Rapport Année : 2016

Accumulation de contaminants prioritaires par des invertébrés et poissons d’eau douce

Benoit Ferrari
  • Fonction : Auteur
Mathilde Lauzent
  • Fonction : Auteur
Caroline Simonnet-Laprade
  • Fonction : Auteur
Pierre Labadie
  • Fonction : Auteur
Hélène Budzinski
  • Fonction : Auteur

Résumé

La directive 2013/39 /UE modifiant les Directives 2000/60/CE et 2008/105/CE concernant les substances prioritaires dans le domaine de l’eau a introduit quinze nouvelles substances prioritaires au niveau communautaire, et promulgué les normes de qualité environnementale (NQE) correspondantes. Pour onze substances prioritaires, les NQE concernent le biote, et ciblent le poisson. Cette nouvelle orientation a soulevé un certain nombre de questions d’ordre méthodologique. L’une des options envisageables était de développer une approche graduée, permettant dans un premier temps de dépister les masses d’eau problématiques avec une approche à large échelle et relativement faible coût, pour dans un deuxième temps concentrer les efforts d’échantillonnage et d’analyse sur les masses d’eau plus problématiques. Cette stratégie implique de disposer de modèles prédictifs permettant d’estimer le dépassement des NQE biote à l’étape de dépistage. L’un de ces modèles est désigné sous le nom de « facteur d’amplification trophique » (TMF), qui représente « une estimation du changement moyen de la concentration d’un contaminant, normalisée par sa fugacité » pour un changement d’un niveau trophique. Les principaux objectifs de cette action depuis 2013 concernaient la détermination de facteurs d’amplification trophique (TMF) pour trois « substances » prioritaires (SP), les polybromodiphényl-éthers (PBDE), le perfluorooctane sulfonate (PFOS), et l’hexabromocyclododécane (HBCDD), respectivement n° 5, 35 et 43 de la liste des substances prioritaires, et de contribuer au développement de l’approche graduée, en examinant principalement l’utilisation de deux organismes encagés : les larves de l’insecte Chironomus riparius et un crustacé amphipode (Gammarus spp.). Pour le premier volet – détermination des TMF -, des prélèvements d’organismes benthiques et de deux espèces de poisson, le barbeau (Barbus barbus) et le chevaine (Squalius cephalus) ont été réalisés sur 9 sites en rivière, représentant différentes conditions (largeur, débit moyen …) et des niveaux d’exposition élevés ou aux PBDE et à l’HBCDD pour plusieurs d’entre eux, tandis qu’aucun choix a priori n’était fait pour l’exposition au PFOS. L’ensemble des organismes des 5 premiers sites ont été conditionnés et analysés pour le PFOS et l’HBCDD, ainsi que pour les rapports isotopiques du carbone et de l’azote (delta13C et delta15N), afin de déterminer leurs niveaux trophiques. Une partie des poissons a été disséquée, et les 3 fractions obtenues (filet, foie, ensemble carcasses-viscères-peau) ont été analysés séparément. De même, les échantillons d’organismes benthiques et des deux espèces de poisson de 5 sites ont été conditionnés et analysés pour les PBDE, delta13C et delta15N. Une partie des poissons a également été disséquée, et les 3 fractions obtenues (filet, foie, ensemble carcasses-viscères-peau) ont été analysés séparément. A partir des données recueillies dans ce volet, des équations permettant de prédire les concentrations dans l’organisme entier à partir des concentrations dans le filet ont été développées par régression pour les trois SP. La relative faiblesse des effectifs de barbeaux disséqués a conduit dans certains cas à regrouper barbeaux et chevaines, après examen des distributions des concentrations. Plusieurs méthodes de régression ont également été testées pour la détermination des TMF ; le modèle à effets mixtes, qui permet d’inclure les données censurées et de corriger les biais d’échantillonnage (notamment le déséquilibre des effectifs entre les niveaux trophiques), parait représenter l’approche la plus rigoureuse et fiable. Les TMF obtenus à l’aide de ce modèle varient selon les sites entre 1.27 ± 0.15 et 4.09 ± 1.34 pour le PFOS, et 1.47 ± 0.02 et 7.92 ± 1.40 pour l’HBCDD (somme des isomères alpha, beta et gamma). Ces valeurs sont comparables aux TMF publiés pour ces deux composés, celles du PFOS étant toutefois situées dans la partie inférieure de la distribution. Les TMF des PBDE varient entre 1.7 et 5.7 (ensemble des congénères 28, 47, 99, 100, 153 et 154), et entre 1.6 et 7.2 pour le congénère 47, le plus abondant. Pour le deuxième volet – test de l’application d’organismes encagés -, les cages ont été appliquées sur les mêmes sites, à raison de 2 campagnes par site et par an (juin et octobre) pour PFOS et HBCDD, et une seule campagne en juin pour les PBDE. Les organismes étaient nourris pendant le déploiement, conformément au protocole en vigueur dans le laboratoire. Les mêmes analyses ont été réalisées sur ces organismes que sur les organismes autochtones (contaminants, (delta 13C et delta 15N). L’examen des données isotopiques montre que organismes encagés, quoique nourris de manière contrôlée, ont également eu recours aux ressources trophiques locales, en proportion variable selon le site, l’organisme, et la saison pour le gammare. Ces variations restaient toutefois inférieures à l’écart des rapports isotopiques entre organismes encagés et autochtones. Ces observations militent pour ne pas nourrir les organismes pendant le déploiement des cages, afin de se rapprocher des conditions d’exposition des organismes autochtones. L’application des TMF déterminés en parallèle aux concentrations mesurées dans les organismes encagés a permis (en fixant des niveaux trophiques (TL) moyens pour les encagés, et en utilisant les TL moyens des sites pour les poissons) de tester de manière sommaire la prédiction de la contamination des barbeaux et des chevaines. Dans le cas du PFOS, les concentrations prédites sont inférieures aux concentrations observées dans 4 cas sur 5, mais la prédiction d’un dépassement ou non de la norme de qualité environnementale (NQE) est correcte dans tous les cas. Dans le cas de l’HBCDD les concentrations prédites sont similaires aux concentrations observées dans 2 cas sur 4, et nettement surestimées dans les 2 autres cas. Bien que les sites aient été choisis en fonction de niveaux d’exposition élevés, aucun dépassement de la NQE n’a cependant été constaté. Enfin, dans le cas des PBDE les concentrations prédites dans les poissons sont similaires aux concentrations observées dans 2 cas sur quatre, dont le site le plus contaminé, et inférieures dans les autres cas ; tous les sites dépassent la NQE. Sans préjuger des conclusions opérationnelles qui seront tirées de ce travail, il parait donc raisonnablement possible de poursuivre l’élaboration de la stratégie graduée de surveillance de l’état chimique dans le biote. Cette élaboration devra notamment optimiser le protocole d’encagement (nombre d’espèces, durées, absence de nourriture ajoutée) et fixer les conditions de l’extrapolation des concentrations mesurées dans les organismes encagés aux poissons, ainsi que celles de la comparaison aux NQE respectives.
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hal-04245858 , version 1 (17-10-2023)

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Domaine public

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  • HAL Id : hal-04245858 , version 1

Citer

Marc Babut, Benoit Ferrari, Mathilde Lauzent, Caroline Simonnet-Laprade, Pierre Labadie, et al.. Accumulation de contaminants prioritaires par des invertébrés et poissons d’eau douce. Irstea, 5 rue de la Doua, 69100 Villeurbanne; Onema. 2016. ⟨hal-04245858⟩

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