Relations entre contamination des sédiments et des poissons d’eau douce par les PCB dans le bassin du Rhône Marc Babut, Cécile Miège, Annie Roy, Christelle Lopes, Sébastien Pradelle https://tsip-pcb.cemagref.fr/ Équipe de projet M. Desmet*, G. Roux – ENTPE L.S.E. (* actuellement Université de Tours) M. Babut, C. Miège, M-C. Roger, A. Roy, C. Lopes, B. Motte - CEMAGREF H. Persat – UCBL – UMR 5023 LEHF P. Bonté, I. Schmitt – CNRS-CEA LSCE, Gif sur Yvette B. Mahler, P. Van Metre - USGS, Austin

Introduction & objectifs Dépassement du seuil de consommation Sources multiples, mais rôle clé du sédiment … … compartiment clé pour d’éventuelles mesures de gestion Pas de « norme » (NQE, autre) PCBsédiment tenant compte de la bioaccumulation Quelles sont les relations entre contamination des sédiments et des poissons à l’échelle du bassin ? Seuil consommation = 8 pgg TEQ sur dioxines et composés apparentés ; pb dans plusieurs secteurs du Rhône – officiellement de Sault Brenaz à l’embouchure) avec des nuances, + affluents … Sédiment = certainement une des sources (parmi d’autres), en tous cas vs conta poissons, et aussi vecteur, donc si l’on veut un jour rétablir la situation pour le poisson, il faudra bien s’attaquer au sédiment SQG = toxicité vs invertébrés (d’où norme relativement élevée) ; SEQ-Eau = + AF pour bioacc Opportunité de travailler sur cette relation grâce aux données diagnostic – susceptible de compléter la modélisation du transfert trophique, qui répond à la même finalité 14/12/2009 Séminaire TSIP

Contenu de la présentation Données disponibles Étude de cas : le plan d’eau du Grand Large Approche bassin Fréquence de dépassement Corrélations ? Estimation des BSAF 14/12/2009 Séminaire TSIP

Données disponibles Grand Large (étude « trophique ») Invertébrés : chironominés, gammares (2 espèces), éphémères ; 4*1 pool, MG%, PCBi Poissons : BAF (15), BRE (15), CHE (15); taille, masse, MG%, âge, sexe, PCBi + DL Sédiments : 20 points, COT, granulométrie, PCBi + DL Bassin du Rhône : 40 sites poissons + sédiments (2008) http://www.rhone-mediterranee.eaufrance.fr/usages-et-pressions/pollution_PCB/basepcb/index.php Réseaux (RCS) pour les sédiments : PCBi Plan national, diagnostic fin et contrôle orienté pour les poissons : taille, masse, MG%, PCBi + DL GDL = données de l’étude trophique, cf. présentation de Gwenaelle pour les sed Données bassin 2008 extraites sur le site … 14/12/2009 Séminaire TSIP

Contamination des poissons du Grand Large BAF : SPCBi non corrélée à MG (R²=0.006, p=0.783) BRE : SPCBi non corrélée à MG (R²=0.009, p=0.743) CHE : SPCBi non corrélée à MG (R²=0.063, p=0.368) Forte variabilité des congénères 138, 153 et 180 BAF > BRE ~ CHE (conc. PF; ANOVA + HSD Tukey) Cf. Hebert, on ne devrait pas normaliser par les lipides lorsqu’il n’y a pas de corrélation 14/12/2009 Séminaire TSIP

Contamination des sédiments du Grand Large (ng.kg-1 poids sec) Concentrations brutes (1000 pour µg/kg) … à rapprocher de la discussion « bruit de fond » ?! Profil différent des poissons Outlier #101 Aurait-on un profil différent avec les conc normalisées ? 14/12/2009 Séminaire TSIP

Définition du BSAF Corg concentration dans l’organisme (µg.kg-1 poids frais), Csed concentration dans le sédiment (µg.kg-1 poids sec), fl fraction lipidique (g lipides / g poids frais), fsoc fraction organique du sédiment (g carbone organique / g poids sec) - Burkhard, L. P., P. M. Cook, et al. (2004). (2004) Environmental Science & Technology 38(20): 5297-5305 "Biota-Sediment Accumulation Factors for Polychlorinated Biphenyls, Dibenzo-p-dioxins, and Dibenzofurans in Southern Lake Michigan Lake Trout (Salvelinus namaycush)." Burkhard, L.P., Estimation of biota sediment accumulation factor (BSAF) from paired observations of chemicals concentrations in biota and sediment, E.E.R.A.S. Center, 2006, U.S. Environmental Protection Agency: Cincinatti (OH). p. 29 14/12/2009 Séminaire TSIP

BSAF / Grand Large 14/12/2009 Séminaire TSIP CHI CHE !! Congénères … (e.g. 28 SD selon Burkhard 2004 ! 14/12/2009 Séminaire TSIP

Contenu de la présentation Données disponibles Étude de cas : le plan d’eau du Grand Large Approche bassin Fréquence de dépassement du seuil réglementaire / poissons Essai de corrélation Estimation des BSAF 14/12/2009 Séminaire TSIP

Comparaison sédiment -poisson 40 sites 379 lots 24 espèces (moy. 3.4, max 8) Reporter effectifs (sites, poissons …) ; Données 2008, publiées sur le site, sans discriminer individus ou lots (affinage à faire ?) 14/12/2009 Séminaire TSIP

Fréquence de dépassement Report LOQ pour données plan national !? Corrélation SPCBi – TEQ (*) 154 ng.g-1 (SPCBi) Borne inférieure 120 ng.g-1 (SPCBi) -4 équivalent à SPCBi = 0 (selon directive …) (*) Babut, M., C. Miege, et al. (2009). "Correlations between dioxin-like and indicators PCBs: potential consequences for environmental studies involving fish or sediment." Environmental Pollution 157: 3451-3456 14/12/2009 Séminaire TSIP

Par espèce : gardon, brème Reporter ce que représentent les points et les barres d’erreur Corriger légende = / à supprimer Log-log ? Moyenne ± écart-type à chaque site 14/12/2009 Séminaire TSIP

Par espèce : barbeau, chevaine Comme 13 pour BAF et CHE (sans Lucenay pour lisibilité, donc 9 ou 54 sites représentés) Moyenne ± écart-type à chaque site 14/12/2009 Séminaire TSIP

Aperçu des données sédiment (bassin) Pas de COT (ni de granulométrie) LOQ « standard » (1 µg/kg, tous congénères) 75ème centile ~ 60 pour SPCBi #101 et #153 pertinents pour estimation des BSAF 14/12/2009 Séminaire TSIP

Estimation des BSAF COT : PCB # 101 et 153 Corg = moyenne / site (par espèce) Si Csed < LOQ, BSAF = nc Si N (poisson) = 1, calcul indicatif #101-153, 30 BSAF Si on prend le haut de la fourchette pour COT, on a simplement des valeurs de BSAF x4 (puisque les conc dans les poissons sont mesurées, donc pas intéressant) Valeurs élevées = sites peu contaminés (c’est normal) ; 14/12/2009 Séminaire TSIP

Discussion Difficulté à établir « une » relation entre contamination des sédiments et des poissons Robustesse des données Représentativité des sites sédiments ? Variabilité de la contamination des poissons (âge / masse / taille + exposition) Rôle du COT versus biodisponibilité PCB Différences inter-spécifiques : GAR versus BAF, BRE ; CHE ? Importance de comprendre les déterminants de l’accumulation des PCB Raisonner par secteurs (tronçons) Relations en général BRE = modèle GDL non exportable ANCOVA sur 47 individus (… stations) = 34.6% de variabilité expliquée, mais la MG ne jouerait pas directement ; interaction masse*MG ??? (log PCB vs log MG, plusieurs groupes …) 14/12/2009 Séminaire TSIP

Discussion (BSAF) Valeurs élevées chez la truite : associées à sites peu contaminés dans le bassin du Rhône Niimi, S. namaycush (Ontario), BSAF 83 – 168 selon degré de chloration (penta - hepta) BAF / BRE / CHE : comparable à littérature … BAF / BRE / CHE : similaire à littérature pour sites contaminés (à affiner) = dia suivante BAF élevé pour Grand Large Niimi, A. J. (1996). "Evaluation of PCBs and PCDD/Fs retention by aquatic organisms." Science of the Total Environment 192(2): 123-150 14/12/2009 Séminaire TSIP

Discussion (BSAF) - 2 Wong (2001) – source prog. NAWQA (USA) PCB totaux, N = 11, LOQ élevées Médiane 2.4 / poissons, 2.7 / invertébrés ; distributions asymétriques Conclusion discutable sur l’utilisation prédictive Burkhard (2005) – comparaison entre écosystèmes (rang > valeur absolue) Burkhard souligne que c’est difficile de comparer des sites entre eux (en contradiction avec Wong) et préfère comparer des rangs (gamme de substancves, ce qui lui importe est de montrer que le BSAF de X est toujours supérieur à celui de Y …) Burkhard, L. P., P. M. Cook, et al. (2005). “Comparison of biota sediment accumulation factors across ecosystems" Environmental Science & Technology 39(15): 5716-5721. Wong, C. S., P. D. Capel, et al. (2001). "National-scale, field-based evaluation of the biota - Sediment accumulation factor model." Environmental Science and Technology 35(9): 1709-1715. 14/12/2009 Séminaire TSIP

Perspectives Intégrer données 2009 ( nb sites sédiments + poissons) Estimer l’écart-type sur BSAF (bootstrap) Explorer des données historiques ? Discuter de l’utilisation du BSAF Comparaison entre sites Priorisation des sites 1998 = a-t-on des données poissons ? 14/12/2009 Séminaire TSIP