Modélisation de la contamination chimiqueProjets en cours en Méditerranée

Rappel problématique générale

Outils de modélisation disponibles

Projets en cours en Méditerranée

B. Thouvenin BE/LBCMJournée Dynecouverte 20 Octobre

1.Transport –dispersion

z

2. atmosphère –Transport longue distance

4. ExpositionBioaccumulation

écosystème

3. Stockage – Accumulation -Transformations

diffusion

5. Transfert vers l’homme

Toxicité

Problématique générale

0.11

1000

1000000

1000000000

Air

Eau

PlanctonMoules

Mammifèresmarins

X 100 000

X 10 000 000concentration

ng/g

µg/g

mg/g

In V. Loizeau

A partir des caractéristiques physico-chimiques des contaminants :

(modèle de Mackay niveau I : partage à l’équilibre en CONDITIONS STATIONNAIRES)

(Tissier et al, 2005)

Benzo(a)pyrene

naphtalèneIsoproturon

+ informations sur - bioconcentration / bioaccumulation / biomagnificat ion- toxicité

1ère étape :Répartition dans les différents compartiments à une échelle globale

2ème étape :Répartition phases et espèces + processus de perte à l’échelle d’un bassin

Modèles 0D : MORGAN (Organiques) et MOCO (métaux)

Répartition dans les différents compartiments et le s différentes espèces, avec effets de pertes par advection/dépôt, dégradation,volatilisation (≈modèle de Mackay niveau III : partage à l’équilibre en CONDITIONS NON STATIONNAIRES)

Gonzalez, et al, 2001

1.Transport –dispersion

z

4. Exposition

2. Stockage –Accumulation -

3ème étape : Répartition spatiale et temporelle des phases: Couplage avec transport dissous/particulaire

MARS-3D/MET&OR

Garreau et al, Thouvenin

1.Transport –dispersion

z

4. Exposition

2. Stockage –Accumulation -

MARS-3D/MET&OR

SpéciationBiodisponibilitéLiens avec MO

4ème étape : Répartition spatiale et temporelle des espèces: Couplage avec biogéochimie

+Eco3M(ECOlogical Mechanisticand Modular Modelling)

Baklouti et al, 2006)

+ biogéochimie(nutrients, production primaire,phytoplancton, zooplancton)

1.Transport –dispersion

z

4. Exposition

2. Stockage –Accumulation -

DEB/bioacc.Spéciation

BiodisponibilitéLiens avec MO 5.Bioaccumulation

chaîne trophique

5ème étape. Transfert dans la chaîne trophique :: Modèle de bioaccumulation

Outils de modélisation : Bioaccumulation

Modèle bioénergétique : approche DEB (Kooijman, 2000)

Bodiguel – Loizeau - Eichinger (merlu – sole)

Pecquerie – Petitgas – Struski (anchois)

Casas (moule - métaux)

Modèle de bioaccumulation

apports

pertesPCBsPCBs

PCBsPCBsPCBs

PCBsPCBsPCBs

PCBsPCBsPCBs

Transferts côte/sédiment/large

Apports atmosphériques

Apports du large

Rivières

station d’épuration

Industries – port

Projets en cours : Programme Intégré MéditerranéeMETROC : grandes métropoles Méditerranéennes

1. Mesures sur le terrain2. Application de modèles

MARS-3D – RHOMAPairaud I.

Exemple Dilutions de l’apport des Aygalades

Animation avec une image toutes les 4 heures

Calcul des flux et des stocks :Le flux rejeté à la côte est exporté aubout de 5 jours à cette période

MARS-3D – RHOMA

Quelques heures dans la zone proche où les dilutions sont entre 1 à 1000Quelques jours dans la rade avec des dilutions très fortes de 103 à 104

+ Transport sédimentaire(R. Verney)

Distribution dissous/particulaire pertes par dépôts

+ Ecosystème Eco3MProjet MASSILIA (EC2CO)(LOPB ; C. Pinazo)

Distribution (PCB)MOP/MOD/phytoplancton

Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)Responsable : J. TronczynskiPartenaires : Ifremer BE-DYNECO-HMT

LOPB (Marseille)CEREGE (Aix Marseille)IRD/CRH (Sète)

COntaminants dans le Système Trophique : Phytoplancton Zooplancton Anchois

Sardine

Transfert et redistribution des contaminants entre réservoirs géochimiques

et biologiques dans un écosystème marin méditerrané en : Le Golfe du LionMERLUMED

Toutes les espèces du réseau possèdent des signatures en δδδδC13 proches du phytoplancton (Ferraton, 2007)

� Phytoplancton = source principale de MO pour toutes les espèces du réseau

Alimentation = Voie principale de contamination par les PCB(Thomann et al, 1989)

� Phytoplancton = Voie d’entrée principale des PCB dans le réseau

Resp. : C. Mellon(Ifremer/Sete)

Résultats du programme MerluMed

Schéma simplifié du réseau trophique du Merlu

Nutrients

MOPDétritique

MOP

EAU

Zooplancton

MOPsédiment

Filets

Poutassou

Tacaud

Gobie

Mysidacé Amphipodes

Crevette

Euphausiacé

Allotheutis

(Mellon et al.)

Anchois

Sardine

Zooplancton Phytoplancton

MERLU

PELAGOS

BENTHOS

Bioaccumulation par le zooplancton

Spéciation –Biodisponibilité des

éléments anthropiques

Rôle des populations phytoplanctoniques dans le

transfert

Bioaccumulation – devenir chez les petits pélagiques

COLONNE D’EAU

Transfert et redistribution des contaminants entre réservoirs géochimiques et biologiques dans un écosystème marin méditerranéen

Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)Responsable : J. TronczynskiPartenaires : Ifremer BE-DYNECO-HMT

LOPB (Marseille)CEREGE (Aix Marseille)IRD/CRH (Sète)

COntaminants dans le Système Trophique : Phytoplancton Zooplancton Anchois Sardine

Cycle du CarbonePhyto/zoo/plancton

Eco3M

Biodisponibilité et transferts des contaminants

MOCO/MORGAN

Dynamique des masses d’eau et des

particulesMARS-3D

Modèle couplé pluridisciplinaireMARS-3D / Eco3M / MET&OR

Petit pélagique et Bioaccumulation

DEB/Anchois/Méditerranée

DEB/Anchois/bioaccumulation/PCB

Base des données

COP, COD, phyto, zooCd, Cp, Cϕϕϕϕ, Cz

Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)

Modélisation Configuration MENOR PCB(PBDE)CdHgPb

DEB/Anchoi/Gascogne (Pecquerie, 2007)

DEB/Merlu/bioaccumulation/PCB (Bodiguel,2008)

MENOR Garreau, AndreDufois, Verney

LOPB (Baklouti, Diaz, Raybaud, Faure)

+ autres projets utilisant MARS/MET&OR :

Contamination bactérienne (Toulon) S. Coudray

Contamination radioactive (Toulon) F.Dufois IRSN

Merci de votre attention