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Pesticides > Chapitre 5 > Flashcards

Chapitre 5 Flashcards

Partie 1

1
Q

Propriétés des pesticides (nature ionique)

A

Cinq types principaux : (influence du pH)
1. Pesticides acides
2. Pesticides basiques
3. Fortement basiques
4. Pesticides amphotères
5. Pesticides non ioniques
Le type dépend:
Des groupements fonctionnels présents
De la position des groupements fonctionnels sur la structure

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Q

Propriétés des pesticides (polarité et solubilité à l’eau)

A
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3
Q

Propriétés des pesticides (Coefficient de partage octanol-eau (Koe))

A
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4
Q

Propriétés des pesticides (rétention par les surfaces)

A
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5
Q

Propriétés des pesticides (volatilisation des pesticides)

A
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6
Q

Propriétés des pesticides (Transformation des pesticides)

A
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7
Q

Pesticides acides

A

Donneurs de protons (H+)
Principaux groupements fonctionnels:
- carboxylique
- hydroxy, OH-phénolique
- aminosulfonyl
Développement de charges négatives à la surface de la molécule de pesticide selon le pH
3 situations :
- pH = pKA (équilibre)
- pH < pKA (forme neutre/non ionisée domine)
- pH > pKA (force acide/ionisée domine)

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8
Q

Impacts formulation sous forme de sels

A

Modifier les propriétés physico-chimiques
de la molécule
- Solubilité à l’eau
- Hydrophobicité
- Tension de surface
- Volatilité

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9
Q

Pesticides basiques

A

Accepteurs de protons (H+)
Principaux groupements fonctionnels:
- amine primaire et secondaire
- thioéther
- thiol
Développement de charges positives à la surface de la molécule de pesticide selon le pH
3 options :
- pH = pKA (équilibre)
- pH < pKA (forme positive domine)
- pH > pKA (forme neutre domine)

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10
Q

Pesticides fortement basiques

A
  • Famille des bipyridilliums (ammoniums quaternaires)
  • Groupements fonctionnels basiques
  • pKA = 11
  • Toujours chargés positivement (pH normal)
  • Fortement retenus par les sols (échange ionique, transfert de charge)
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11
Q

Pesticides amphotères

A

Possèdent sur leur structure des groupements fonctionnels
- Accepteurs de protons
- Donneurs de protons
Développement de charges :
- Positives
- Négatives
(Ex. glyphosate (ROUNDUP))

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12
Q

Pesticides non ioniques

A

Aucun développement de charge peu importe les conditions
- Pas de groupements fonctionnels ionisables
- Groupement fonctionnels « ionisables » présents sur la structure à un endroit qui ne favorise pas leur ionisation

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13
Q

Nature ionique et comportement

A

Pesticides « ionisables » :
- Caractéristiques de charge
dépendent du pH (pKA)
- Solubilité (eau, lipides) dépend
du pH (forme ionisée = plus polaire)
- Adsorption dépend du pH
- Effet sur l’absorption par les
cellules des plantes
- Qualité de l’eau de mélange ….

Pesticides « non ionisables » :
- Aucune variation de propriétés
selon le pH (pas de pKA)
- Solubilité à l’eau généralement
plus faible (mais … dépend de la
polarité)
- Habituellement très solubles
dans les lipides
- Adsorption principalement par
la matière organique du sol (et
indépendante du pH)

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14
Q

Polarité des pesticides

A
  • Polarité = présence d’un dipôle
  • Dipôle = répartition inégale des électrons dans une molécule
  • Ionisation de la molécule n’est pas nécessaire pour qu’elle soit polaire
  • MAIS les composés ionisables = polaires
  • DONC, polarité augmente lorsque la molécule est ionisée
  • Polarité affecte la solubilité à l’eau des pesticides (plus polaire = plus soluble)
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15
Q

Solubilité à l’eau

A
  • Fixe pour un produit
  • Dépend de la température, du pH, de la présence de co-solvants
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16
Q

Coefficient de partage octanol-eau (Koe)

A

Kow (ou Koe ou P)
Plus la valeur est élevée :
- Plus l’affinité du composé avec les lipides est grande (bioaccumulation)
- Plus l’affinité avec la matière organique du sol est importante (persistance dans l’environnement)

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17
Q

Rétention par les surfaces (définitions)

A

Adsorption = Rétention d’un composé par une surface
L’adsorption dépend :
- Du pesticide
- De la surface
- De l’environnement

Désorption = inverse de l’adsorption
L’adsorption peut être :
- Complètement réversible
- Partiellement réversible
- Complètement irréversible (accumulation)

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18
Q

Rétention par les surfaces (pk s’y intéressé?)

A
  • Efficacité (non disponible)
  • Persistance dans l’environnement
  • Rémanence
  • Effets résiduels, impacts sur les cultures
    subséquentes
  • Mobilité dans l’environnement (mouv. avec particules)
  • Nettoyage de l’équipement (adhèrent aux parois)
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19
Q

Rétention par les surfaces (caractéristiques des pesticides qui influencent la rétention)

A
  • Structure chimique (groupes fonctionnels)
  • Propriétés de charge (solubilité eau)
  • Polarité
  • Constituants (minéraux vs matière organique)
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20
Q

Rétention par les surfaces (mécanismes de rétention)

A
  • Plusieurs mécanismes de rétention possibles pour un même pesticide
  • Pas nécessaire d’avoir une charge sur le
    pesticide (ou la surface) pour être retenu
21
Q

Rétention par les surfaces (mesure rétention)

A

Différentes approches

  1. Conditions de transport (traceur inerte, si arrive peu après = faible rétention)

Avantages :
- Représentation « proche » des conditions
naturelles de transport dans le sol
Inconvénients :
- Méthode longue et coûteuse
- Analyse des résultats complexe (modélisation)

  1. Conditions d’équilibre (Isothermes d’adsorption)
    - Dosage de la quantité de pesticide qui reste en solution
    - Mesure paramètres utiles pour comparer
    les pesticides
    - Modèle le plus répandu pour les pesticides = Freundlich
    – 3 formes (types d’isothermes)
    - n > 1 : molécules adsorbées stimulent l’adsorption d’autres molécules (rare)
    - n < 1 : adsorption des molécules par les surfaces est de plus en plus difficile
    - n = 1 : très répandue pour plusieurs pesticides sur plusieurs surfaces

Avantages :
- Rapide, simple et économique
- Permet de comparer les pesticides entre eux
Inconvénients :
- Évalue ce qui se passe à l’équilibre
- Très différent des conditions naturelles

22
Q

Coefficient d’absorption Kd

A
  • n = 1 = Forme d’isotherme linéaire
  • Permet d’obtenir un coefficient d’adsorption Kd (pente de
    l’isotherme)
  • Kd est utile si unique (ou presque) pour un même pesticide sur différentes surfaces (propriété du pesticide)
23
Q

Variabilité du Kd

A

Grande variabilité dans les valeurs de Kd obtenues pour
un même pesticide sur différentes surfaces (sols)
Pourquoi?
- Variabilité dans la composition des surfaces adsorbantes (sols)

ØSolution?
Transformation du Kd

ØComment?
ØHypothèse: C’est la quantité de matière organique influence la rétention du pesticide

24
Q

Transformation Kd en Koc

A
  • Division du Kd par le contenu en matière organique = ramener tous les sols à un même niveau de matière organique
  • Les valeurs de Kd relativement constantes si l’hypothèse vraie.
    Kd – Koc (ou Kom) (valeur dans tables de propriétés des pesticides)
25
Pourquoi Kd n'est pas constant?
- La matière organique du sol n’est pas la seule composante qui retient le pesticide - Variabilité dans la composition de la matière organique - Effet du pH (pesticides ionisables) - Dégradation du pesticide - Effet de cinétique (vitesse de réaction) - Isotherme non linéaire - Charges opposées s’attirent et celles de même signe se repoussent
26
Utilité Koc
- Indicateur de la rétention d’un pesticide par les surfaces - Lien entre le Koc et la mobilité (lessivage, érosion) d’un pesticide dans les sols - Plus le Koc est élevé, moins le pesticide est lessivé
27
Volatilisation des pesticides
La pression de vapeur (composé pur) : - tendance d’un composé pur à passer de la phase solide (sublimation) ou liquide à la phase gazeuse - Plus la pression de vapeur est élevée, plus le composé est volatil La constante de Henry (composé dilué dans l’eau) : - Tendance d’un composé présent dans l’eau à être transféré vers la phase gazeuse (plus valeur est élevée, plus le composé est volatil) - Cette constante peut être exprimée avec différentes unités
28
Transformation des pesticides
Transformation = changement Dégradation = bris d’une partie d’une molécule - Oxydation, réduction, hydrolyse - Formation de produits secondaires de dégradation - Minéralisation: Dégradation complète d’une molécule organique en molécules inorganiques simples (but recherché) Synthèse = Liaison avec d’autres molécules (tolérance d'une plante à un pesticide)
29
Transformation des pesticides : Dégradation – Bris d’une molécule - Réactions
Oxydation - Perte un ou plusieurs électrons - Besoin de O2 - Réactions possibles dans l’eau, les sols et les plantes - Produits secondaires plus polaires - Bris de l'anneau aromatique ou hétérocyclique (2 OH collés, composition anneau affecte facilité de bris) Réduction - Gain un ou plusieurs électrons - Conditions anaérobies - Le pesticide agit comme accepteur d’électrons (au lieu de l’oxygène) Hydrolyse - Réaction catalysée par H2O - Enzymes impliquées (Estérases, Phosphatases, Lyases, Hydrolases) - Hydrolyse acide (facilité en condition acide) - Hydrolyse alcaline (att. pH mélange pour éviter hydrolyse)
30
Transformations des pesticides : réactions de synthèse
Conjugaison : - Liaison entre deux molécules - Se produit beaucoup dans les plantes Condensation : Liaison de plusieurs molécules ensemble
31
Transformations des pesticides : nature des processus impliqués (trans. abiotiques)
Transformations abiotiques : - Réactions qui se produisent sans l’intervention de microorganismes - Transformations chimiques -- Peuvent se produire (dans le noir et dans un milieu stérile) -- Nécessitent parfois un catalyseur (Métal, Argile, Matière organique) - Transformations photochimiques -- Absorption d’énergie lumineuse -- Réactions qui peuvent se produire * À la surface des feuilles * Dans les premiers mm du sol * Dans les premiers cm de la surface de l’eau * Dans l’atmosphère Familles de pesticides susceptibles à la photolyse (Triazines, Organophosphorés, Carbamates, Pyréthrines naturelles)
32
Transformations des pesticides : nature des processus impliqués (trans. biotiques)
Transformations biotiques : - Réactions qui se produisent avec l’intervention de microorganismes (plus nombreuses) - Influence des microorganismes (Bactéries, champignons, actinomycètes) - Seules réactions qui permettent la minéralisation d’un pesticide organique - Enzymes : -- Endo-enzymes (dans l’organisme) -- Exo-enzymes (dans l’environnement) Types d’interactions? - Métabolisme (D) = utilisé directement comme nourriture par MO - Co-métabolisme (D) = trans, par MO, mais pas nourriture - Accumulation (I) - Effets secondaires de l’activité microbienne (I)
33
Transformation des pesticides : produits de transformation
Produit transformation peut-être : - aussi toxique - plus toxique - plus dommageable - plus hydrophobe
34
Cinétique de transformation
Transformation d’un pesticide dans le temps : - Permet d’évaluer la demi-vie = Temps nécessaire pour que la moitié de la molécule soit disparue - Différentes demi-vies selon ce qu’on mesure : ** Pas linéaire - Demi-vie de dégradation = disparition de la molécule d’origine par dégradation en conditions contrôlées - '' de minéralisation = minéralisation du pesticide en fonction du temps (molécules marquées) - '' d’hydrolyse = formation de produits d’hydrolyse en fonction du temps - '' de photolyse - '' de dissipation au champ = disparition du produit d’origine d’un endroit donné en fonction du temps
35
Évaluation de la disparition de la molécule originale
- Essais au champ (conditions naturelles) - Prélèvement d’échantillons à un endroit donné à différents moments après l’application du pesticide -Analyse de la disparition du composé original en fonction du temps - Permet d’évaluer la demi-vie de dissipation au champ - Processus responsables de la disparition du composé sont : l’absorption par les plantes, le lessivage, le ruissellement, la volatilisation, la dégradation, ...
36
Compartiments environnementaux et processus
Application au sol/sur le feuillage... 1. Dérive 2. Délavage des feuille 3. Lessivage et mouvements préférentiel 4. Volatilisation 5. Transport atmosphérique 6. Ruissellement/érosion 7. Retombée (pluie, neige) ** Voir schéma
36
Pesticides dans l'air (Comment?)
- Dérive de gouttelettes de pulvérisation - Volatilisation de résidus de pesticides
36
Pesticides dans les sols (Comment?)
- Application directe sur les sols - Délavage des feuilles - Dérive de gouttelettes de pulvérisation - Retombées atmosphériques (pluie, neige, …)
36
Pesticides dans les sols (Devenir?)
- Absorption par les plantes - Rétention - Transformation - Effet sur les organismes telluriques - Volatilisation - Transport
37
Évaluation de la formation de produits de transformation
- Au labo et au champ - Prélèvement d’échantillons en fonction du temps - Analyse du ou des produits de transformation Contraintes : - Les produits de transformation doivent être connus - Plusieurs voies de transformation - Produits de transformation sont soumis aux mêmes processus de dissipation que le composé original - Dans certains cas: demi-vie de dégradation - Dans l’eau: demi-vie d’hydrolyse
37
Pesticides dans l'air (Devenir?)
- Transport atmosphérique - Retombées - Transformation dans l’atmosphère
38
Pesticides dans l'eau
Suivi des rivières au Québec : - Réseau-rivières (suivi des pesticides dans les cours d'eau) - Réseau de base (pour les pesticides)
39
Pesticides dans l'eau (comment?)
- Dérive (avec le vent) - Dépositions atmosphériques - Ruissellement de surface - Érosion hydrique - Érosion éolienne - Mouvement vers les drains ou nappe perchée - Application directe
40
Pesticides dans l'eau (Devenir?)
- Colonne d’eau - Sédiments (rétention) - Effets sur les organismes aquatiques - Bioaccumulation, bioamplification - Transformations - Contamination des sources d’eau potable - Peut se retrouver éventuellement dans les eaux de surface
41
Mouvements des pesticides
1. Entrée rapide = Mouvement préférentiel - Voies naturelles - Voies causées par l’homme - Phénomène présent partout, difficile à prédire 2. Entrée plus lente = Lessivage - Déplacement dans les pores du sol avec l’eau - Porosité et conduc9vité hydraulique - Le mouvement est ralenti par la rétention du pesticide par les surfaces (Koc) Dépendent de quoi? - Propriétés des pesticides? - Application? - Hydrologie?
42
Propriétés des pesticides Indice de GUS
Groundwater Ubiquity Score - DT50 = demi-vie dans le sol - Koc = coefficient de réten9on (cm3/g ou L/kg) - Considère uniquement deux caractéristiques du pesticide - Lesquelles sont très variables …..
43
Caractéristiques des puits vulnérables
- Puits de surface - Puits localisés dans des zones où le sol est sableux ou graveleux - Puits en bas de pente par rapport à l’application (dans le sens de l’écoulement de l’eau) - Faible distance entre le puits et la zone traitée
44
Facteurs qui affectent la persistance et la mobilité des pesticides?
- Gestion (travail du sol, gestion des résidus de culture) - Climat (pluie, vitesse du vent) - Sols (texture, porosité) - Pesticides (rétention, polarité) - Utilisation (dose et fréquence d'utilisation)

Pesticides (4 decks)

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