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Relations entre contamination des sédiments et des poissons d’eau douce par les PCB dans le bassin du Rhône Marc Babut, Cécile Miège, Annie Roy, Christelle Lopes, Sébastien Pradelle Équipe de projet M. Desmet*, G. Roux – ENTPE L.S.E. (* actuellement Université de Tours) M. Babut, C. Miège, M-C. Roger, A. Roy, C. Lopes, B. Motte - CEMAGREF H. Persat – UCBL – UMR 5023 LEHF P. Bonté, I. Schmitt – CNRS-CEA LSCE, Gif sur Yvette B. Mahler, P. Van Metre - USGS, Austin https://tsip-pcb.cemagref.fr/

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Relations entre contamination des sédiments et des poissons d’eau douce par les PCB dans le bassin du Rhône

Marc Babut, Cécile Miège, Annie Roy, Christelle Lopes, Sébastien Pradelle

Équipe de projetM. Desmet*, G. Roux – ENTPE L.S.E. (* actuellement Université de Tours)M. Babut, C. Miège, M-C. Roger, A. Roy, C. Lopes, B. Motte - CEMAGREFH. Persat – UCBL – UMR 5023 LEHFP. Bonté, I. Schmitt – CNRS-CEA LSCE, Gif sur YvetteB. Mahler, P. Van Metre - USGS, Austin

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14/12/2009 Séminaire TSIP 2

Introduction & objectifs

• Dépassement du seuil de consommation• Sources multiples, mais rôle clé du

sédiment …• … compartiment clé pour d’éventuelles

mesures de gestion• Pas de « norme » (NQE, autre) PCBsédiment

tenant compte de la bioaccumulation• Quelles sont les relations entre

contamination des sédiments et des poissons à l’échelle du bassin ?

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14/12/2009 Séminaire TSIP 3

Contenu de la présentation

• Données disponibles• Étude de cas : le plan d’eau du Grand

Large• Approche bassin

• Fréquence de dépassement• Corrélations ?• Estimation des BSAF

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Données disponibles

• Grand Large (étude « trophique »)• Invertébrés : chironominés, gammares (2 espèces),

éphémères ; 4*1 pool, MG%, PCBi• Poissons : BAF (15), BRE (15), CHE (15); taille, masse,

MG%, âge, sexe, PCBi + DL• Sédiments : 20 points, COT, granulométrie, PCBi + DL

• Bassin du Rhône : 40 sites poissons + sédiments (2008)

http://www.rhone-mediterranee.eaufrance.fr/usages-et-pressions/pollution_PCB/basepcb/index.php

• Réseaux (RCS) pour les sédiments : PCBi• Plan national, diagnostic fin et contrôle orienté pour les

poissons : taille, masse, MG%, PCBi + DL

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14/12/2009 Séminaire TSIP 5

Contamination des poissons du Grand Large

• BAF : PCBi non corrélée à MG (R²=0.006, p=0.783)

• BRE : PCBi non corrélée à MG (R²=0.009, p=0.743)

• CHE : PCBi non corrélée à MG (R²=0.063, p=0.368)• Forte variabilité des congénères 138, 153 et 180• BAF > BRE ~ CHE (conc. PF; ANOVA + HSD Tukey)

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Contamination des sédiments du Grand Large

(#180)(#153)#138)(#118)(#101)(#52)(#28)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

(ng.kg-1 poids sec)

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14/12/2009 Séminaire TSIP 7

Définition du BSAF

socsed

l

org

fC

fC

BSAF soc

l

CC

Corg concentration dans l’organisme (µg.kg-1 poids frais),

Csed concentration dans le sédiment (µg.kg-1 poids sec),

fl fraction lipidique (g lipides / g poids frais),

fsoc fraction organique du sédiment (g carbone organique / g poids sec)

Burkhard, L.P., Estimation of biota sediment accumulation factor (BSAF) from paired observations of chemicals concentrations in biota and sediment, E.E.R.A.S. Center, 2006, U.S. Environmental Protection Agency: Cincinatti (OH). p. 29

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14/12/2009 Séminaire TSIP 8

BSAF / Grand Large

BSAF #28 #52 #101 #118 #138 #153 #180CHI 0.02 0.08 0.22 0.16 0.38 0.46 0.47GAM (Dk) 0.01 0.06 0.1 0.09 0.2 0.15 0.22GAM (Gr) 0.01 0.04 0.09 0.07 0.15 0.15 0.1BAF 0.084 1.22 3.2 2.9 5.3 12.2 2.4BRE 0.175 0.94 1.1 0.9 1.8 2.8 1.6CHE 0.092 0.52 1.8 1.5 3.1 7 1.5

0

2

4

6

8

10

12

14

#28 #52 #101 #118 #138 #153 #180

congénères de PCBi

BSA

F

BAF BRE

CHE CHI

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14/12/2009 Séminaire TSIP 9

Contenu de la présentation

• Données disponibles• Étude de cas : le plan d’eau du Grand

Large• Approche bassin

• Fréquence de dépassement du seuil réglementaire / poissons

• Essai de corrélation• Estimation des BSAF

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Comparaison sédiment -poisson

PCBi (sédiment - ng.g-1 poids sec)

0 50 100 150 200 250 300 350

PC

Bi (p

oisso

n - n

g.g

-1 p

oid

s fra

is)

0

500

1000

1500

2000 • 40 sites• 379 lots• 24 espèces (moy.

3.4, max 8)

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14/12/2009 Séminaire TSIP 11

Fréquence de dépassement

• Report LOQ pour données plan national !?

• Corrélation PCBi – TEQ (*)– 154 ng.g-1 (PCBi)– Borne inférieure 120

ng.g-1 (PCBi)log PCBi (ng.g-1 poids sec)

-6 -4 -2 0 2 4

Fré

que

nc

e0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Fréquence de dépassement / 120 ng.g-1 Fréquence de dépassement / 154 ng.g-1

(*) Babut, M., C. Miege, et al. (2009). "Correlations between dioxin-like and indicators PCBs: potential consequences for environmental studies involving fish or sediment." Environmental Pollution 157: 3451-3456

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14/12/2009 Séminaire TSIP 12

Par espèce : gardon, brème

Gardon (N= 14 sites ; P = 50 poissons)

PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Mo

yenne

PC

Bi (ng

.g-1 p

f) - p

oisso

ns

/ site

0

50

100

150

200

250

300

Brème commune (N = 13 sites ; P = 47 poissons)

PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment

0 50 100 150 200 250 300 350

Mo

yenne

PC

Bi (ng

.g-1)

- p

oisso

ns

/ site

0

100

200

300

400

500

600

Moyenne ± écart-type à chaque site

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14/12/2009 Séminaire TSIP 13

Par espèce : barbeau, chevaine

Barbeau (N = 10 sites, P = 40 poissons)

0 50 100 150 200 250 300 350

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Mo

yenne

PC

Bi (ng

.g-1 p

f) - p

oisso

ns

/ site

PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment

Chevaine (N = 20 sites, P = 55 poissons)

0 100 200 300

0

500

1000

1500

2000

Mo

yenne

PC

Bi (ng

.g-1 p

f) - p

oisso

ns

/ site

PCBi (ng.g-1 ps) - sédiment

Moyenne ± écart-type à chaque site

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14/12/2009 Séminaire TSIP 14

Aperçu des données sédiment (bassin)

• Pas de COT (ni de granulométrie)• LOQ « standard » (1 µg/kg, tous congénères)

• 75ème centile ~ 60 pour PCBi• #101 et #153 pertinents pour estimation des BSAF

#28 #52 #101 #118 #138 #153 #180

nb sites > LOQ 32 46 79 73 108 118 94

corrélations 101-118 101-153 118-138 138-153 153-180

Nombre > LOQ 66 79 74 106 94 R² 0.849 0.369 0.184 0.973 0.989 p value <0.0001 <0.0001 0.000 <0.0001 <0.0001

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14/12/2009 Séminaire TSIP 15

Estimation des BSAF

• COT :– Estimation [0.5 – 2.0

%]

• PCB # 101 et 153

• Corg = moyenne / site (par espèce)

• Si Csed < LOQ, BSAF = nc

• Si N (poisson) = 1, calcul indicatif

• #101-153, 30 BSAF BSAF #101 (COT = 0.5%)

0 10 20 30 40 50

BSA

F #

153

(CO

T = 0

.5%

)

0

50

100

150

200

chevainebarbeau fluviatilebrème communetruite

COT = 0.5%

Espèces

CHE BAF BRE TRF

BSA

F

0

5

10

15

20

25

#101 #153

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14/12/2009 Séminaire TSIP 16

Discussion

• Difficulté à établir « une » relation entre contamination des sédiments et des poissons– Robustesse des données– Représentativité des sites sédiments ?– Variabilité de la contamination des poissons (âge /

masse / taille + exposition)– Rôle du COT versus biodisponibilité PCB

• Différences inter-spécifiques : GAR versus BAF, BRE ; CHE ?– Importance de comprendre les déterminants de

l’accumulation des PCB – Raisonner par secteurs (tronçons)

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14/12/2009 Séminaire TSIP 17

Discussion (BSAF)

• Valeurs élevées chez la truite : – associées à sites peu contaminés

dans le bassin du Rhône– Niimi, S. namaycush (Ontario), BSAF

83 – 168 selon degré de chloration (penta - hepta)

• BAF / BRE / CHE : comparable à littérature …

socsed

l

org

fC

fC

BSAF soc

l

CC

Niimi, A. J. (1996). "Evaluation of PCBs and PCDD/Fs retention by aquatic organisms." Science of the Total Environment 192(2): 123-150

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14/12/2009 Séminaire TSIP 18

Discussion (BSAF) - 2

• Wong (2001) – source prog. NAWQA (USA)– PCB totaux, N = 11, LOQ élevées– Médiane 2.4 / poissons, 2.7 / invertébrés ;

distributions asymétriques– Conclusion discutable sur l’utilisation

prédictive

• Burkhard (2005) – comparaison entre écosystèmes (rang > valeur absolue)

socsed

l

org

fC

fC

BSAF soc

l

CC

Burkhard, L. P., P. M. Cook, et al. (2005). “Comparison of biota sediment accumulation factors across ecosystems" Environmental Science & Technology 39(15): 5716-5721.

Wong, C. S., P. D. Capel, et al. (2001). "National-scale, field-based evaluation of the biota - Sediment accumulation factor model." Environmental Science and Technology 35(9): 1709-1715.

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14/12/2009 Séminaire TSIP 19

Perspectives

• Intégrer données 2009 ( nb sites sédiments + poissons)

• Estimer l’écart-type sur BSAF (bootstrap)

• Explorer des données historiques ?• Discuter de l’utilisation du BSAF

– Comparaison entre sites– Priorisation des sites