PFAS dans les systèmes plantes-biosolides-sols : répartition et impacts sur les communautés microbiennes du sol aux États-Unis

Introduction

Les substances poly- et perfluoroalkylées (PFAS) forment une famille de contaminants persistants, omniprésents dans l'environnement en raison de leur utilisation industrielle et domestique. L'épandage de biosolides sur les terres agricoles représente une voie majeure d'entrée des PFAS dans les écosystèmes agroenvironnementaux. Cet article présente une synthèse des connaissances sur la distribution des PFAS dans le continuum plante-biosolides-sol et analyse leurs impacts potentiels sur les populations microbiennes du sol, à partir d'une étude réalisée aux États-Unis.

Contexte : Les PFAS et les biosolides

Les PFAS

Issus de la chimie organofluorée, les PFAS se caractérisent par leur stabilité chimique et leur résistance aux processus de dégradation. On distingue notamment les perfluorooctanesulfonates (PFOS) et perfluorooctanoates (PFOA), présents dans de nombreux produits de consommation. Leur persistence en fait des polluants d'intérêt mondial.

Les biosolides comme vecteurs de PFAS

Les biosolides sont des sous-produits du traitement des eaux usées valorisés en amendements organiques sur les sols agricoles. Toutefois, ils peuvent contenir des PFAS, transferts depuis l'effluent urbain, posant la question du risque environnemental associé à leur application.

Distribution des PFAS dans le continuum plante-biosolide-sol

Répartition dans les compartiments

L'étude menée aux États-Unis met en évidence une distribution hétérogène des PFAS dans les systèmes amendés en biosolides :

• Sol : Les PFAS s'accumulent préférentiellement dans la fraction minérale du sol, particulièrement dans les horizons superficiels.
• Biosolides : Ceux-ci constituent le principal vecteur d'apport initial de PFAS.
• Plantes : Certaines espèces végétales sont susceptibles d'absorber des PFAS via les racines, avec une translocation, quoique limitée, vers les parties aériennes.

Facteurs influençant la mobilité

• Structure chimique des PFAS : Les chaînes courtes présentent une mobilité plus élevée et sont plus biodisponibles pour les plantes.
• Propriétés du sol : Texture, teneur en matière organique et pH conditionnent la rétention ou la migration des PFAS.
• Type de biosolides et modalités d'épandage : La forme et la fréquence d'épandage déterminent la charge en PFAS dans le système.

Impacts des PFAS sur la communauté microbienne du sol

Modifications structurelles

L'exposition chronique des bactéries et champignons du sol à des PFAS entraîne des modifications dans la composition et l'abondance des principales classes microbiennes, notamment :

• Réduction de la diversité microbienne dans les zones les plus contaminées.
• Déséquilibres fonctionnels, avec une prédominance de taxons plus tolérants aux PFAS.

Conséquences fonctionnelles

• Activité enzymatique : Les PFAS impactent négativement certaines enzymes du sol impliquées dans le cycle de l'azote et du carbone.
• Dégradation de la matière organique : Les processus de minéralisation s'en trouvent parfois ralentis, modifiant la dynamique de l'humus.
• Interactions plante-microorganismes : L'absorption racinaire des PFAS peut indirectement moduler le microbiote rhizosphérique et les symbioses.

Risques pour la chaîne alimentaire et la santé humaine

La bioaccumulation de PFAS dans les produits agricoles issus de parcelles amendées en biosolides demeure une préoccupation majeure. Les résultats de l'étude américaine suggèrent :

• Une absorption variable selon l'espèce végétale et le type de PFAS.
• Un transfert faible mais non nul du sol vers la plante, avec un risque d'entrée dans le réseau trophique.

Perspectives de gestion et de remédiation

Face à la persistance des PFAS et à leur mobilité dans les agroécosystèmes, les auteurs recommandent :

• Surveillance accrue lors des applications de biosolides : quantifier les PFAS afin de prévenir la contamination chronique.
• Recherches complémentaires sur la tolérance et la bioremédiation microbienne spécifique.
• Développement de pratiques agricoles alternatives, telles que la fractionnement sélectif des biosolides ou l'utilisation de cultures peu accumulatrices de PFAS.

Conclusion

L'incorporation de biosolides contaminés par les PFAS sur les terres agricoles modifie la dynamique des contaminants dans le continuum plante-biosolide-sol et influe négativement sur la structure et la fonctionnalité des communautés microbiennes du sol. La compréhension approfondie des mécanismes de distribution des PFAS et de leur impact microbien s'avère donc décisive pour une gestion raisonnée des amendements organiques et la préservation de la qualité des sols agricoles.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389425026731?dgcid=rss_sd_all