Thèse Devenir des Pfas dans les Sols Agricoles H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Avignon Université
École doctorale : Agrosciences et Sciences
Laboratoire de recherche : EMMAH - Environnement Méditerranéen et Modélisation des AgroHydrosystèmes
Direction de la thèse : Eric MICHEL ORCID 0000000180728517
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59

Résumé:

Les substances poly- et perfluoroalkylés (PFAS) sont des xénobiotiques utilisés depuis plusieurs décennies dans de nombreuses applications. Certaines sont persistantes dans l'environnement, et/ou nuisent à la santé des organismes vivants.
Les PFAS pénètrent dans les agroécosystèmes via les pesticides, les dépôts atmosphériques, l'irrigation avec des eaux contaminées et le recyclage de produits résiduaires organiques (PRO). Une fois dans les sols, ils peuvent être internalisés par les cultures ou migrer vers les nappes phréatiques, menaçant ainsi les ressources en eau, la faune du sol et les consommateurs.
L'objectif de cette thèse est d'étudier et modéliser le devenir des PFAS dans le continuum Produit Résiduaire Organique - Sol - Eau.

Il s'agira d'abord de comprendre comment les traitements subis par les PRO (ex : compostage) affectent la répartition des PFAS dans les différentes fractions de la matière organique en utilisant des procédés de fractionnement physique ou biochimique de la matière organique. La matière organique colloïdale contenue dans les PRO pourrait faciliter le transport de certains PFAS après épandage des PRO, un phénomène qui pourrait être exacerbé par la présence d'écoulements préférentiels dans les macropores du sol. Des simulations de pluies sur des colonnes de sol intact permettront de tester cette hypothèse. Enfin, les données acquises au cours de ces expériences seront utilisées pour paramétrer un modèle numérique de devenir des PFAS dans les sols. Les prédictions de ce modèle seront ensuite confrontées à des mesures de concentration en PFAS dans des eaux de lixiviation recueillies sur les essais au champ longue durée.

Les substances poly- et perfluoroalkylés (PFAS) sont des xénobiotiques utilisés depuis plusieurs décennies dans de nombreuses applications. Certains PFAS sont persistants et/ou nuisent à la santé des organismes vivants (Lyu et al., 2022). Des travaux récents montrent que les PFAS pénètrent dans les agro-écosystèmes via les pesticides, les dépôts atmosphériques, l'irrigation avec des eaux contaminées et le recyclage de produits résiduaires organiques (PRO). Une fois dans les sols, ils peuvent être internalisés par les cultures ou migrer vers les nappes phréatiques, menaçant ainsi les ressources en eau, la faune du sol et leurs consommateurs.

Cette thèse CIFRE s'inscrit dans le projet FluorAgro (2026-2030), soutenu par l'ANR, qui vise à identifier les sources de PFAS dans les agrosystèmes, prévoir leur devenir dans les sols et étudier leur biodisponibilité. La thèse contribuera spécifiquement à améliorer la prévision de leur devenir dans les sols.

Etudier et modéliser le devenir des PFAS dans le continuum Produit Résiduaire Organique - Sol - Eau.

Cet objectif général se décline en trois questions de recherche qui seront abordées à l'aide d'outils et de méthodes adaptées :

1 - Les procédés de traitement des PRO (digestion anaérobie, compostage) impactent-ils la distribution des PFAS dans les différentes fractions organiques ? Induisent-ils la dégradation de précurseurs d'acides perfluoroalkylés ? Quelles en seront les conséquences sur la mobilité des PFAS dans les sols après épandage ?
Prélèvement de PRO utilisés dans des essais au champ long terme, fractionnement physique ou extraction biochimique séquentielle de la matière organique avec différent solvants, quantification des PFAS dans chaque fraction (Sertillanges, 2020)

2 - Certains mécanismes pouvant contrôler le devenir des PFAS dans les sols ont été peu étudiés, notamment le transport préférentiel dans les macropores et le transport en phase colloïdale, qui facilite la mobilité de polluants qui seraient autrement peu mobiles (Michel et al., 2010). L'apport de matière organique colloïdale via les PRO exacerbera-t-il ce transport pour les PFAS à longues chaînes carbonées ? La diffusion depuis la matrice vers les zones d'écoulement préférentiel sera-t-elle le processus limitant la lixiviation des PFAS à chaînes plus courtes ?
Réalisation de pluies simulées en laboratoire sur des colonnes de sol non perturbé prélevées dans des essais au champ ong terme. Quantification de la fraction de PFAS transportée en phase colloïdale, caractérisation des colloïdes (organiques, minéraux, taille). Mesure des hydrogrammes de drainage et des courbes d'élution d'un traceur de l'eau.

3 - Afin de prédire le devenir des PFAS dans les sols (transfert vers la nappe, biodisponibilité pour les cultures et organismes vivants), un modèle numérique sera développé par un post-doctorant dans le cadre de FluorAgro. Le(la) doctorant(e) paramétrisera ce modèle à partir des expériences de pluies simulées sur colonnes, puis le validera en confrontant ses prédictions aux concentrations en PFAS mesurées dans des lysimètres sur les essais au champ longue durée.
Les travaux de modélisation se dérouleront dans la plateforme de Vsoil développée par INRAE à EMMAH (4 ingénieurs) pour l'ensemble de la communauté scientifique).