I.1.- Bioconcentration, bioaccumulation, biomagnification ... - Ifremer

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Contexte de programmation et de réalisation

Les politiques mises en ?uvre pour préserver la qualité des eaux (DCE) et
celle du milieu marin (DCSMM) visent à réduire les niveaux de contamination
chimique. Cet objectif se traduit 1) par l'adoption de liste de diverses
substances dangereuses (Liste des 33 substances de l'annexe DCE notamment)
à suivre en priorité selon une stratégie appropriée, notamment en ce qui
concerne les matrices à suivre (eau, sédiment ou biote) et la fréquence des
prélèvements. 2) par l'évaluation des résultats de ces mesures selon des
critères (concentrations de références, normes de qualité environnementale)
qui permettent d'évaluer la qualité chimique des masses d'eau, l'évolution
de cette qualité ainsi que les effets de mesures correctives. Ifremer a
acquis une longue expérience de la surveillance de la qualité des eaux
côtières (Rocch-RNO), suivi réalisé pour un nombre limité de substances
(PCB, pesticides organochlorés, hydrocarbures poly-aromatiques et éléments
traces métalliques) en ayant recours aux mollusques bivalves comme espèces
indicatrices et aux sédiments comme matrices intégratrices. Fort de cette
expérience et des séries de données acquises, l'Institut a préconisé la
mesure des contaminants dans les organismes et, dans une moindre mesure,
dans le sédiment. L'extension de la surveillance vers le large dans le
contexte des nouvelles directives et la priorisation de substances non
suivies jusqu'ici, conduisent à s'interroger d'une part sur la matrice la
plus pertinente à suivre pour ces programmes de suivi (DCE, DCSMM) et
d'autre part à rechercher les équivalences entre les mesures réalisées dans
l'une ou l'autre des matrices (eau, biote ou sédiment). Ce dernier point
est particulièrement important dans la perspective de l'évaluation des
concentrations mesurées dans des matrices intégratrices par rapport à des
critères fixés pour des mesures de contaminants dans l'eau.
Dans une première étape qui constitue ce rapport, il est apparu essentiel
de rappeler la difficulté de comparer ces différentes mesures dans l'eau et
les organismes et de déduire par des approches simples les concentrations
de substances chimiques dans l'eau à partir de mesures réalisées dans les
organismes.

Les auteurs
Alain Abarnou

Chercheur

Alain.Abarnou@ifremer.fr

Cellule d'Analyse des Risques Chimiques
Unité Biogéochimie et Ecotoxicologie
Département Ressources Biologiques et Environnement
Ifremer, Centre Atlantique,
Rue de l'Ile d'Yeu
BP21105, 44311 Nantes Cedex 03

Les correspondants

Onema :
Olivier Perceval, olivier.perceval@onema.fr

Pierre-François Staub, pierre-francois.staub@onema.fr

Référence du document :

|Droits d'usage : |Limité rapport intermédiaire , non-validé) |
|Couverture |national |
|géographique : | |
|Niveau géographique | |
|Niveau de lecture : |professionnels, experts |
|Nature de la ressource :|document, |


| |
|Titre : Approche méthodologique permettant la correspondance entre |
|mesures de contaminants dans l'eau et mesures dans d'autres matrices |
|intégratives |
| |
|Auteur : Alain ABARNOU |


SOMMAIRE


Introduction Rappel du contexte : Les contaminants hydrophobes à l'état
de traces dans l'eau, leur mesure et la correspondance entre matrices


I.- Définitions des termes


I.1.- Bioconcentration, bioaccumulation, biomagnification, BCF et BAF


I.2.- Relations empiriques qui les lient


I.3.- Les limites de l'utilisation de ces relations empiriques




II.- Les différentes approches permettant d'estimer cette correspondance
ceau - cbiote

II.1.- L'approche TGD, bases de l'approche, facteurs d'extrapolation

II.2.- L'approche d'un modèle générique (modèle Gemco)

- Les bases du modèle, discussion des valeurs d'entrées et de leur
domaine de variation,

- Utilisation du modèle pour des substances théoriques pour en déduire
les concentrations dans le biote, les BCF et BAF correspondant

- Domaine de variation du BCF et évaluation de l'importance relative
des facteurs causant cette incertitude

II.3.- Comparaison des deux approches



III.- Etude de cas

- Situations réelles pour lesquelles les données existent

- Données concentrations eau et biote pour quelles substances ?

- Calcul de BCF apparents

- Discussion de ces valeurs de BCF par rapport aux approches TGD et
modèles



Conclusion


- Bilan des différentes approches

- Correspondance entre concentration mesurée dans les organismes et
concentration dans l'eau : problème insoluble ou pistes de réflexion /
études à développer


Contexte


La Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE) définit la politique
communautaire dans le domaine de l'eau, incluant les eaux marines côtières
(eaux de transition). Pour cela une liste de substances prioritaires a été
établie[1]. Il s'agit donc de suivre leurs niveaux de présence dans les
masses d'eaux côtières et d'évaluer ces niveaux par rapport à des
concentrations de références ou des niveaux d'effets. Un des critères
d'évaluation est la norme de qualité environnementale (NQE) établie pour
chaque contaminant selon la méthodologie recommandée du guide
technique(TGD[2]) qui prend en compte les niveaux de toxicité et les
niveaux d'exposition. Selon la DCE, « une NQE représente la concentration
d'un polluant ou d'un groupe de polluants dans l'eau, les sédiments ou le
biote (terme regroupant les algues et plantes aquatiques, les poissons et
les invertébrés vivant dans la colonne d'eau ou dans les sédiments) qui ne
doit pas être dépassée afin de protéger la santé humaine et
l'environnement ».


Si l'eau apparaît comme le compartiment prioritaire, la mesure de très
nombreux contaminants y est difficile. Dans les eaux marines du large, leur
présence à des niveaux très faibles requiert des protocoles de prélèvement
et d'analyse appropriés et parfaitement maîtrisés (prélèvements de grands
volumes, problème du blanc analytique) alors qu'à la côte et en estuaire la
nécessité de les mesurer dans chacune des phases, dissoute et particulaire,
représente une difficulté supplémentaire. Sans parler des contraintes
logistiques propres aux interventions en milieu marin, le suivi de la
matrice eau s'avère peu adapté à la surveillance continue, tout au moins
pour les substances hydrophobes. Leur détermination dans des matrices
intégratrices comme le sédiment superficiel et les organismes vivants peut
résoudre ces difficultés mais présente aussi ses particularités (tableau 1)
: présence d'interférence, interprétation des mesures qui requiert la
mesure d'autres facteurs explicatifs.


Si par le passé Ifremer a plaidé pour une surveillance des contaminants en
milieu marin en ayant recours au biote[3], il paraît nécessaire de
souligner que mesures dans l'eau et mesures dans une matrice intégrative
n'ont pas le même sens. La mesure d'une concentration de contaminant
chimique donne un « image instantanée » de la présence de ce contaminant
dans la masse d'eau échantillonnée à un moment précis. La mesure dans la
chair d'un organisme vivant donne le résultat d'une exposition durable au
contaminant présent dans la colonne d'eau, qui reflète les effets conjugués
de processus dynamiques qui dépendent de facteurs biologiques (espèce, âge,
saison, état physiologique, mode d'alimentation, niveau trophique, capacité
d'accumulation ou de bio-transformation, niveau trophique) de facteurs
environnementaux (qualité de l'eau, présence de matière en suspension,
régime hydrographique, conditions hydrodynamiques,...) et des
caractéristiques des substances chimiques (propriétés physico-chimiques,
réactivité chimique, apports,...). Prenons l'exemple du suivi d'un
contaminant chimique en estuaire: un échantillonnage de la masse d'eau à
une fréquence élevée permettrait de suivre les variations de sa
contamination à l'échelle semi diurne (basse mer - pleine mer en ce qui
concerne les façades Manche ou Atlantique) et/ou saisonnier en en relation
avec les régimes de crue ou d'étiage du fleuve. Au contraire, dans ces
mêmes situations, la mesure dans les tissus biologiques renverra une image
lissée de cette contamination, qui résulte d'une exposition aux
contaminants présents dans la colonne et intégrée sur un période de temps
pré-définie. Il s'agit donc d'une concentration qui témoigne d'une dose
reçue par l'espèce indicatrice. Cette concentration mesurée dans le biote
traduit une accumulation modulée par de nombreux facteurs comme ceux
brièvement énoncés précédemment. Une concentration mesurée dans le sédiment
superficiel, autre matrice intégratrice, résulte aussi d'une accumulation
au cours du temps de la contamination déposée lors de la sédimentation de
particules solides présentes dans la colonne d'eau.





Tableau I: Intérêts et limites des analyses de contaminants selon le
compartiment étudié.


|EAU |
|Véhicule les contaminants et conditionne leur réactivité |
|(bio-disponibilité, spéciation, ) et leur distribution dans les |
|différents compartiments environnementaux