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LES TESTS BIOLOGIQUES
POUR LA RECHERCHE
DE'LA TOXICITE DANS
LES EFFLUENTS .
Anne MUSTEL
D.E.S.S. Gestion des Ressources Naturelles Renouvelables
Option : Génie de l'Environnement
Responsable : Pr N. DHAINAUT
Sous-Direction : Lutte contre la Pollution
Responsable : M. Daniel BOGUSZ
Avril - Mai - Juin 1992
DESS "Gestion des ressources naturelles renouvelables et amélioration de la qualité de la vie"
Soutenance des mémoires
Cité Scientifique, Villeneuve d'Ascq, bâtiment SN 3, Salle du troisième cycle (rez-de-chaussée)
Le 9/09/92
14 h 30 15 h 15 16 h 16 h 45 17 h 30
~e i 0 / ~ / 9 2
14 h 30 15 h 15 16 h 16 h 15 17 h 39
Michèle TROUF Christelle DEHAINE Frédéric DENHEZ Anne MUSTEL Agnès ZIMNTAK
Christophe BURMANN Isabelle CRINKET Gontran DELAMAERE Lucile LEPAN Michel MARCHYLLIE
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont participé de près ou de loin à I’éla-
boration de ce rapport.
Tout d’abord Monsieur BOULAN, Directeur de l’Agence de l’Eau ARTOIS-PICAR-
DIE, pour m’avoir accueillie dans son établissement.
Merci également à Monsieur Daniel BOGUSZ, Ingénieur Chef de Projet Toxiques et
responsable de ce stage au sein de l’Agence de l’Eau ARTOIS-PICARDIE, pour m’avoir suivie
et conseillée tout au long de mon étude.
Enfin je remercie pour leur accueil et leur collaboration :
- Mademoiselle Anne LE DU, Etudiante en Thèse à l’Université de Médecine et de
Pharmacie de Rouen, qui a pu me conseiller malgré un emploi du temps chargé
- Madame Jeanne GARRIC du laboratoire d’Ecotoxicologie du CEMAGREF de Lyon
- Monsieur François DESCHAMPS, Chef de groupe Ecotoxicologie de I’INERIS à
Vert-le-Petit
- Madame Faten FARAH, Etudiante en DEA d’Ecotoxicologie à l’Université de
Médecine et de Pharmacie de Rouen
- Mesdames CORDONNIER, OVART et LACZEWNY ainsi que l’ensemble du per-
sonnel de l’Agence de l’Eau ARTOIS-PICARDIE.
PRESENTATION DE L'AGENCE DE L'EAU ARTOIS-PICARDIE
Créées à la suite de la loi sur l'eau du 16 Décembre 1964, les Agences de Bassin sont
des Etablissements Publics de I'Etat charges d'aider financièrement et techniquement la lutte contre
la pollution de l'eau et de favoriser la gestion rationnelle de la ressource disponible. GrAce à des
redevances collectées auprès des usagers de l'eau, elles apportent des participations financières et
des conseils techniques aux collectivités locales et aux industries qui entreprennent des travaux
dintérdt collectif.
I I existe 6 Agences de Bassin (Agences de l'Eau) en France. Leur découpage a été
réalisé par bassins versants :
. L'Agence Seine-Normandie située Ci Nanterre,
, L'Agence Loire-Bretagne située Ci Orléans,
. L'Agence Adour-Garonne située Ci Toulouse,
. L'Agence Rhône-Méditerranée-corse située A Lyon,
. L'Agence Rhin-Meuse située à Metz,
, L'Agence Artois-Picardie située A Douai.
L'Agence de l'Eau Artois-Picardie dont M. BOUUN est le Directeur, possède quatre
grandes fonctions qui se décomposent comme suit :
Ressources en eau :
Ce Département est responsable de la prospective et de la mise en place de la stratégie
de l'alimentation en eau potable du temtoire de l'Agence et de la satisfaction des besoins en eau des
usagers. Chef du Département ; Michel DUROUSSEAU.
* Interventions pollutions :
Ce Département assure l'accompagnement technique et financier des investissements
de lutte contre la pollution, il contribue également à une meilleure connaissance du milieu naturel et
à la diffusion de l'expertise. Sous-Directeur Lutte contre la Pollution : Martial GRANDMOUGIN.
* Finances :
- Secteurs opérationnels :
Assurent un bon fonctionnement quotidien de la fonction administrative et financière de
l'Agence.
- Secteurs fonctionnels :
Assurent ta mise en perspective des actions quotidiennes de l'Agence afin de préconiser
les évolutions susceptibles d'engendrer une meilleure efficacité de l'incitation financière qui est à la
base de la mission de l'Agence.
Directeur Financier, Sous-Directeur : Pierre MARIEN.
* Secrétariat Général :
II est placé sous l'autorité directe du Directeur Adjoint, Monsieur Christian DECOCQ.
Ses missions concernent la Communication, la Documentatinq, le Développement des "--sources
Humaines et Formation ainsi que le Fonctionnement Institutionnel et Conseil Juridique.
SOMMAIRE
PREMIÈRE PARTIE : GÉNÉRALITÉS
1. GÉNÉRALITÉS SUR LA POLLUTION
1.1) Quelques donnees sur la pollution .................................................................................................. Page 1
1.1.1) Sources de pollutlon ............................................................................................................... Page 1
....... 1.1.2) Paramètres de la pollutlon .........................................................................................
1.1.2.1) pH 1.1.2.2) Température 1.1.2.3) Oxygène 1.1.2.4) MO 1.1.2.5) MI 1.1.2.6) MES 1.1.2.7) MA
1.1.3) Les rejets en France .........................................................................................................
1.1.3.1) Répartition par secteurs d'activités 1.1.3.2) Répartition géographique
1.2) Les mlcropoiiuants toxlques ..........................................................................................................
1.2.1) Les métaux ................................................................................................................................
1.2.1.1 ) Origine des métaux 1.2.1.2) Toxicité des métaux lourds
1.2.1.2.1) Réactions des organismes 1.2.1.2.2) Biodisponibilité 1.2.1.2.3) Hiérarchisation des métaux selon leur toxicité
1.2.2) Les pesticides ...................................................................................
.......
.......
........
Page 2
Page 4
.Page 6
.Page 8
. Page 1 O
II. LES CRITÈRES EN ÉCOTOXICOLOGIE
11.1) Deflnltlons ................................................................................................................................................................. Page 12
11.1.1) Glossalre ............................................................................................................................................. Page 12
11.1.2) Déflnltlon aigu/chronique ................................................................................................. Page 15
11.1.3) Les différents types de toxlclte ................................................................................... Page 16
11.1.4) Effets des polluants ................................................................................................................. Page 16
11.2) Les bloessals dans la démarche écotoxlcologlque ....................................................... Page 17
11.2.1) Justlficatlon de l'utilisation des tests biologiques pour le contrôle et I'évaluatlon de la pollutlon de l'eau .................... Page 17
11.2.1 . l ) Lacune des méthodes classiques 11.2.1.2) Possibilités offertes par les méthodes biologiques
11.2.2) Evaluatlon du rlsque d'exposition aux toxiques ....................................... Page 18
11.2.2.1) Quantité 11.2.2.2) Durée 11.2.2.3) Fréquence d'exposition
11.3) Limites de l'étude ____................... ..................... ....................................................... ....................................... Page 20
DEUXIÈME PA RTlE : OPTIMISATION DES BIOESSAIS
111 . PRÉSENTATION DES BIOESSAIS
111.1) Inventaire des blotests .............................................................................................................................. Page 22
. ............ 111.1 1) Toxiclté alguë ........................................... Page 22
lll.l.2) Toxicité chronlque .................................................................................................................. Page 22
111.1.3) G6notoxlclté .................................................................................................................................. Page 22
111.1.4) Tests partlcullers ..................................................................................................................... Page 24
111.1.4.1) Bioaccumulation 111.1.4.2) Biodégradabilité 111.1.4.3) Tests biochimiques
111.2) Etat actuel de l'avancement des biotests à l'étranger ............................................... Page 27
111.3) Etat actuel de l'avancement des biotests en France ................................................... Page 32
111.3.1) Tests utilisés en routine .................................................................................................... Page 33
111.3.2) Tests utlllsés en développement ............................................................................. Page 33
111.4) Etat de la normalisation ................................................................................................................. Page 36
IV . ELABORATION DE LA BATTERIE DE TESTS
iv.1) Crit&es de sélection .................................................................................................................................... Page 38
iv.2) Pr&séiection ................................................................................................................................................... Page 39
IV.2.1) Développement des mlcroblotests ........................................................................ Page 40
Iv.2.2) Variabilité des r6suitats ..................................................................................................... Page 41
1v.2.3) Tests statiques / Tests dynamiques ..................................................................... Page 41
IV.3) Sensibilité des tests par catégories de prodults ............................................................ Page 42
IV.3.1) Sensibiiite aux métaux ....................................................................................................... Page 42
iV.3.2) Sensibilité aux produits chimiques ...................................................................... Page 43
IV.3.3) Sensibilité aux effluents ................................................................................................... Page 4 4
îV.3.3.1) Toxicité aiguë lV.3.3.2) Toxicité chronique lV.3.3.3) Génotoxicité
IV.4) Blotests retenus . Argumentation .................................................................................................. Page 47
IV.4.1) Toxicité aiguë .............................................................................................................................. Page 47
iV.4.2) Toxicité chronlque .................................................................................................................. Page 47
IV.4.3) G6notoxlclté .................................................................................................................................. Page 48
BI BLIOGRAPH I E
ANNEXES
INTRODUCTION
Le nombre de produits chimiques utilisés augmente sans cesse et ils sont rejetés,
ainsi que leurs sous-produits, dans les effluents industriels et urbains et se retrouveront finale-
ment comme polluants dans les eaux naturelles. En raison de limitations financières et tech-
niques, il est très souvent difficile d’assurer une surveillance adéquate des effluents et des eaux
réceptrices pour un tel nombre de composés, en utilisant seulement l’analyse chimique.
De plus, le degré réel de toxicité d’un mélange de polluants pour les organismes
vivants, ne peut être indiqué par des procédés chimiques. II existe donc un besoin urgent d’utili-
ser plus largement les tests biologiques, qui peuvent remplir différentes fonctions dans le
contrôle de la pollution des eaux, et compléter les autres techniques employées. Ces tests peu-
vent fournir des résultats plus rapides et plus fiables et représentent un outil efficace pour la
protection de l’environnement. Comme ils peuvent être mis en oeuvre avec un équipement et
un investissement relativement modestes et fournissent des résultats plus faciles à interpréter,
ils sont probablement destinés à un essor important dans les pays développés et en développe-
ment (OCDE,1987).
I GCNÉRALITÉS 1
Pollution nette rejetée au milieu naturel
I - GÉNÉRALITÉS SUR LA POLLUTION
Taux de dépollution
1.1) Quelques données sur la pollutlon
Pollution industrielle 15,5
Pollution domestique 4,5
Pollution totale 20
On appelle pollution de l’eau toute modification de la composition de l’eau ayant un
caractère gênant ou nuisible pour les populations, la faune ou la flore.
395 77 O/‘
2 5 44 O/O
6 70 %
1.1.1) Sources de pollution
Les trois sources principales de la pollution de l’eau sont :
- les rejets urbains résultant de la collecte et du traitement éventuel des eaux usées
des ménages, des locaux recevant du public, des commerces, ainsi que du ruissellement des
eaux fluviales dans les eaux urbaines.
- les rejets agricoles résultant de la percolation des eaux de pluie sur les sols, de
l’épandage de produits chimques sur les sols, des activités maraîchères et d’élevage.
- les rejets industriels :
La contribution négative de l’industrie et des collectivités à la pollution émise et reje-
tée en 1988 au niveau régional est représentée dans le tableau ci-après. Les données sont en
millions d’équivalents-habitants.
Pol lut ion bru te 1 I I
Source : DRIRE, l’industrie au regard de l’environnement en 1989 (mars 1991).
II apparaît à la lecture de ce tableau que la part de production de la pollution indus-
trielle est plus importante que celle de la pollution domestique. Cependant le taux de dépollution
de la pollution industrielle est également plus élevé, les exigences étant moins lourdes pour les
industries, celles-ci n’ayant pas à financer les réseaux contrairement aux collectivités.
1
1.1.2) Paramètres caractérlsant la pollution
w Au delà de certaines limites de pH, la faune aquatique succombe rapidement ; mais
même à l’intérieur des limites compatibles avec la vie, le pH influe sur la toxicité de certaines
substances en modifiant le degré de dissociation. Ainsi une eau contenant des sels ammonia-
caux voit sa toxicité s’accroître avec une élévation du pH car l’équilibre NH3 + H20 = NH40H =
NH4 ++ OH- est déplacé vers la gauche. Or, NH3 et NH40H sont beaucoup plus toxiques que
l’ion ammonium. L‘inverse se produit avec les cyanures (HCN étant plus toxique que les ions CN). (G. Leynaud, 1976). -
Une élévation de la température entraîne généralement une augmentation du méta-
bolisme chez les organismes aquatiques et un accroissement de la perméabilité au niveau des
branchies ; elle favorise ainsi la pénétration des toxiques mais les processus de détoxication et
d’excrétion sont aussi susceptibles d’être activés par la température et de compenser l’action
précédente. (G. Leynaud, 1976).
Les données disponibles montrent en fait que l’effet de la température est très
variable selon les espèces et les toxiques en cause.
w- Une diminution du taux d’oxygène dissous accélère les mouvements respiratoires
chez les poissons et favorise ainsi la pénétration des toxiques éventuellement présent dans
l’eau. (G. Leynaud, 1976).
L a l u t i o n or-
Les rejets renfermant des substances organiques sont à l’origine d’une consomma-
tion de l’oxygène présent dans le milieu récepteur qui les reçoit et peuvent, s’ils sont trop abon-
dants, tuer le poisson par asphyxie.
Une pollution par les matières organiques (ou M.O.) peut se caractériser par diffé-
rents paramètres dont principalement :
- La Demande Chimique en Oxygène ou DCO
L‘évolution globale de la charge en matière organique vivante et non vivante conte-
nue dans l’eau est exprimée par la consommation d’oxygène (en milligrammes d’oxygène par litre)
nécessaire A leur oxydation par voie chimique. La DCO est représentative de la majeure partie
des composés organiques mais également de sels minéraux oxydables (sulfures, sulfates, ...)
2
- La Demande Biologique en Oxygène au bout de 5 jours ou DB05
La demande biologique en oxygène est la quantité d'oxygène dissous consommée
en 5 jours à 20°C par les micro-organismes vivants présents dans l'eau pour réaliser une auto-
épuration de celle-ci. Le principe est de mesurer l'oxygène dissous résiduel au bout de 5 jours.
- Le Carbone Organque Totale ou COT
II représente la teneur en carbone lié à la matière organique et repose sur une
mesure de CO2 après oxydation complète.
II s'agit de matières inhibitrices ou MI.
Un certain nombre de substances présentes dans les rejets industriels peuvent,
'1
l même à dose infinitésimale, être dangereuses pour le milieu aquatique.
i
Les substances pouvant entraîner une pollution toxique peuvent être rangées en
deux groupes suivant leurs origines :
- Les produits d'origine minérale tels que certains métaux et métalloïdes (mercure,
cadmium, plomb, arsenic, ...).
- Les produits d'origine organique : ce sont très souvent des produits de synthèse
(organohalogénés, organophosphorés, ...), des dérivés nitrés, certaines huiles.
1.1.2.6) La po llution Dar les matières so lides e n susm nsion
Les matières en suspension ou MES présentes dans les eaux donnent à la rivière
un aspect sale et trouble. Par leur effet obscurcissant, elles réduisent l'activité photownthétique
et abaissent la productivité des eaux. Elles affectent directement la vie aquatique en inhibant le
développement de la faune benthique et perturbent le peuplement ichtyologique (diminution du
stock de nourriture disponible, bouchages des branchies, ...).
II s'agit des matières azotées ou M.A.
L'azote peut se trouver dans les eaux sous 4 formes :
- Azote organique, pouvant avoir comme origine :
- la décomposition des déchets organiques (protéines, polypeptides, acides aminés)
- les rejets organiques d'origine humaine ou animale (urée)
- les adjuvants de certains détergents.
3
- Ammoniaque : qui a l’état primitif est un gaz soluble dans l’eau. Suivant les condi-
tions de ph, il se transforme soit sous forme moléculaire (NH3) , soit sous forme ionisée
(NH4+). Les formes NHz et NH40H sont plus toxiques que la forme ammunomium (NH4+).
- Nitrates (NO3-) qui constituent le stade final de l’oxydation de l’azote
- Nitrites (NO23 qui s’insèrent entre l’ammoniaque et les nitrates. Ils ne représentent
qu’un stade intermédiaire et sont facilement oxydés en nitrates.
Les micro-organismes métabolisent l’azote organique et minéral pour fournir essen-
tiellement des protéines et des acides nucléiques. Une augmentation de la pollution azotée
entraîne, d’une manière générale, une croissance parfois excessive des algues et des plantes
dans le milieu récepteur et une consommation supplémentaire de l’oxygène dissous.
Ces quatre derniers paramètres (MO, MI, MES, MA) sont utilisés par les Agences
de Bassin pour fixer les bases des redevances payables par les pollueurs.
1.1.3) Les rejets en France
De par les substances concernées, l’industrie est responsable de toute la pollution
en matière toxique aussi bien produite que rejetée. Les rejets domestiques ne seront donc pas
évoqués ici.
Au 1 janvier 1988, la pollution rejetée par les installations industrielles dans le
- 1689 tij de MES
- 2158 Vj de MO
- 401 1 O k équitox/l de matières toxiques
- 249 ffj de MA.
milieu naturel ou dans un réseau d’assainissement collectif se répartit comme suit :
Source ; Ministère de l’Environnement.
4
La contribution des différents secteurs au total de la pollution industrielle rejetée en
1987 s'établit comme suit (en O/.) :
Bois papicr lndustnes des 113 -. - : c lndustnes agro- Chimie et
dimentaires oarachimie carton rnetaL- a -
%
La présente étude ayant pour préoccupation la toxicité dans les effluents, le para-
mètre retenu ici sera celui des matières toxiques.
On observe ainsi que deux grands secteurs sont principalement responsables des
rejets toxiques : les industries chimiques pour 52 O/. et les industries des métaux pour 41 Y' environ.
. . J . l , 3 . ~ t i o n aeoaraPhiaua Au plan géographique, les sept régions suivantes : Alsace, Aquitaine, He-de-France,
Nord-Pasde-Calais, Rhône-Alpes, Haute-Normandie et Lorraine contribuent à elles seules aux
trois quarts de la pollution toxique. (Ministère de l'Environnement, 1990). L'industrie du Nord-
Pasde-Calais représente 16,3 % des rejets toxiques de l'industrie française en 1988 (DRIRE, 1991).
Après avoir défini globalement la pollution toxique, ils convient de prendre connais-
sance des micropolluants toxiques, c'est à dire des substances en cause et de leurs origines.
1.2. Les Micropolluants toxiques
Les micropolluants toxiques représentent une menace par l'environnement aqua-
tique pour différentes raisons :
- la nocivité des substances, qui peut atteindre des valeurs extrêmes même à dose
infinitésimale, d'où le nom de micropolluant.
- le nombre de produits émis dans le milieu naturel : (4 millions de produits chi-
miques à l'heure actuelle. En 1986, l'OCDE estimait à 2.000 le nombre de nouvelles substances
chimiques émises chaque année).
- les sources de diffusion multiples à travers les différents compartiments de I'envi-
ronnemen t. 6
On évalue à 100.000 le nombre de micropolluants dans les eaux résiduaires.
Après études et consultations des spécialistes, les Etats-Unis (L'Environmental
Protection Agency), le Canada, la Communauté Européenne ont établi depuis plus de 10 ans
des listes de substances toxiques prioritaires (cf Annexe 1). Le choix des produits a été réalisé
sur de nombreux facteurs dont la toxicité, la persistance, la bioaccumulation, les quantités pro-
duites, les occurrences dans le milieu naturel, ...
Ces listes ne sont pas exhaustives et sont susceptibles d'être modifiées et étendues.
Les produits concernés sont :
- Certains métaux et métalloïdes
- Des organo-halogénés : les "Drines", le DDT, le Lindane, le PCB, ... - Les organophosphérés : malathion, parathion
- Les huiles minérales et Hydrocarbures persistants
- Les dérivés nitrés, etc ...
Hormis les métaux, les métalloïdes et certains hydrocarbures, la presque totalité
des substances sont des molécules de synthèse dont la diffusion dans le milieu naturel peut se
faire à partir des effluents des usines mais aussi par l'utilisation normale (ou abusive) des pro-
duits. Aucune activité de l'homme n'est a priori exemptée de tels rejets. Citons entre autres :
- L'industrie chimique (principal fabricant de produits)
- L'industrie des métaux (métaux, hydrocarbures)
- L'industrie papetière (blanchiment de la pâte au chlore : synthèse d'organochlorés)
- L'industrie textile (colorants), la tannerie (chrome)
- L'industrie du bois (phénols, crésols, pour la conservation)
- Les secteurs agro-alimentaires (désinfection, nettoyage)
- Les équipements annexes : les décharges, les zones à fortes circulations
(plomb.. .)
- Les effluents urbains souvent très chargés en métaux, dérivés halogénés, etc.
- L'agriculture par pollution diffuse : insecticides, ...
Comme nous avons vu précédemment que les principaux responsables de la
pollution toxique étaient l'industrie chimique et l'industrie des métaux, trois grands groupes de
micropolluants seront principalement développés : les métaux, les pesticides, les dérivés orga-
niques.
7
1.2.1) Les Métaux
1) O riaine des métaux l ou ra
Le problème de la pollution par les métaux lourds est un phénomène relativement
récent. En effet, les éléments métalliques sont présents naturellement dans l’environnement,
mais leur utilisation a considérablement augmenté avec le développement industriel des der-
nières décennies.
Le milieu naturel (air, eau, sol) n’est alors plus capable de recevoir de telles doses
massives de métaux et la toxicité des métaux lourds est un danger pour les populations végé-
tales, animales, mais aussi humaines.
Les métaux les plus contrôlés sont ceux les plus utilisés par les industries :
Ce sont : l’Arsenic (As), l’Aluminium (AI), le Cadmium (Cd), le Chrome (Cr), le
Cobalt (Co), le Cuivre (Cu), le Fer (Fe), le Mercure (Hg), le Nickel (Ni), le Plomb (Pb), I’Etain
(Sn) et le Zinc (Zn).
Les différentes activités industrielles responsables de ces apports de métaux lourds
à l’environnement peuvent être classées comme suit :
- Laboratoire photographique : apport en Cd surtout
- Tannerie : apport en Cr
- Textile : apport en Cr
- Produits pharmaceutiques : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd, Pb, (surtout Cr et Cu)
- Teintures et pigments : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd, Pb (surtout Zn, Cu, Ni, Pb)
- Autres produits chimiques : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd, Pb
- Peinture : Zn, Cr, Pb
- Fabrication de batterie : Pb
- Gravure, impression : Zn, Cr, Pb (surtout)
- Fabrication de métaux : Zn, Cu, Ni, Cr (surtout Zn et Cr)
- Travail du Cuivre, Zinc et autre alliage : Zn, Cu, Ni, Cr.
- Equipement de véhicules : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd, Pb
- Electronique : Cu, Ni, Pb (surtout Cu)
- Traitement de surface : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd (surtout Zn, Cr, Ni)
- Acier et Sidérurgie : Zn, Cu, Ni, Cr, Cd, Pb
- Raffinage des métaux non ferreux : Zn, Cu, Pb.
8
W .2) Tox icité des M m
II convient de distinguer deux groupes de métaux : ceux qui sont nécessaires aux
espèces vivantes et ceux qui ne le sont pas :
- les métaux qui ont un rôle physiologique chez les organismes vivants ne sont pas
considérés comme toxiques pour les organismes Sauf Si leurs concentrations sont anomiale-
ment élevées. Ces métaux essentiels entrent dans la constitution d'enzymes, de pigments res-
piratoires, interviennent dans les échanges cellulaires.Ce sont le Cuivre, le Fer, le Zn, le Mg, le
Mn. Ils sont nécessaires à la vie. Ce sont les Oligo-éléments.
- les métaux qui n'entrent pas dans la composition des êtres vivants et n'ont donc
pas de rôle biologique sont toxiques pour les êtres vivants s'ils atteignent des sites métabo-
liques actifs et s'y accumulent. Ces métaux lourds sont au nombre de 38. Leur densité est
supérieure à 5.
1.2.1.2.1) Réactions des organismes
Les réactions des organismes face à l'agression par les métaux lourds sont de deux
sortes :
- séquestration interne
Le métal pénètre, l'organisme limite le Contact entre le métal et les sites sensibles.
- modification des sites sensibles.
Séquestration interne :
- Avant la pénétration dans la cellule, il peut exister une rétention dans les parois et
les membranes cellulaires.
- II peut s'exercer une réduction du transport transmembranaire.
- II peut se produire une chélation à partir de différentes molécules (Le métal est pris
en charge par des molécules organiques synthétisées corrélativement)
- II peut y avoir compartimentation puis évacuation
- Enfin, il peut y avoir formation de complexes protéiques :
- des métallothionéines chez les animaux (il y a des liaisons sélectives aux ions
métalliques)
- des phytochélatines chez les végétaux.
Ces molécules ont un rôle de détoxification
9 Diminution de la sensibilité des sites enzymatiques :
Les réactions ne sont pas bloquées chez les organismes tolérants alors qu'elles le
sont chez les organismes non tolérants.
9
1.2.1.2.2) Biodisponibilité des Métaux.
Caction des métaux lourds sur les organismes dépend tout d’abord de la biodisponi-
bilité de ces métaux. Cette disponibilité dans l’eau est conditionnée par des interactions et des
équilibres physico-chimiques. Ces interactions sont fonction de nombreux facteurs : la forme
sous laquelle se trouve le métal, la température de l’eau, les interactions métalliques et évi-
demment les doses de métaux. Ces différents facteurs sont résumés dans le tableau no 1.
De plus, les métaux ne sont pas à considérer uniquement dans le compartiment
eau. On les trouve dans l’eau mais aussi dans les MES et les sédiments.
Ce dernier compartiment est A considérer dans la mesure où il suffit de turbulences
(provoquées par le courant, les organismes, ...) pour remettre en suspension les métaux. A titre
d’exemple sont donnés dans le tableau 2 la répartition et la persistance d’un micropolluant orga-
nique.
1.2.1.2.3) Hiérarchisation des Métaux lourds selon leur toxicité
Basée sur des tests biologiques et des tests de cancérogénicité, cette hiérarchisa-
tion a pour but d’aboutir à la définition de groupes de métaux selon leur toxicité à long terme.
- Très bioaccumulable : Pb, Zn, Cu ; Assez bioaccumulable : Hg, Ni, Cd ; Peu bioac-
- Cancérogénicité forte : As et Pb ; non cancérigène : Cr, Ni et Cd, Zn et Cu.
- Groupe des éléments très toxiques : Cd et Hg ; éléments assez toxiques : Pb, Ni,
cumulable : As, Cr.
As, Cu, Cr VI ; peu toxiques : Cr III et Zn.
La toxicité des métaux varie avec l‘espèce considérée, allant de concentration de
quelques microgrammedlitre jusqu’à des concentrations de plusieurs mg/l.
1.2.2) Les Pestlcldes
La pollution par les pesticides est essentiellement due à leur utilisation agricole. Ils sont peu présents dans les rejets industriels, sauf dans deux cas particuliers : Les Industries
produisant les pesticides et les industries agro-alimentaires (lavage des produits agricoles).
Le nom des pesticides ne regroupe pas des composés suivant leurs propriétés chi-
miques mais selon leur capacité A protéger les plantes. Ce sont les insecticides, nématicides,
acaricides, les herbicides, régulateurs de croissance, les fongicides. Ce sont les pesticides ou
10
O 3 CJ d
- - . . .
z + . . O a - _.-.
O 3 0
- 0 c - . O C w 1 i w O - C O
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produits phytosanitaires. Ils peuvent appartenir à toutes les familles de la chimie organique et
même pour certains, à la chimie inorganique. Ceci explique qu'il n'existe pas une méthodologie
unique permettant la détection de ces composés. II a été répertorié plus de 600 molécules
actives répondant à la définition de pesticides (Ministère de l'Environnement, 1992).
On peut définir quelques catégories de pesticides comme suit :
- Les organochlorés (DDT, Hexachlorohexane, aldrine, ...),
- les organophosphorés (parathion, malathion .. .), - les dérivés azotés (atrazine, carbamates, ...).
Les pesticides présentent une toxicité à cause de leur disponibilité et de leur biocon-
centration et biomagnification dans les chaînes alimentaires.
11
II - LES CRITÈRES EN ÉCOTOXICOLOGIE
II s’agira de donner quelques définitions des principaux termes utilisés en écotoxico-
logie, puis de définir les critères de toxicité à prendre en compte pour une meilleure approche
de la toxicité des micropolluants, ceci afin de cerner les limites de l’étude.
11.1) Définitions
11.1 . l ) Glossaire
Ecotoxlcologle : Science des modalités de contamination de l’environnement par
les agents polluants produits par l’activité humaine, ainsi que de leurs mécanismes d’action et
de leurs effets sur l’ensemble des êtres vivants (Ramade, 1979).
Etage écologique : Division trophique d’un écosystème ; il y a cinq étages ou
paliers écologiques : les décomposeurs (bactéries, moisissures) ; les producteurs (phytoplanc-
ton et macrophytes), consommateurs primaires (zooplancton et herbivores) ; consommateurs
secondaires (poissons et carnivores) et consommateurs ultimes (hommes, rapaces).
Létal : Qui provoque la mort.
Létal aigu : Qui provoque la mort d’un organisme lorsque celui-ci est mis en contact
avec une (ou des) substance@) toxique(s) pendant une période d’exposition courte.
Létal subalgu : Qui provoque la mort d’un organisme lorsque celui-ci est mis en
contact avec une (ou des) substance(s) toxique(s) pendant une période d’exposition prolongée.
Létal chronique : Qui provoque la mort d’un organisme lorsque celui-ci subit une
agression toxique chronique quasi irréversible d’une (ou de plusieurs) substance(s) toxique(s)
(effet génotoxique ou bioaccumulation rapide) pendant une période courte ou prolongée.
Sublétal : Qualificatif donné à un effet nocif qui n’entraîne pas la mort d’un organisme.
Sublétal algu : Qualificatif donné à un effet nocif qui n’entraîne pas la mort d’un
organisme lorsque celui-ci est mis en contact avec une (ou des) substance(s) toxique(s) pen-
dant une période d’exposition courte.
12
Sublétal subaigu : Qui est nocif pour un organisme, mais n’entraîne pas sa mort,
lorsqu’il est mis en contact avec une (ou des) substance(s) toxique(s) pendant une période pro-
longée.
Subiétal chronique : Qui est nocif pour un organisme, mais n’entraîne pas sa mort,
ou qui se bioaccumuie dans cet organisme, lorsqu’il subit une agression toxique chronique qua-
si irréversible d’une (ou de plusieurs) substance(s) toxique(s) (effet génotoxique ou bioaccumu-
lation) pendant une période courte ou prolongée.
Toxicité létale aiguë : Caractère d’une substance ou d’un effluent qui, mis en
contact avec des organismes pendant une période d’exposition courte, provoque la mort de ces
organismes.
Toxlclté létale subaiguë : Caractère d’une substance ou d’un efluent qui, mis en
contact avec des organismes pendant une période d’exposition prolongée, provoque la mort de
ces organismes.
Toxicité sublétaie aiguë : Caractère d’une substance ou d’un effluent qui, mis en
contact avec des organismes pendant une période d’exposition courte, a un effet nocif non mor-
tel et normalement réversible sur ces organismes.
Toxlclté sublétale subaiguë : Caractère d’une substance ou d’un effluent qui, mis
en contact avec des organismes pendant une période d’exposition prolongée, a un effet nocif
non mortel et normalement réversible sur ces organismes.
Toxicité sublétale chronique : Caractère d’une substance ou d’un effluent qui, mis
en contact avec des organismes pendant une période d’exposition courte ou prolongée, a un
effet nocif non mortel peu réversible sur ces organismes (effet génotoxique ou bioaccumulation).
Génotoxiclté : Effet toxique qui altère des gènes, par endommagement de l’ADN.
Mutagénlclté : Propriété de produire des mutations de gènes dans l’ADN.
Cancérogène : Qualificatif donné à une substance capable de provoquer une
tumeur maligne eVou un néoplasme.
Indice de vitalité : Nombre de grammes d’ATP (adénosine-triphosphate) par unité
de volume qui sert d’indicateur de l’activité biologique dans un échantillon.
Persistance : Propriété qu’a une substance de rester stable, c’est-à-dire de ne pas
se biodégrader ou de se biodégrader très lentement. 13
Bioaccumuiation : Absorption et rétention, par un organisme, de substances de
son milieu à des concentrations supérieures à celles de son milieu.
Bioamplificatlon : Augmentation de la concentration d’une substance (p. ex. un
contaminant) dans le réseau alimentaire, qui fait qu’un organisme contient de plus fortes
concentrations de cette substance que les organismes dont il se nourrit.
Facteur de bioaccumulation (FB) : Rapport entre la teneur d’un Organisme en
contaminant (exprimé en ug.g-l poids sec) et la teneur en ce contaminant dans le milieu utilisé
pour l’essai (exprimée en ug.mi-1).
Expositlon courte (macroorganismes) : Période généralement considérée com-
me étant inférieure à 1 p. 1 O0 de la durée de vie des macroorganismes.
Exposition courte (microorganismes) : Période généralement considérée comme
étant inférieure à 1 O p. 1 O0 de la durée nécessaire pour atteindre le plafonnement de la crois-
sance des microorganismes.
Concentration inhibitrice Cl50 : Concentration d’une substance ou d’un effluent
qui inhibe à 50 p. 1 O0 un effet physiologique (bioluminescence, croissance, reproduction, photo-
synthèse, etc.) pendant une durée expérimentale précisée pour chaque type d’essai (p. ex.
C150-96 h) ; elle est généralement déterminée par Calcul “Probit” (Stephan, 1977) par analogie
avec les CL50
Concentration létale : Concentration létale pour 50 p.1 O0 des individus (CLs0)
d’une espèce donnée, pour une durée expérimentale précisée pour chaque type d’essai (p. ex.
CL50 - 96 h) ; elle est généralement déterminée par calcul “Probit” (Stéphan, 1977).
Concentratlon minimale active (CMA) : Concentration minimale occasionnant un
effet toxique potentionnellement chronique, tel une mutation (Ames et al, 1975).
Concentration mlnimale de stress (CMS) : Concentration minimale occasionnant
un stress tel qu’une diminution d’ATP métabolique (Blake et al, 1986b).
Unlté toxlque : Unité arbitraire de toxicité.
Unité toxlque létale : Unité arbitraire de toxicité létale ; le nombre d’unités toxiques
létales s’obtient en divisant 1 O0 p. 1 O0 par la C h 0 pour les effluents, ou en divisant la concen-
tration considérée d’une substance par sa (250. 14
Unlté toxlque sublétale : Unité arbitraire de toxicité sublétale ; le nombre d’unités
toxiques sublétales s’obtient en divisant 100 p. 100 par la Cl50 pour les effluents, ou en divi-
sant la concentration considérée d’une substance par sa Cl50.
Unité génotoxlque (UTg) : Unité arbitraire de génotoxicité ; le nombre d’unités
génotoxiques s’obtient en divisant 100 p. 100 par la CMA pour les effiusnts, ou en divisant la
concentration considérée d’une substance par sa CMA.
“LOAEL” signifie la plus basse teneur d’une substance chimique toxique occasion-
nant un effet délétère observable sur les organismes qui y sont exposés (Lowest Observe
Adverse Effect Level).
“NOAEL” signifie la plus haute teneur d’une substance chimique toxique n’occa-
sionnant pas d’effets délétères observables sur les organismes qui y sont exposés (No Observe
Adverse Effect Level).
“Coefflclent de partage OCtanOl/eau” (Poe) signifie le rapport de la solubilité d’une
substance dans le n-octanol et dans l’eau à l’équilibre. Le logarithme du Poe indique dans quel-
le mesure une substance chimique a tendance A être bioconcentrée par les organismes aqua-
tiques.
11.1.2) Déflnltlon Algu/Chronlque
Une discussion s’impose sur la définition des termes aigu et chronique.
II existe en effet d’autres façons de définir ces termes :
a) Aigu : exposition d’une durée inférieure à 4 jours
Chronique : exposition d’une durée supérieure à 4 jours.
b) On peut également considérer comme chronique toute exposition affectant un
organisme durant une période longue de sa vie (en principe 10 O/.) et qui intègre plusieurs
stades de vie de l’organisme.
II ressort alors de ces différentes définitions une ambiguïté évidente, notamment
pour les organismes à cycle de vie courte (de l‘ordre de O à 3 ou 4 jours). En effet, pour ces
organismes une exposition de 24 heures est elle aiguë (courte) ou chronique (au moins 10 y0
du cycle de vie) ? Ce problème interviendra ultérieurement lm de la classification des tests bio-
logiques.
15
11.1.3) Les différents types de toxlclté
Outre la toxicité aiguë ou chronique, la toxicité létale ou sublétale, il existe :
- la toxicité cumulative : la concentration en toxique incorporée augmente graduelle-
ment et fait apparaître une succession de manifestations qui peuvent aller jusqu’à la mort. (ex :
Hg Minamata)
- la toxicité retardée : c’est une concentration en toxique induisant par induction bio-
moléculaire lente un effet généralement létal qui ne se manifeste qu’après un délai. (ex : Cd pour les oeufs de truite).
- la toxicité latente : C’est une dose toxique qui provoque un effet (généralement
létal) qui ne se manifeste qu’après une induction (ex : agents cocancérogènes).
- la toxicité réversible : effet toxique qui disparaît graduellement lorsque l’animal
récupère dans un milieu sain.
- la toxicité irréversible : l’effet toxique ne disparaît pas lorsque l’animal est placé
dans un milieu sain.
- la toxicité indirecte : c’est une concentration toxique sans effet mais pouvant indui-
re un effet d’agents néfastes.
11.1.4) Effets des polluants
En réponse à une agression par les polluants, les réponses des organismes peu-
vent être de différentes natures :
- bioaccumulation
- réponses comportementales
- réponses biochimiques
- réponses physiologiques
- réponses morphologiques.
Ces différents effets sont schématisés dans le tableau 3
C’est sur ces différentes catégories de réponses que sont basés les tests biolo-
giques. Les critères de réponses des tests biologiques ou “end-points’’ peuvent être létaux ou
sublétaux (réponses comportementales, biochimiques, ...).
16
TABLEAU 3
11.2) Rôle des bioessals dans la démarche écotoxlcologlque
11.2.1) Justlflcatlon de I’utlllsatlon des tests biologiques pour le Contrôle
et I’bvaluatlon de la pollutlon de l’eau
Les autorités responsables de l’eau doivent adopter comme objectif essentiel A long
terme de parvenir à ce qu’aucun rejet dans les eaux naturelles ne puisse avoir de consé-
quences nocives pour l’homme et pour l’environnement aquatique. Pour parvenir à cet objectif,
les responsables de la gestion de l’eau doivent s’efforcer de réduire au minimum les effets
toxiques que les rejets peuvent avoir sur les eaux naturelles. Ils devront accorder une attention
particulière au risque d’effets insidieux imputables à des substances persistantes ou bioaccu-
mulables. II faut donc établir des objectifs de qualité qui, dans la pratique, devront tenir compte
des contraintes techniques et économiques.
Toutefois, force est de constater que les autorités responsables de l’eau manquent
souvent d’un instrument essentiel : le moyen d’évaluer le niveau de toxicité des effluents et son
origine, et d’apprécier l’ampleur et la persistance des effets toxiques de ces effiuer.:s sur les
eaux réceptrices.
1.1))
Les méthodes d’analyses chimiques ne permettent pas, à elles seules, d’évaluer
tous les composés toxiques qui peuvent se trouver dans les effluents. En effet, il est trop difficile
et trop onéreux d’essayer d’identifier un à un chacun des nombreux polluants qui sont souvent
présents dans un effluent complexe. En plus, beaucoup de données manquent sur la toxicité de
nombreux composés potentiellement toxiques. Enfin, la notion de toxicité ne consiste pas seule-
ment à comparer les teneurs en polluants aux teneurs “normales” prescrites dans les guides de
la qualité de l’eau. Ce genre de comparaison ne tient pas compte des phénomènes suivants :
- relations entre structures et activités des toxiques (=QSAR = Quantitative Structure
- Activity Relationships)
- biodisponibilité du polluant en milieu aquatique (cf tableau 1)
- synergie, antagonisme entre plusieurs polluants dans un rejet.
- l’adsorption face à l’absorption et l’incorporation des toxiques par les organismes
biologiques.
- interactions entre certains org. biologiques et certains toxiques, ce qui peut hyper-
activer ou hypoactiver ceux-ci (ex. biométhylation extracellulaire augmentant la toxicité du
Mercure, ...)
- biotransformation eüou biodégradation
- métabolisme des toxiques
- durée des effets toxiques. 17
On comprend alors la nécessité dune évaluation globale de la toxicité par les bioessais.
Les tests biologiques ne peuvent remplacer les méthodes d’analyses physico-chi-
miques dans la recherche de la toxicité, mais viennent au contraire les compléter. (Van Coillie,
1989) (OCDE, 1987).
II 3.1.21 Possigilités offertes Dar les méthodes b ioloaioueç
Les tests de toxicité peuvent jouer un rôle déterminant au cours de toutes les
phases d’application d’une stratégie efficace de contr6le des effluents complexes : ils peuvent
servir à identifier les problèmes d’environnement, à établir des priorités de lutte contre la pollu-
tion, à fixer des limites de rejets pour les effluents, à définir et à appliquer des mesures de
contrôle appropriées et à suivre la mise en conformité aux limites de toxicité imposées.
11.2.2) Evaluatlon du rlsque d’exposltlon aux toxlques
Le risque d’exposition des organismes aux toxiques est conditionné par différents
facteurs : quantité, durée, fréquence en liaison avec la biodisponibilité des polluants.
1)
Question :Quelle est la quantité acceptable d‘un polluant, exprimée en concentration ?
La concentration à laquelle un effluent donné (ou un produit chimique) est toxique
dépend de la durée de l’exposition. Les expositions, et par conséquent la toxicité, peuvent être
approximativement définies soit comme aiguës, soit comme chroniques. Dans chaque catégo-
rie, les réponses des organismes exposés (effets) peuvent être qualifiées de létales ou de
sublétales.
II y a toxicité aiguë pour une certaine concentration d’un toxique lorsque celle-ci pro-
voque une réponse toxique dans un délai relativement court. II est important d’empêcher, dans
les eaux réceptrices, l’arrivée de concentrations d’effluents qui soient toxiques pendant de
courtes périodes d’exposition car elles pourraient provoquer rapidement des effets importants,
tels que la mort de poissons. On exprime généralement la toxité aiguë par la CE50 ou la C ~ O .
II y a toxicité chronique lorsque celle-c: ne suscitera de réponse toxique chez les
organismes d’essai qu’après une période d’exposition relativement longue par rapport à leur
cycle de vie ou de reproduction. Puisque les tests de toxicité chronique mesurent les effets d’un
effluent pendant une exposition prolongée, les concentrations d’effluent qui sont chroniquement
toxiques sont généralement inférieures à celles qui provoquent des effets toxiques aigus.
18
En raison des effets nocifs importants qui peuvent apparaître dans le biotope du fait
de la toxicité chroniquu, les concentrations de la toxicité chronique sont un élément important
pour le calcul des limites de rejets d’un effluent.
Dans ces conditions, la meilleure définition de la concentration d’effluent acceptable
est la concentration sans effet observable (CSEO), quelque soit la durée de l’exposition.
Le calcul de la CSEO ou NOEC (No Observable Effect Concentration) est précedé
du calcul de la LOEC (Lowest ObservaMe Effect Concentration).
l.laak& Les effets biologiques négatifs résultant de la présence d’effluents toxiques dans un
écosystème dépendent de la toxicité (et de la concentration) de l’effluent et de la durée pendant
laquelle les concentrations toxiques se maintiennent dans le cours d’eau. Par exemple, si des
poissons sont exposés pendant un bref instant A une substance capable d’inhiber leur absorp-
tion d’oxygène, ils pourront survivre, mais une exposition prolongée entrainera des dégrada-
tions tissulaires irréversibles, puis la mort.
Dans les études de toxicité, le facteur temps peut être pris en compte par des tests
de toxicité aiguë et chronique judicieusement choisis.
En outre, étant donné les fluctuations incessantes des conditions d’exposition de
l’environnement, il faudra disposer de données hydrologiques pour définir les limites de ces
variations. (OCDE, 1987).
Opendant, bien que le devenir et les effets des polluants de l’environnement aient
souvent été étudiés de façon spatiale à partir de leurs sources, leur évolution temporelle, très
variable, est bien moins connue. Alors qu’il est possible de déterminer la diffusion, la létalité et
les effets sublétaux des polluants, les études sur leur devenir et leur toxicité chronique A long
terme font défaut (absorption, piégeage dans les sédiments, biotransformation, biodégradation,
bioaccumulation, toxicité retardée, génotoxicité irréversible, avec manifestations ultérieures
telles que mutation et/ou cancérogénicité, ...) (Van Coillie, 1989).
1 Fré- < .
Si l’on admet que le toxique “disparait” compléternent après l‘épisode de pollution,
certains organismes peuvent se rétablir après des expositions graves mais non létales, A condi-
tion que l’intervalle entre les expositions soit supérieur au temps de récupération tissulaire ou
métabolique. Le même principe s’applique aussi bien aux écosystèmes qu’aux individus isolés.
19
Toutefois, si l’intensité et la durée de la toxicité sont suffisantes pour porter atteinte aux princi-
paux niveaux trophiques ou aux principales mnmunautés, la récupération (si elle est encore
possible) peut alors prendre de nombreuses années. A titre indicatif, on estime grossiérement
les durées de récupération des écosystèmes d’eaux douces comme suit : (OCDE, 1987)
a) Système iotiques
- cours d’eau à débit rapide 3 à 5 ans
- cours d’eau à débit lent 5 à 10 ans
b) systèmes Idnitiques
- petits étangs 10 ans
- les grands lacs ne retrouvent jamais leur état initial sans intervention humaine.
En conséquence, l’étude des paramètres : quantité, durée et fréquence de l’exposi-
tion toxique amène à définir un quatrième paramètre : la dilution de l’effluent dans le milieu
récepteur. Si on ne peut exiger que les effluents ne présentent aucune toxicité observable avant
d’arriver dans les eaux réceptrices, en pratique, on peut laisser l’effluent toxique se diluer dans
un certain volume de l’eau réceptrice pour qu’il ne subsiste que des concentrations non
toxiques au dela de cette zone de mélange. II convient donc d’étudier le taux de dilution rendant
I’eff luent non toxique.
11.3) Limites de l’étude
A la lecture de ce qui précède, on comprend donc que le phénomène toxique est
rarement le fait d’un facteur isolé mais qu’il résulte de plusieurs paramètres en interaction.
Malheureusement, I’écotoxicologie est une science encore récente et nombreux
sont les domaines où les études sont encore insuffisantes.
La méthode de l’analyse chimique seule, des mesures de CI50 seuls, ou encore la
méthode “une variable à la fois” donnent des résultats incomplets eüou biaisés.
Pour remédier à ce problème qu’est l’étude des interactions, les écotoxicologues
font appel a l’outil mathématique, notamment par l’analyse statistique telles que les ACP, les
AFC, ou encore les pians factoriels.
Ces méthodes sont utiles lors des études d’interactions entre micropolluants, entre
micropolluants et facteurs du milieu, ou encore entre rejets et milieu récepteur.
20
Elles n’ont cependant pas encore fait l’objet d’études suffisamment diversifiées.
Ainsi au cours de la présente étude, nous n’allons pas étudier les effets des effluents sur le
milieu récepteur, mais nous nous limiterons à l’évaluation de la toxicité des effluents intrinsè-
quement. La démarche suivie sera en fait une tentative de comparaison des sensibilités de
tests biologiques en fonction de différentes catégories de polluants ; dans un deuxième temps
sera étudiée I’applicabilité sur les effluents.
Les études de micropolluants par les tests biologiques sont nombreuses mais mal-
heureusement fort diversifiées, ne permettant pas une analyse statistique rigoureuse. II n’a pas
été possible de trouver des enquêtes circulaires comparant la toxicité de produits ou d’effluents
sur plusieurs tests biologiques à la fois.
Enfin, il est évident qu’une étude bibliographique tout a fait complète est impossible
dans un temps limité, et qu’une interrogation de toutes les banques de données disponibles est
difficilement envisageable.
21
1 OPTIMISATION DES BlOESSAlS 1
111 - PRÉSENTATION DES BlOESSAlS
II s'agit, d'une part, de préciser les tests de toxicité actuellement réalisés en routine
et, d'autre part de faire le point sur les essais de toxicité en cours de développement et/ou pou-
vant être mis en place à court terme, par les organismes et les laboratoires les plus avancés
dans le développement et l'utilisation de ces bioessais, en France et Ci l'étranger.
iii.1) lnventalre des blotests
Les tests biologiques recensés ici sont ceux utilisant essentiellement des orga-
Les principaux tests répertoriés concernent les organismes aquatiques suivants :
- poissons
- crustacés
- algues
- bactéries
- protozoaires
- végétaux supérieurs
- etc.
nismes (faune et flore) des écosystèmes aquatiques d'eau douce.
Les tests présentés ci-dessous ont été classés dans un premier temps en distin-
guant toxicité aiguë / toxicité chronique / génotoxicité, puis dans un deuxième temps en distin-
guant les niveaux trophiques. (liste non exhaustive).
111.1 . l ) Toxlclté aiguë
111.1.2) Toxicité chronique
111.1.3) Génotoxiclté
22
Niveau d’écotoxicité
et niveau trophique
AIGUE
1) LETAL
1.1) Décomposeurs
1.2) Producteurs
1.3) Consommateun primaires
1.4) Consommateurs secondaires
Espèce testée
Daphnia magna
Rotnéreç:
Brachionus cal ciflorus (=ROTOXKIT
Poiççons:
Poisson zèbre (Brachydanio wio)
>oisson zèbre (Brachydanio .erio)
Iathead minnow Pi mepha les pro me1 as)
rruite arc-en-ciel (On- :horynchus mykiss)
:arpe (Cyprinus Carpio)
(illyfish (Orysias latipes)
;ruppy (Poecilia reticulata)
lluegill (Lepomis nacrochirus)
Paramètre testé
Inhibition mobilité
(= mortalité)
mortalité
nortalité juvénile statique, ;emi-statique, dynamique
mortalité
statique
Durée du test
24 h
24 h
24 h ou 96 h
24 h ou 96 h
Mesure
CI 50
CL 50
CL 50 UT I NOEC, LOEC
CL 50 UT I NOEC, LOEC
Niveau d'btoxicité
et niveau trophique
2.1) Décornposeurs
?.2) 'roducteurs
i.3) >on so mmat eu rs )rimaires
',4) ;onsommateurs econdaires
Espèce testée
M IC ROTOX (Photobacterium phosphoreum)
Spirillum volutans
Pseudomonas fluorescens Pseudomonas putida
Microflore Apuratrice
Boues activées
Selenastrum capricornutum Wou chlamydomonas rariabilis (flacon ou nicroplaque)
:olpidium campylum
-etrahymena pyriformis
'oissons: 'ruite arc-en-ciel 3nchorynchus mykiss) ?t autres salmonidés
Paramètre testé
Inhibition bioluminescence
Inhibition mobilité
) Inhibition croissance ) Inhibition respiration
Mesure ATP (évolution biomasse vivante)
Inhibition consommation oxygène
I Stress 1 ATP eUou CEA I Croissance de la cuiture
2roissance de la culture
nhibition de la respiration
Ivitemenî
itress, ATP
Durée du tesi
5 -15mn
rapide
16 h
3 h
4 h - 4 j
24 h
30 mn
4J
Mesure
CI 50 UT SI
CE 90
CE 50 NOEC, LOEC
CE 50
CI 50 UT SI CMS
CI 50
CI 50 UT SI CMS
Niveau d’htoxicité
et niveau trophique
CHRONIQUE
1) Décornposeurs
2) Producteurs
3) 2onsommateurs >rimaires
Espèce testée
Alaues: Seienastrum caprirnutum Scenedesmus subspicatus Chlorella vu9aris Flacon ou microplaque
Chlamydomonas variabilis
Lentille d‘eau (Lemna minor)
laphnia sp
laphnia magna
laphnia magna
Modaphnia dubia
;ammarus pulex
Paramètre testé
) Taux de croissance 1 F?pi%hon de
) Numération algale
Inhibition ciliature
croissance)
Inhibition de croissance
qeproduction
qeproduction
jeproduction
*aux de survie et eproduction
:onsommation alimentaire
Durée du test
1
1 1
1 3 , 4 o u 5 j
4 h et 24 h
4 - 5 j
14 j
21 j
12 j (variante essai 21 j)
7 i
6 j à 2 mois
Mesure
CI 50 NOEC,LOEC
CI 50 NOEC, LOEC
CE 50 lj, 2j, 4j 7j ,14
CE 50 NOEC, LOEC
CE 50 NOEC, LOEC
NOEC, LOEC (létal)
NOEC, LOEC (reproduction)
NOEC, LOEC
NOEC, L ~ E C
Niveau d’htoxicité
et niveau trophique
CE 50 96 h LOEC 96 h sur
croissance Indice de
tératogenèse
4) Conso mmat eui secondaires
Espèce testée
Xéno (Xenopus laevis) = E S g I FETAX
Poissons:
Fathead minnow ( Pimephales promelas)
, Poisson zèbre [Brachydanio rerio)
alement sur : athead minnow
Carpe
QPPY Kiiliiish
Blu egill
rruite arc-en-ciel Onchorynchus mykiss ex- ;a lm gairdneri)
Paramètre testé
. sur embryons :
. motlalit6
. présence de malformation!
. inhibition de croissance
. larvaire ou embryolarvaire
. létal : % survie sublétal : taux de
zroissance des larves, % !closion
embryolarvaire : létal : % survie sublétal : éclosion,
:roissance
larvaire : ‘O survie ïux de croissance
alevins, sublétal : wsure de I’ATP musailaire
adultes : roissance o ngu eu r /poids)
Durée du tes
4 i
7 j
1 4 j
7 j (Canada)
28 j (G.B)
4 j
28 j
Mesure
NOEC,LOEC
CE 50 NO EC, LO EC
NOEC, LOEC
NOEC, LOEC
Niveau d'écotoxicité
et niveau trophique
G ENOTOXlClTE
1) Mutation aénlaua 1 . l ) Décomposeurs
1.4) Consommateurs secondaires
2.1) Décomposeurs
2.2) Producteurs
2.3) Consommateurs primaires
Espèce testée
-:
= test AMES Salmonella typhimurium
Eucarvotes: Levures (saccharomyces cerevisiae)
Cellules de mammifères V 79 in vitro
m: Escherichia Coli (PQ 37) = SOS - chromotest
Bactérie luminescente = MUTATOX
Paramètre testé
dépendance à l'histidine (avec ou sans activateur métabolique)
mutation reverse
a arition de mutants
[déficience de l'enzyme HPRT)
r P sistants au toxique
nduction B-galactosidase microplaque :avec ou sans activateur métabolique)
3ioluminescence (avec ou sans activateur métabolique)
Durée du test
exposition 48 h à 72 h
exposition 24 h
4 h
16 h b 24 h
Mesure
taux de mutation (mutants provoqués/ mutants spontanés)
taux de survie cellulaire et taux de mutation
taux de survie cellulaire et taux de mutation
R=(Oaall
alcaline) (Phosphatase
lecture luminescence
Niveau d'écotoxicité
et niveau trophique
2.4) Consommateurs secondaires
Espèce testée
larves de triton pleurodèle (Pleurodeles waltl) et larves d'Axolotl (Ambystoma mexicanum) in vivo
Ronaeurs: test MICRONUCLEUS in vivo sur rat, souris, hamster
Rat, souris, hamster : essai de mutation létale dominante
cellules de lymphocytes humains. analyses de métaphases in vitro
cellules de mammifères V 79 in vivo. analyses de métaphases in vivo.
cellulles de mammifères (hépatocytes de rats en culture w lymphocyîes humains
cellules de mammifères
Paramètre testé
formation de cellules sanguines à micronoyaux
érythrocytes de la moëlle osseuse à micronoyaux
provoque mort des embryons formés par gamète muté (mutation : cassure des chromosomes suivie ou non d'un réarrangement ; non disjonction des chromosomes)
recherche des anomalies de nombre et de structure chromosomique (avec ou sans activateur métabolique)
recherche des anomalies numériques et structurales des chromosomes
détection de l'incorporation d'un nucléotide marqué (thymidine tritiée). Met en évidence altération primaire de l'ADN et réparation
échange de chromatides soeurs (in vitro)
Durée du test
12 j
24 h, 48 h, 72 h
exposition 1 à 5
quelques heures
Mesure
taux d'érythrocytes à micronoyaux
taux d'érythrocytes à micronoyaux
nombre d'embryons vivants ou mort!
fréquence des aberrations. nombre de cellules portant aberrations
fréquence des aberrations. nombre de cellules portant aberrations
augmentation di nombre de grains par noyai
LISTE DES ABREVIATIONS :
- CE50 ou CE20 : Teneur occasionnant un effet à 50 'Io ou 20 'IO.
- Cl50 : Teneur inhibant un paramètre physiologique A 50 '10.
- CL50 : Teneur létale pour 50 Y. des individus.
- CMS : Teneur minimale de stress
- FB : Facteur de bioaccumulation dans l'organisme par rapport au milieu.
- LOEC : Lowest Observable Effect Concentration (teneur produisant le plus petit
effet observable).
- NOEC : No Observable Effect Concentration (teneur sans effet observable).
- UTI : Unité toxique létale. Effluent : 100 %/C&O, substance simple : teneur/C150.
Certains associent la mortalité à l'inhibition de la mobilité chez les daphnies.
- ATP : Adénosine - triphosphate.
- CEA : Charge énergétique en adénylates du métabolisme.
23
111.1.4) Tests particuliers :
Aux tests de toxicité aiguë, de toxicité chronique ou de génotoxicité, s'ajoutent
quelques tests particuliers qui peuvent compléter utilement des tests de toxicité proprement
dite. Ce sont les tests de bioaccumulation, de biodégradabilité, et les tests biochimiques.
4.1) R i o m
Un des plus importants processus de répartition ou de transport dans I'environne-
ment des produits chimiques est la bioaccumulation. Ce processus aboutit à des concentrations
en toxiques de l'eau dans laquelle vivent ces organismes. Le phénomène de bioconcentration
se définit par un rapport de concentrations organisme/eau. Ce rapport est le reflet des affinités
des produits chimiques pour l'eau et pour les lipides des organismes. II est habituellement bien
corrélé avec le coefficient de partage octanol/eau (Poe), qui est donc un indicateur de la bioac-
cumulation.
. . . . monas
Deux tests peuvent être pratiqués :
- test de bioaccumulation des toxiques
La toxicité est testée avant et après la biodégradation dans le milieu et dans les
algues. L'exposition dure 24 heures. On calcule le facteur de bioaccumulation ou FB.
- test de bioaccumulation limitée aux toxiques inorganiques
La procédure est analogue à celle suivie pour les producteurs mais on effectue une
oxydation de la matière organique par irradiation avec ~ l t r a - v i - ' ~ ~ ~ . L'exposition est également
de 24 heures. On calcule le FB.
Ces tests sont pratiqués au Canada (Centre Saint-Laurent, Environnement
Canada).
II existe notamment le test sur Poisson-Zèbre (Brachydanio rerio). L'exposition dure
350 heures (entre 14 et 15 jours). On calcule le FE.
111.1.4
La biodégradabilité est un paramètre important Ci prendre en considération pour pré-
voir le devenir des polluants dans l'environnement. Au sein des eaux, au niveau des sédiments
. .
24
ou des sols, et dans les stations d’épurations biologiques, les substances chimiques vont Atre
en présence d’organismes vivants qui, en fonction de leurs possibilités, peuvent les métaboliser
partiellement ou totalement. Les organismes vivants sont notamment des micro-organismes
hétérotrophes décomposeurs (bactéries, levures, champignons, ...).
Ces organimes procèdent A deux types de dégradation :
- primaire : elle conduit A des modifications structurales limitées des molécules et A une perte des propriétés réactionnelles caractéristiques.
- ultime ou totale : c’est une biodégradation complète conduisant à la formation de
dioxyde de carbone, de méthane, d’eau, d’éléments minéraux et de métabolites constituants
normaux des cellules vivantes.
Pour mettre en évidence ces phénomènes de biodégradation, différents critères
peuvent être étudiés (Cabridenc, 1992, conférences du CSE) :
- dégradation primaire : Suivi analytique de l’évolution de la substance organique,
soit au cours du temps, soit à l’entrée et A la sortie du système d’essai. Ce test s’effectue
notamment sur les détergents.
- dégradation totale : Suivi, soit au cours du temps, soit A l’entrée et à la sortie du
système d’essai, de l’évolution de critères généraux liés au phénomène de dégradation :
en aérobiose ou en anaérobiose, la concentration en carbone organique dissous.
en aérobiose, le dégagement de dioxyde de carbone ou la consommation
d’oxygène.
en anaérobiose, le dégagement de méthane.
La concentration en carbone organique total initiale étant connue, on peut prévoir la
concentration en carbone finale. On effectue alors le rapport carbone prévukarbone obtenu en
%. On a le pourcentage de biodégradabilité.
Exemple : Test de biodégradabilité ultime STURN, 28 jours. (Suivi du dégagement
de dioxyde de carbone).
L‘intérêt des tests de biodégradabilité réside en une complémentarité des tests de
toxicité et des méthodes physico-chimiques pour obtenir des informations sur la rémanence de
certains polluants.
25
Une stratégie pour l'évaluation de la biodégradabilité des composés organiques
dans les effluents complexes a été proposée par un auteur danois (Lindgaard-Jorgensen,
1988). Le protocole est basé sur des mesures de DCO sur effluent en fonction du temps. II est
couplé 21 des tests de toxicité et des méthodes analytiques (chromatographies, spectrométrie de
masse, ...). I I
l PC
I l \
L'utilisation des tests de toxicité après dégradation permet de détecter l'apparition
de produits de transformation toxiques. La complémentarité avec les tests de toxicité est donc
très intéressante.
111.1.4.3) Tests b ioch i miau es La mesure de paramètres biochimiques du métabolisme des êtres vivants a souvent
été évoquée pour déceler les effets écotoxicologiques précoces. Ce type d'approche se carac-
térise par une grande sensibilité qui peut permettre de détecter des effets écotoxiques différés
liés A des molécules de faible toxicité aiguë et de forte rémanence dans l'environnement. Ces
essais utilisant la détection de macromolécules biologiques, ou la mesure d'activités enzyma-
tiques peuvent être utilisés aussi bien en laboratoire que pour une approche sur le terrain des
effets des rejets sur les peuplements naturels.
Parmi les critères retenus pour des essais biochimiques, citons celui de l'induction
de métallothioneines chez la truitelle après 96 heures d'exposition (Gagne et Blaise, a paraître)
et celui de l'induction des activités de détoxification (par les mono-oxygénases) liées au cyto-
chrome P450 chez la truitelle après 96 heures d'exposition (Gagne et Blaise, à paraître) (Monod
et Vindimian, 1991). Ce système enzymatique est inductible par un certain nombre de compo-
ses aromatiques plans comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les poly-
chlorobiphényles (PCB) et les composés apparentés à la dioxine (Van der Weiden, 1989, cités
26
dans rapport inter-agences, 1992). Ces composés sont très présents dans l’environnement &
cause de leur grande stabilité et de leur potentialité importante de bioaccumulation. Leur impli-
cation dans des mécanismes d’intoxication chronique liée il la biomagnification le long des
chaînes alimentaires a été prouvée. Or certains produits comme les PCB ne sont pas toujours
directement détectables par des essais de toxicité sur les rejets à cause de leur faible concen-
tration et de leur toxicité immédiate relativement faible. (Garric, rapport inter-agences, 1992).
Pour ces produits, l’utilisation d’indicateurs précoces de toxicité, de préférence à des essais de
toxicité sublétaie, se trouve tout à fait justifiée. Des essais tels les essais d’induction des activi-
tés enzymatiques de détoxification peuvent donc compléter utilement une série d’essais chro- niques. L‘apport d’une indication sur les potentialités de rejet dans le milieu de substances
bioaccumulables, souvent génotoxiques, pouvant créer des effets différés dans l’environnement
serait tout à fait précieux (Garric, rapport inter-agences, 1992).
Tous les tests répertoriés ci-dessus ne sont pas utilisables en routine. Certains en
sont encore à l’état de développement et trop de données manquent alors, d’autres impliquent
des cor?ditions telles (prix, durée, ...) qu’ils ne sont pas opérationnels dans l’immédiat.
Enfin une remarque peut être faite : les bioessais s’avèrent indispensables pour
l’évaluation de la toxicité des polluants. II faut cependant adopter une attitude sélective à leur
sujet. De fait, on assiste actuellement à une prolifération des bioessais en tout genre qui appa-
raît, selon une expression lancée au Symposium International d’Ecotoxicologie à Lyon en 1987,
comme une “pollution de bioessais” (Van Coillie, 1989).
Les paragraphes suivants tenteront donc de dresser un bilan des bioessais qui peu-
vent être retenus en vue d’une application future.
111.2) Etat actuel de l’avancement des blotests à l’étranger
Les données ci-dessous sont principalement extraites, d’une part, du rapport tech-
nique no 36 d’ECETOC (Biomonitoring of industrial effluents) (Annexe 2), et d’autre part d’une
étude inter-agences, Agences de l’Eau, 1992. (Essais biologiques pour l’évaluation de la toxicité
chronique des rejets ; Garric, Férard, Vindimian), enquête réalisée auprès de laboratoires
publics ou privés et Administrations.
ALLEMAGNE :
Des essais de toxicité sublétale sont utilisés s u r effluents, mais essentiellement pour
l’étude de la génotoxicite, mutagénicité et cytotoxicité : test d’Ames, micronucleus in vivo et in
vitro, échanges de chromatides soeurs (SCE).
27
Autres essais sublétaux sur effluents cités : croissance algale 72 heures, bactérien-
ne 16 heures (Pseudomonas fluorescens). Mise en oeuvre d’essais automatiques
(Biomonitoring sur le Rhin) avec poissons et daphnies. (Suite à une nouvelle législation, emploi
de tests bactériens - inhibition bioluminescence -, algaux, Daphnia sp 24 heures et poissons).
BELGIQUE :
Pas d’essais de toxicité sublétale ou chronique utilisés sur effluents. Des essais
(recommandés ou normalisés) de toxicité sublétale sont cependant utilisés sur produits chi-
miques, inhibition de la croissance algale et reproduction de Daphnia magna.
CANADA :
Les essais biologiques de mesure de la toxicité létale et sublétale ainsi que de la
génotoxicité sont bien développés. Au Centre Saint-Laurent en particulier une approche inté-
grée de mesure de la toxicité des effluents est en cours d’application.
Certains tests sont préconisés pour les effluents particuliers suivants :
- Raffineries : deux tests de toxicité aiguë : essai sur truite arc-en-ciel (24 heures,
statique) puis essai définitif sur truite arc-en-ciel (96 heures, dynamique).
- Papeteries : un test sur poisson 96 heures, sans indication d’espèce.
- Agro-alimentaire : truite arc-en-ciel 96 heures.
Citons les principaux laboratoires suivant les provinces :
- Environnement Canada et Bedford lnstitute Oceanography (Halifax) :
Utilisés en routine : essais aigus 96 heures sur poisson d’eau douce (Truite arc-en-
ciel, ...) et sur Daphnia magna 24 heures, sur effluents bruts non dilués.
Le développement d’essais chimiques court-terme est souhaité.
- Environnement Ontario, Toronto :
En routine : essai aigus 96 heures sur truite arc-en-ciel et 24 heures sur Daphnia
magna pour le contrôle des effluents. Développement des essais chroniques sur Ceriodaphnia
dubia et Fathead minnow suivant le protocole EPA. Recherches dans l’évaluation des risques
mutagènes .
- Environnement Canada, Burlington :
Développement d’une batterie d’essL‘: courts et peu onéreux, aigus et chroniques
court terme pour la caractérisation des impacts toxiques in situ, en particulier sur sédiments (sur
eau interstitielle après extraction et concentration) : essais bactériens pour effets toxiques et
mutagènes. Essais complémentaires sur algues (4jours), Ceriodaphnia (7jours) adaptés aux
conditions d’essai sur extraits de sédiments.
28
- Environnement Canada, Centre Saint-Laurent, Montréal :
Développement d’une batterie d’essais aigus, chroniques court terme ainsi que des
essais de génotoxicité et de mutagénicité dont l’objectif est l’évaluation des effets toxiques des
effluents pour le milieu récepteur (effets létaux et sublétaux, sur des espèces de différents
niveaux trophiques au meilleur rapport coûffefficacité).
Sont inclus : Essais létaux 96 heures sur truite, couplés avec des mesures biochi-
miques (ATP, enzymes de biotransformation et métallothionéines), essais sublétaux sur
Ceriodaphnia (7 jours) et beaucoup plus rarement sur Fathead minnow (Early - Life -Stage
7 jours), des essais létaux et sublétaux sur bactéries (Microtox, SOS-chromotest), sur algues
(microplaques).
DANEMARK :
II n’y a pas de test standard. Quelques tests sont préconisés (Daphnia 24 heures et
Un laboratoire a cependant effectué une enquête similaire à celle de l’étude inter-
agences 1992. Les conclusions tirées sont que deux approches sont indissociables dans I’éva-
luation des effluents en vue d’établir des limites de rejets :
poisson (Guppy) en aigu, et croissance des algues). Pas d’utilisation en routine de bioessais.
- spécifique par l’analyse chimique en vue de l’identification des substances les plus
dangereuses,
- globale par l’analyse biologique pour l’évaluation intégrée des effets toxiques.
Quelques essais sublétaux sont pratiqués par ce laboratoire : bactéries et algues
(taux de croissance 72 heures), reproduction Daphnie 21 jours, Eariy-life-stage sur Brachydanio
rerio. Pas de précision quant à leur utilisation sur effluents.
ESPAGNE :
3eproduction Daphnia magna 21 jours, survie à 14 jours et bioaccumulation sur trui-
te arc-en-ciel sont utilisés sur produits, parfois sur effluents (essais poissons), mais jamais dans
un but de contrôle.
Seul le test aigu Daphnie 24 heures est utilisé comme base de redevance pour une
taxe sur la pollution.
ETATS-UNIS :
Le contrôle des effluents est développé dans un programme national “National
Pollutant Discharge Elimination System” (NPDES) pris en charge par I’EPA (Environmental
Protection Agency), dans lequel l’utilisation des essais biologiques de mesure de la toxicité
aiguë et chronique est essentielle. Néanmoins, les protocoles d’évaluation (choix des espèces
et durée de l’essai) de la toxicité aiguë et chronique peuvent varier quelque peu suivant les
régions (1 O régions EPA).
29
Toxicité aiguë : Daphnie 24 heures ou Fathead minnow 96 heures. Egalement truite
arc-en-ciel, algues suivant les Régions.
Développement d’essais chroniques court-terme (7 à 1 O jours) en vue de compléter
les tests aigus : reproduction Ceriodaphnia 7 jours, survie et croissance de Fathead minnow
7 jours (ces deux essais sont recommandés par I’EPA). Les essais sur algues sont moins utili-
sés, un essai sur plante supérieure (croissance de la lentille d’eau Lemna minor) est en cours
de développement et semble prometteur.
Dans le but d’obtenir une dilution acceptable des rejets, un facteur de dilution de 0,l
est appliqué aux CE50 obtenues par le test Daphnie 24 h. Une autre méthode est également
définie par I’EPA : pratiquer des tests biologiques sur effluents, déterminer le NOEL et le com-
parer avec la concentration de l’effluent dans le cours d’eau récepteur (IWC) aux pires circons-
tances, c’est-àdire à l’étiage.
Si IWC inférieur ou égal NOEL, on ne prévoit pas d’effet toxique.
FINLANDE :
Utilisation de tests biologiques dans le contrôle de la pollution de l’eau. Quatre tests
sont acceptés comme standards nationaux : tests sur poisson-zèbre (Brachydanio rerio) C ~ O
24 et 96 heures, Daphnia magna CI50 24 et 48 heures, Truite arc-en-ciel et algue (Selenastrum
capricornutum) CE50 48 et 96 heures.
Les essais sur poissons (Salmonidés et Cyprinidés) sont bien développés et utilisés
A la fois dans l’évaluation de la toxicité des substances et des effluents. Ils portent sur les diffé-
rents stades de développement des organismes (gamètes, embryons, juvéniles et adultes). Des
méthodes biochimiques sont utilisées sur le terrain dans un programme d’évaluation de la pollu-
tion due aux effluents de l’industrie de la pâte à papier. La mesure de la survie et de la repro-
duction de Daphnia magna (21 jours) est bgalement effectuée sur effluents.
GRANDE-BRETAGNE :
Pas d’utilisation courante actuellement de bioessais dans le contrôle des effluents ;
ni en aigu ( pas d’utilisation de tests sur poisson ou invertébré), ni en chronique. Leur introduc-
tion est toutefois envisagée dans les procédures administratives a’autorisation de rejet. Des
essais de toxicité sublétale sont en cours de développement sur effluents : Microtox ; potentiali-
té de croissance ou mesure du taux d’ingestion sur crustacés (Gammarus pulex) 6 jours mini-
mum, statique ou dynamique, en laboratoire et sur le terrain ; mesure de l’induction de la
Gluthation-S-Transférase (GST) sur un mollusque d’eau douce (Spherium corneum).
30
D’autres essais (recommandés ou normalisés) de toxicité sublétale sont utilisés sur
produits purs : taux de croissance sur truite, essais embryo-larvaires sur truite, reproduction sur
Daphnia magna 21 jours.
IRLANDE :
ContrGle de la qualité de l’eau principalement par des paramètres physico-chimiques.
Cependant, utilisation de tests biologiques pour installation de nouvelles industries :
test Daphnie 24 heures. Exemple d’espèce pour contrôle de routine : Truite arc-en-ciel.
ITALIE :
Une loi relative aux effluents des nouvelles usines spécifie 51 paramètres à suivre.
Le paramètre 48 impose un test de toxicité aiguë sur poisson.
Des essais sur mollusques et cladocères sont utilisés sur produits purs en laboratoi-
re et sur le terrain (Méthode des enclosures), ils n’ont jamais été développés sur effluents.
. NORVEGE :
50 tests différents pour la toxicité, la biodégradation et la bioaccumulation ont été
définis comme valables, Ils incluent notamment en eau douce :
- Algues (Chlamydomonas) : croissance et photosynthèse
- Invertébrés (Daphnies) : létalité et reproduction
- Poissons : Létalité, respiration, physiologie, génotoxicité bioaccumulative (études
de mutations).
Des essais en eau douce, survie embryolarvaire sur poisson, et en milieu marin,
reproduction de crustacés et potentialité de croissance des mollusques, sont régulièrement utili-
sés sur effluents.
PAYS-BAS :
De nombreux essais de toxicité aiguë et chronique sont développés et réalisés sur
eau et sur sédiment. Des systèmes de détection précoce d’effets toxiques sont également bien
développés et utilisés pour le contrôle en temps réel des effluents.
Après une mission aux Pays-Bas, Jeanne Garric (CEMAGREF, étude inter-
Agences, 1992) conclue que, paradoxalement, après avoir initié de nombreuses recherches sur
la toxicité chronique, les essais de toxicité sur les organismes du sédiment, des études de
contamination in situ, les hollandais reviennent A des méthodes simples utilisant des tests de
toxicité aiguë (Daphnie ou Microtox). En fait, ils insistent sur la double approche qui consiste,
31
d'une part, à réaliser des études très fines et très complètes sur les systèmes aquatiques et les
sources de contamination, et d'autre part A utiliser des essais simples, peu coûteux, fréquents
et rapides pour le contrôle biologique en continu de cette contamination.
Les essais sur sédiments sont préconisés pour l'étude des produits à coefficient de
partage octanol/eau élevé susceptibles de forte bioconcentration et d'une affinité élevée pour le
compartiment sédiment. L'expérience de ces essais sur sédiment montre que les organismes
du sédiment ne sont pas plus sensibles que d'autres ; il est donc préconisé de réaliser des
essais simples sur des organismes de pleine eau comme Daphnia magna à partir de l'eau inter-
stitielle des sédiments extraite par centrifugation.
SUEDE :
Essais de toxicité aiguë sur Poisson-Zèbre et Microtox en routine sur effluents.
Egalement développement de tests de toxicité A court-terme (survie, reproduction et croissan-
ce) sur poissons et crustacés ; tests de toxicité aiguë et chronique sur algues et végétaux supé-
rieurs, tests de bioaccumulation et tests de biodégradation.
SUISSE :
En plus de 52 paramètres physico-chimiques, un test de toxicité aiguë est utilisé
pour le contrôle des effluents. Test de toxicité aiguë 24 heures sur truite arc-en-ciel
(Onchorynchus mykiss, ex. Salmo gairdneri). D'autres organismess sont considérés dans cer-
tains cas.
Suivant les conditions du milieu récepteur, un effluent ne doit pas être toxique avec
une dilution variant de O à 5.
111.3) Etat actuel de t'avancement des blotests en France
II existe en France un certain nombre de laboratoires oeuvrant pour la recherche
et/ou le développement des tests biologiques. Ces labortoires peuvent être :
- publics ou d'Administration : CEMAGREF, INERIS (Institut National de
l'Environnement Industriel et des Risques, Etablissement public à caractère industriel et com-
mercial), ... - privés : Institut de Recherches Hydrologiques, ... - associatifs : Institut Pasteur, ... - municipaux
- universitaires, ...
32
111.3.1) Tests utilisés en routine
Les Agences de Bassin imposent deux tests biologiques de toxicité aiguë lors de
l’établissement des bases de la Redevance Pollution : l’essai Daphnie 24 heures et l’essai
Microtox. Ces deux tests sont les deux tests les plus couramment utilisés en routine par les
laboratoires agréés (Laboratoires municipaux, Institut Pasteur, Institut de Recherches
Hydrologiques, ...).
Afin de mieux cerner la sensibilité de ces 2 tests, des études de comparaison de
sensibilité entre Daphnie et Microtox ont été menées, par le Centre des Sciences de
l’Environnement de Metz notamment. II en ressort que les sensiblités varient avec la nature des
effluents.
111.3.2) Tests en développement
Deux situations se présentent :
- la recherche afin d’étudier l’application de tests étrangers à notre environnement,
- la recherche de nouveaux tests.
Quelques tests sont actuellement en développement en France dans un certain
nombre de laboratoires (liste non exhaustive) :
Tests aigus :
- Test sur protozoaires Colpidium campylum :
(Laboratoire de l’INSERM U 146 à Villeneuve d’Ascq et laboratoire de toxicologie de
la Faculté de Médecine et de Pharmacie de Rouen).
Ce test est encore à l’état de développement et a fait l’objet d’études sur substances
pures et d’études d’interactions. Des études sont menées sur produits complexes tels que lixi-
viats, effluents ou rivières. Sa classification dans la catégorie des tests aigus peut être discu-
tée. Colpidium campylum est en effet un eucaryote unicellulaire effectuant 4 cycles de
reproduction cellulaire en 24 heures (cycle asexué par les macronoyaux -végétatif-, alors que
cycle sexué par les micronoyaux -diploïde-). Une exposition de 24 heures peut donc être consi-
dérée comme chronique. Cependant, le test se déroule sur 24 heures, et une seule et unique
exposition au toxique est effectuée. II est donc à l’interface entre aigu et chronique. La tendance
actuelle est de le classer en aigu. Mais il est envisagé par les chercheurs développant ce test
de l’assimiler à un test sur cellules d’eucaryotes, voire sur tissu ; il représenterait ainsi une
méthode de substitution aux tests sur organismes supérieurs pluricellulaires.
Tests chronlques :
Plusieurs tests de toxicité chronique sont actuellement en mise en application ou
pratiqués par des laboratoires français (Liste non exhaustive).
33
- Test ELS Poissons :
Les essais en laboratoire sur cycle de vie entier (de l’embryon à l’embryon) sur pois-
sons requièrent plusieurs mois à plusieurs années suivant les espèces. L‘exposition des indivi-
dus démarre au stade embryon et dure jusqu’à l’obtention de larves de 2e génération. Cette
séquence dure 12 mois pour le Fathead minnow, et 6 à 8 mois pour le poisson-zèbre en labora-
toire. Cette contrainte de durée s’avérant incompatible avec leurs usages (coût, fréquence d’uti-
lisation, ...), plusieurs auteurs ont proposé d’utiliser des essais plus courts, impliquant les stades
de développement embryonnaire et larvaire du poisson, ainsi que la phase juvénile. Ces phases
de la vie des organismes présentent des changements métaboliques et morphologiques essen-
tiels pour leur survie et leur reproduction. Ces essais sur stades sensibles “Eariy-life-stage” sont
donc proposés depuis quelques années comme des alternatives acceptables aux méthodes sur
cycle de vie complet (Mc Kim, cité dans l’étude inter-Agences, Agences de l’Eau, 1992).
En France, deux laboratoires ont une connaissance pratique de ces essais :
- Le laboratoire d’écotoxicologie du CEMAGREF de Lyon
- Le laboratoire de cytophysiologie et toxicologie cellulaire à l’Université de Paris 7
en collaboration avec I’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques).
Le CEMAGREF pratique le test ELS sur poisson-zèbre (Brachydanio rerio) 8 jours.
CINERIS pratique ce même test sur 15 jours et a en projet de développer un essai
embryolarvaire sur carpe (Cyprinus Carpio) 7 à 10 jours. En;;;. il pratique un essai sur tniitelle
(Onchorynchus mykiss) 24 - 96 heures ou 14 jours mais les organismes sont difficiles à obtenir.
Le test Fathead minnow n’est pas pratiqué en France à notre connaissance.
- Tests algues :
(Inhibition de croissance de Scenedesmus subspicatus et Selenastrum capricornutum)
La durée de l’exposition aux toxiques varie selon les laboratoires : elle peut être de
3,4 , 5 jours (voire 8 jours).
Ces’tests sont en mise en application par plusieurs laboratoires dont :
- Laboratoire de Toxicologie et d’Ecotoxicologie du Centre des Sciences de
l’Environnement (CSE) de l’Université de Metz.
- Laboratoire d’Ecotoxicologie de I’INERIS à Vert-Le-Petit (91 )
- Institut de Recherches Hydrologiques (IRH) à Nancy
- Institut Pasteur de Lyon
- Laboratoire d’Ecotoxicologie de Rhône-Poulenc Industrialisation.
La pratique du test microplaque est à mettre en route dans certains de ces laboratoires.
34
- Tests Microcrustacés :
Test de Reproduction Daphnia magna 21 jours :
La principale critique faite à ce test est sa durée relativement longue rendant peu
crédibles les résultats obtenus, particulièrement dans le cas de rejets où 1’6volution des pol-
luants au cours du temps est importante.
Citons toutefois que ce test peut être pratiqué par I’INERIS à Vert-Le-Petit
notamment.
Test sur survie et reproduction de Ceriodaphnia dubia 7 jours :
Ce test est actuellement en cours de développement en France. II fait l’objet dune
intercalibration. Le nombre de laboratoires mettant en application ce test est peu élevé :
- Institut Pasteur de Lyon
- CEMAGREF de Lyon, laboratoire d’Ecotoxicologie
- CSE de Metz, laboratoire de Toxicologie et d’Ecotoxicologie
- IRH à Nancy
- INERIS, laboratoire d’Ecotoxicologie à Vert-le-Petit.
Tests sur végétaux supérieurs :
Inhibition de croissance de la lentille d’eau (Lemna minor). Etudes sur substances
pures, sur effluents et sur lixiviats menées au laboratoire des Sciences de l’Environnement de
I’ENTPE de Vaulx-en-Velin. Test également pratiqué à l’université de Médecine et de
Pharmacie de Rouen.
Tests blochlmlques :
Très peu d’essais sont actuellement au stade de la mise en application. La mesure
de l’induction des activités de détoxification liées au cytochrome P 450 chez le poisson fait par-
tie du petit nombre de mesures biochimiques bien connues (Andersson et AI, 1987, cités dans
le rapport inter-agences, Agences de l’Eau, 1992) et applicables moyennant un léger effort de
développement.
Un protocole d’essai d’induction sur truite (96 heures) à partir d’effluents a été mis
en place en commun par le CEMAGREF de Lyon et le laboratoire INRA de l ‘ E d e Nationale
Vétérinaire de Lyon (Monod et Vindimian, 1991 ). II est disponible au laboratoire d’Ecotoxicologie
du CEMAGREF de Lyon.
35
111.4) Etat de la Normallsatlon
Un certain nombre de tests biologiques sont dores et déjà normalisés. Différents
organismes sont habilités à la normalisation, à la standardisation, ou à la recommandation de
méthodes d'essai, au niveau national et au niveau international (liste non exhaustive) :
- Niveau National :
AFNOR : Association Française de Normalisation
ASTM : American Society for Testing and Materials
EPA : Environmentai Protection Agency (Etats-Unis)
SIS : Swedish Standard
- Niveau International :
CEN : Comité Européen de Normalisation
ISO : international Standards Organization
OCDE : Organisation de Coopération et de Développement Economique.
Un inventaire non exhaustif des tests normalisés est présenté dans les pages sui-
vantes sous forme de tableaux.
36
TABLEAU 4 : POISSONS,TESTS AIGUS.
ESPECES RECOMMANDEES
Poisson Zèbre (Brachydanio rerio)
T N h Arc en Ciel
(Onchorynchus myùiss,
ex - Salmo gairdneri)
Poisson Zèbre (Brachydanio rerio)
Poecilia reticulata,
macroinvertébrés,
NORME
AFNOR NF T 90303 juin 1985
AFNOR NF T 90305 juin 1985
ISO 7346 1984
OCDE 203 avril 1984
ASTM
1988 E 729-88
TITRE
Essais des Eaux : ûétermination de la toxicité aiguë d'une substance vis-à-vis de Brachydanio rerio
Méthodes sans renouvellement et avec renouvellement continu du milieu
Essais des Eaux : Détermination de la toxicité aiguë dune substance vis-à-vis de Salmo gairdneri
Méthodes sans renouvellement et avec renouvellement continu du milieu
Détermination de la toxicité aiguë létale de substances vis-à-vis d'un poisson d'eau douce (Brachydanio rerio)
Méthodes statiques ,semi- statiques ,avec renouvellement (parties 1,2,3)
Poisson, essai de toxicité aiguë
Standard Prac t ice for Conducting Acute Toxicity T e s t s w i t h F i s h e s , Macroinvertebrates, and Amphibians
REMARQUES
- remplace norme exphmentale de juin 1978 - CL50 - s u b s t a n c e d e référence : dichromaie de potassium - conforme B norme ISO 7346(parties 1,2,3)
- pas de projet ISO - CL50 - Dichromate de potassium
- CL50 24h, CL50 96h - s u b s t a n c e d e référence non indiquée
- CL50 Wh - s u b s t a n c e d e référence non indiquée
- CL50, CE50 - exposition 2 à 8 jwrs
TABLEAU 5 : POISSONS, TESTS CHRONIQUES.
ESPECES RECOMMANDEES
Ekachydanio rerio, Pimephales promelas,
Cyprinus carpio, Oryzias latipes,
Poecilia reticulata, iepomis
macrochirus, Salmo gairdneri
NORME
OCDE 204 avril 1984
Draft OECD
Guideline CDUP/ 89.265
déc. 1989
Draft Proposal
ISO/ DP10229
SIS (Swedish Standard) SS028193
1988
ASTM
1988 E 1241-88
TITRE
Poisçon,toxicité prolongée: étude sur 14 jours
Fish, Early-Life-Stage Toxicity Test
Determination of the prolonged toxicity of substances to freshwater fish.
Method for evaluating the effects of substances on the growth rate of Salmo aairdneri
Water quality.Determination of embtyo-larval toxicity to freshwater fish. Semistatic procedure
Standard Guide for Conducting Eariy-Life-Stage Toxicity Tests with Fishes
REMARQUES
-LOEC, NOEC -substance de référence non indiquée
- LOEC, NOEC - effets chroniques létaux et sublétaux -substance de référence non indiquée
NOEC 14 ou 28 jours - effets létaux et sublétaux
- CL 50 96h; LOEC,
-LOEC, NOEC 14 jours -substance de référence : dichromate de potassium, sulfate de zinc
- survie et croissance - exposition 28 21 120 jours
TABLEAU 6 : MICROCRUSTACES, TESTS AIGUS.
NORME
AFNOR NFT90301 janvier 1983
ISO 6341 1982
OCDE 202 avril 1984
TITRE
Essais des eaux : Détermination de l'inhibition de la mobilité de Daphnia magna
Détermination de l'inhibition de la mobilité de Daphnia magna
Daphnia sp, essai d'immobilisation immédiate et essai de reproduction sur 14 jours.
Partie 1.
REMARQUES
- conforme à norme ISO 6341 - CE50 24h - substance de référence : dichromate de potassium
- CE50 24h - substance de référence : dichromate de potassium
LOEC, NOEC - substance de référence non indiquée
-CE50 24h,
TABLEAU 7 : MICROCRUSTACES, TESTS CHRONIQUES.
NORME
OCDE 202 avril 1984
1991
ASTM E
1987 1 193-87
TITRE
Daphnia sp, essai d'immobilisation immédiate et essai de reproduction sur 14 jours
Partie 2.
Test Guideline : Prdonged Toxicity Study with Daphnia magna : effects on reproduction
Standard Guide for Conducting Renewal Ufe-Cycle Toxiciîy Tests with Daphnia magna
- CE50 (immobilisation) et CE50 (reproduction) après 24h, 48h, 96h, 7jours, 14 jours - LOEC, NOEC - WbStanCû de référence non indiquée
- proposition dune mise à jour de la ligne directrice OCDE 202, partie 2, et de la ligne directrice CEE - exposition 21 jours
- survie et croissance - exposition ?
TABLEAU 8 : ALGUES, TESTS CHRONIQUES.
ESPECES RECOMMANDEES
Scenedesmus subspicatus, Selenastrum
capricomutum
NORME
AFNOR T 90304 dec. 1990
ISO 8692 1989
OCDE 201 juin 1984
Méthode EPA 1003.0
TITRE
Essais des Eaux : Determination de I'inhibition de croissance de Scenedesmus subspicatus et Selenastrum capncomutum par une substance
Essai d'inhibition de la croissance des algues d'eau douce avec Scenedesmus subspicatus et Selenastrum capncomutum
Algues, Essai d'inhibition de la croissance
Section 13 Test Method : Aigal, Selenastrum capricomutum, Growth Test
REMARQUES
- Ci50 3 jours - substance de référence : dichromate de potassium
- exposition minimum 3 jours
NOEC - substance de référence : dichromate de potassium
- exposition minimum 3 jours
NOEC - substance de référence : dichromate de potassium
- exposition 4 jours
CE50 - substance de référence non indiquée (voir Section 4)
- CE%, LOEC,
- CE%, LOEC,
- LOEC, NOEC,
TABLEAU 9 : BACTERIES, TESTS AIGUS.
ESPECES RECOMMANDEES
Photobacteriun phosphoreum
(Test 'Microtox')
Boue activées d'usine de
traitement des eaux us& domestiques
Boues activees d'usine de
traitement des eaux usees domestiques
NORME
AFNOR T 90320
août 1991
OCDE 209 avril 1984
ISO 8192 1986
TITRE
Essais des Eaux : Déterminaîbn de l'inhibition de la luminescence de Photobacterium phosphoreurn
Boue activée, essai d'inhibition de la respiration
Essai d'inhibition de la consommation d'oxygène par des boues activées
REMARQUES
-Pasde correspondance internationale ou européenne - CI50 aprbs 5, 15 et 30 minutes
référence : sulfate de zinc
- WbStantX de
- CE50 - exposition 30 minutes A 3 heures - substance de référence : dichloro-3,5- Dhénd
- pourcentage d'inhibition de la consommation d'oxygène
- exposition 3ûmin à 3h - substance de référence : 3,s- dichlorophénol
- CE50
TABLEAU 10 : BACTERIES, TEST CHRONIQUE.
ESPECES RECOMMANDEES
Pseudomonas putida
NORME
Document Iso/TC 147lSC W G 1 N 111
TITRE
Determination of the inhibitory effect of waier constituents on bacteria (Pseudomonas Cell Multiplication Inhibition Test)
REMARQUES
- exposition 16h
- substance de référence non indiquée
l
- CE10 16h, CE50 16h
TABLEAU 11 : BACTERIES, TEST DE BIODEGRADABIUTE.
NORME
OCDE 301 A
TITRE REMAPAUES
Biodégradabilité dite facile : Essai AFNOR modifié
- mesure du carbone organique restant en solution après 3,7,14,28 et 42 jours (teneur initiale en carbone organique = 40 mg/i)
référence : aniline, acétate de sodium, ...
- substances de
TABLEAU 12 : TESTS DE GENOTOXICITE.
ESPECES RECOMMANDEES
Mutations geniqw
Salmonella typhimurium (test Arnes)
NORME
OCDE 471 mai 1983
I
cellules de OCDE 476 mammifères V79
Mutations chromosomiques
Pleurodèle (Pleurodeles waltl)
el Axolotl
(Ambystoma mexicanum)
AFNOR T 90325 déc. 1 987
cellules de mammifères lymphocytes
humains
Rongeurs : rat, souris, hamster
cellules de mammifères I
Rongeurs : rat, souris, hamster
OCDE 473 mai 1983
OCDE 474 mai 1983
OCDE 475 mai 1983
OCDE 478 mai 1983
TITRE REMARQUES
Toxicologie génétique : Essai de 'reverse mutation' sur Salmonella typhimurium
- pas de norme internationale - avec w sans activation métabolique - incubation 48 à 72h - comparaison du nombre de colonies mutantes à celui des révertants spontanés - substances de référence : sodium azide, nitro-2- fluorthe, amino-9-acridine, amino-2-anthracène
- simple et peu coûteux
ûétection en milieu aquatique de la génotoxicité d'une substance vis-à-vis de larves de batraciens (Pleurodeles waltl et Ambystoma mexicanum)
-exposition 12 jours -taux (%) d'érythrocytes à micronoyaux -substance de référence : benzo(a)pyrène
1 -analyses de métaphases in vitro
-nombres d'érythrocytes polychromatiques de la moelle osseuse à micronoyaux
-analyses de métaphases in vivo -moelle w spermatogonies
-nombre d'embryons vivants ou morts
Essai de mutation létale dominante portée par le aène Daternel
IV - ÉLABORATION DE LA BATTERIE DE TESTS
Dans une démarche de lutte contre la pollution, plusieurs questions doivent être
posées :
- D’où viennent les substances toxiques ? (Rejets ponctuels effou diffus).
- Comment et où cheminent les substances toxiques ? (Suivi spatio-temporel).
- Quels sont les dangers des substances toxiques rejetées ? (Analyses physico-chi-
miques et bioessais sur rejets).
- Comment ces dangers influencent-ils le milieu récepteur ? (Etude spatiale et tem-
porelle, par les bioessais in situ et les bioindicateurs).
- Quels sont les risques liés à la présence de substances toxiques dans le milieu
récepteur pour les êtres vivants ? (Distinguer les effets toxiques pour les corimunautés biolo-
giques de ceux nuisant à la santé humaine).
Pour répondre à l’ensemble de ces questions, les écotoxicologues établissent une
démarche écotoxicologique générale consistant en une étude écotoxicologique intégrée (Van
Coillie, 1989).
L‘objectif de la présente étude se limite à la recherche d’outils pour la recherche de
la toxicité dans les effluents, c’est-à-dire pour l’évaluation du danger toxicologique (qualité intrin-
sèque d’un polluant de causer un effet indésirable sous des conditions particulières) ; il ne sera
pas évalue l’exposition de l’environnement, c’est-à-dire l’exposition du milieu naturel (cette
exposition est conditionnée, d’une part, par la concentration estimée dans l’environnement,
fonction de la bibdisponibilité des polluants, et d’autre part par le nombre, le type, la distribution,
l’abondance et la dynamique des organismes en contact avec ces polluants).
La condition essentielle dans cette démarche est de ne pas être limités par des
outils d’investigation trop lourds.
L emploi de tests biologiques relativement simples et A rapport coûVefficacité opti-
mal peut s’avérer être un très bon outil d’évaluation globale de la toxicité, ceci d’autant plus que
l’on assiste actuellement au développement et à la mise en application de tests biologiques
simples et prometteurs.
37
Face à la multiplicité des polluants et des organismes biologiques à considérer, on
retiendra l'hypothèse d'une batterie de quelques tests complémentair6s plutôt que celle d'un
test unique évaluant à lui seul une toxicité globale des effluents. Peut on penser qu'il existe un
test sur une seule espèce donnant une information aussi complète que celle qui pourrait être
donnée par plusieurs espèces représentant différents niveaux trophiques ?
IV.l) Critères de sélection
Afin de déterminer quels sont les tests les plus adéquats pour la recherche de la
toxicité dans les effluents, il convient de définir les critères de sélection.
Le choix des bioessais obéit autant à des critères de gestion et de coût qu'à des cri-
tères de validité scientifique et environnementale :
- simplicité des manipulations et mesures
- reproductibilité des résultats
- sensibilité à une très large gamme de polluants
- optimisation économique (automatisation et/ou miniaturisation en séries)
- temps de réponse relativement rapide
- facilité de se procurer et de conserver les organismes biologiques à tester
- représentativité des organismes biologiques et des paramètres à tester
- contrôle des variables de façon à focaliser l'effet toxique
Bien qu'on ne s'attende pas à ce que tout bioessai réponde aux huit critères préci-
tés, il doit cependant en respecter la majorité pour en être recommandable pour des utilisations
courantes. Bon nombre de bioessais ne sont dès lors pas retenus dans ce contexte (Van Coillie,
1989).
A titre d'exemple, le critère de représentativité du paramètre à tester est un critère
essentiel dans la mesure où, s'il est trop restreint, il y a risque de sous-estimation de la toxicité.
Un paramètre englobant beaucoup de fonctions sera donc préférable à un paramètre trop
"raffiné".
C'est pourquoi, pour satisfaire le plus possible aux huit critères, on combine
quelques bioessais en veillant que les trois niveaux d'écotoxicité (aiguë, chronique, géno-
toxique) et que les quatre niveaux trophiques (decomposeurs, producteurs, consommateurs pri-
maires, consommateurs secondaires) soient suffisamment représentés ; ceci confirme
l'hypothèse d'une batterie de tests.
38
La figure schématise les relations trophiques liant les niveaux trophiques dans un
écosystème d'eau courante.
Ct B
D
V c n s n t de i 'Irn o n t
dcs r c n c s
Un nouveau critère s'impose alors, c'est la non-redondance des réponses obtenues
par les différents bioessais de la batterie. C'est donc la complémentarité des réponses qui est
recherchée.
IV.2) Pré-sélection
Préalablement à la comparaison des sensibilités des différents tests, quelques
considérations sont à prendre en compte ; elles orienteront les décisions quant aux choix des
bioessais 39
IV.2.1) Développement des mlcroblotests
En 1991, Christian Blaise, du Centre Saint-Laurent, Environnement Canada, expo-
sait les caractéristiques, i'utilitb et les perspectives d'avenir pour les microbiotests dans I'bco-
toxicologie aquatique.
Un microbiotest est un test sur organisme unicellulaire ou sur un petit organisme
pluricellulaire exposé à un échantillon pour mesurer un effet spécifique. Les besoins croissants
d'une évolution au niveau de plusieurs niveaux trophiques et la recherche de tests simples et à
rapport coWefficacité optimal sont les raisons expliquant l'intérêt porté aux microbiotests depuis
quelques années.
C. Blaise considère ainsi les microbiotests comme la deuxième génération de bio-
tests. Ils nécessitent l'apport de I'écotoxicologie, des biotechnologies et de I'immuno-chimie.
caractérlstlques :
Les organismes concernés sont de niveaux trophiques différents : bactéries, proto-
zoaires, microalgues, champignons, levures, petits invertébrés (Rotifères, Daphnies...). Le
tableau 13 recense 25 microbiotests parmi les plus intéressants. Les nombreuses caractéris-
tiques attractives des microbiotests sont représentées dans le tableau 14.
Les avantages des microbiotests sont nombreux : disponibles en format "kit", por-
tables, utilisables en microplaques, nécessitant peu d'équipement et de spécialisation.
Quelques tests répondent à tous ces critères : pour les bactéries, les tests sur Escherichia Coli
(dont SOS-chromotest) et pour les invertébrés d'eau douce, le test ROTOXKIT F sur Rotifères
(Brachionus calyciflorus).
. utillsatlon :
Les microbiotests ne permettent pas d'expliquer un effet toxique mais il contribuent
à la détection des dangers potentiels. De plus, ils offrent des possibilités de diagnostics. L'essai
Microtox détecterait la présence de toxiques organiques (Blaise et al., 1981), l'essai microalgue
détecterait la présence de toxiques inorganiques (Bisson et al., 1988), enfin l'essai SOS-chro-
motest détecterait la présence de substances génotoxiques (Harwood et al., 1989).
perspectlves :
L'utilisation des microbiotests peut répondre au besoin impératif d'évaluation de
l'état de l'environnement A faible coût.
40
Tableau 13 : Exemple6 de microbiotests de toxicité applicables ( B=bactérie, P=protozoaire, M=microalgue, I=invertebres, F=lignees cellulaires de poisson ).
Test organism ( test narne) Ref erence
B, :
B, :
B, :
B, :
B, :
B, :
B, :
B, :
P l :
P, :
P, :
M , :
M , :
M , :
Salmonella typhimurium (Ames test)
Pseudomonas alcaligenes (Dehydrogenase activity test)
Spirillum volutans (Motility inhibition test)
Photobacterium phosphoreum (Microtox test)
Photobacterium leiognathi ( Mut agen i ci t y tes t )
I Ëscherichia Coli. (TOXI-Chromotest)
. - / %
Escherichia Coli (SOS-Chromotest)
Bacillus cereus (ECHA biocide rnonitor)
Col pi di ti.m campylurn (Growth inhibition test)
Tetrahyrnena pyrifnrmis (Respiratory inhibition test)
Tetrahyrnena pyriformis (Chemoattraction inhibition test)
Multi-species (Meta1 uptake test)
Chlorella kessleri (Algal g r o w t h potential and grovth inhibition test)
Selenastrum capricornuturn (Flask g r o v t h inhibition test)
Ames et al., 1975
Bitton et al., 1986
Dutka, 1986
Bulich et al., 1981
Uli tzer, 1986
Reinhartz et al., 1987
Fish et al., 1987
Dutka and Gorrie, 1989
Dive and Leclerc, 1975
Slabbert and Morgan, 1982
Roberts and Berk, 1989
Hassett et al., 1981
L u k a v s k y , 1983; 1985
Joubert , 1983 US EPA, 1989
, : Selenastrum capricornutum Blriise et al., 1986 (Microplate growth inhibition test)
Y 5 :
1, :
1, :
1, :
1, :
1, :
1, :
1,:
c , :
F, :
Multi-species (Toxicity fluorescence microtest)
-V”r---. B ra ch i Qq- 1Catil-i-9 ‘?MSFi% rotifer lethality test)
Daphnia magna (Cladoceran lethality test)
Ceriodaphnia reticulata (Cladoceran 7-day life cycle test)
Arternia .salin3 (Mysid shrimp lethality test)
. _ _ - . >
Panagrellus redivivus (Nematode lethality/mutagenicity test)
Hydra attenuata (Teratogenicity test)
Rainbow trout RTG2 gonadal cells (Cytotoxicity test)
Rainbow trout hepatocytes (Cy to toxici ty test)
Blanck, 1987
Sqell and Persoone, 1989a
Snell and Persoone, 1989b
Poirier et al., 1988
Mount and Norberg, 1984
Vanhaecke and Persoone, 1981
Samoiloff et al., 1983
Wilby et al., 1986
Denizeau and Marion, 1984
Ahne, 1985
TABLEAU 14 : Caractéristiques attractives des microbiotests.
I CARACTERISTIQUES
Peu onéreux ou bon rappoct coûiletficacité
Généralement simple d'éxecuîion
Possibilité de traiter un grand nombre d'échantillons
Facilité de maintenance des cultures
Necessite espace et équipement peu important
Entretien post-expérimentai insignifiant
Exige faible volume d'échantillon
Réponse sensible et rapide aux toxiques
Reproductibilité et précision des réponses
Portabilité
Méthode de substitution des macrobiotests.
REMARQUES
Le coût dépend du test
Contrairement aux étapes impliquées dans les tests poissons par exemple
Quand automatisation possible
Techniques de dessication, congélation
Contrairement aux laboratoires spécialisés nécessaires pour les essais poissons par exemple
Pas de réutilisation de vaisselle dans le cas de vaisselle piastique jetabie
Souvent quelques millilitres suffisent au lieu de litres
Cycles de vie courts des microorganismes permettent mesures des paramètres après quelques minutes ou quelques heures d'exposition
Nombre important d'organismes testés et de réplicats. Automatisation diminuant risque d'erreurs.
Une nouvelle technologie, la cytomérie de flux permet de distinguer les cellules
vivantes des cellules non vivantes après exposition aux toxiques.
Enfin, les biotechnologies pourraient prétendre à la “création” de microorganismes
sensibles à des classes de produits spécifiques. Ce serait une troisième génération de biotests.
En résumé, la tendance est aux microbiotests et aux tests de toxicité chroniques
dits rapides. Rappelons que l’on distingue deux catégories d’essais chroniques : les essais
chroniques sensu stricto (plusieurs cycles de reproduction mais suffisamment courts pour Atre
appliqués aux effluents = microbiotests) et les essais de toxicité chronique rapides (effets létaux
et sublétaux pendant une période courte et critique : phase larvaire du poisson, potentialité de
croissance.. .).
IV.2.2) Varlablllté des résultats
Elle peut être importante dans les essais de toxicité chronique de durée moyenne
ou longue (plusieurs semaines). II y a plusieurs raisons expliquant cela :
- la variabilité naturelle des organismes utilisés pour les essais, d’autant plus forte
qu’ils seront à un niveau d’organisation complexe
- la difficulté plus ou moins grande de réalisaton qui nécessite la maintenance en
conditions constantes d’individus en phase biologique délicate (reproduction, développement
larvaire)
- la variabilité chimique, dans le temps, des effluents eux-mêmes.
L‘intérêt des tests rapides et simples, comme les microbiotests, se fait donc sentir.
IV.2.3) Tests statlquesitests dynamlques
II existe deux sortes de tests : les tests statiques sont ceux dont on ne change pas
la solution du test pendant la durée du test, ou dont on change la solution entièrement à inter-
valles réguliers. Les tests dynamiques sont ceux dont la solution est renouvelée continuelle-
ment ou petit à petit et périodiquement.
Chaque catégorie de tests possède ses avantages et ses inconvénients. Ceux-ci
sont résumés dans I’annexe3. Retenons que le principal inconvénient des tests statiques est le
risque de sous-estimation du danger dans la mesure où les toxiques peuvent se dégrader ou
s’adsorber sur les parois des récipients. Le principal inconvénient des tests dynamiques est le
41
volume énorme d’eau de dilution nécessaire pour un test de durée relativement longue (ECE-
TOC, 1990). Cet élément est donc à prendre en compte lors du choix des tests dans la mesure
où ceux demandant un grand volume requièrent aussi du matériel et de l’espace et sont donc
plus onéreux. Ce n’est cependant pas le facteur déterminant.
iV.3) Sensibilité des tests par catégorie de produits
II a été vu précédemment que les industries des métaux et les industries chimiques
étaient les principales activités responsables de la pollution toxique.
La sensibilité des tests sera donc comparée sur métaux et sur produits chimiques.
Les sensibilités seront globalement comparées sur substances pures et non pas sur
mélanges complexes bien que l’on aie vu que les études d’interactions étaient les moyens les
plus fiables pour évaluer le risque toxique.
Les tests sur substances pures permettent de définir les sensibilités particuliéres
des organismes biologiques face à différentes catégories de produits.
iV.3.1) Senslblllté aux métaux
Les principales données concernent la toxicité aiguë. Les métaux les plus étudiés
sont les plus dangereux (Cd, Cr, Cu, Zn ...). Globalement, on peut considérer que les daphnies
sont des organismes très sensibles aux métaux, suivies de Microtox et protozoaires (Colpidium
campylum).
. Cadmium :
Le test aigu Daphnie 24 h est celui qui présente la plus grande sensibilité ; il est sui-
vi par les tests .sur Poisson-Zèbre, Colpidium campylum et Microtox (Férard, Vasseur et al.,
1983 ; Dive, Vasseur et al., 1988)
Chrome hexavaient :
Daphnia magna est encore l’organisme le plus sensible. Viennent ensuite Microtox,
Colpidium campylum et Poisson -Zèbre (Férard, Vasseur et al. , 1983 ; Dive, Vasseur et al.,
1 988).
cuivre :
Sensibilités de Daphnia magna et algue (Selenastrun capricornutum) supérieures à
celles de Microtox et Colpidium campylum (Férard, Vasseur et al., 1983 ; Dive, Vasseur et al.,
1988 ; Roberts, Vasseur et al. 1990).
42
Plomb :
Sensibilité de Microtox élevée (Férard, Vasseur et al., 1983).
Zinc :
Sensibilité de Microtox supérieure à celles de Colpidium campylum et Daphnia
magna.
En résumé, plusieurs organismes sont globalement sensibles aux métaux :
Daphnie, Microtox et Colpidium campylum notamment.
IV.3.2) Senslbllité aux produits chimiques
On a recensé des groupes d'organismes globalement toxiques à des catégories de
produits : en règle générale les herbicides sont plus toxiques sur les végétaux que sur les ani-
maux (cela peut paraître "évident"), les produits appartenant aux groupes des chlorophénols
sont plus toxiques sur les animaux que sur les végétaux.
Algues :
Bonne sensibilité aux herbicides tels que I'Atrazine, le Tebuthiuron (urées substi-
tuées) (Roberts, Vasseur et al., 1990 ; Blaise et Harwood, 1991).
Mlcrotox :
Bonne sensibilité aux dérivés aromatiques chlorés, aux dérivés phénoliques, substi-
tués ou non de I'éthylbenzène, et aux fongicides tels le thiram, de la série des dithiocarbamates
(Férard, Vasseur et al., 1983).
Sensibilité aux détergents (dans le cas des détergents tels que les alkyl-benzéne
sulfonates linéaires (LAS), la toxicité est directement proportionnelle à la longueur de la chaîne )
(Vives-Rigo et al., 1991).
Daphnles :
Bonne sensibilité aux organochlorés et organophosphorés. Même remarque que
pour Microtox quant aux détergents.
Protozoaires :
Colpidium campylurn est globalement sensible aux détergents et aux solvants.
Végétaux supérleurs :
Tests sur la lentille d'eau (Lemna minor) intéressants dans le cas des substances
hydrophobes et des surfactants, et dans le cas des composés phytotoxiques (herbicides, algi-
cides) (Clément, 1991).
43
Poissons :
Les poissons sont les organismes les plus sensibles aux chlorophénols (viennent
ensuite les invertébrés. Les végétaux y sont moins sensibles). L'utilisation des poissons pour
tester la toxicité des chlorophénols est un choix judicieux dans la mesure où ces produits altè-
rent le goût des parties comestibles des poissons, à des concentrations inférieures à celles qui
leur sont toxiques.
IV.3.3) Sensibilité aux effluents
De nombreuses études portant sur la sensibilité des organismes à des effluents de
natures diverses ont été menées, dans le domaine de la toxicité aiguë et de la toxicité chro-
nique. Les différentes catégories d'effluents à considérer sont fonction des activités des indus-
tries émettant ces effluents. Citons :
- les effluents de papeteries et pâtes à papier
- les effluents de traitement de surface
- les effluents de colorants de synthèse
- les effluents pharmaceutiques
- les effluents d'industries textiles, ...
L'annexe 4 présente sous forme de tableau les principaux tests utilisés pour le bio-
monitoring des effluents.
1) Toxicité- . . . ..
Les principales comparaisons portent sur les tests Bactéries (Microtox),
microalgues, Daphnies et poissons.
- Effluents de papeteries :
Ces effluents ont été souvent étudiés, notamment au Canada. Les études compa-
rant Daphnie et 'Microtox montrent une Sensibilité plus grande du test Microtox pour les effluents
de papeteries (Sanchez et al, 1988 ; Qureshi et al, 1982 ; Vasseur et al, 1984). Une comparai-
son de la toxicité d'effluents de pâtes et papiers sur Microtox, Selenastrum capricornutum et
truite arc-en-ciel montre une très bonne concordance entre les résultats. La toxicité la plus éle-
vée est manifestée par les algues, puis les bactéries de Microtox et enfin par l'essai truite.
(Blake, Van Coillie et al, 1987).
Les algues paraissent donc indiquées pour déterminer la toxicité de ce type
d'effluents. II ne faut cependant pas oublier de préciser que les effluents de papeteries peuvent
être très variables, du fait de la grande variabilité des procédés de fabrication dans le domaine
de la papeterie.
44
- Effluents chargés en métaux lourds (traitement de surface, ...) :
La sensibilité de Daphnie sur ces effluents est supérieure à celle de Microtox.
(Sanchez et al, 1988 ; Qureshi et al, 1982 ; Vasseur et al, 1984). Ceci confirme la bonne sensi-
bilité de Daphnie aux métaux lourds comme il a été vu dans le paragraphe précédent.
- Effluents chargés en colorants de synthèse organique :
Le test Microtox se révèle plus sensible que le test Daphnie 24 heures (Férard et al,
1983) (Vasseur et Férard, 1984).
- Effluents d’industries textiles :
Le test Microtox est plus sensible que le‘test Daphnie sur des effluents d’industries
textiles étudiés par Vasseur et Férard, 1984.
Différentes études ont tenté d’établir des comparaisons de tests de toxicité chro-
nique sur effluents, en vue d’établir une batterie. Cependant, on peut regretter le manque
d’enquêtes comparant de nombreux tests sur des effluents de catégories différentes.
L‘enquête la plus intéressante car paraissant la plus complète à ce jour est celle
menée par le CEMAGREF de Lyon pour I’Etude Inter-Agences, Agences de l’Eau 1992, à partir
de données fournies par les scientifiques du Centre Saint-Laurent au Canada.
Quatre tests chroniques ont été appliqués sur 35 effluents d’odgines diverses. Les
tests utilisés sont :
- Essai Reproduction Ceriodaphnia 7 jours
- Essai de létalité aiguë sur Ceriodaphnia
- Essai de croissance algale sur Selenastrurr qxicornutum.
- Essai Microtox.
Les effluents testés sont des effluents de papeterie, de raffinerie, de métallurgie, de
traitement de surface, de textile, de chimie organique et de chimie inorganique.
La matrice des corrélations établie indique qu’il n’existe pas de liaison entre les
tests. On ne peut donc prévoir un résultat sur Reproduction de Ceriodaphnia par un essai de
toxicité aiguë sur la même espèce.
En comparant pour chaque essai le nombre de fois où celui-ci est le plus sensible,
la plus grande fréquence est obtenue pour l’essai sur Reproduction Ceriodaphnia ( 50 “Io), suivi
de l’essai sur la croissance de Selenastrum (38 O/.), l’essai Microtox ne se révélant le plus sen-
45
sible que dans 6 des cas. L‘essai de toxicité aiguë sur Ceriodaphnia n’est jamais le plus sen-
sible. L‘essai sur croissance de Selenastrum est le plus sensible dans quatre cas : papeterie,
chimie inorganique, métallurgie et textile. L‘essai sur reproduction Ceriodaphnia est plus appro-
prié pour le contrôle des effluents de la chimie organique et du traitement de surface.
Au murs de cette même enquête, le CEMAGREF tente, avec un nombre de don-
nées relativement restreint, de comparer la sensibilité des essais ELS poissons et
Ceriodaphnie. II en conclue une sensibilité proche des deux essais.
Une étude de la génotoxicité d’effluents industriels au Brésil a été menée sur des
effluents testés avec le Test Ames, le test de turbidité sur Escherichia Coli et le test sur
Saccharomyces cerevisiae. Les auteurs concluent qu’il n’existe pas de génotoxicité dans les
effluents de matériel électrique et dans les effluents d’industries pharmaceutiques testées. II
existe cependant des risques de génotoxicité dans les effluents textiles (teintures) et les indus-
tries métallurgiques, de même que dans les effluents de papeteries et les effluents d’industries
chimiques. (Sanchez et al, 1988).
Les tests de génotoxicité sont donc à considérer pour une évaluation complète du
risque toxique.
Une étude comparant deux tests de génotoxicité sur effluents a été menée par le
CSE de Metz pour une étude inter-agences. Elle comparait les sensibilités du test Ames et du
test sur larves de triton Pleurodèle (Pleurodeles Waltl).
II en ressort que le test Pleurodèle est plus sensible aux concentrations testées ;
cependant son’prix nettement plus élevé que celui du test Ames est un désavantage. Les
auteurs proposent donc d’appliquer le test Ames dans le cadre d’une première approche.
(Godet, Vasseur, 1990).
Une étude de comparaison entre les tests SOS-chromotest et test Ames montrent
une très bonne correspondance entre les deux tests (90 à 100 %). (Vigerstaa et al, 1988, cités
par Langevin et al, 1992).
Par contre, une étude menée sur effluents d’usine de fabrication de P.V.C. (chlo-
rures de polyvinyles) montre que le test Ames est moins sensible que le test SOS-chromotest
pour ce type particulier d’effluent. (Lan et al, 1991).
46
iV.4) Blotests retenus. Argumentation
A la lecture de ce qui précède, un certain nombre de tests reviennent fréquemment
parmi les tests les plus sensibles et les plus étudiés.
- les tests aigus : Daphnie 24 heures, Microtox
- les tests chroniques : Microalgue, ELS Poisson, Ceriodaphnie
- les tests de génotoxicité : test Ames et SOS-Chromotest.
Quelques tests peuvent être retenus pr6f6rentiellement à d’autres pour la recherche
de la toxicité dans les effluents. II ne s’agit pas de “définir” une batterie de tests stricte, mais plu-
tôt de retenir quelques tests méritant toute attention pour une application future de dépistage de
la toxicité.
IV.4.1) Toxicité aiguë
Les tests Daphnies et Microtox ne peuvent qu’être retenus dans la mesure où ils
sont à l’heure actuelle les deux tests de toxicité aiguë les plus utilisés.
Le test Daphnie représente la plus grande source d’information qui soit dans le
domaine des tests biologiques, et le fait de continuer son utilisation conjointement à l’utilisation
de tests plus récents est un moyen de posséder une référence en quelques sortes. De plus, son
rapport coûVefficacité est bon. (prix du test 700 Francs e idon) .
Le test Microtox est intéressant dans la mesure où il est relativement complémentai-
re du test Daphnie comme il a été vu précédemment sur substances pures et sur effluents. Son
rapport coût/efficacité est également très bon puisque son prix est de l’ordre de 500 Francs.
Enfin un autre test aigu mérite d’être retenu. II s’agit du test Colpidium campylum,
pas encore opérationnel en routine. Son intérêt réside dans le fait que c’est un test couvrant
une bonne gamme de sensibilité sur des produits divers. De plus, il se situe à l’interface
aigukhronique, ce qui peut être très intéressant pour évaluer les différentes toxicités poten-
tielles. Son coût pour un calcul de Cl50 ne devrait pas dépasser 1.100 Francs.
IV.4.2) Toxicité chronique
Malgré des résultats de sensibilité tout à fait prometteurs, le test reproduction
Ceriodaphnie possède un grand inconvénient : son coût élevé (de l’ordre de 20.000 a 24.000 Francs par essai). Son utilisation courante pour une première approche de la toxicité est
difficilement concevable malgré les bons résultats qu’il présente.
47
Les tests ELS poissons sont des tests d’une bonne sensibilité mais le problème
majeur est les cmditions délicates de maintenance et de réalisation (organismes en phase cri-
tique).
En 1990, un laboratoire américain évaluait l’effort demandé (en personne-heures
par test-ph/t) pour réaliser les tests Ceriodaphnie dubia (Reproduction et survie) et Fathead
minnow et les taches annexes (Maintenance,...). Les tâches annexes demandent 53,6 phh pour
chacun des deux tests ; la réalisation de six échantillons pour le test Ceriodaphnia demande 5,8
phlt et pour le test Fathead minnow 6,9 ph/t. Cette indication peut permettre aux décideurs de
mieux évaluer le coût de chaque test dans un but d’optimisation (Adams Kszos et Stewart,
1990).
Le test algue (Selenastrum capricornutum ou Scenedesmus subspicatus) est un test
de toxicité chronique d’autant plus intéressant que son protocole en microplaques offre beau-
coup d’avantages. De plus, les algues se situent h un niveau très important dans les réseaux
alimentaires : ce sont des producteurs. Leur importance est donc capitale. Enfin, le rapport
coûüefficacité est bon puisque le prix de l’essai est de l’ordre de 4.000 h 4.500 Francs.
IV.4.3) Génotoxiclté
Les tests en développement tels que l’essai sur larves de triton pleurodéle n’étant
pas opérationnels en routine, leur coût est à l’heure actuelle élevé.
A sensibilité équivalente, le test SOS-chromotest offre un meilleur rapport coûüeffi-
cacité que le test Ames. II sera donc plus facilement retenu pour une première approche de
l’évaluation du risque génotoxique. Son prix est de l’ordre de 4.500 Francs contre 12.000 a 15.000 Francs pour le test Ames.
Les tests biologiques peuvent être des outils particulièrement efficaces pour une
première approche simple et peu onéreuse de la toxicité dans les effluents. En opérant des
choix étudiés, un certain nombre de tests, représentant plusieurs niveaux trophiques, peuvent
être réalisés pour une somme inférieure à 15.000 Francs par échantillon.
II est évident que d‘autres tests sont tout à fait aptes A intégrer ou à remplacer les
tests préssentis précédemment. En particulier des niveaux trophiques plus élevés peuvent être
représentés. C’est pourquoi la présente étude ne consistait pas en l’élaboration d’une batterie
de tests stricte et rigoureuse, mais tentait plutôt de montrer la nécessité de réaliser une étude
utilisant plusieurs tests de toxicité conjointement sur des substances et des effluents de natures
diff érentes.
Essais bmbgiques pour l'évaluation de la toxicité chronique des rejets. Etude Inter-Agences, Agences de l'Eau, 1992.
Séminaire sur l'optimisation des bioessais écotoxicologiques. Orléans, 25 au 27 septembre 1989, par R.Van Coillie.
ECETOC. Technical Repoct No%. Biomonitoring of industriai effluents. 1990.
OCDE. Monographies sur l'Environnement No 1 1. Utilisation des tests biologiques pour l'évaluation et le contrôle de la pollution de l'eau. 1987.
Institut de Recherches Hydrologiques. Les tests de toxicité biologiques réalisés et en voie de développement à I'IRH.
Etat de l'environnement. Ministère de l'Environnement. 1990.
L'industrie au regard de l'environnement en 1989. DRIRE Nord - Pas-de-Calais 1991.
IRHSP. Etude de définition d'une méthode intégratrice permettant un suivi quantitatif ou semi-quantitatif d'effluents chargés en micropolluants organiques variés. Etude Inter-Agences de Bassin. Pré-rapport.
IRCHA. Examen critique des méthodologies permettant d'évaluer au laboratoire les effets d'un polluant vis-&-vis des &osyst&?mes aquatiques. 1981.
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Ecotoxicité et biotests de toxicité et génotoxicité. Direction des laboratoires, Ministère de l'Environnement du Québec, 1991.
Les micropoiluants toxiques. Les différentes formes de toxicité, les rejets industriels, les actions de l'Agence de l'Eau en France. D.Bogusz. Agence de l'Eau Artois-Picardie.
Les essais d'ecotoxicité et de cancerogenicite des molécules chimiques. CSE, Université de Metz, 9 au 13 mars 1992.
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Doaiment EPA. Aigai (Selenastrum capricornutum) Growth Test. Section 14, test method 1,2 , method 1003.0.
Microtest mesurant l'inhibition de la croissance des algues (C150) par le dosage de I'ATP. Biaise, m a & , Bermingham, Van Coillie, Vasseur. In Sciences et techniques de l'eau, Vol. 17 N"3, aoùt 1984.
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A simple microplate aigal assay technique for aquatic toxicity assessment. Biaise, Legault, Bermingham, Van Coillie, Vasseur. Toxicity assessment: an international quarterly, Vol.1, 261 -281 (1986).
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Document EPA ôûû/4. 85/01 4. Cladoceran, Ceriodaphnia dubia, suMvai reproduction test. Section1 2, test method, method 102.0.
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Contribution Ci l'évaluation toxicologique du Tébuthiuron. Un herbicide de la classe des u r b s substituées. Biaise et Hawood. In Revue des sciences de t'eau, 4 (1991) 121-134.
Comparaison des tests Microtox et Daphnie pour l'évaluation de la toxicité aiguë d'effluents industriels. Vasseur et Férard. Environmentai Pollution (Series A) 34 (1984) 000.000.
Essais de toxicité sur deux eiiiuents industriels par les ter+c & la truite Arc-en-ciel, du Spinllum volutans,et le système Microtox. Dutka et Kwan. Eau du Québec, 1981, 14, n"3.
Comparaison des réponses toxiques de trois indicateurs biologiques (bactéries, algues, poisson) exposés Ci des effluents de fabriques de pâtes et papiers. Blaise, Van Coillie, Benningham, Coulombe. In Revue intemationale des sciences de l'eau, vo1.3, n"1, février 1987, pp9-17.
Studies on interactions between components of electropîating wastes. Dive, Vasseur, Hansen and Gravit. Can. Tech. Rep. Fish Aquat. Sci., 1607, mai 1988.
Combined effects between Atrazine, Copper and pH on target and non-target species. Roberts, Vasseur, Dive. Wat. Res. Vol.n"Z4, pp485-491, 1990.
Aquatic toxicity of LAS. Vives-Rego, Martinez, Calleja. Tenside Surf. Det.28 (1991) 1.
Application du test micronoyau sur Pleurodèle waltl et du test d'Arne a l'étude de la génotoxicité d'effluents complexes. Godet, Vasseur. CSE, contrat de recherche entre le comité Inter-Agences et l'Université de Metz.
Evidence of genotoxic substances in the Niagara River Watershed. Lan, Dickman, Alvarez. In Environmental toxicology and Water quality : an international journal. Vo16, 1-15 (1991).
Genotoxicity in water and sedirnent extracts frorn the Saint-Lawrence River. Systern using the SOS- Chromotest. Langevin et ai. Wat. Res. vo126, n"4, pp419-429, 1992.
Genotoxicité. D.Manin, conférences du CSE, 1992.
Toxicity assessrnent of industrial effïuents irom S.Pau10 State, Brazil, using shott-term microbial assays. Sanchez and al. In Toxicity assesment : an international journal. V013, 55-80 (1988).
Effort-allocation anaiysis of the seven day Fathead minnow (Pimephales promelas) and Ceriodaphnia dubia toxicity tests. LAdams Kszos and A.J.Stewart. In Environmental toxicology and chemistry, voll0, pp67-72, 1991.
Mode1 of organic chernical uptake and clearance by fish from food and water. In Environ. çci. Technol., 199O,24,12O3-1213.
L'approche de la biodégradabilité au laboratoire, R.Cabndenc, conférences du CSE de Metz, 1992.
La pollution des eaux continentales. Effets toxiques des polluants sur la faune piscicole. G.Leynaud, Pp135-148 (1976).
Influence des matières minérales en suspension sur la qualité des eaux de surface. D.Robbe, Ministére de l'équipement, 1975.
A strategy for evaluation of the degradability of organic material in cornplex effluents. P.Lindgaard- Jorgensen. Ambio vd17 n"6, 1988.
Ministère de l'environnement. Bilan et perspectives analytiques de dosage des pesticides et de leurs produits de dégradation dans les eaux. 2 et 3 avril 1992.
ANNEXES
ANNEXE 1
LISTE D E SCBSTASCES D A Y C E R E C S E S P R I O R I T A I R E S
1 .
3. 4. 5 . 6 . 7 . 8 .
1 o. 1 1 . 1 L. 1 ;. 1 4 1 5 16 1 7 , l S . 19 'O.
1 L.
19.
- 1 - 1 .
c - - - . - - - 2 .
2 4 . 2 5 '6
2 8 29 ;o. 31
_ I -
L
- 7 3 -
'J. ..-
32
3 5 . 36 . 3 7 .
S u b s t a n c e M e r c u r e C a d m i u m C u i v r e Z i n c Plomb A r s e n i c C h r o m e N i c k e l PCB - D r i n e s HCH D D T P e n r a c h l o r o p h e n o l H e x a c h l o r o b e n z e n e H e x ~ c h l o r c ~ u r a d i e n e Te t r a c 5, I i3 r ide d e c 3 r bo n e C h Io r o i o r i ~ . P
T r i f i u r a l i n e E n d o s u l f a n S i m 2 z ; n r At raz iGe C o m p o s e c d e r r i h u r ~ 1e:ain Co m poses d e ! r 1 p h e n b.1 e ta i n A z i n p h o s e r h y l i q u e A ï i n p h o s m e t h y i i q u e F e n i [ ro th ion F e n t h 1c c h.( a 13 r h i o n P a r a t h i o n P a r a t h i o n m é t h y l i q u e D i c h l o r i -o s T r i c h l o r c e t h y i e n e T e t r a c h 1 o r o e : h y i e n e T r i c h 1 o r o b e n ï e n e D i c h l o r o e t h a n e i ,2 Tr ic,h Io r oe t h a n e D i o x i n e s
E a u
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ANNEXE 2
REGULATORY CONTROL OF EFFLUEUT DISCHARGES IW EUROPE A N D NORTH AHERICA
INDICATIUC THE CURRENT AWD POSSIBLE FUTURE APPLICATION OF T O X l C l T Y T E S T S I W EfFLUENT OUALITY CONTROL
__ ~ _ _ __ __ 1 R e g u l o t i o n s arr i c r m t r o l l i n g 1 R-irement f o r t o x i c i t y t e s t 1 T o x i c i t y t e s t method 1 A p p l i c a t i o n of t e s t r e s u î t s 1 P o s s i b l e f u t u r e d e v e l o p e n t o f 1 I eu thor i t y I 1 I I b i o l o g i c a i t e s t t n g l
I -1 1 I I I I I N o t h i n g i n d i c a t e d . I
I 1
I-..-.- BE L G I Ufl I I
I f r o m P o l l u t i o n Law (1971) I I I I 1 I ( & i f i e d by Crouri o rder , 1976), I I I I l
l P r o t e c t i o n o f Sur face Uate r 1 No t o x i c i t y t e s t s p e c i f i e d . 1
l r e g u i a t ions govern uas teua te r 1 I d i s c t i a r g e i n t o s u r f e c e waters, 1 ( 5 e u e r s a n d stormueter drains. 1 I û e l g i a n I n L t i t u t i o n a i Reform 1 / A c t (1980) - t h r e e r e g i o n a l 1 1 a u t h O r I t i e 5 ( F l arxie r 5 , Ua i l on i a, 1 l a n d Or iJ \ze ls ) r c s p o r i s i h l e f o r 1 / t t e c i t n r n t a r d c o n t r o i based on 1
i
/ p h y s i c n i / c t i < m i c a l i 1711 t s . I
1- C A N A D A I IFedcrai R t . y ~ l a t i o n ~ promulgated I T o x i c i t y t e s t s are s p e c l f i e d
luder t h e Car i . d iun F i s h e r i e s A c t l f o r r e f i n e r y I iquid e f f l u e n t s ,
l ( 1 9 7 0 ) r e g u i a t e l i qu id e f f l u e n t [pulp and p p e r , and meat a n d
I q u a l i t y f r u n s p c i f i c i ndus - l p o u i t r y p r & t s p l a n t .
/ t r i e s . C o n t r o i s a p p i y u r i i f o r m i y 1 l a c r o s s Ceriada as n a t i o n a l base- 1 I l ine staniardc, on chemical a n d 1 I p h y s i c e i p a r a w t e r s . ~ r o v i r w i o i 1 logencies miy inymore m r e s t r i n - 1 [ g e n t s t a r d a r d s deperd ing on 1 1 î oca i c i r c i m s t 3 r ~ e s . I 1 I I I I I 1 I I I I ~~ ~ I
I I I I [ R e f i n e r y - t u o a c u t e t O X i C i t y l l e s t s u i i l be used t o de te rmine 1 I t e s t s . R o u t i n e 24 h r s s t a t i c 1 ) l e f f i u e n t I i m i t s and m o n i t o r 1 l b i o a s s a y S a l m g a i r d n e r i ( r a i n - 1 ) 50% s u r v i v a l i n 100% e f f l u e n t l comp l iance by s e c t o r . Pr ime 1 Ibcw t r o u t ) a t 15.C. D e f i n i t i v e 1 ) r c q u i r e d . 1 t a r g e t s a re : p e t r o c h m i c a l s , 1 196 h r s f l o w t h r o u g h 1 ) l r e f i n e r y i n d u s t r y , end o r g a n i c s 1 l g a i r d i i e r i 8 t 15-C. 1 ) I i n d u s t r y . A u t h o r i t i e s seek e 1
1 ( ~ i ~ i p o r d paper - One t e s t I l l e l 1 c o r i i r o l f i s h s u r v i v e and l o f organisms i n c i u d i n g s a n e t o 1 I c o r i c c r i t r a t i o n 65% e f f l u e n t : 35X 1<80% i f f i s h i n t h e e f f l u e n t
I d i l u t i o n u a t e r and a d i l u t i o n ( s u r v i v e , t h e i a t t e r i s r e g a r d e d l i i k e l y t o be used CO s t d y l o c a l I
l v a t e r c o n t r o i . ( a s t o x i c . Percen tage m r t a l i t y
1 )
l r a n g e of t e s t s u i t h a v a r i e t y
l d e v e l o p l o n g te rm e f f e c t s .
l p rob lems o n a case by case
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I
l I I c s t a b l i s h e d but no i n d i c a t i o n I b a s i ç . I I F i s h ( u n s p e c i f i e d ) 96 h r s . l o f hou r e s u l t i s a p p l i e d . I I I l I I
I I 196 h r s lS°C. I I I I H e a t / p o u l t r y S a i m g a i r d n e r i 1
I I I I
l l h e Y e t i o n a l Agency of E n v i r o n - l l o x i c i t y d a t a a r e reqired but
I m e n t a i P r o t e c t i o n ( N A E F ) l t h e r e i s no s t a n d a r d t e s t . l d a t a f rom I i t e r a t u r e or l a b o r a - ( a r e a p p l i e d .
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Ideve lops and c o o r d i n a t e s lRwt ine b i o a s s a y s a r e r e q u i r e d
Inat ioooi p r o t e c t i o n p o i i c i e s t o loniy i n e x c e p t i o n a i c i r c u n -
lmeet r e q i i i r m n t s o f t h e I s t a w e s . ( i n m e i n s t a n c e a ( E n v i r o r n w i t a l P r o t e c t i o o A c t Iccmpany had t o i n s t a l l a n " in
l (197.1) . N A E P g i v e s g u i d e l i n e s Ilinei4 f i s h m i t o r . )
l a d v i s e s r e g t o n a l a u t h o r i t i e s 1 l u h i c h c o n t r o i d i s c h a r g e s et t h e 1
I o n m i s s i o n s t a r d a r d s and l
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l u h i c h may be used:
I-.- M a r i n e
[ M y t i i u s - l a r v a l g r o u t h r a t e
I A r t m i a - h a t c h i n g r a t e
I R i t o c r a s p i n i p e s ~ a c u t e
I t o x i c i ty JCopepod - s u b - i e t h a l t e s t
I A l g a e ~ g r o u t h t e s t
I F i s h - g r o u t h r a t e s / a v o i d a n c e
1 F reshua te r
IDJphfI ia - a c u t e t o x i c i t y
I A i g a e - g r o u t h
IGuppy - a c u t e
I I I l I I l I I l I l I I I
ü i m i t o r i n g i s cons idered an
a d j u n c t t o chemica i c o n t r o i .
A u t h o r i t i e s a r e m v i n g touards 81
requ i rement t h a t i n s t i t u t e s a 1 " reesonable" p r o g r m o f t e s t s . 1 These s h o u l d be: I - s e n s i t i v e I
1 meters, e.g. g r o u t h I 1 - r e l a t e t o f i e l d d a t a l 1 - r e p r o d u c i b i e and r o b u s t I
1 l a b s t a f f . l l I I l I I I I
- use b s a i p h y s i o i o g i c a i p a r a - 1
1 - s u i t a b i e f o r use b y c o n t r a c t 1
I I I I I I N o t h i n g i n d i c a t e d . I
I-__-- f I N l A k D
/Under t h e i i a t e r A c t ( 1 6 2 ) U a t e r l M o d i f i c a t i o n t o t h e U a t e r A c t (Four t e s t s a r e nou accep ted as [No s t a n d a r d a p p l i c a t i o n
( C o u r t s h a r d l e s w i i c a t i o n s for I(lP80) p e r m i t 8 use o f t o x i c i t y
I p e r m i t s . U a t e r D i h t r i c t O f f i c e s I t e s t s . The N a t i o n a l Board o f
l a r e r e s p o n s i b i e f o r u a t e r l u e t e r s s u p e r v i s e s t h e use o f
1p1 iut iq c o n t r o i . J t o x i c i t y t e s t s i n u a t e r poi iu-
l l t ion c o n t r o i . Lack o f t e s t
I lmethods has l i m i t e d s t d i e s o n
I l t h e e f f e c t s o f e f f l u e n t s .
I I I I I I I I I I
I n a t tonal s tandards . û rachydan io I s p e c i f ied.
1-26-96 h r s LCSO t e s t ( S F S 1 ( 3 0 3 5 - S V ) . Daphnia magna 26-68 1 l h r s LC50 ( I S O ) . S a i m g a i r d n e r i . 1
I ( a i g a ) . 68 -96 h r s EC50 (OECD/ 1 I I S O ) . Other t e s t s a r e a 3 h r s 1
I ( o x y g e n e i e c t r o d e method) and a 1 17 day test meesur ing t o x i c i t y 1 l a n d a d a p t i o n o f h e t e r o t r o c h i c 1
I s e i e n a s t r u n c a p r i c o r n u t u n I
l s h o r t t e r m b a c t e r i a i t e s t I
Imicroorganisms. I
I I I I I I I I I I I I
l I
- _ - 1 l I I I I I I I I
-- -
APPLNDIX 2 ( c o n t . 3 )
- __ - _ - 1 R c g u i a t i o n s end r o r i t r o i i i n g
l e u r hor i t y
1 f R A N C E
/iJr>c)tr L o i su r I'ERu (1964)
1 - .____ - -
-_
______ __- R e q u i r m n t f o r t o x i c r t y t e s t 1 T o x i c i t y t e s t m e t h d 1 A p 9 l i c e t i o n of t e s t r e s u l t s 1 P o s s i b l e f u t u r e deve iopnen t o f 1
I I I b i o l o g i c a l t e s t i n g I I I I I I I
P o l l u t i o n t a x (La Redevance) I S t a n d a r d Daphnis t e s t (AFNOR
I r e g i o n e i a u t h o r i t i e s i n v e s t i g a t e l h i n i s t e r e d by u a t e r f i n e n c i a l 1190-301) on n e u t r a l i s e d
l t h e q u o l i t y o f i i q u i d e f f l u e n t s l a u t h o r i t i e s (Agences de B a s s i n ) [ e f f l u e n t . Some f l e x i b i l i t y - I f o r c o n t r o l purpo5es.
1 I i m i t chemica l a r d p h y s i c a l
C o n t r o i s l i s b a s 4 on a c u t e t o x i c i t y t e s t ( o t h e r t e s t s can be s u b s t i t u t e d
[ ( a n d c e r t a i n chemica l snd 1 in s p e c i f i c i ns tances .
Ipo ra i i i e te rs o f e f f i u c r i t .
I I I l I - ,
1 phys i ca i paramet e r s ) . I I I l I I I I I I I
l e s t r e s u l t s i n d i c a t e di lut ion
t o r e n d e r t h e e f f l u e n t m-
t o x i c . R e s u i t i s c o n v e r t e d t o
t o x i c u n i t s ( E q u i t o x ) used t o
f i x tax .
1 l l l n c r e e s i n g p r e s s u r e on chemical 1 I i n d u s t r y f o r m r e i n f o r m a t i o n 1 Ion e f f l u e n t s . Trend i s f o r more 1 I b i m i t o r i n g c o n t r o l . P o s s i b l e 1 1 add i t i o n a i t e s t s .
ISa lmo g e i r d n e r i ( ra inbow t r o u t ) 1 1 AFMOR 790-305 l p r a c h y d a n i o r e r i o ( z e b r a f i s h ) 1
IScenedesnus sp ( a i g a )
I
l
l I l
1 AFMOR 190-303
1 AFNOR 190-304
L.-.- G f RMAHY
/ i J rdc r t h e U a t e r i i i i n i r g m n t A c t 1 (1Vl6) ( U a ~ s e r h a u s h a l t s g e s e t i )
/ IOCOI r c g i o n e l a u t h o r i t i e s
l c o n t r o i c i t i u e n t qcinI'ity,
I s p c c i f y i n g i i m i t s on ch&i\cai
larxi p h y s i c a i p e r m t e r s .
I l I I I I l I
I Vas te L is ter Charges Act 1967 I l e u c i s c u s idus ( g o l d e n o r f e )
( i n t r c d u c e d 1978, f i r s t u s 4 148 h r s t e s t ( D I N s t a n d a r d 38412 1981) (Abuasserabgabengeset i )
s p e c i f i e s a pollution l e v y besed138412 L31 f i s h t e s t ) on n e u t r e -
on an m u t e f i s h t o x i c i t y t e s t
(on l y h a l f l e v y i s paid i f
IL20 f i s h t e s t and DIN d r a f t
I l i s e d e f f l u e n t . Some r e g i o n a l
l e u t h o r i t i e s r e q u i r e a c u t e
I I Test r e s u l t expressed as di lu- l l o x i c i t y t e s t on l y a p p l i e d t o 1 t i o n f a c t o r (GF m i n i m m d i l u t i o n l i n d u s t r i e s u h i c h Carnot m e t 8 1 o f t h e e f f l u e n t i n u h i c h a l 1 l c e r t a i n a c u t e t o x i c i t y l e v e l . 1 f i s h s u r v i v e ) , e.g. I P r e s s u r e frcan r e g i o n a l a u t h o r i - 1 CF2.1 p a r t e f f l u e n t : ( t i e s for f i s h t e s t d a t a on neu 1
1 part d i l u t i o n u a t e r / a n d a i t e r e d p l a n t , a l though , 1 I a 4 s t a t e o f t h e s r t " t r e s t m n t i s )Daphnie t e s t s (24 h r s t e s t D I N
l b e i n g sppileâ). ( * ~ w l e g i s l e t i o n ( t o bc c n a c t e d ) I e x p r e s s e d as GD - analogous t o
(22 A l i g e m e i n e V e r u a l t u n g s v o r - I C F va lues .
l s c h r i f t u e i x r H i n d e s t s n f o r d e - ( * l h e neu l e g i s l e t i o n u i l l l r u n g e n s n das E i n l e i t e n von Ab- I r e q u i r e b a c t e r i a l (Lun inescence 1 Juesser in Ceusesser (Mischab- l inh ib i t ion) e l g a l , Daphnie and 1 J u a s s c r ) . I f i s h t e s t s .
IGF3=1 part e f f l u e n t :
1 TEK paid i f t h e CF nurt>er i s
luntil r e c e n t l y t h e r e has k e n
l'sec o t h e r c o l ~ r n s .
1 I I
I g r e e t e r t h a n 2 a n d r i s e s as 1 I J G F n h r increeses. I I
I l I I
I I I I I 1- l I
138412 130) r e s u l t s k i n g 2 p a r t s d i l u t i on u a t e r , e tc .18 l e c k o f s u i t a b l e t e s t s .
___. ~
__ - - - R e g u i a t i o n s a r r i c o n t r o l l i n g 1 Requirement f o r t o x i c i t y t e s t 1 l o x i c i t y t e s t m t h o d 1 AF>(> l i ca t ion o f t e s t r e s u i t s 1 P o s s i b l e f u t u r e deveiopncr i t 01 1
l o u i hor i t y I I l I b i o i o g i c a l t e s t i n g I I I __I 1- I I
I 1 I R E L A N O
I l o c a l Coverrment ( U s t e r Pol l u -
( t i w t ) Ac t 1917 I S the b s i s f o r I n e u i n d i s t r i a l o p e r a t i o n s
( p r o t e c t i n g u a t e r q m l i t y f o r
( r m l t i p l e u s e s . l h e ma in c m t r o i l a s s e s m e n t i s by t h e l n s t i t u t e
( b y l o c a l a u t h o r i t y o r s a n i t a r y
I R e g u l a t o r y c o n t r o i f o r c e r t a i n
( r e q u i r e s a t o x i c i t y t e s t . J o i n t
l f o r I n d u s t r i a i Research and
l e i l t ho r i t y i c on FJiystcni and
1 c h r m i c a i p~ r nme t e r s . I I l I I I l
..
Stardards and An Foras f o r b a t h
( A f F ) on b e h a i f o f t h e Indus- t r i e l Development A u t h o r i t y
( I D A ) .
I I 1
I l n i n g o f p i l o t s c a i e e f f l u e n t s . I i ü = 1 O0
IO ther spec ies moy b e used. Uhere l 96 h r s EC50 1
I s t u d i e s ( m i g r a t o r y f i s h ) and 1e .g . 96 hrs I
148 h r s Daphnia LCSO t e s t f o r
I d i a g r i o s i s end p r e i i m i n a r y s c r e e - luni t s ( l u )
I T o x i c i t y i s expressed as t o x i c I l o x i c i t y I i m i t s r e v i e u e d
I p e r i o d i c a i i y .
le r e c e i v i n g u a t e r c o n t o i n s a I C u i d e l i n e s s p e c i f y I i m i t f o r 1 l comnerc ia t f i s h e r y , avoidance l c e r t a i n c a t e g o r i e s o f e f f l u e n t , 1
l t a i n t i n g p o t e n t i a l ( f i s h - s h e l l - 1 I f i s h ) may be under takcn . ICp A Chemlcai
I R o u t i n e m o n i t o r i n g s p c c i e s : 1 K pharms e f f . 4% 25 lSslnm t r u t t a ( b r o u n t r o u t ) , ICp D A g r i c u l t u r e
ISalmo g a i r d n e r i ( r a i n b o u t r o u t ) , I .S food e f f . 70% 1.4 I P m a t o s c h i s t u s m i c r o p s (goby) , I M i x i n g a t d i s c h a r g e point n u s t
1 C r anqon, Mar i n o g a m r u s , Ibe e t l e a s t 20 t imes f o r each
Ibr t e m i a . l t o x i c unit d i s c h a r g e d f o r (neu
l u o n i t o r i n g f o r c a r p l i e n c e in- I p i a n t ) , u a i v e d f o r e x i s t i n g
l v o i v e s a s i v i e ( i i m i t ) t e s t . l p i a n t i f a iuays s u f f i c i e n t I I I d i l u t i o n t o meet TU ve lue . I
I I I I I I I l I I I I I l I I I l I
I ~ I 1- I I I ( I T A L Y I I I I I -7 IMERLI ieu 319 ( 1 9 7 6 ) , d i f i e d 1
I b y L e u 650 (1979) r e l a t e t o neu I t o x i c i t y t e s t u i t h f i s h . ISalmo g a i r d n e r i ( r a i n b o u t r o u t ) I s u r v i v e . F a i l u r e c o u i d r e s u l t i n l d e v e l o p i n g a s t a n d a r d i s d t o x i - 1 [ p l a n t e f f l i k n t s ( A r t i c l e 1 3 ) . 1 lexposed t o a 50 X s o l u t i o n o f l c i t y t e s t i n g scheme u s i n g s e n s i - 1 l i t r e i e u , s p c i l y i n g 5 1 p a r a - 1 l e f f l u c n t m i x e d u i t h f r e s h u a t e r . l f o r f u r t h e r t e s t i n g . Houever, l t i v e and r e l e v a n t species. P o l i - 1
l F o r t h e mar ine s i t u a t i o n s a i t [ t i c a l end ecooomic p ressure mey 1 l u a t e r spec ies are required l l p r e v e n t a d o p t i o n o f t e s t i n g 1 ( i q > l e i n e n t e d by l o c a l a u t h m i - 1
(paremeter 68 s p e c i f i e s an a c u t e 124 h r s s c r e e n i n g t e s t , f i s h I E f f i u e r i t a c c e p t a b l e i f 50X f i s h I P r i o r i t y i s k ing g i v e n t o
l p r o s e c u t i o n and a requ i rement
(many d e r o g a t i o n s app ly . Imete rs t o tw m i n i t o r d , i s l
Ities (cornnuries). I I I I 1 l I
I (Method I R S A - n o t y e t a v a i - 1 Ischemes. I I l a b l e ) . L i z a s e ( m i l l e t ) and 1 I I / p o ç c i i i a r e t i c u i a t a (guppy) a r c 1 I I lproposed. I I I
-___ __ ~ _ _ - __ _ - 1 R e g u l a t i o n s arwj c o n t r o l l i r q 1 Requirement f o r t 0 x i C i t y t e s t 1 l o x i c i t y t e s t m t h c d 1 A p p l i c a t i o n o f t e s t r e s u l t s 1 P o s s i b i e f u t u r e deve iopnen t o f 1 l author I t y I I I I b i o i o g i c a l t e s t i n g l
- l I -- - 1- -- - l _ _ _ - _ _ ~ - I __ N t l H E R L A N D S l The S u r f a c e Va te r P o l l u t i o n Act I E i m i t o r i n g c o n s i d e r e d irrpor
(1970) s p e c i f y i n g u a t e r c p i a l i t y l t a r i t in c o n t r o l and m n i t o r i n g
c b j e c t i v e s , i s t h e main c o n t r o l l o f e f f l u e n t s but use i s f r a g -
l e u . C e n t r a l goverrment i s Imentary. R w t i n e b ioc r ion i to r ing
r e s p o n s i b l e f o r ma jo r u a t e r - l i s r e s t r i c t e d t o t h e p e s t i c i d e
courses, t u t u i t h d e c e n t r a l i - I i r d u s t r y . Vhere b ioassays a r e
1sotion, l o r s1 U a t e r Boards have I c a r r i e d o u t t o m e t l i c e n c e
I r e r p n s i b i l i t y f o r s n r a l l u a t e r - I c d i t i o n s , b o t h i r d u s t r y and
I c o u r s e s . C o n t r o l i s on p h y s i c a l l r e g u l e t o r y a u t h o r i t y are in
l a r d c h m i c a l p r n n r t e r ç . A l e v y l v o l v e d in t e s t i n g .
1 1 5 i n p x ç e d on thor .e d i s c h a r g i n g 1 lorygen co r i sun i i Jg substances a n d 1 l s m m e t e l s . I
I I I l N o t h i n g i n d i c a t e d . MO p r e s s u r e t o i n c i d e m o n i t o - 1 I l r i n g o f b i o l o g i c a i v a r i a b l e s in 1 I laddition t o c u r r e n t c h m i c a l 1 l l c o n t r o l methods. Houever, Dutch 1 I l s c i e n t i s t s uould p r e f e r O t i e r e d l
Iapproach, i o o k i n g a t b o t h e f f l u - 1
l e n t t o x i c i t y a d t h e h e a l t h o f 1 I p o p u i a t i o n s in t h e r e c e i v i n g 1 l u a t e r . There i s n o concensus on 1 l t h e c h o i c e o f t e s t spec ies . 1
l I I I I I I I I
_- 1 __ ' Reyu ia t ioc is erd c n n t r o i i i n g 1 R c c p i r m i e r i t f o r t o x l c i t y t e s t 1 T o x i c i t y t e s t method 1 A p p l i c a t i o n o f t e s t r e s u i t s 1 P o s s i b l e f u t u r e deve lopncn t o f 1 I I I I I b i o l o g i c a l t e s t i n g l
I 1- I I I a u t h o r i t y
ORUAY I I I I I y i o t r r p o i l u t i o n r e g u i a t i m s a r e IYO s t a n d a r d t e s t , h i t S l F i n 150 d i f f e r e n t t e s t s f o r t o x i c i t y , I T h e r e uili be n o pass or f a i l 1 ü i o l o g i c a l t e s t s a r e c o n s i d e r c d 1 I m s e d on t h e i i a t e r O u a l i t y Act ' 1982) e c f n i n i s t e r e d by t h e
I c o n ~ u w t i o n u i t h t h e Norueg ian
I l n s t l t u t e f o r N a t e r Research,
I b i o d e g r a d e t i o n and b i o ü c c v n i l a -
( t i o n a r e s t a t e d t o be a v a i l a b i e
q i n l s t r y o f t h e E n v i r o n n n t . Thelhas reportcd cn t h e "Use o f b t o - I t n c l u d i n g d o r w g i a n State P o l l u t i o n liogicai t e s t s on N e s t e end I A l g a e ( f r e s h u a t e r / m e r i n e )
f o r u r e n s n i n g s t i i s y n Slf) 1 8 l has a p i n t c d s d v t s e r s t o con- 1 syn thes I s
i h e c o n p c t e n t n u t h o r i t y . Isider t h e use o f b i o l o g i c a i I D u n a I i e i i a L e t h a l i t y , c e i l
o n t r o l A u t h o r i t y ( S t a t e n s - I R e c e i v i n g U a t c r i n Yoruay". S T F I C h I a m y d m s Crouth, p h o t o -
d i v i s i o n I t e s t s . I I I I I I I I I I I I I I I I
I l n v e r t e b r a t e s
IDephnia ) L e t h a l i t y
IMarinogamnarus )
l n y t i i u s )
1- A r temia 1
I s t a n d e r d s o r c m t on r e s p o n s e l o f v a l u e i n t h e management o f 1 l o f i n d u s t r y t h a t f a i l s t o meet I i n â u s t r i a l pollution. l e s t s 1 la s tandard . Data genera ted w i î î Ilikely t o be used 00 an i n d u s t r y l
Inot be c m f i d e n t i a l and CM be Iby i r d i s t r y b a s i r and r e l a t e t o 1 l u s 4 by a c t i o n g r q s t o bring allocal e n v i r o r m e n t a l c o n d i t i o n s . 1 J p r o s e c u t ion s g a i n s t an i r d i s t r y . luses: l l h e l a c k o f c r i t e r i a f o r e v a l u - 1 - d e v e l o p i n g uater quelity 1 l a t i n 9 t h e i n f o r m a t i o n genera ted 1 l i s seen as a ueekness. Beceuse 1 l o f t h e u i d e range o f s p e c i e s 1 I s e n s i t i v i t y c o n t r o i assessrnent 1 r e c e i v i n g waters
l i s i i k e i y t o i n v o l v e a i a r g e 1 Inurt>er o f s c r e e n i n g t e s t s r a t h e r l
I
l c r i t e r i a
1 - s e t t i n g d i s c h a r g e s tandards
1 - m o n i t o r i n g o f e f f l u e n t s end
1 - d e c i s i o n s on water t rea tment . I
I lMyt I l u s A c t i v i t y , g r o v t h l t h a n d e t e r m i n i n g dose response. 1 lSea u r c h i n ) Developnen 1 I û a i a n u s
lSea u r c h i n f
IF rehsua te r /mar ine L e t h a l i ty , 1
I ) I I
IDaphnia ) R e p r c d u c t i o n 1 I 1 I
I f i s h I I I
I r e s p r r a t i o n , I I I p h y s i o l o g y 1 I
I ( B i o a c c v n i l a t i v e M u t a t i o n 1
I I I I I I I I I I
I I 1 - ~- -__-.---I - 1 I I I
1 g e n o t o x i c i t y s t u d i e s 1 I
___ - __ - 1 Regu la t ioc i r a r d c m i t r o l l i n g 1 Requircment f o r t o x i c i t y t e s t 1 l o x i c i t y t e s t method 1 A w l i c a t i o n of t e s t r e s u l t s 1 P o s s i b l e f u t u r e d e v e l o p r m t 1
I ai i thor I t y l l I I b i o l o g i c a l t e s t i n g
I I I I ] S P A I N
~
JScuage anci i t w i u s t r i a i e f f l u e n t
I q i i a i i t y 1s c m t r o i i e d tr, t e n
I r r g i o n a i u s t e r cunrn iss imis
I ( C o m i s a r i e s de Agilas). Re ievan t
(cootroi a c t s p r m u l g a t e d by t h e
I ç i i n i s t r y of ~ i h ~ t c Uorks,
IMousing B Toun P i a r n i n g (HOPU)
I I ( û i i y t h e C a t a l a n r e g i o n has
l l e g i s l e t i o n (Leu 5/1981) requi- I(AFN0R 190-301) ,
l r i n g a t o x i c i t y t e s t . R e l a t e s t o i
l e p p l i c a t i o n o f e P o i l u t i o n ï a x 1 l b i n i s t e r e d by t h e Department 1 lo f P o i i t i c a i ï e r r i t o r i e s a n d 1
[ S t a n d a r d f r e n c h Daphnia t e s t
I P b l i c Uorks. I l a r e : H i n i s t c r i e i Act (1959) 1 l r t n p l e m c n t c a by a f i i r t h e r Act 1 / ( i 9 6 2 ) a n d R e g u i n t i o w (1961) 1 Ireiat i r q t o p J t s n r w u 5 and
lnc,xious d i s c t i o r g r s o f i d u t r i a i 1 I
l e f f i u e n t s . . I
Standard f o r m u l a a p p l i e d t o
g i v e t o x i c i t y l i m i t s on u h i c h
f a x i s based ( c f . France).
1 Wothing i n d i c a t e d .
I I I I I I I l I I
1 I I I 1 - _. ___ I SUEDEW I _ _
[ T h e N a t i o n a l Suedish E n v i r o n - ICorression c o n d i t i o n s r e q u i r e
( m n t a i P r o t e c t i o n Boerd c o o r d i - l b i o l o g i c a l t e s t s but M S t a n -
I n e t e s a i i t e s t s c o n c e r t r d u i t h ( d a r d s a r e set. l e n v i r m n t e i sa{ t y cdvered by 1 l t h e E n v T r c m w n t a i P r o t e c t i o n Act1
l(1969). L o c e i c o u n c i l s I K f n i n i s - 1 l t e r c o n t r o i fwchanisms (conces- 1 I s i o n c w d i t i n n s ) dpcidcd by a 1 IMetionai F r m c h i s e Board f o r 1 I E n i i r o r m e i i t a l P r o t e c t i o n . .A 1 j gu tdance dociment f o r o i f n i n i - 1 I s t r a t i v e o s e o f tests u a s i s s u e d l
..
Iby HÇEPB (1982) . I I I I l l --I__ -___-___I
I I I 196 h r s a c u t e t o x i c i t y sc reen
l u i t h a copepod W i t o c r a s p i n i p e s . I c a t e d , a l t h o u g h t e s t p r o g r m s lsystens t o m o n i t o r long t e r m
ILess f requency WPri lecer in lmav be a p p i i e d in a f i e x i b l e
I s c r e e n i n g t e s t s t h e t c o u i d be l u s e d are:
1 - s h o r t t e r m t o x i c i t y , f i s h I q u e s t i o n ç .
1 c rus taceans
1 - a c u t e / c h r o n i c a igae, h i g h e r 1
1 - b i o a $ c u n i i a t i o n
1 - b i o d e g r a d a t i o n
I E t f i u e n t t e s t i n g w y be c m - 1 I p iemented by a d t e n t ( r e c e i v i n g 1 l u a t e r ) t e s t i n g .
I N 0 s p e c i f i c a p p l i c a t i o n s indi- / P r e s s u r e t o use d e l eco-
l e f f e c t o f e f f l u e n t s .
[ ( z r b r a f i s h ) and M i c r o t o x . O t h e r l m a m e r depending 00 type of 1
I I I
I 1 p l a n t s I I
I I I I
I I
I I 1- I I
..
I i n d u s t r y and n a t u r e o f r c c e i v i n g l
l u a t e r . A i m t o ansuer d e f i o e d 1
__ 1 Regu - nrnl c c m t r o ( i i n g / Requirement f o r t o x i c ï t y t e s t 1 T o x i c i t y test methcd 1 A p p l i c a t i o n o f t e s t r e s u i t s 1 P o s s i b l e f u t u r e d e v e l o p e n t
I au thor i t y I l l I b i o l og i ca 1 t e s t i ng
1- - - I 1- I I lSUl I Z E R L A N D I 1 I I
[ A c u t e 24 h r s t o x i c i t y t e s t u i t h IDepending o n t h e c w d i t i o n s o f IP ressure t o use a l t e r n a t i v e [The Seuage D ischargc A c t (19Ts) [The r e g u i a t o r y requ i rement
I s p c i f y i n g I i m i t s on 52 chemi- I i n c l u d e s an acute t o x i c i t y t e s t . ) S a l m g a i r d n e r i ( r a i n b o u t r w t ) . l t h e r e c e i v i n g u a t e r , an e f f l w n t l s p e c i e s f i s h .
( c a l a n d p h y ç i r a i p a r m e t e r s I S 1 IO ther organisms a r e c o n s i d e r e d [nust not be t o x i c at O 5 f o l d 1 / a & n i n t s t e r e d by rnmt>cr c m t o n s . 1 lin c e r t a i n cases. I d i l u t i o n . 1
I i J H i I E D K I M L D W I / H i s t o r i c a i l y e f f l u e n t d ischargeSINo n a t i o n a i r e g u i a t o r y r q u i r e -
/ r c w i t r o i i e d tiy F i v r r s ( P r c v e n t i o n l m e n t f o r a t O K l C i t y t e s t . Hou-
[ o f P o l i u t i o n ) A c t L 1951 e d 19611ever, under CWA I l , r e g u l a t o r y
l n w s u p e r s t d d by conrro l of l a u t h o r i t l e s can c o n t r o l d i s -
/ P o l l u t i o n A c t P t I I 1974 i r rp le- l c h a r g e s b y any s e n s i b l e mpans.
lmcnted 198C 86. Regional U a t e r I l n t h i s c o n t e x t t o x i c i t y t e s t s
[ A u t h o r i t i e s ( E n g I o r d L U a l c s ) l a r e u s c d OCI an sd hoc b e S i S .
I n r d R i v e r P u r i f i c a t i o n l o a r d s 1 I i S c o t i a n d ) g r a n t c o n s m t s i i m i - 1
l c e i a n d c h m i c a l para ineters o f 1 I t i n g l e v e l s o f 6 ( F C I f l t d p h y s i - 1
/ a n effluent. I l I I I I I I - I
I l Mo s t a n d a r d toxicity t e s t s . Any IUhere t e s t s have k e n appl ied IDepartment o f t h e E n v i r w m e n t
acu te t e s t s use f i s h o r i n v e r t e - ( t h e u o r d i n g o f t h e consent spe- /env isages t h a t tests s h o u l d bc b r a t e s r e l e v a n t t o t h e r e c e i v i n g l c i f i e s t h e n&r of d i l u t i o n s 1 - a v a i t a b i r f o r f r e s h u e t e r am u a t e r . l o f t h e e f f l u e n t t h a t u i i i not 1 sesuater
I r e s u i t ln)Sû% morteiity. i n oncl- Vary t o m e t ioca i c i r c u n -
,--
1 stances
1 on c e r t a i n i n d u s t r i e s .
l u i i l depcnd on c i rcuws tances a
1 type o f caposure ui t h t h e tren
case t h i s d i l u t i on nust be
ach ieved in t h e r e c e i v i n g u a t e r 1 - a p p l i e d b r o a d i y u i t h m p h a s i
a t t h e edge o f a m i x i n g zone
d e f i n e d by t h e r e g u i a t o r y au tho- IUse o f a c u t e or c h r o n i c t e s t s
r i t y .
touards long t e r m stud ies .
InciJstry t o s e i f m i t o r u i t h
checks by a u t h o r i t y . T c s t i n g
l e b o r a t o r i e s t o be l i censed .
- -_I
R e y u l a t i o n s end c o t r o i l i f g 1 Requirmrnt f o r t o x i c i t y t e s t 1 T o x i c i t y t e s t method 1 A p p l i c a t i o n o f t e s t results 1 P o s s i b l e f u t u r e deveiopnent o f 1 f n i i t h i j r i t y I I I I b i o l o g i c e l t e s t i n g I t ~ - _ _ _ _ _ _ _ -1 I I I I 1 J S A I I I I c -
h e Federel i i a t e r P o l l u t i o n I N P D E S (2nd roud o f p e r m i t t i n g ) I T u o - t i e r system 18ûX s u r v i v a i i n tOOX e f f l u e n t . / U S E n v i r o r m e n t a i P r o t e c t i o n
I n e t i o n a l p o l i c y p r o h i b i t i n g
'he d i s c h e r g e of " t o x i c poi lu- 1 - i d e n t i f y e n v i r m n t n i
t e n t s i n t o a i c ~mcnrits**. Sect ion1 probiems
101 intrOdllced t h e N a t i o n e l 1 - e s t a b l i s h p o l l u t i o n c o n t r o l
' o l l u t a n t D i s c h a r g e E l i m i n a t i o n 1 p r i o r i t i e s
,chcrnc ( w F D E S ) t o c o n t r o l d i s - harges by i s s u i n g per rn i t s vh ich l - i d e n t i f y a p p r o p r i a t e c o r r e c -
I t e s t i n g to:
1 - s e t d i s c h a r g e i i m i t s
1 I l m i t p h y s i c a i a n d chemical 1 t i v e a c t i m s
I 1 e f f l u e n t e f f e c t s . l
ii)rarneters. 1 - mi tor f o r c r iaccep tab le
I l I l I l I l I l I I
..
124 h r s Daphnia s c r e e n I IAgency (EPA) i s r e p l e c i n g acu te
I F a i l u r e r e q u i r e s a f u l l L C S O I A p p l i c a t i o n f a c t o r o f 0.1 l t e s t s by s i i b l e t h n i t e s t s (Shor t
( t e s t u s i n g Daphnie o r Promelas l a p p l i e d t o 48 h r s E C S O to g i v e l t e r m c h r o n i c tests). [p imepha les ( f a t h e a d minnou) o v e r l a c c e p t a b l e d i l u t i o n . 1 f reshuet e r t e s t s
196 h r s . O ther s p c c i e s used by 1 1 - Cer iodaphn ip r e p r o d u c t i o n
l v a r i o u s States i n c i d e 1 I i 7 deys)
g a i r d n e r i ( r e i n b o u t rout) , I mysids, p e n a e i d shr imp, o y s t e r 1 i a r v a e a n d a i g a e . M O S ~ tests are1
s t e t i c a l t h o u g h s a n e S t a t e s 1 r e q u i r e s t a t i c , reneuat o r f i o u - 1
th rough t e s t s . l l I I I I I I I l l
1 - Pimephaies promeles ( f e t h e a d
1 m i m o u ) g r o u t h / s u r v i v a i
I ( 7 deys) l a r e mu k i n g used i n NPDES per.
/ m i t t i ng.
IMar ine t e s t s ( p b l i s h e d Mar 88) 1 - Cyprindon v a r i e g a t u s (sheeps
1 head minnou) s u r v i v a i
1 - Mys idops is b e h i a (mysid)
r e p r d x t i o n
I ( sen u r c h i n ) 1 - A rbac in wncm r e p r e t i on
1 - Chanpie p c i r v b (red e l g a )
r e p r d c t ion luill be i n c o r p o r a t e d i n t o t h e
I
I
l
l p e r m i t scheme. I
ANNEXE 3
-,
I FLOU-THRCUGH I STAJIC l I l
I l
I l l I I
I
IThere a r e tua methods o f t e s t s o l u t i o n inpi t in t e s t s y s t e m : I
I c a ) Test s o l u t i o n c o n t i n u o u s i y e n t e r s t h e t e s t c h a h r ; 1
I ( b ) l e s t s o l u t i w i p e r i o d i c a i i y e n t e r s t h e t e s t ch-r. 1
I I D i v i d e d into: / ( a ) True static 1 - t e s t s o l u t i o n not changed d u r i n g t e s t ;
I ( b ) S t a t i c r e n e r a l ( s m i s t a t i c )
1 - t e s t s o l u t i o n chenged e t r e g u i e r i n t e r v a i s .
\The l a t t e r i s II c c r r p r m i s e - i t reduces u a s t e products a n d
( h e l p s t o m a i n t a i n d i s s o l v e d oxyqen and b i d e g r a d a b l e
m a t e r i e l s .
Advanteges:
1 S imp ie and inexpensrve ;
2 smal l v o l u n e of e f f t u e n t r e q u i r e d ;
13 Can p r o v i d e scme m a s u r e o f p e r s i s t e n c e o f t o x i c i t y ;
14 L i m i t e d r e s o u r c e s r e q u i r e d ;
15 R o u t i n e i y conducted.
l I I /Limitations: I I R e s u l t s d o n o t r e f l e c t t e n p o r e l changes in p f f i u c n t
12 1 o r q a n i 5 m ;
13 D e q r a d a t i o n or 1 0 5 s of v o i a t i l e s 1 5 p o s 5 i b i e .
1 t o x i c i t y ;
i t e t a b o i i c u a s t e s can bu i l d up and may harrn test
I
I 1 t I l I I I IAdvantages: 1
I
I
1 I 1 I I / L i m i t a t i o n s : l
I I I
I I
11 P r o v i d e s a m r e r e p r e s e n t a t i v e e v a l u a t i w o f e f f i w n t ; 1 12 H e t a b o l i c v a s t e s do n o t bui id up; 13 More o rgan isms can be t e s t e d in each t e s t c h e h r ( h i g h 1 1 l o a d i n g f a c t o r ) ;
( 4 L O S S of v o l a t i l e s or degradab le c w s t i t u e n t s fran t h e 1 1 t e s t s o l u t i o n s i s reduced.
1 1 La rge vo lunes o f e f f l u e n t d i l u t i o n u a t e r a r e reqaired; 1 12 [ J Hore space i s r e q u i r e d ;
/ L More r e s o u r c e s are r c q i i i r e d .
lests a r e mOre conp iex and expensive;
ANNEXE 4
C O - n ............ 1 . -- O - - - - - - - - A I . _
1 j -.:- 5 - - -
1 - 1 0 - n * .... ........... a 2 . . c
L = .
3 i - z - .... - i - _ " J 0 0 " A
3 .
. . - . - ' . ? . . . - A - _
E
r i 2 - . . . " . . .
. . . r a , . . Y 0
7 i
I
![CH612Series[B][2]-SDS FRANCE-French-41.pdf CH612Series[Y ...h22235....CH612Series[B][2]-SDS_FRANCE-French-41.pdf CH612Series[Y][2]-SDS_FRANCE-French-31.pdf !" # " " $ % &% %! !& %](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/60345f9eddcc7e6dad5234df/ch612seriesb2-sds-france-french-41pdf-ch612seriesy-ch612seriesb2-sdsfrance-french-41pdf.jpg)
![8 % â s ) 3 - samidaresamidare.jp/e-jam/box/rfim6_silverpure31.pdf · ã 'W ä Ú.z Ñ5Y!ß ° Ñ5Y , ¿ P , ò ã ÄB]BvB~B B B BsB B®B ³$ c |.%Aí P:F:c:T:h:::U:i:7:; n Ä:V:i:a:g](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/60fcf96c1a61e23b6a237954/8-s-3-w-z-5y-5y-p-bbvbb-b-b-bsb-bb.jpg)
