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Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources
Gwénaelle Roux & TSIP members
M. Desmet – Université François Rabelais, ToursM. Babut, C. Miège, A. Roy, B. Motte & C. Lopez – CEMAGREF, LyonH. Persat – LEHF, Université Claude Bernard, LyonP. Bonté & I. Lefèvre – LSCE, Gif-sur-YvetteP. Van Metre & B. Malher – USGS, Texas
Séminaire du 14 décembre 2009 – Transferts de polychlorobiphényles du sédiment au poisson : construction de
modèles pour un secteur du Rhône dans une perspective de gestion
Description des archives sédimentaires
Présentation
Datation et modèle d’âge
Caractéristiques sédimentaires: granulométrie
Analyse des polluants métalliques: exemple du Plomb
Analyse des polychlorobiphényles: étude des PCBs indicateurs
Localisation des sites d’études
Relation aux sources chimiques
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Localisation
La Morte
La lône de La Morte: à l’aval de l’usine de Brégnier-Cordon au niveau du méandre du Saugey
Crépieux
La darse de Crépieux: dans la zone de Crépieux-Charmy
Ile-du-Beurre
L’Ile-du-Beurre: en aval du barrage de Vaugris
Le Grand Large
La retenue du Grand Large: réservoir compensateur de l’usine de Cusset en rive gauche du canal de Jonage
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Les archives sédimentaires
La Morte (MTE)
Datation Pb et Cs3
Granulométrie2 (cm)
Mesure de la densité2 (cm)
Plomb total2
Analyse tous les cm
PCB1
Analyse tous les 2 cm
La Morte
Crépieux
Ile-du-Beurre
Le Grand Large
1 Laboratoire EUROFINS
2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE
3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Les archives sédimentaires
Crépieux (CPX)
PCB1
Analyse tous les 2 cm Plomb total2 tous
les cm jusqu’à 56 cm
Datation Pb et Cs3
Granulométrie2 (cm)
Mesure de la densité2 (cm)
La Morte
Crépieux
Ile-du-Beurre
Le Grand Large
1 Laboratoire EUROFINS
2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE
3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Les archives sédimentaires
Ile du Beurre (BRE)
PCB1
Analyse tous les 4 cm
Plomb total2 tous les cm jusqu’à 76 cm
Datation Pb et Cs3
Granulométrie2 (cm)
Mesure de la densité2 (cm)
La Morte
Crépieux
Ile-du-Beurre
Le Grand Large
1 Laboratoire EUROFINS
2 Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE
3 Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA-CNRS
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Datation: 210 Pb xs (décroissance radioactive), 137 Cs (pic de Tchernobyl et ENA)
Granulométrie: grain moyen, mode, composition (sable, silt, argile)
Micropolluants métalliques: exemple du plomb
Analyse des polychlorobiphényles
Caractérisation sédimentologique et géochimique
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Datations: 210 Pb xs et 137 Cs
La Morte (MTE)
1986: pic de Tchernobyl; 27 cm
1964: Maximum des Essais Nucléaires Aériens; 51 cm
Taux de sédimentation: 1,24 cm/an
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Datations: 210 Pb xs et 137 Cs
Crépieux (CPX)
Ile du Beurre (BRE)
1986: pic de Tchernobyl; 85 cm
1986: pic de Tchernobyl; 53 cm
Taux de sédimentation: 3,86 cm/an
Taux de sédimentation: 2,5 cm/an
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Le grain moyen et le mode sur le site de La Morte
Caractérisation granulométrique
Homogénéité intra-échantillon (à l’exception de la zone intermédiaire et des lamines)
Co-variation entre le grain moyen et le mode
Absence de granoclassement et symétrie des échantillons
1 g/cm²/an
0,6 g/cm²/an
Mise en service du barrage de Brégnier-Cordon, 1984
Crue, février 1990
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Le grain moyen et le mode sur le site de Crépieux
Caractérisation granulométrique
µm
Homogénéité intra et inter-échantillon
Excellente corrélation entre le grain moyen et le mode
Absence de granoclassement et symétrie des échantillons
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Le grain moyen et le mode sur le site de l’Ile du Beurre
Caractérisation granulométrique
µm
Hétérogénéité intra-échantillon (les pics de mode correspondent à des lamines sableuses)
Co-variation entre le grain moyen et le mode
Absence de granoclassement et asymétrie vers les petites particules
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Caractérisation granulométrique
La teneur en argile, silt et sable sur les trois sites de prélèvement
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Résultats non normalisés sur les trois sites
Micropolluants métalliques: exemple du plomb
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Evolution de la concentration en plomb total des sédiments d’amont en aval de Lyon (concentrations non normalisées)
Micropolluants métalliques: exemple du plomb
Bru
it de
fond
géo
chim
ique
, Arn
aud
et a
l., 2
005
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Figure : Signature des PCB dans le lac du Bourget
Les PCB dans l’environnement
Analyse des polychlorobiphényles: PCBi
Figure : Concentrations en PCB dans les sols et consommation en PCB, en fonction de la latitude (Meijer et al. 2003)
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Résultats non normalisés sur les trois sites
Analyse des polychlorobiphényles: PCBi
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Résultats non normalisés sur les trois sites
Analyse des polychlorobiphényles: PCBi
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Réflexions méthodologiques
Choix du site de carottage
Contraintes économiques et résolution des analyses
Normalisation des données Plomb et PCBs
Modèle d’âge
Identification des sources: hypothèses, tests analytiques
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Identification des sources chimiques
Exploitation de « modèles »: PMF et UNMIX
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Problématique: nombre de sources inconnu, de composition inconnue et de contribution relative inconnue.
Les modèles reposent sur des démarches uniquement statistiques, et les contraintes supplémentaires nécessaires sont fournies par les données elles-mêmes.
Une source (ou un facteur): mélange de congénères, composé d’une ou plusieurs sources géographiques à déterminer par des comparaisons avec les mélanges industriels et/ou les contributions des apports en polluants supposés (sites industriels, agglomérations, affluents…)
Identification des sources chimiques
Exploitation de « modèles »: UNMIX et PMF
MTE core (La Morte)
Factor's concentration
0 20000 40000 60000 80000
Year
1940
1960
1980
2000
Factor 1Factor 2Factor 3
CPX core (Crépieux)
Factor's concentration
0 20000 40000 60000 80000
Year
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Factor 1Factor 2Factor 3
BRE core (île du Beurre)
Factors concentration
0 20x103 40x103 60x103 80x103 100x103 120x103 140x103Ye
ar1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Factor 1 Factor 2Factor 3
(1)
(1)
(1)
(2)
(3)
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009
Perspectives
Identification des sources chimiques et géographiques
Prospection de nouveaux sites: Etang de La Bricotte, de la Table Ronde (décembre 2009)
Rédaction d’un article
Renforcement des différentes collaborations
Identification des sources sédimentaires et étude des affluents
Cours Master 2 IHBB – Géo-transferts, Université François Rabelais, Tours Le 2 décembre 2009
Merci de votre attention
…
Nature et chroniques de contamination des sédiments et relation aux sources Le 14 décembre 2009