Depuis plusieurs années, dans de nombreuses villes de France et d'Europe, l'agriculture urbaine se développe avec l'expansion de structures associatives de jardins familiaux/ouvriers/partagés/privatifs.
Cette agriculture urbaine questionne sur les risques environnementaux et sanitaires induits notamment via la pollution des sols, de l'atmosphère ou des eaux d'arrosage.
L'étude du transfert sol-plantes-air permet de mieux estimer ce risque grâce à une meilleure connaissance du devenir des polluants. Cette étude s'est déroulée en 2 phases : la première a été réalisée en 2014 sur 6 communes de l'ouest de l'étang de Berre.
Protocole
Des jardiniers particuliers ou regroupés au sein de jardins associatifs ou partagés ont, durant la même période, cultivé dans les mêmes conditions des plants de salade (batavia). À l'issue de la période de culture, les chercheurs de l'IECP ont analysé et comparé les teneurs en polluants des différentes matrices (sol, eau d'arrosage, feuilles et racines des salades).
Points clés
Réalisée sur 6 communes, l'étude a analysé des sols de cultures, des légumes cultivés et des eaux d'arrosage
La question du transfert sols-plantes-air des polluants a été investiguée en 2 phases
Les résultats montrent que la proximité avec la zone industrielle augmente l'exposition des cultures potagères et le risque environnemental et sanitaire associés
Résultats importants
La proximité avec la zone industrielle augmente l'exposition des cultures potagères et le risque environnemental et sanitaire associés.
Résultats
Exposition
De façon générale, l'étude a montré une bonne qualité agronomique des sols. Toutefois, l'exposition des communes du sud du territoire aux émissions industrielles de la ZIP de Fos entraîne une contamination diffuse et modérée des sols de culture sur les communes de Fos-sur-Mer et Port-Saint-Louis-du-Rhône notamment en Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), mais également en cadmium (Cd), plomb (Pb), zinc (Zn), Polychlorobiphényles (PCB) et enfin en dioxines et furanes (PCDD-F).
Une autre voie de contamination avérée est celle des traitements phytosanitaires et amendements organiques qui entraîne des apports en métaux (cadmium, cuivre, zinc).
Ces résultats mesurés dans le sol se répercutent dans les salades avec, selon l'exposition, une accumulation préférentielle dans les racines (arsenic, cadmium, cobalt, chrome, antimoine, vanadium et zinc) ou dans les feuilles (plomb, cuivre, nickel). Pour l'ensemble de ces contaminants, les concentrations sont supérieures à Fos-sur-Mer et Port-Saint-Louis-du-Rhône, villes proches de la ZIP de Fos, par rapport aux villes du nord du territoire.
Par ailleurs, les concentrations en métaux mesurées dans les feuilles de salades cultivées à Port-Saint-Louis-du-Rhône et à Fos-sur-Mer sont supérieures aux concentrations habituelles relevées par l'ANSES, notamment pour le cobalt, le chrome, le vanadium et le plomb, avec des concentrations entre deux et trois fois supérieures aux concentrations habituelles.
Teneurs moyennes en polluants mesurées dans les feuilles de salades
Sélectionner le polluant à afficher :
Cliquez sur un polluant pour afficher le graphique.
Polluants et risque sanitaire
Risque sanitaire
Cette première phase a clairement montré une accumulation de différents polluants dans les salades, notamment les métaux et métalloïdes. Toutefois, le risque sanitaire qui en découle est modéré en cas d’ingestion de salades cultivées sur les communes de Fos-sur-Mer et Port-Saint-Louis-du-Rhône, notamment pour cadmium (Cd), cobalt (Co), plomb (Pb), vanadium (V) et dioxines-furanes (PCDD-F) si les salades cultivées sont bien rincées avant de les consommer (cf Figure DJE VGTX).
L’exposition aux poussières de sol peut engendrer un risque sanitaire en cas d’ingestion importante sur les communes de Fos-sur-Mer et Port-Saint-Louis-du-Rhône, notamment concernant la pollution aux HAP sur Port-Saint-Louis-du-Rhône et dioxines-furanes et PCB sur Fos-sur-Mer. Afin d’éviter l’envol de poussières, et diminuer l’exposition aux polluants, il est conseillé de travailler sur un sol humide (cf Figure DJE SOLS).
Pour préciser les impacts sanitaires en cas d'ingestion de végétaux ou de sols contaminés, la fraction bioaccessible moyenne en métaux et métalloïdes a été évaluée pour les végétaux et les sols (cf figure bioaccess). Les résultats montrent que le cadmium (Cd) accumulé dans les sols ou les tissus végétaux est directement assimilable par l’homme en cas d’ingestion (100 % de bioaccessibilité quelle que soit la matrice). L’ordre de bioaccessibilité des métaux et métalloïdes est sensiblement le même pour les sols et les végétaux, les métaux les plus bioaccessibles pour les deux matrices étant cadmium (Cd), cobalt (Co), cuivre (Cu) et zinc (Zn). Ces deux derniers sont des oligoéléments essentiels au métabolisme. La forte bioaccessibilité de cadmium (Cd) et cobalt (Co), dont la toxicité humaine a été reconnue (INERIS, 2006 ; INRS, 2013), met en avant le risque sanitaire lié à l’exposition et à l’ingestion de matrices contaminées par ces éléments. Le chrome (Cr) présente la plus faible fraction bioaccesssible, mettant en évidence la capacité de l’organisme à éliminer cet élément en cas d’ingestion. Par ailleurs, les métaux et métalloïdes présentent toujours une plus forte bioaccessibilité dans les matrices végétales que dans les sols. Ainsi, la mesure de la fraction bioaccessible permet de mieux évaluer la quantité de polluants dont l’organisme est exposé suite à l’ingestion de matrice contaminée, et de préciser les polluants les plus problématiques car facilement assimilés (Ca, Co, Cu, Zn).
Doses journalières d'exposition et bioaccessibilité
Sélectionner le graphique à afficher :
Cliquez sur un polluant pour afficher le graphique.
Après une première phase d'étude qui a porté sur une espèce végétale (salade) cultivée dans les 6 communes du Territoire Istres-Ouest-Provence, la seconde phase de l'étude transfert sol/plantes, s'est orientée sur différents types de végétaux cultivés en un même lieu : École Gérachios à Fos-sur-Mer. L'objectif était de connaître les voies d'exposition des différents types de végétaux et de déterminer leur capacité d'accumulation et de stockage.
Points clés
Apporter des connaissances sur la qualité des sols et des végétaux issus de jardins et potagers urbains afin d'évaluer les avantages et les risques sanitaires potentiels qu'induit le jardinage au sein de zones urbanisées et industrialisées.
Étudier l'influence du type de végétal et des voies de transfert (racinaire ou foliaire) sur la bioaccumulation des polluants dans les végétaux.
Étude réalisée sur la commune de Fos-sur-Mer.
Résultats
Présentation des sols de cultures
En toute logique, la qualité des sols par rapport à leurs teneurs en métaux et métalloïdes, excepté pour aluminium (Al) et nickel (Ni), va décroissant dans l'ordre suivant : S1 > S2 > S3. Dans le cas du Ni, la teneur la plus importante est mesurée dans le sol S2.
En lien
La première phase de l'étude du transfert des polluants des sols vers les plantes a produit des résultats explicites sur la répartition spatiale des contaminations.
Qualité de l'air et exposition atmosphérique
Facteurs de bioaccumulation (FB) et de translocation (FT) (cliquez pour agrandir)
En moyenne, sur la totalité de la période de relevés atmosphériques, les particules proviennent pour 20 % du temps par vent d'ouest et nord-ouest, caractéristique du mistral largement dominant dans la région. Le deuxième vent dominant au cours de la période de culture est le vent de sud-est, marin, présent environ 10 % du temps sur la totalité de la période. La Figure 6 indique que le vent du sud-ouest, qui ne représente que 5 % de la fréquence du vent, est à l'origine d'apports importants de particules (Nt supérieur à 15 000) indiquant une source de pollution proche. De même, les vents de sud-est, non dominants sur la période, excepté sur les deux premières quinzaines, apportent une quantité importante de particules. Ces observations semblent indiquer l'influence de la ZIP de Fos située au sud-ouest du site d'étude et du complexe pétrochimique de Martigues-Lavéra, situé au sud-est. La représentation du nombre de particules en fonction de la direction et de la force du vent, confirme que la ZIP de Fos pourrait être à l'origine de la majorité des particules prélevées à l'école Gérachios de Fos-sur-Mer.
Les concentrations des PM2,5 en métaux et métalloïdes les plus importantes sont mesurées pour le fer (Fe), l'aluminium (Al), le zinc (Zn) et le chrome (492, 131, 51 et 22 ng/m³ respectivement). Les mêmes résultats sont observés pour la Jauge Owen, qui échantillonne les particules grossières (5-10 μm). Selon la somme des métaux, la plus faible exposition est mesurée lors de la première moitié d'avril (68 ng/m³), et la plus forte exposition est observée lors de la dernière semaine de mai (126 ng/m³) dominée notamment par l'Al et le Fe. D'importantes émissions de Zn ont été mesurées en avril. Les taux importants en Al et en Fe semblent confirmer l'impact de la ZIP de Fos et notamment de l'industrie sidérurgique et des scories.
Une exposition atmosphérique importante a été constatée en HAP et notamment pour :
Benzo(b)fluoranthène
Sources : raffinerie, cokerie, trafic automobile
Fluoranthène
Sources : trafic, incinérateur de déchets, raffinerie
Benzo(a)pyrène
Inférieure à 1 ng/m³ mais supérieure à Paris (0,17 ng/m³)
Focus technique
3 types de végétaux ont été définis : légumes à feuilles (salade), tubercules (radis), légumes à fruits (fèves). Des plants âgés de 15 jours ont été mis en culture, pendant 7 semaines, soit en pleine terre (sol S2 - transfert foliaire et racinaire) soit en pot avec du terreau protégé (sol S1 - transfert foliaire). Enfin, des légumes ont également été cultivés en pot, toujours sur le site de l'école de Gérachios, mais avec de la terre provenant d'un site industriel pollué (sol S3). L'arrosage a été réalisé de façon similaire pour l'ensemble des plants, en fonction des besoins spécifiques de chaque type de légume. Des jauges OWEN ont également été implantées, afin de recueillir les apports atmosphériques de poussières sédimentables et de dépôts humides lors des épisodes de pluies notamment.
Notions fondamentales :
- Facteur de bioaccumulation (FB) : Évaluation de la capacité de bioaccumulation des végétaux. Il s'agit du rapport des concentrations mesurées dans le végétal sur les concentrations mesurées dans le sol. Un FB supérieur à 1 indique que le composé considéré est plus concentré dans le végétal que dans le sol, il permet de définir la capacité de bioaccumulation d'une espèce végétale pour le composé considéré.
- Facteur de translocation (FT) : Détermination de la répartition des composés dans un végétal entre les structures racinaires et foliaires. Il est calculé à partir des concentrations mesurées dans les feuilles sur les concentrations mesurées dans les racines. Un FT supérieur à 1 indique que le composé considéré est majoritairement stocké dans les feuilles.
Bioaccumulation dans les végétaux cultivés
Contribution des tissus racinaires et foliaires dans le stockage des polluants organiques et métalliques pour les différentes espèces et dans les différentes conditions de culture (S1, S2, S3) — cliquez pour agrandir
Légume feuille (salade) : quelle que soit l'exposition (racinaire ou foliaire), un stockage dans les racines est observé pour de nombreux métaux excepté le cadmium, le chrome, le cuivre, le zinc et le fer. Concernant les organochlorés, les dioxines-furanes sont majoritairement stockées dans les racines. Les PCB, absorbés préférentiellement par la voie foliaire, sont répartis de façon assez homogène entre les racines et les parties consommées du végétal, cette répartition étant fonction du nombre de chlore.
Légume fruit (fève) : la majorité des métaux sont stockés dans les racines excepté le cuivre, le molybdène et le zinc, des oligoéléments, stockés préférentiellement dans le fruit ou la feuille car utilisés dans le métabolisme de la plante. Les polluants organiques, absorbés principalement par voie foliaire, sont préférentiellement stockés dans les parties aériennes, principalement les feuilles. Une accumulation des furanes, polluant cancérogène probable (EFSA, 2007) notamment émis par l'activité industrielle, est observée dans le fruit.
Légume racine (radis) : la tubercule étant la partie consommée de la plante, la majorité des polluants organiques et métaux sont stockés dans les feuilles exceptés pour l'arsenic et pour les PCB indicateurs à fort poids moléculaire.
L'absorption et le stockage des polluants dans les végétaux cultivés sont donc dépendants du type de plante et du polluant considéré. Les PCB sont préférentiellement stockés dans la partie aérienne, ce qui met en évidence la prédominance de la voie foliaire dans l'absorption des PCB. Pour les dioxines/furanes, la translocation des polluants dépend du type de plante.
Conclusion
Le risque sanitaire est donc faible pour la consommation de végétaux. Il est en revanche plus élevé en cas d'ingestion de poussières de sol.
Informations
Phase : 1
Année : 2014
Communes : 6 communes
Culture : Salade (batavia)
Phase : 2
Lieu : École Gérachios, Fos-sur-Mer
Végétaux : 3 types (feuilles, fruits, racines)
Durée culture : 7 semaines
Sols : 3 types (S1, S2, S3)