Partenariat IFREMER, VEOLIA, USTV-PROTEE, COM-LOPB

PROJETS METROC/GIRACSource et devenir des contaminants chimiques en

baie de Marseille et Massilia

F Huveaune

Jarre

tAyg

alad

es

RA+F

FLUX BRUTS

P

P

PPP

Pointe Castelviel

Cap Méjean

FLUX NETS

Bathy. 50m

F

f

ff

Hg, Pb, Ag

PBDE, PCB, HAP

dissous ET particulaire

- Quantification des apports à la mer- Modélisation des scénarios de contamination

- Modélisation hydrosédimentaire- Modélisation couplée physique-biogéochimique- Observation du milieu: stations de mesures et campagnes

METROC/GIRAC

Mesures dans le sédiment: Rapport METROC 2007 (Sauzade et al.)

Cédric Garnier, Benjamin Oursel, Mathilde Zebracki, Gaël Durrieu, Stéphane Mounier

Laboratoire PROTEE – équipe CAPTE, Université du Sud Toulon Var

Et

C. Jany, B. Andral, JF. Chiffoleau, B. Thouvenin, D. Cossa, I. Pairaud

IFREMER

Les apports de contaminants chimiques à la mer

Zone d’étude

PartenairesUSTV / PROTEE: prélèvements, analyse paramètres physico-chimiques,

CID/COD/COP, fluorescence 3D, transferts en mer

IFREMER: prélèvements, analyse métaux et contaminants organiques, modélisation hydrodynamique + transport particulaire

Cortiou

Pradot

Les Aygalades

Jarret & Huveaune

Collecteurs de particules

Echantillonneurs passifs (HPA, PCB)

Apports

Mesures Apports

Contaminants mesurés :

Métaux dissous: Hg, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Pb

Métaux particulaires : Hg, Li, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Pb, (Al, Fe)

16 HAP dans le dissous et dans le particulaire

PCB dissous et particulaire (28, 52, 101, 118, 138, 153, 180)

Contaminants émergents : PBDE (polybromodiphényléthers)

Périodes des mesures :Mesures en temps de pluie et en temps secPrélèvements en 2009, 2010 et 2011

Zones de mesures : Cours d’eau : Huveaune, Jarret, Aygalades (TS et TP)Pelouque (littoral Nord), Bonneveine (littoral Sud) (TP)Réseau d’assainissement : Emissaires et déversoirs d’orageRuissellement diffus : Farenc (littoral Nord), ouvrage pluvial (littoral Sud)

Etude des résultats Apports

- Calcul des concentrations: influence du débit (chémogrammes), identification des apports de fortes concentrations

- Estimation des flux :

• comportement des différents type de rejets (source des substances rejetées, périodes de rejet,…)

• hiérarchisation des sources d’apports• comparaison aux flux estimés pour la Seine, le Rhône et le Saint-Laurent

Limitations: nombreuses méthodes proposées dans la littérature, faibles nombre de prélèvements, périodes échantillonnées courtes, faible nombre de crue échantillonnées

Rapport en cours de validation par les gestionnaires et l’AERMC:

Evaluation des flux bruts de contaminants chimiques par la métropole marseillaise à la mer

C. Jany, M. Zebracki, D. Cossa, Z. Djelalli, C. Garnier, S. Mounier, I. Pairaud, D. Sauzade, B. Thouvenin.

Modèlehydrodynamique

(MARS3D)

(I. Pairaud)

Modèle deTransport sédimentaire

(R. Verney)

Modèle biogéochimique(ECO3M)

(M. Fraysse, C. Pinazo, V. Faure)

Modèle de contamination chimique(MET&OR)

(B. Thouvenin)

Modèle d’état de mer(WW3)

(F. Ardhuin, R. Verney, I. Pairaud)

Météo Apports

La modélisation : étude de scénarios et processus

C.N

NO

SE

VENTS

Rhône

Hydrodynamique en baie de Marseille

Modélisation hydrodynamique: les principaux processus de la zone Rhône-Marseille

Température de surface

SST Sat (NOAA-AVHRR) SST RHOMA

Vent de N-NO

• Upwellings• Upwellings

S RHOMA Chl-a MODIS

19/06/08

<36.5

Vent de NO tournant vers l’O puis SE: panache -> Marseille

• Intrusion d’eau diluée du Rhône en rade de Marseille• Intrusion d’eau diluée du Rhône en rade de Marseille

Section à 47m de profondeur le 21/10/07

RHOMA

MENOR

• Intrusion du Courant Nord• Intrusion du Courant Nord

ADCP Tethys

MENORGEOMASTER

Instabilités du Courant Nord -> intrusion

(période simulée: 2007-2008 [Pairaud et al., 2011], 2009-2011 en cours)

Dynamique sédimentaire en baie de Marseille

Apports

Remise en suspension

Export

R. Verney

Modélisation hydro-sédimentaire

Etat d’avancement :

Connaissance des débits liquides et des solides (cf étude sur les apports) Simulation des vagues sur la zone, pour forçage du modèle hydrosédimentaire Modèle hydrosédimentaire (MARS3D V8, dx=400m) initialisé en fonction de la couverture sédimentaire Validation des paramètres sédimentaires Simulation des scénarios, étude de sensibilité au type de matières en suspension (répartition entre MES lourdes et légères en fonction du débit) Comparaison aux données des campagnes (SCOPE07 et SCOPE08) Différentiation des différents apports (Rhône, sédiments de fond, rejet Cortiou…) et étude séparée des bilans par type de MES et par frontière (S/W)

Types de MES :• MES « très légères » : forte teneur en matière organique, typique des rejets de STEP d’étiages, faibles concentrations dans l’eau• MES « légères » : MES contenant de la matière organique caractérisée par des vitesses de chute moyennes, i.e. sédiments fins• MES « lourdes » : principalement caractéristiques des débits de crues, ravinement des sols

Modélisation hydro-sédimentaire

Comparaisons modèle/observations à Cortiou

Pluie du 14/12/08: MES en surface

Modélisation des contaminants chimiques

Le modèle permet de considérer des processus de • dégradation• transformation• volatilisation • adsorption/désorption des contaminants chimiques.

Etudes des scénarios: sensibilité des flux de contaminants aux conditions hydro-sédimentaires et aux sources d’apports

• Choix des indicateurs en fonction des éléments de réponses souhaités par les gestionnaires • Choix des zones de bilan : concentrations moyennes ou max ou percentiles dans chaque zone, • Impact de chaque type d’apport pour pouvoir analyser les flux et les comportements pour chacun : flux bruts / flux nets, flux déposés pour chaque type de temps et événement d’apports et pour chaque hypothèse/scénario d’apport (fractionnement des MES lourdes/légères)• Influence de la résolution horizontale du modèle (400m puis 200m) et influence de la prise en compte des digues du port de Marseille pour voir les dépôts sur le littoral Nord.

AVANT CRUE – AYGALADES APRES CRUE - AYGALADES

Stock de substances légères dans le sédiment pour le rejet des Aygalades avant la crue le 02/11/2008 (à gauche) et après la crue le 06/11/2008 (à droite). Les unités sont indicatives, la simulation étant idéalisée et les concentrations en substance dans le sédiment théoriques.

Modélisation des contaminants chimiques: contaminants inertes (ex: Pb)

Bilan dans des boites

Chronologie et flux

Scénarios hydrométéorologiques:dissous et particulaire

Zones d’accumulation et de dépôts

B. Thouvenin, C. Jany

Station MesuRho: embouchure du Rhône (2009)(IFREMER, IRSN, CETMEF, CEREGE, LSCE, COM, SPBOM)

Météo (vent, T,…), Irradiance Courants, houle (ADCP)Sondes multiparamètres (surface-fond:TS,Turbidité, O2, fluorescence)Capteur Nitrates sub-surfaceStation benthique (fond)

Observation du milieuStations fixes

H ~ 20 m

BFI

1

2

34

Station FRAME (contamination des sédiments remis en suspension lors d’évènements météo)- détection des évènements météo OK- amélioration partie chimie en cours=> mouillage prévu fin 2011Courants, houle (ADCP)TurbiditéTS (CTD)Altimétrie du sédimentMesures chimiques (échantillonneurs passifs)

Campagnes FLUMES-RHOMA 2010(Antedon2, IFREMER/LOV, mars-juil-nov) panache du Rhône sédimentologie, hydrodynamique et optique

Campagne RHOMA2011 (Téthys2, IFREMER/LOV/LOPB) zone Marseille-Rhônesédimentologie, hydrodynamique et optique (y compris lachers d’ARVOR-C, radiales ADCP)-> paramétrisation et validation du modèle hydro-sédimentaire

Campagnes de terrain

Campagnes PHYBIO-RHOMA 2011 (Antedon 2, IFREMER/LOPB, mai-juin-juillet-septembre-novembre) physique et biogéochimie-> signature des intrusions du Rhône à la côte bleue, upwellings, intrusions du CN

Campagnes SCOPE 07 et SCOPE08(IFREMER) Marseille-Rhône sédimentologie, hydrodynamique à l’aide de la station Frame

Conclusion générale

L’évaluation des apports de contaminants à la mer a donné lieu à la rédaction d’un rapport en cours de validation par les gestionnaires et l’AERMC.

Les modèles numériques couplés tournent, le modèle hydrodynamique est validé (Pairaud et al., 2011).Les premiers scenarios ont été réalisés pour le modèle hydrosédimentaire et pour la partie contaminants.

De nombreuses campagnes ont été réalisées pour valider les modèles

=> En cours : scénarios de modélisation des contaminants chimiques