001) et/ou leur persistance à partir d’applications antérieures avant leur interdiction en 1997 (Wandiga et al, 2002 ; Lalah et al., 2003). Des concentrations plus élevées de résidus, à l’exception du p,p′-DDT, de la cyperméthrine, du diuron et du lindane, ont été détectées dans les sédiments de la rivière par rapport à celles détectées dans la colonne d’eau, ce qui est attendu pour le comportement des résidus de pesticides organochlorés dans tout système eau/sédiments en raison de leur hydrophobie (Crawford, 2003). Les exceptions étaient les concentrations de cyperméthrine et de diuron, qui étaient plus élevées dans la colonne d’eau que dans les sédiments, peut-être en raison d’une application récente avant l’échantillonnage.
Les variations des concentrations entre les deux périodes d’échantillonnage et entre l’eau et les sédiments sont présentées dans la figure 16.3. En général, les concentrations des résidus dans l’eau étaient supérieures aux limites de l’eau potable de l’UE de 0,5 µg/L pour les pesticides individuels et de 1,0 µg/L pour les concentrations totales de pesticides et aux niveaux correspondants qui ont été signalés dans d’autres écosystèmes agricoles tropicaux de sous-bassins versants (US-EPA, 1992 ; Mansingh et Wilson, 1995). Cela montre que l’eau de la rivière Kuywa était contaminée par divers résidus de pesticides tels que la dieldrine, le p,p′-DDT, la cyperméthrine, l’endrine, l’alachlore, le diuron et l’hexazinone pendant les fortes pluies et par l’aldrine, la dieldrine et la cyperméthrine pendant les pluies légères. Les concentrations de résidus dans les sédiments étaient plus élevées que dans la colonne d’eau pendant les fortes pluies, avec des facteurs de concentration estimés des résidus dans les sédiments allant de 1800 à 4300 (pour les insecticides organochlorés) et de 750 à 4700 (pour les herbicides). Les facteurs de concentration dans les sédiments pendant les pluies légères allaient de 1100 à 4500 (organochlorés) et de 240 à 74 000 (herbicides). Ces facteurs de concentration ont été estimés en divisant la (concentration dans les sédiments (µg/kg)) par la (concentration dans l’eau (µg/L)) au même point d’échantillonnage et en supposant qu’une masse de 1 L d’eau est approximativement équivalente à la masse de 1 kg de sédiments.
La présence de lindane et d’aldrine dans divers compartiments de ce sous-bassin versant peut s’expliquer par leur utilisation spécifique légale dans l’enrobage des semences (d’après les données de l’enquête) et la lutte contre les termites (Anonyme, 2006), respectivement. La contamination au lindane dans les sédiments du Lac Victoria a été rapportée précédemment (Keng’ara et al., 2004). Les échantillons de sédiments ont montré des concentrations de résidus plus élevées lors du premier échantillonnage de la saison des pluies que lors de la deuxième saison plus sèche, soit en raison d’un fort lessivage des résidus de pesticides du Nucleus Estate et des fermes extérieures dans la rivière en raison de fortes pluies, soit en raison de la réduction des niveaux de pesticides dans les parcelles expérimentales en jachère pendant les 4 mois qui séparent les deux échantillonnages. Un schéma saisonnier similaire a été rapporté dans les sédiments des zones estuariennes d’un sous-bassin versant agricole avec une utilisation intensive similaire de pesticides dans d’autres pays tropicaux (Mansingh et Wilson, 1995). Une comparaison des concentrations de résidus obtenues dans cette étude avec ces environnements contaminés indique que le sous-bassin versant de la zone de canne à sucre de Nzoia est relativement plus contaminé, avec des concentrations de sédiments d’organochlorés (dieldrine, endosulfan et p,p′-DDT) environ 4, 10 et 20 fois plus élevées, respectivement (Mansingh et Wilson, 1995). En particulier, les concentrations élevées d’herbicides détectées dans l’eau et les sédiments de la rivière Kuywa indiquent une menace potentielle pour l’écologie de ce sous-bassin versant, comme cela a été rapporté dans d’autres études sur les herbicides (Kreuger, 1998 ; De-Snoo et van-der-Poll, 1999 ; Schulz et Liess, 1999 ; Ewald et Aebisher, 2000 ; Bach et al, 2001 ; Muller et al., 2002 ; SETAC, 2003 ; Berenzen et al., 2005).
Les données de concentration de pesticides obtenues pour les échantillons de sol des parcelles de champs en jachère expérimentale ont été utilisées pour estimer les demi-vies du sol des différents pesticides détectés. Pour ce faire, on a supposé une cinétique de premier ordre et tracé des courbes linéaires de ln (concentration de pesticide dans le sol) en fonction de (temps depuis la dernière application de pesticide) et de la demi-vie estimée pour chaque pesticide calculée par la formule : 0,693/k (où k est le gradient de la ligne de régression). Certaines des demi-vies estimées du sol étaient trop longues, allant de 0,71 à 58 ans, très probablement influencées par plusieurs facteurs tels que la non-uniformité des échantillons et la croissance d’une épaisse couverture végétale sur les fermes en jachère qui réduirait les taux de volatilisation.