Projet H2020 RESOURCE : Evaluation de la qualité des eaux souterraines dans les zones d'élevage intensif : Le recyclage du fumier est-il une source majeure de contamination et de propagation de gènes de résistance aux antibiotiques ?
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2020
- Budget alloué 170.121,6 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet RESOURCE
Plusieurs tâches ont été réalisées au sein de RESOURCE pour atteindre les objectifs du projet. Des méthodologies et protocoles analytiques spécifiques ont été développés pour analyser des antibiotiques et des ARG sélectionnés dans le fumier (principalement du lisier de porc) et les eaux souterraines. Un protocole simplifié a été établi pour la caractérisation de la matière organique dissoute (MOD) dans les eaux souterraines et son analyse statistique ultérieure. Des études approfondies de surveillance sur le terrain ont été menées, en collectant des échantillons d’eaux souterraines et de fumier, dans des zones de production animale intensive et où les eaux souterraines sont également utilisées comme source d’eau potable. En plus d’analyser les antibiotiques et les ARG dans le fumier, leur réduction avec différentes technologies de traitement a également été évaluée comme stratégie pour réduire les risques potentiels pour l’environnement et la santé humaine.
Les résultats ont montré une présence généralisée d'antibiotiques largement utilisés dans l'élevage dans le fumier (c'est-à-dire le lisier de porc) à des concentrations élevées (de µg L-1 à même mg L-1). Certains de ces antibiotiques étaient également présents dans des échantillons d’eau souterraine, principalement à de faibles concentrations (ng L-1). Cependant, dans certains cas, ils ont même atteint des niveaux significatifs (µg L-1). Des gènes conférant une résistance aux classes d’antibiotiques détectées ont également été trouvés dans le fumier et dans les eaux souterraines, avec des valeurs de 4×10⁻ à 5×10⁻ nombre de copies/L d’eau dans les eaux souterraines. La réduction des antibiotiques lors du traitement du fumier a été modérée (allant de 40 % à l’élimination complète de certains composés), ce qui suggère que le prétraitement avant l’application au champ est une alternative appropriée pour réduire les risques environnementaux.
L'analyse de la matière organique dissoute (MOD) a révélé que la majorité des formules moléculaires étaient des composés CHO, tandis qu'un pourcentage considérable contenait également de l'azote et du soufre (~15-20 %, respectivement). L'utilisation de diagrammes de van Krevelen (tracés des rapports atomiques H/C par rapport à O/C) a montré que tous nos échantillons étaient dominés par des molécules de la région de type lignine. Enfin, nous avons également pu établir des relations entre les antibiotiques et la composition du MOD. L’analyse des échantillons d’eaux souterraines au cours de différentes saisons a montré une grande variabilité dans les composés détectés et leurs concentrations. Cela rend difficile l’évaluation de la qualité des eaux souterraines pour l’usage public, ainsi que la mise en œuvre de stratégies de surveillance efficaces.
Les résultats du projet ont été diffusés à travers différentes stratégies, telles que : (i) la publication d’articles dans des revues en libre accès (deux articles sont en préparation et seront soumis une fois terminés) ; (ii) contributions orales et par affiches lors de conférences nationales et internationales ; (iii) l’organisation d’un atelier avec les parties prenantes, les agriculteurs et les utilisateurs finaux ; (iv) l’élaboration d’un guide technique en libre accès sur la réduction des antibiotiques dans le traitement du fumier et l’élaboration de lignes directrices pour une réutilisation sûre du fumier ; (v) la diffusion des activités et des résultats du projet dans le bulletin annuel de l'institut, la conférence du 10e anniversaire « Water Research in Perspective: Beyond 2020 » et l'Initiative de l'UE sur le changement climatique, toutes ouvertes au grand public et (vi) la présentation d'un mémoire de master, entre autres.
Les eaux souterraines sont une ressource essentielle, en particulier dans les zones où les eaux de surface sont limitées ou de mauvaise qualité. Environ 75 % des habitants de l’Union européenne dépendent des eaux souterraines comme source d’eau potable, ce qui en fait une ressource importante pour l’industrie et l’agriculture. Dans les zones agricoles où l’élevage est intensif, la qualité chimique et microbiologique des eaux souterraines pourrait être sérieusement compromise par l’utilisation excessive de fumier animal comme engrais organique.
D’un point de vue chimique, le fumier animal est riche en nutriments bénéfiques pour la croissance des cultures et le conditionnement du sol, et offre le potentiel de fermer le cycle des nutriments. Cependant, il peut également contenir de fortes concentrations d’antibiotiques et de gènes de résistance aux antibiotiques (GRA), et sa réutilisation comme engrais peut être une voie importante de contamination des eaux souterraines.
La propagation de la résistance aux antibiotiques est devenue un problème majeur de santé publique mondiale, car plusieurs organismes infectieux sont devenus résistants aux antibiotiques les plus couramment prescrits, réduisant ou éliminant leur effet thérapeutique. Un fait alarmant est qu’environ 25 000 citoyens européens (5,1 pour 100 000 habitants) meurent chaque année d’infections causées par des bactéries qui ont développé une résistance aux antimicrobiens.
L'objectif principal de RESOURCE était d'élargir les connaissances sur le rôle de la réutilisation du fumier animal comme source majeure de contamination des eaux souterraines dans les zones agricoles à forte production animale en : (i) analysant des antibiotiques multi-classes et des ARG sélectionnés et (ii) en utilisant une approche innovante, basée sur la caractérisation en masse de la matière organique dissoute (MOD), par spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS), pour découvrir l'empreinte chimique de masses d'eau souterraines sélectionnées impactées par le fumier utilisées comme sources de production d'eau potable. Le DOM est une combinaison de nombreuses substances, telles que les acides humiques et fulviques, les polysaccharides, les protéines, les lipides, entre autres. Sa caractérisation est intéressante car il peut réagir avec les désinfectants lors du traitement de l’eau potable et générer des sous-produits de désinfection potentiellement toxiques pour la santé humaine.
La protection des eaux souterraines est l’un des derniers champs de bataille environnementaux en Europe. Elle est utilisée comme source importante pour la production d’eau potable dans toute l’Europe et, à ce titre, la préservation de sa qualité chimique et microbiologique est d’une importance vitale. Dans les zones agricoles où l’élevage est intensif, la qualité des eaux souterraines pourrait être sérieusement compromise par l’utilisation excessive de fumier comme engrais organique.
Le fumier animal peut contenir des niveaux élevés de contaminants organiques (par exemple, des antibiotiques, des composés contenant de l’azote) et des bactéries porteuses de gènes de résistance aux antibiotiques (GRA), et sa réutilisation comme amendement du sol pourrait être une voie importante d’entrée de ces contaminants dans les masses d’eau souterraines.
Ce projet vise à élargir les connaissances sur le rôle du recyclage du fumier animal comme source majeure de contamination des eaux souterraines en : (i) analysant des antibiotiques multi-classes et des ARG sélectionnés et (ii) en utilisant une approche innovante, basée sur la caractérisation de la matière organique dissoute en vrac (DOM) à l'aide de la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS), pour découvrir le modèle chimique de masses d'eau souterraines sélectionnées affectées par le fumier utilisées comme sources de production d'eau potable, et pour fournir des preuves du rôle du recyclage du fumier comme source majeure de contamination des eaux souterraines. pollution.
RESOURCE est un projet de grande importance sociale en Espagne. La fermeture de grandes usines de traitement du fumier en 2014 et la production de grandes quantités de déchets non traités qui en résulte pourraient mettre en péril la santé chimique et microbiologique des puits d’eau potable. Les résultats de ce projet seront donc très utiles pour évaluer l’état actuel des masses d’eau souterraines et contribueront à prévenir de graves problèmes pour l’environnement et la santé humaine. L’expérience du boursier, combinée à l’excellente infrastructure et aux capacités disponibles à l’ICRA, crée une combinaison idéale pour la réussite du projet.
RESOURCE a contribué à combler les lacunes existantes dans les connaissances concernant le rôle de la réutilisation du fumier animal comme source majeure de contamination des eaux souterraines par les antibiotiques et les ARG. De plus, elle a fourni de nouvelles informations sur l’empreinte de la matière organique dissoute (MOD) et son système d’écoulement hydrogéologique dans les masses d’eau souterraines impactées par le fumier. La combinaison d’outils chimiques (méthodes objectives et empreinte DOM) et microbiologiques pour évaluer la qualité des eaux souterraines était également un aspect novateur du projet.
Les recherches menées à RESOURCE ont eu une grande pertinence sociale, tant au niveau national qu’international. L’Espagne est l’un des principaux producteurs de bétail en Europe. En raison de cette production animale intensive, un important excédent de fumier est appliqué aux champs agricoles, ce qui peut conduire à la dégradation des ressources en eaux souterraines. D’autre part, la résistance aux antibiotiques et sa propagation dans l’environnement constituent un problème majeur de santé publique à l’échelle mondiale et un sujet d’intérêt général pour les objectifs politiques de l’UE.
RESOURCE a contribué à faire la lumière sur ces importantes questions environnementales et de santé humaine. Les résultats obtenus ont permis d’identifier les antibiotiques prioritaires sur lesquels se concentrer dans les futures études de surveillance et qui devraient être inclus dans la future législation en tant que contaminants prioritaires. Ils ont également souligné la nécessité de garantir des pratiques de gestion du fumier sûres et ont insisté sur la nécessité de réduire l’utilisation d’antibiotiques dans l’élevage afin d’éviter les risques potentiels pour l’environnement et la santé humaine.
- FUNDACIO INSTITUT CATALA DE RECERCA DE L'AIGUA (ICRA-CERCA)
Projets connexes
