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Partenariat IFREMER, VEOLIA, USTV-PROTEE, COM-LOPB PROJETS METROC/GIRAC Source et devenir des contaminants chimiques en baie de Marseille et Massilia.

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1 Partenariat IFREMER, VEOLIA, USTV-PROTEE, COM-LOPB PROJETS METROC/GIRAC Source et devenir des contaminants chimiques en baie de Marseille et Massilia

2 F Huveaune Jarret Aygalades RA + F FLUX BRUTS P P P P P Pointe Castelviel Cap Méjean FLUX NETS Bathy. 50m F f f f Hg, Pb, Ag PBDE, PCB, HAP dissous ET particulaire - Quantification des apports à la mer - Modélisation des scénarios de contamination - Modélisation hydrosédimentaire - Modélisation couplée physique-biogéochimique - Observation du milieu: stations de mesures et campagnes METROC/GIRAC Mesures dans le sédiment: Rapport METROC 2007 (Sauzade et al.)

3 Cédric Garnier, Benjamin Oursel, Mathilde Zebracki, Gaël Durrieu, Stéphane Mounier Laboratoire PROTEE – équipe CAPTE, Université du Sud Toulon Var Et C. Jany, B. Andral, JF. Chiffoleau, B. Thouvenin, D. Cossa, I. Pairaud IFREMER Les apports de contaminants chimiques à la mer

4 Zone détude Partenaires USTV / PROTEE: prélèvements, analyse paramètres physico-chimiques, CID/COD/COP, fluorescence 3D, transferts en mer IFREMER: prélèvements, analyse métaux et contaminants organiques, modélisation hydrodynamique + transport particulaire Cortiou Pradot Les Aygalades Jarret & Huveaune Collecteurs de particules Echantillonneurs passifs (HPA, PCB) Apports

5 Mesures Apports Contaminants mesurés : Métaux dissous: Hg, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Pb Métaux particulaires : Hg, Li, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Pb, (Al, Fe) 16 HAP dans le dissous et dans le particulaire PCB dissous et particulaire (28, 52, 101, 118, 138, 153, 180) Contaminants émergents : PBDE (polybromodiphényléthers) Périodes des mesures : Mesures en temps de pluie et en temps sec Prélèvements en 2009, 2010 et 2011 Zones de mesures : Cours deau : Huveaune, Jarret, Aygalades (TS et TP) Pelouque (littoral Nord), Bonneveine (littoral Sud) (TP) Réseau dassainissement : Emissaires et déversoirs dorage Ruissellement diffus : Farenc (littoral Nord), ouvrage pluvial (littoral Sud)

6 Etude des résultats Apports -Calcul des concentrations: influence du débit (chémogrammes), identification des apports de fortes concentrations -Estimation des flux : comportement des différents type de rejets (source des substances rejetées, périodes de rejet,…) hiérarchisation des sources dapports comparaison aux flux estimés pour la Seine, le Rhône et le Saint-Laurent Limitations: nombreuses méthodes proposées dans la littérature, faibles nombre de prélèvements, périodes échantillonnées courtes, faible nombre de crue échantillonnées Rapport en cours de validation par les gestionnaires et lAERMC: Evaluation des flux bruts de contaminants chimiques par la métropole marseillaise à la mer C. Jany, M. Zebracki, D. Cossa, Z. Djelalli, C. Garnier, S. Mounier, I. Pairaud, D. Sauzade, B. Thouvenin.

7 Modèle hydrodynamique (MARS3D) (I. Pairaud) Modèle de Transport sédimentaire (R. Verney) Modèle biogéochimique (ECO3M) (M. Fraysse, C. Pinazo, V. Faure) Modèle de contamination chimique (MET&OR) (B. Thouvenin) Modèle détat de mer (WW3) (F. Ardhuin, R. Verney, I. Pairaud) MétéoApports La modélisation : étude de scénarios et processus

8 C.N NO SE VENTS Rhône Hydrodynamique en baie de Marseille

9 Modélisation hydrodynamique: les principaux processus de la zone Rhône-Marseille Température de surface SST Sat (NOAA-AVHRR) SST RHOMA Vent de N-NO Upwellings S RHOMA Chl-a MODIS 19/06/08 <36.5 Vent de NO tournant vers lO puis SE: panache -> Marseille Intrusion deau diluée du Rhône en rade de Marseille Section à 47m de profondeur le 21/10/07 RHOMA MENOR Intrusion du Courant Nord ADCP Tethys MENOR GEOMASTER Instabilités du Courant Nord -> intrusion (période simulée: [Pairaud et al., 2011], en cours)

10 Dynamique sédimentaire en baie de Marseille Apports Remise en suspension Export R. Verney

11 Modélisation hydro-sédimentaire Etat davancement : Connaissance des débits liquides et des solides (cf étude sur les apports) Simulation des vagues sur la zone, pour forçage du modèle hydrosédimentaire Modèle hydrosédimentaire (MARS3D V8, dx=400m) initialisé en fonction de la couverture sédimentaire Validation des paramètres sédimentaires Simulation des scénarios, étude de sensibilité au type de matières en suspension (répartition entre MES lourdes et légères en fonction du débit) Comparaison aux données des campagnes (SCOPE07 et SCOPE08) Différentiation des différents apports (Rhône, sédiments de fond, rejet Cortiou…) et étude séparée des bilans par type de MES et par frontière (S/W) Types de MES : MES « très légères » : forte teneur en matière organique, typique des rejets de STEP détiages, faibles concentrations dans leau MES « légères » : MES contenant de la matière organique caractérisée par des vitesses de chute moyennes, i.e. sédiments fins MES « lourdes » : principalement caractéristiques des débits de crues, ravinement des sols

12 Modélisation hydro-sédimentaire Comparaisons modèle/observations à Cortiou Pluie du 14/12/08: MES en surface

13 Modélisation des contaminants chimiques Le modèle permet de considérer des processus de dégradation transformation volatilisation adsorption/désorption des contaminants chimiques. Etudes des scénarios: sensibilité des flux de contaminants aux conditions hydro-sédimentaires et aux sources dapports Choix des indicateurs en fonction des éléments de réponses souhaités par les gestionnaires Choix des zones de bilan : concentrations moyennes ou max ou percentiles dans chaque zone, Impact de chaque type dapport pour pouvoir analyser les flux et les comportements pour chacun : flux bruts / flux nets, flux déposés pour chaque type de temps et événement dapports et pour chaque hypothèse/scénario dapport (fractionnement des MES lourdes/légères) Influence de la résolution horizontale du modèle (400m puis 200m) et influence de la prise en compte des digues du port de Marseille pour voir les dépôts sur le littoral Nord.

14 AVANT CRUE – AYGALADES APRES CRUE - AYGALADES Stock de substances l é g è res dans le s é diment pour le rejet des Aygalades avant la crue le 02/11/2008 ( à gauche) et apr è s la crue le 06/11/2008 ( à droite). Les unit é s sont indicatives, la simulation é tant id é alis é e et les concentrations en substance dans le s é diment th é oriques. Modélisation des contaminants chimiques: contaminants inertes (ex: Pb) Bilan dans des boites Chronologie et flux Scénarios hydrométéorologiques: dissous et particulaire Zones daccumulation et de dépôts B. Thouvenin, C. Jany

15 Station MesuRho: embouchure du Rhône (2009) (IFREMER, IRSN, CETMEF, CEREGE, LSCE, COM, SPBOM) Météo (vent, T,…), Irradiance Courants, houle (ADCP) Sondes multiparamètres (surface-fond: TS,Turbidité, O2, fluorescence) Capteur Nitrates sub-surface Station benthique (fond) Observation du milieu Stations fixes H ~ 20 m BFI Station FRAME (contamination des sédiments remis en suspension lors dévènements météo) - détection des évènements météo OK - amélioration partie chimie en cours => mouillage prévu fin 2011 Courants, houle (ADCP) Turbidité TS (CTD) Altimétrie du sédiment Mesures chimiques (échantillonneurs passifs)

16 Campagnes FLUMES-RHOMA 2010 (Antedon2, IFREMER/LOV, mars-juil-nov) panache du Rhône sédimentologie, hydrodynamique et optique Campagne RHOMA2011 (Téthys2, IFREMER/LOV/LOPB) zone Marseille-Rhône sédimentologie, hydrodynamique et optique (y compris lachers dARVOR-C, radiales ADCP) -> paramétrisation et validation du modèle hydro-sédimentaire Campagnes de terrain Campagnes PHYBIO-RHOMA 2011 (Antedon 2, IFREMER/LOPB, mai-juin-juillet- septembre-novembre) physique et biogéochimie -> signature des intrusions du Rhône à la côte bleue, upwellings, intrusions du CN Campagnes SCOPE 07 et SCOPE08 (IFREMER) Marseille-Rhône sédimentologie, hydrodynamique à laide de la station Frame

17 Conclusion générale Lévaluation des apports de contaminants à la mer a donné lieu à la rédaction dun rapport en cours de validation par les gestionnaires et lAERMC. Les modèles numériques couplés tournent, le modèle hydrodynamique est validé (Pairaud et al., 2011). Les premiers scenarios ont été réalisés pour le modèle hydrosédimentaire et pour la partie contaminants. De nombreuses campagnes ont été réalisées pour valider les modèles => En cours : scénarios de modélisation des contaminants chimiques


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