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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
Équipe de projetM. Desmet*, G. Roux – ENTPE L.S.E. (* actuellement Université de Tours)M. Babut, C. Miège, M-C. Roger, A. Roy, C. Lopes, B. Motte - CEMAGREFH. Persat – UCBL – UMR 5023 LEHFP. Bonté, I. Schmitt – CNRS-CEA LSCE, Gif sur YvetteB. Mahler, P. Van Metre - USGS, Austin
https://tsip-pcb.cemagref.fr/
14/12/2009 Séminaire TSIP 2
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 ?
14/12/2009 Séminaire TSIP 3
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 4
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
14/12/2009 Séminaire TSIP 5
Contamination des poissons du Grand Large
• BAF : PCBi non corrélée à MG (R²=0.006, p=0.783)
• BRE : PCBi non corrélée à MG (R²=0.009, p=0.743)
• CHE : PCBi 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)
14/12/2009 Séminaire TSIP 6
Contamination des sédiments du Grand Large
(#180)(#153)#138)(#118)(#101)(#52)(#28)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
(ng.kg-1 poids sec)
14/12/2009 Séminaire TSIP 7
Définition du BSAF
socsed
l
org
fC
fC
BSAF soc
l
CC
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., 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 8
BSAF / Grand Large
BSAF #28 #52 #101 #118 #138 #153 #180CHI 0.02 0.08 0.22 0.16 0.38 0.46 0.47GAM (Dk) 0.01 0.06 0.1 0.09 0.2 0.15 0.22GAM (Gr) 0.01 0.04 0.09 0.07 0.15 0.15 0.1BAF 0.084 1.22 3.2 2.9 5.3 12.2 2.4BRE 0.175 0.94 1.1 0.9 1.8 2.8 1.6CHE 0.092 0.52 1.8 1.5 3.1 7 1.5
0
2
4
6
8
10
12
14
#28 #52 #101 #118 #138 #153 #180
congénères de PCBi
BSA
F
BAF BRE
CHE CHI
14/12/2009 Séminaire TSIP 9
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 10
Comparaison sédiment -poisson
PCBi (sédiment - ng.g-1 poids sec)
0 50 100 150 200 250 300 350
PC
Bi (p
oisso
n - n
g.g
-1 p
oid
s fra
is)
0
500
1000
1500
2000 • 40 sites• 379 lots• 24 espèces (moy.
3.4, max 8)
14/12/2009 Séminaire TSIP 11
Fréquence de dépassement
• Report LOQ pour données plan national !?
• Corrélation PCBi – TEQ (*)– 154 ng.g-1 (PCBi)– Borne inférieure 120
ng.g-1 (PCBi)log PCBi (ng.g-1 poids sec)
-6 -4 -2 0 2 4
Fré
que
nc
e0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Fréquence de dépassement / 120 ng.g-1 Fréquence de dépassement / 154 ng.g-1
(*) 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 12
Par espèce : gardon, brème
Gardon (N= 14 sites ; P = 50 poissons)
PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Mo
yenne
PC
Bi (ng
.g-1 p
f) - p
oisso
ns
/ site
0
50
100
150
200
250
300
Brème commune (N = 13 sites ; P = 47 poissons)
PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment
0 50 100 150 200 250 300 350
Mo
yenne
PC
Bi (ng
.g-1)
- p
oisso
ns
/ site
0
100
200
300
400
500
600
Moyenne ± écart-type à chaque site
14/12/2009 Séminaire TSIP 13
Par espèce : barbeau, chevaine
Barbeau (N = 10 sites, P = 40 poissons)
0 50 100 150 200 250 300 350
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Mo
yenne
PC
Bi (ng
.g-1 p
f) - p
oisso
ns
/ site
PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment
Chevaine (N = 20 sites, P = 55 poissons)
0 100 200 300
0
500
1000
1500
2000
Mo
yenne
PC
Bi (ng
.g-1 p
f) - p
oisso
ns
/ site
PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment
Moyenne ± écart-type à chaque site
14/12/2009 Séminaire TSIP 14
Aperçu des données sédiment (bassin)
• Pas de COT (ni de granulométrie)• LOQ « standard » (1 µg/kg, tous congénères)
• 75ème centile ~ 60 pour PCBi• #101 et #153 pertinents pour estimation des BSAF
#28 #52 #101 #118 #138 #153 #180
nb sites > LOQ 32 46 79 73 108 118 94
corrélations 101-118 101-153 118-138 138-153 153-180
Nombre > LOQ 66 79 74 106 94 R² 0.849 0.369 0.184 0.973 0.989 p value <0.0001 <0.0001 0.000 <0.0001 <0.0001
14/12/2009 Séminaire TSIP 15
Estimation des BSAF
• COT :– Estimation [0.5 – 2.0
%]
• PCB # 101 et 153
• Corg = moyenne / site (par espèce)
• Si Csed < LOQ, BSAF = nc
• Si N (poisson) = 1, calcul indicatif
• #101-153, 30 BSAF BSAF #101 (COT = 0.5%)
0 10 20 30 40 50
BSA
F #
153
(CO
T = 0
.5%
)
0
50
100
150
200
chevainebarbeau fluviatilebrème communetruite
COT = 0.5%
Espèces
CHE BAF BRE TRF
BSA
F
0
5
10
15
20
25
#101 #153
14/12/2009 Séminaire TSIP 16
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)
14/12/2009 Séminaire TSIP 17
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 …
socsed
l
org
fC
fC
BSAF soc
l
CC
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 18
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)
socsed
l
org
fC
fC
BSAF soc
l
CC
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 19
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