Les outils de diagnostics utilisés pour évaluer les effets des impacts sur les milieux aquatiques Présenté par : Basile – Denis – Ilham – Isabelle - Tristan

Problématique Évaluer les impacts des activités humaines sur les milieux aquatiques

Plan de l’exposé -Théorie sur les outils de diagnostics (Isabelle) Premier exemple (Basile) Radio-contamination dans les hydrosystèmes fluviaux Second exemple (Denis) Pollution par les hydrocarbures dans une mangrove Troisième exemple : impact du barrage de Petit-Saut (Guyane) Aspect physico-chimique (Tristan) Aspect hydrobiologique (Ilham)

Deux grands types de paramètres  Les paramètres physico-chimiques T°C – pH – conductivité – O2 dissous - turbidité – nitrates – nitrites – chlorures – ammonium … Les paramètres biologiques = êtres vivants aquatiques

Pourquoi les êtres vivants sont-ils intéressants ?  Ils sont constitutifs des milieux aquatiques Peuplement organisé Perturbation = Empreinte Reflètent les conditions du milieu = indicateurs de la qualité

Comment révéler l’empreinte laissée par une perturbation ? = Outils de diagnostics Pour un ensemble de taxon, un taxon ou une espèce on étudie :  présence / absence  abondance  aspect particulier de l’écologie, du métabolisme…

 algues (macro et micro)  Règne végétal  plancton  algues (macro et micro)  Règne animal  invertébrés : insectes – vers – mollusques - crustacés  poissons

= pondération en fonction de l’abondance de chaque espèce Deux indices globaux Richesse spécifique = nombre d’espèces quelque soit le nombre ou la masse des individus Diversité spécifique = pondération en fonction de l’abondance de chaque espèce

Indices de qualité biologique Mesure de la qualité d’écosystèmes d’eau courante en pays tempérés I.B.G.N. = Indice Biologique Global Normalisé Richesse du milieu en invertébrés benthiques Chaque taxon est affecté d’un poids indicateur de qualité  note (1 à 10), fonction de la qualité du milieu

Un exemple d’indicateur Poisson Labo d’écotoxicologie – Cemagref de Lyon Enzymes à cytochrome P 450  Pénétration des polluants = réponse de défense par production de protéines adaptées

Un autre exemple I.N.R.A. – Morbihan impacts de la lutte anti-moustique Deux espèces typiques des milieux étudiés  Un insecte : le chironome Un vers : la néréïs  Indicateurs du fonctionnement physiologique

EXEMPLE DE LA RADIOCONTAMINATION DANS LES HYDROSYSTEMES FLUVIAUX

Qu’est-ce que la radioécologie? Connaissance et prévision du comportement des radionucléides dans l’environnement. Surveillance et prédiction de l’évolution des concentrations en radionucléides.

Pour atteindre ces objectifs: Etudes de terrain: surveillance et informations sur la localisation des radionucléides dans le milieu Etudes en laboratoires: études des différents paramétres en maîtrisant leurs variations. Développement d’outils de modélisation: pour faire de la prévision Deux modèles de simulation : TRANSAQUA CASTEAUR

Origine des rejets: les centrales nucléaires. 58 des 59 installations françaises sont des réacteurs à eau pressurisée Rejet d’émissions gazeuses et liquides faiblement radioactives

Composition des rejets: Ces radionucléides sont présents dans tous les compartiments des écosystèmes Aquatiques

Actuellement on parle de multipollution pour les milieux aquatiques continentaux. Prod. énergie, industries, agriculture, déchets ménagers…. Cette multipollution a une influence sur la contamination des organismes par les radionucléides: subir une pollution provoque des mécanismes de réponse pouvant interagir avec la bioaccumulation des radionucléides. Etudes pour concevoir de nouveaux modèles.

Ces différents polluants peuvent interagir ou non: Absence d’interaction: actions différentes et indépendantes. Action additive: action similaire mais agissent indépendamment. Action interactive: action synergique ou antagoniste.

Exposition de la truite arc-en-ciel à plusieurs polluants: Utilisation de polluants non radioactifs: Métaux lourds: Cadnium et Zinc Micropolluants organiques: Polychlorobiphényles, hydrocarbures aromatiques, l’atrazine, le 17 ß-œstradiol Utilisation de radionucléides: Argent 110m Cobalt 57 Césium 134

Bioaccumulation des radionucléides: Argent: forte accumulation dans le foie, mais faible contamination des tissus musculaires. Accumulation irréversible. Cobalt: les organes les plus contaminés sont le sang et les branchies. Césium: présent dans tout l’organisme.

Exemple d’interactions: Présence Cd et Zn: diminution de l’accumulation de l’Ag et du Cs, pas d’effet sur le Co. Présence 17 ß-œstradiol: augmentation de l’accumulation de Ag, Cs et Co. Présence de polluants organiques: augmentation de l’accumulation du Cs et du Co.

La prise en compte du contexte de multipollution est donc indispensable Mais en conditions naturelles, les interactions restent de toute manière beaucoup plus complexes…

MANGROVE DU DELTA DE LA MAHAKAM Impact d ’une pollution aux hydrocarbures

La mangrove: un milieu très hétérogène Zone apicale: eau douce Zone médiane: eau saumâtre Zone d ’embouchure: eau salée Zone centrale: sans lien avec les canaux distributeurs

Les mangroves ont souvent été touché par des catastrophes pétrolières Mars 1973: Zoé Colocotroni à Porto Rico 3400 tonnes de brut atteignent le rivage Février 1976: Saint Peter en Équateur Une nappe de plusieurs milliers d ’hectares atteint les côtes

L’île de Handil en 1974

L ’île de Handil en 1987

Suivi de la macrofaune benthique pendant 2 ans L ’île est en perpétuelle évolution La macrofaune évolue aussi constamment - baisse de l ’effectif de Néreis - remplacement par d ’autres espèces dominées par Malacoceros

Réalisation de la pollution pour l’étude

Effets à court terme Toxicité très forte Mortalité presque totale chez toutes les espèces quelque soit le traitement subit par les parcelles

Effets à long terme Toutes les parcelles sont recolonisées par Néreïs avec des effectifs toujours supérieurs aux témoins. Ceux ci ne diminuent que 2 ans après la pollution. Les effectifs de Malacoceros augmente lentement sans atteindre le niveau des témoins.

Influence des traitements Dispersant : n ’est efficace que si il est répandu tout de suite après la pollution. Inipol : sa toxicité est rémanente L’eau sous pression est défavorable dans un premiers temps mais permet une meilleure restauration du milieu car il évite la pollution organique

LE BARRAGE DE PETIT SAUT EN GUYANE : Etude de l’impact physique

PRESENTATION DU SITE D’ ETUDE

PROBLEMATIQUE : Passage d’un écosystème fluviatile forestier à un écosystème lacustre Variation des paramètres physico-chimiques: Stratification ( T° ) Dégradation de la matière organique Décantation des MES

CARACTERISTIQUES AVANT LA MISE EN EAU MISE EN EVIDENCE DE L’IMPACT

AVANT LA MISE EN EAU

PRESENTATION DU BASSIN VERSANT Géologie La foret immergée Climatologie précipitations importantes températures chaudes Géographie basse altitude Pente très faible Terrain métamorphique

CARACTERES PHYSIQUES Débit Régime Fluvial

QUALITE GENERALE DES EAUX Chaudes ( de 25,1 °C à 26,1°C) Légèrement acides ( pH entre 6,0 et 6,2) granit et schist Peu conductrices (22,1 à 23,5 µS.cm-1) Quasi saturées en oxygène (6,8 a 8,0 mg.L-1) Turbides(>12,8 NTU)

VARIABILITE SPATIALE La température

VARIABILITE SPATIALE Le pH

VARIABILITE SPATIALE La conductivité

VARIABILITE SPATIALE L’oxygène dissous

VARIABILITE SPATIALE La turbidité

VARIABILITE SPATIALE ET TEMPORELLE CONCLUSION Pas de différences significatives entre les stations hormis des facteurs anthropiques Même conclusion pour la variabilité temporelle ( règles saisonnières et amplitudes de variations identiques )

Paramètres physiques: température De nombreux facteurs influencent la T° d’un lac: pluviométrie temps de rétention plus ou moins durable sous-tirage des eaux de la retenue

DEBIT Nécessité de maintenir des caractéristiques hydrauliques en aval de la retenue : mise en place d’un débit réservé de 100 l/s Débit qui peut varier rapidement en fonction de la gestion du barrage ou des précipitations

Variation du débit

Etude précise de l’impact 1.Paramètres physiques Stratification verticale: accumulation et décomposition des déchets organiques sur le fond conduit à une modification de la qualité physico-chimique de l’eau Augmentation du pH lors de la mise en eau puis baisse importante lors de la mise en service des turbines Gradient verticale de conductivité: intense activité de dégradation

Stratification verticale les constituants accumulés dans le fond vont être diffusés vers les couches supérieures et être ainsi responsables de la persistance du pouvoir réducteur des eaux en aval Oxygène dissous: la formation du lac a provoqué une anoxie du fond empêchant ainsi l’activité oxydantes des couches profondes. Or la disponibilité et le renouvellement de l’O2 dissous déterminera la qualité de l’eau dans la retenue.

Stratification horizontale: On peut distinguer 4 zones La zone de rivière turbulente et bien oxygénée La zone de transition s’appauvrissant graduellement en O2 La zone lacustre profonde et stratifiée La partie en aval de la retenue

Observations Distribution horizontale des paramètres étudiés assez uniforme pour l’ensemble des stations Conductivité augmente considérablement dans les couches profondes de la zone lacustre Zone de rivière plus turbide que zone de transition et que la zone lacustre

BILAN Paramètres décrits très influencés par le mode de gestion du barrage d’où la difficulté de prévoir les impacts avant la réalisation de l’ouvrage. Zone d’évacuation de l’eau sur le barrage Exemple de l’oxygène dissous: afin de maintenir une concentration satisfaisante en aval de la retenue aménagement de seuil d’oxygénation non prévu au départ.

Principaux impacts de la mise en eau: Passage d’un régime fluvial à un lac présentant une thermocline Changement de population Mesures compensatoires Possibilité de modélisation de la situation Conclusion sur les outils de diagnostic

Conclusion Mise en place rapide d’une faune lacustre Répartition fonction du type de la zone inondée Répartition fonction de la distance par rapport à l’ouvrage On observe des variations liées à l’instabilité des conditions physico-chimiques du milieu

Conclusion L’installation d’une espèce d’un même peuplement pélagique est fonction: Du type de la zone inondée Matière organique dissoute Des paramètres physico-chimiques du milieu Oxygène dissous Turbidité Pénétration de la lumière

B / ETUDE HYDROBIOLOGIQUE: Elle consiste à une étude comparative des invertébrés aquatique du réseau hydroélectrique avant, et pendant la mise en eau du barrage hydroélectrique.

Hydrobiologie du fleuve SINNAMARY avant la mise en eau: Pour la réalisation de l’étude: Un suivi de la qualité biologique des eaux pendant 3 ans. Choix des stations d’étude en amont et aval de la retenue. Rythme des prélèvements en fonction des fluctuations saisonnières.

Choix des stations Stations représentatives de grands secteurs géographiques Stations à caractère particulier Saut Dalles. Courcibou. Saut tigre. Petit saut. Station à foret inondable du site de saut Dalles. Pripri petit Tango. Le site de la Crique Venus Chaque site étudié a été sélectionné de façon à représenter la pus grande diversité de biotopes possibles.

Choix des peuplements d’invertébrés aquatiques: LES PRELEVEMENTS: Choix des peuplements d’invertébrés aquatiques: Ils constituent une part importante de l’alimentation des poissons. Large contribution aux fonctionnements des écosystèmes aquatiques. Éventuelle contribution dans la mise en place des indices biologiques pour cette région

Les invertébrés dans les sauts: Répartition spatiale des macro invertébrés aquatiques: Étude en nombre Étude en biomasse

Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux des poissons étudiés dans les sauts du bassin du fleuve Sinnamary

Premières conclusions tirées: Répartition longitudinale Répartition stationnelle Variations saisonnières Zonation peu marquée. La quantité et la diversité des invertébrés aquatiques peuvent sembler faible. En général la faune est encore mal connue à cause des problèmes taxonomiques. Les sites étudiés présentent une individualité, exemples : Sauts : riches en larves d’éphémères, de simulies. Forets inondées + criques : Diptères, trichoptères. Entre sauts : crustacés décapodes. La densité des invertébrés aquatiques dépend : Des changements de débits. De la prédation des poissons. Fortes densités des invertébrés en saison sèche qu’en saison humide.

Hydrobiologie de la retenue durant la mise en eau Accumulation d’eau jusqu’à 19 m en 2 mois ( recouverte de la foret). Dynamique d’évolution: mise en place d’un écosystème artificiel lacustre. Inondation de la matière organique La température entraîne une stratification : Epilimnium (1 à2 m) Hypolimnion anoxique.

Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux de poissons étudiés dans le lac de Petit Saut, durant la phase de remplissage

Conséquences biologiques: Diminution de la richesse spécifique. Disparition de la biocœnose d’eau courante, Installation de la biomasse lacustre avec abondance marquée des zooplanctons. Nouvelle répartition horizontale.

Système lacustre perturbé: A fortes crues: consommation d’oxygène de l’épilimnion. Adaptations physiologiques des espèces. Changement du régime alimentaire des poissons. Disparition des invertébrés benthique en bas de l’hypolimnion anoxique.

Hydrobiologie du fleuve en aval: Manque d’oxygène Mort de certains organismes Modification de la communauté existante La faune d’invertébrés de rivière remplacée par la faune lacustre