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

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 F Huveaune Jarret Aygalades RA + FLUX BRUTS P Pointe Castelviel Cap Méjean FLUX NETS Bathy. 50m f Hg, Pb, Ag PBDE, PCB, HAP dissous ET particulaire METROC/GIRAC Mesures dans le sédiment: Rapport METROC 2007 (Sauzade et al.)

Les apports de contaminants chimiques à la mer 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 3

Zone d’étude Partenaires Apports Cortiou Pradot Collecteurs de particules Les Aygalades Echantillonneurs passifs (HPA, PCB) Jarret & Huveaune 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

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) Zones de mesures : Cours d’eau : Huveaune, Jarret, Aygalades (TS et TP) Pelouque (littoral Nord), Bonneveine (littoral Sud) (TP) Réseau d’assainissement : Emissaires et déversoirs d’orage Ruissellement diffus : Farenc (littoral Nord), ouvrage pluvial (littoral Sud) Périodes des mesures : Mesures en temps de pluie et en temps sec Prélèvements en 2009, 2010 et 2011 5

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 d’apports 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 l’AERMC: 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.

(F. Ardhuin, R. Verney, I. Pairaud) La modélisation : étude de scénarios et processus Météo Apports Modèle d’état de mer (WW3) (F. Ardhuin, R. Verney, I. Pairaud) Modèle hydrodynamique (MARS3D) (I. Pairaud) Modèle biogéochimique (ECO3M) (M. Fraysse, C. Pinazo, V. Faure) Modèle de Transport sédimentaire (R. Verney) Mettre des rectangles blancs translucides sur les carrés non concernés…. Modèle de contamination chimique (MET&OR) (B. Thouvenin)

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

Intrusion d’eau diluée du Rhône en rade de Marseille Modélisation hydrodynamique: les principaux processus de la zone Rhône-Marseille (période simulée: 2007-2008 [Pairaud et al., 2011], 2009-2011 en cours) Upwellings SST Sat (NOAA-AVHRR) SST RHOMA Vent de N-NO Température de surface Intrusion d’eau diluée du Rhône en rade de Marseille S RHOMA Chl-a MODIS Vent de NO tournant vers l’O puis SE: panache -> Marseille 19/06/08 <36.5 Intrusion du Courant Nord Section à 47m de profondeur le 21/10/07 MENOR GEOMASTER Instabilités du Courant Nord -> intrusion ADCP Tethys RHOMA MENOR

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

Modélisation hydro-sédimentaire Etat d’avancement : 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 d’étiages, faibles concentrations dans l’eau 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

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

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 d’apports 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 d’apport pour pouvoir analyser les flux et les comportements pour chacun : flux bruts / flux nets, flux déposés pour chaque type de temps et événement d’apports et pour chaque hypothèse/scénario d’apport (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.

Modélisation des contaminants chimiques: contaminants inertes (ex: Pb) B. Thouvenin, C. Jany Bilan dans des boites Scénarios hydrométéorologiques: dissous et particulaire AVANT CRUE – AYGALADES APRES CRUE - AYGALADES Stock de substances légères dans le sédiment pour le rejet des Aygalades avant la crue le 02/11/2008 (à gauche) et après la crue le 06/11/2008 (à droite). Les unités sont indicatives, la simulation étant idéalisée et les concentrations en substance dans le sédiment théoriques. Zones d’accumulation et de dépôts Chronologie et flux

Observation du milieu Stations fixes 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) H ~ 20 m BFI 1 2 3 4 Station FRAME (contamination des sédiments remis en suspension lors d’évènements 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)

Campagnes SCOPE 07 et SCOPE08 (IFREMER) Marseille-Rhône Campagnes de terrain Campagnes SCOPE 07 et SCOPE08 (IFREMER) Marseille-Rhône sédimentologie, hydrodynamique à l’aide de la station Frame 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 d’ARVOR-C, radiales ADCP) -> paramétrisation et validation du modèle hydro-sédimentaire 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

Conclusion générale L’évaluation des apports de contaminants à la mer a donné lieu à la rédaction d’un rapport en cours de validation par les gestionnaires et l’AERMC. 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