modèles pour un secteur du Rhône dans une perspective de gestion Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Gwénaelle Roux & TSIP members Séminaire du 14 décembre 2009 – Transferts de polychlorobiphényles du sédiment au poisson : construction de modèles pour un secteur du Rhône dans une perspective de gestion M. Desmet – Université François Rabelais, Tours M. Babut, C. Miège, A. Roy, B. Motte & C. Lopez – CEMAGREF, Lyon H. Persat – LEHF, Université Claude Bernard, Lyon P. Bonté & I. Lefèvre – LSCE, Gif-sur-Yvette P. Van Metre & B. Malher – USGS, Texas

Présentation Localisation des sites d’études Description des archives sédimentaires Datation et modèle d’âge Caractéristiques sédimentaires: granulométrie Analyse des polluants métalliques: exemple du Plomb Analyse des polychlorobiphényles: étude des PCBs indicateurs Relation aux sources chimiques Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Localisation La Morte La lône de La Morte: à l’aval de l’usine de Brégnier-Cordon au niveau du méandre du Saugey Crépieux La darse de Crépieux: dans la zone de Crépieux-Charmy Le Grand Large La retenue du Grand Large: réservoir compensateur de l’usine de Cusset en rive gauche du canal de Jonage Ile-du-Beurre L’Ile-du-Beurre: en aval du barrage de Vaugris Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Les archives sédimentaires La Morte (MTE) La Morte Crépieux Ile-du-Beurre Le Grand Large Datation Pb et Cs3 Granulométrie2 (cm) Mesure de la densité2 (cm) Plomb total2 Analyse tous les cm PCB1 Analyse tous les 2 cm 1 Laboratoire EUROFINS 2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE 3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Les archives sédimentaires Crépieux (CPX) La Morte Crépieux Ile-du-Beurre Le Grand Large PCB1 Analyse tous les 2 cm Plomb total2 tous les cm jusqu’à 56 cm Datation Pb et Cs3 Granulométrie2 (cm) Mesure de la densité2 (cm) 1 Laboratoire EUROFINS 2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE 3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Les archives sédimentaires Ile du Beurre (BRE) La Morte Crépieux Ile-du-Beurre Le Grand Large Datation Pb et Cs3 Granulométrie2 (cm) Mesure de la densité2 (cm) PCB1 Analyse tous les 4 cm Plomb total2 tous les cm jusqu’à 76 cm 1 Laboratoire EUROFINS 2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE 3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Caractérisation sédimentologique et géochimique Datation: 210 Pb xs (décroissance radioactive), 137 Cs (pic de Tchernobyl et ENA) Granulométrie: grain moyen, mode, composition (sable, silt, argile) Micropolluants métalliques: exemple du plomb Analyse des polychlorobiphényles Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Datations: 210 Pb xs et 137 Cs La Morte (MTE) 1986: pic de Tchernobyl; 27 cm 1964: Maximum des Essais Nucléaires Aériens; 51 cm Taux de sédimentation: 1,24 cm/an Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Datations: 210 Pb xs et 137 Cs Crépieux (CPX) Ile du Beurre (BRE) Taux de sédimentation: 3,86 cm/an 1986: pic de Tchernobyl; 85 cm Ile du Beurre (BRE) 1986: pic de Tchernobyl; 53 cm Taux de sédimentation: 2,5 cm/an Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Caractérisation granulométrique Le grain moyen et le mode sur le site de La Morte Homogénéité intra-échantillon (à l’exception de la zone intermédiaire et des lamines) Co-variation entre le grain moyen et le mode Absence de granoclassement et symétrie des échantillons 1 g/cm²/an 0,6 g/cm²/an Mise en service du barrage de Brégnier-Cordon, 1984 Crue, février 1990 Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Caractérisation granulométrique Le grain moyen et le mode sur le site de Crépieux µm Homogénéité intra et inter-échantillon Excellente corrélation entre le grain moyen et le mode Absence de granoclassement et symétrie des échantillons Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Caractérisation granulométrique Le grain moyen et le mode sur le site de l’Ile du Beurre µm Hétérogénéité intra-échantillon (les pics de mode correspondent à des lamines sableuses) Co-variation entre le grain moyen et le mode Absence de granoclassement et asymétrie vers les petites particules Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Caractérisation granulométrique La teneur en argile, silt et sable sur les trois sites de prélèvement Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Micropolluants métalliques: exemple du plomb Résultats non normalisés sur les trois sites Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Micropolluants métalliques: exemple du plomb Evolution de la concentration en plomb total des sédiments d’amont en aval de Lyon (concentrations non normalisées) Bruit de fond géochimique, Arnaud et al., 2005 Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Figure : Signature des PCB dans le lac du Bourget Analyse des polychlorobiphényles: PCBi Les PCB dans l’environnement Figure : Signature des PCB dans le lac du Bourget Figure : Concentrations en PCB dans les sols et consommation en PCB, en fonction de la latitude (Meijer et al. 2003) Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009 Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009 Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009

Analyse des polychlorobiphényles: PCBi Résultats non normalisés sur les trois sites Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Analyse des polychlorobiphényles: PCBi Résultats non normalisés sur les trois sites Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Réflexions méthodologiques Choix du site de carottage Contraintes économiques et résolution des analyses Modèle d’âge Normalisation des données Plomb et PCBs Identification des sources: hypothèses, tests analytiques Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Identification des sources chimiques Exploitation de « modèles »: PMF et UNMIX Problématique: nombre de sources inconnu, de composition inconnue et de contribution relative inconnue. Les modèles reposent sur des démarches uniquement statistiques, et les contraintes supplémentaires nécessaires sont fournies par les données elles-mêmes. Une source (ou un facteur): mélange de congénères, composé d’une ou plusieurs sources géographiques à déterminer par des comparaisons avec les mélanges industriels et/ou les contributions des apports en polluants supposés (sites industriels, agglomérations, affluents…) Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Identification des sources chimiques Exploitation de « modèles »: UNMIX et PMF Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009

Perspectives Identification des sources chimiques et géographiques Prospection de nouveaux sites: Etang de La Bricotte, de la Table Ronde (décembre 2009) Identification des sources sédimentaires et étude des affluents Rédaction d’un article Renforcement des différentes collaborations Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009

Merci de votre attention … Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009 Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009 Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009