Prise en compte de la biodisponibilité pour les métaux : modèles BLM et leur domaine d’applicabilité Karine Tack

Contexte DCE 2008/105/CE du 16/12/2008 : « Les États membres peuvent, lors de l'évaluation des résultats obtenus au regard des NQE, tenir compte: des concentrations de fond naturelles pour les métaux et leurs composés, si elles entravent la conformité avec la valeur fixée dans les NQE; et b) de la dureté, du pH ou d'autres paramètres liés à la qualité de l'eau qui affectent la biodisponibilité des métaux. »

Quelques définitions Bioaccessibilité Métaux dissous sous une forme chimique biologiquement accessible Biodisponibilité Fraction des métaux dissous pénétrant dans l’organisme et qui pourra réagir/interagir Toxicité Fraction des métaux introduit qui aura la capacité d’engendrer un effet toxique LC50 Concentration pour laquelle une mortalité est constatée pour 50% des espèces Conc. métaux dissous Conc. biodisponible  Conc. métal toxique

Comment considérer la biodisponibilité? Prendre en compte la dureté Paramètre impacte majoritairement la biodisponibilité  hypothèse très simplificatrice, surestime le risque - WER (Water-Effect Ratio) : critère site-spécifique LC50 site comparée à LC50 labo et LC50 site non pollué  Coûts élevés, temps de cycle élevé Modèles de ligand biotique (BLM) Prédiction LC50, prise en compte de la physico-chimie du milieu

Mise en œuvre de 2 modèles BLM Deux types de modèles : Modèle BLM complet de toxicité aiguë (Hydroqual) Modèle « screening » de toxicité chronique (UK Environment Agency) Modèles BLM appliqués sur des jeux de données de l’AEAP : 8 masses d’eau données de surveillance de 2007 et 2008

Données de sortie - BLM complet : toxicité (LC50) spéciation du métal (métal libre, métal dissous, métal complexé) - Modèle « screening »: PNEC « site spécifique » [biodisponible] BioF = facteur de biodisponibilité Risk Characterisation Ratio = quotient de risque

Modèle BLM complet 12 paramètres d’entrée à renseigner + concentration du métal étudié Données de sorties fichiers (*.sim) pour la toxicité et en (*.det) pour la spéciation

Modèle « screening » 3 paramètres d’entrée à renseigner + concentration du(es) métal(ux) étudié(s) Données de sorties dans le même fichier

Résultats – BLM complet toxicité aigüe Paramètres « hors gamme de validation » : Température, conc. calcium et alcalinité CL50 >> NQE-CMA et >> Conc. mesurées dans les conditions physico-chimiques testées, quel que soit le métal et quelle que soit l’espèce Conc. en µg.L-1 NQE-MA NQE-CMA Gamme de CL50 calculées Concentrations mesurées Cu FG +1,4 - 7,4 à 2112 1,1 à 20 Cd 0,08 à 0,25 0,45 à 1,5 18 à 392 0,2 à 0,4 Zn FG + 3,1 FG + 7,8 623 à 13073 4,1 à 81 Ag 0,082 (MPA, ND) 1,4 à 68 1,0

Résultats – Modèle screening Paramètre « hors gamme de validation » : calcium (+ fréquent pour Zn) Cuivre : 9/14 conc > NQE avant modèle 1 / 14 > NQE avec le modèle Zinc : 12/14 Conc. > NQE avant modèle 9/14 > NQE après modèle Masses d’eau avec Conc. Biodispo > NQE  modèle BLM complet

Besoins identifiés pour les BLM / Réflexions à mener Réseau de surveillance : Adéquation : fréquence d’analyse des paramètres d’entrée des modèles / analyses de métaux Réflexion/modification : normes « dureté » et alcalinité, cohérence entre les usages et les besoins de DCE Modèles Modèles BLM sur d’autres bassins français : conclusions identiques? Paramètres hors gammes? Autres modèles pour d’autres métaux (Ni, Pb) : en phase de développement par l’EA

Besoins identifiés pour les BLM / Réflexions à mener Impact des variations spatio-temporelles pour différentes masses d’eau reliées entre elles sur la biodisponibilité Validité des modèles par des mesures : fraction dissoute, fraction biodisponible, spéciation dans le milieu…. Autres possibilités d’évaluer la biodisponibilité quand le BLM n’existe pas : spéciation, préleveur intégratif type DGT…., test de représentativité / BLM à considérer

Pour mener ces réflexions…. Groupe d’experts réuni pour un mandat portant sur 2010 – 2011. Regroupement des compétences suivantes : - compétence en outil BLM - compétence en réseau de surveillance - compétence en spéciation - compétence en méthodes d’analyse Objectif : rédiger un guide méthodologique pour la prise en compte de la biodisponibilité, points bloquants réglés