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Book Sections Year : 2016

Theoretical approach to chlordecone biodegradation

Approche théorique de la biodégradation de la chlordécone

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Abstract

Chlordecone (CLD) is an organochlorine insecticide that was used from 1972 to 1993 in the French West Indies (FWI) to control the populations of black weevil in banana plantations. This pesticide, with recognized neurotoxic, endrocrine, reproductive and carcinogenic effects, is nowadays responsible of an unprecedented sanitary, economic and social crisis in FWI. Thanks to the management options taken in the past years by the authorities to avoid the population dietary exposure the crisis is fortunately essentially contained. A final solution to the problem would consist however to eliminate the source of CLD responsible for the diffuse pollution of all the FWI environmental compartments and related food resources and so to destroy the stock of CLD still presents in the soils. One of the cheapest and most environmental friendly destruction methods corresponds to microbial degradation. Such a mode of destruction seems to be particularly appropriate in the case of FWI since it can often be implemented in situ, using techniques (e.g., watering; addition of nutrients, labile organic matter, microorganisms) that are fairly easy to incorporate into existing agricultural practices. The latter is important as the pollution is estimated to cover some 19,000 ha of arable lands. Until now however there is no evidence of natural attenuation in the environments impacted by chlordecone and so of the possibility to stimulate the rate of the process. The reason usually advocated to explain this apparent absence of degradation in the environment is the peculiar chemical structure of CLD (bishomocubane “cage” structure with a high steric hindrance caused by the 10 chlorine atoms bound to the cage), coupled to its low aqueous solubility (3 mg/l at 20°C) and high hydrophobicity (Log Kow 20°C, pH 7 = 4.5) that would make it refractory to degradation. In this chapter through a thermodynamic approach, we demonstrate that there is no energetic reason why the structure of CLD should not be amenable to microbial degradation and we propose some possible reasons for the apparent absence of CLD degradation in FWI and what could be done to reverse the situation.
La chlordécone (CLD) est un insecticide organochloré utilisé de 1972 à 1993 dans les Antilles françaises pour lutter contre les populations de charançon noir dans les bananeraies. Ce pesticide, aux effets neurotoxiques, endocriniens, reproductifs et cancérigènes reconnus, est actuellement responsable d’une crise sanitaire, économique et sociale sans précédent en Guadeloupe et en Martinique. Grâce aux options de gestion prises ces dernières années par les autorités pour éviter l'exposition alimentaire de la population, la crise est heureusement essentiellement contenue. Une solution définitive au problème consisterait à éliminer la source de CLD responsable de la pollution diffuse de tous les compartiments environnementaux des Antilles et des ressources alimentaires associées et donc à détruire le stock de CLD encore présent dans les sols. L'une des méthodes de destruction les moins chères et les plus respectueuses de l'environnement correspond à la dégradation microbienne. Un tel mode de destruction semble être particulièrement approprié au cas des Antilles, car il peut souvent être mis en œuvre in situ, en utilisant des techniques (par exemple, arrosage; ajout d'éléments nutritifs, matière organique labile, microorganismes) qui sont assez faciles à intégrer aux pratiques agricoles existantes. Ce dernier point est important car on estime que la pollution couvre environ 19 000 ha de terres arables. Jusqu'à présent cependant, il n'y avait aucune preuve d'atténuation naturelle dans les environnements affectés par la chlordécone et donc de la possibilité de stimuler le rythme du processus. La raison généralement invoquée pour expliquer cette apparente absence de dégradation dans l’environnement est la structure chimique particulière de la CLD (structure en forme de «cage» bishomocubane avec un fort encombrement stérique causé par les 10 atomes de chlore liés à la cage), couplée à sa faible solubilité dans l’eau (3 mg / l à 20 ° C) et une hydrophobie élevée (Log Kow 20 ° C, pH 7 = 4,5) qui la rendraient réfractaire à la dégradation. Dans ce chapitre, au moyen d'une approche thermodynamique, nous démontrons qu’aucune raison énergétique ne justifie que la structure de la CLD ne soit pas accessible à une dégradation microbienne et nous proposons des raisons possibles à l’absence apparente de dégradation de la CLD aux Antilles et ce qui pourrait être fait pour inverser la situation.
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Dates and versions

ird-01559694 , version 1 (17-11-2017)
ird-01559694 , version 2 (24-02-2018)
ird-01559694 , version 3 (20-03-2018)

Identifiers

Cite

Hervé Macarie, Igor Novak, Isabel Sastre-Conde, Yoan Labrousse, Alain Archelas, et al.. Theoretical approach to chlordecone biodegradation. Magalie Lesueur Jannoyer, Philippe Cattan, Thierry Woignier, Florence Clostre. Crisis management of chronic pollution : contaminated soil and human health, CRC Press, pp.191-209, 2016, 9781498737838. ⟨ird-01559694v3⟩
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