Réunion comité de pilotage PACSE – 30 janvier 2014
Catherine Guigue (IE CNRS)
Marc Tedetti (CR, IRD), Nicolas Ferretto (PhD), Madeleine
Goutx (DR, CNRS)
Evaluation de la contamination pétrolière dans les
eaux de la Baie de Marseille/ Port de Bouc
Résultats du projet ANR IBISCUS (2010-2013)
Laboratoire
de cultures
expérimentales
Plateforme Régionale/MIO « PRECYM » (Cytométrie en flux)
Plateforme du MIO « Hygiène et sécurité et Radioactivité »
Plateforme du MIO « Service d’Observation et paramètres de base»
Plateforme du MIO « Microscopie et Imagerie »
Outils d’analyse
de chimie
organique
et de traceurs
géochimiques
(GC, MS, HPLC,
TOC,
IATROSCAN,
ICPMS)
Outils d’analyses
de la
stoechiométrie des
éléments biogènes
C,N,P,Si,O
Instrumentation
d’observation in
situ des
structures des
communautés
Outils de biologie
moléculaire,
génomique et
biotechnologie
souchothèque
Instrumentation
in situ
(radars, lignes de
mouillages,
capteurs
immergés) Laboratoire
hyperbare
Equipe 1
« OPLC »
Equipe 2
« CE »
Equipe 3
« MEB »
Equipe 4
« CYBELE »
Equipe 5
« EMBIO »
Océanographie
Physique,
Littorale et
Côtière
Chimie
Environnementale
Microbiologie
Environnementale
Biotechnologie
Cycles
biogéochimiques
et rôle fonctionnel
des µorgs Pk
Ecologie Marine
et Biodiversité
6 axes de recherche transverses (Echanges, Couplage, Debat, ENBE, ETE, Girelle)
Organisation scientifique au MIO
Plateformes
mutualisées
Gestion par le
comité de
direction du
MIO
Plateaux
techniques
Gestion par
les équipes,
en lien avec le
comité de
direction du
MIO
Plateforme du MIO « Cluster calcul »
Laboratoire
d’élevages et
d’études de
processus
physiologiques
Gis
Posidonie
Notre approche pour appréhender les contaminants
• Outils chromatographiques
Extractions LLE, SPE, ASE, injection en GC-MS
mesures moléculaires (LD : pg l-1, ng l-1)
• Outils optiques
Fluorescence naturelle (pas de traitement) : fluorescence
3D, laser, in situ
mesures hautes fréquences (LD : 100 ng l-1)
+
PROJETS IBISCUS (2009-2010 et 2010-2013)
Indicateurs biologiques et chimiques de contaminations urbaines
PI : MIO (M. Goutx)
Partenaires : LECOB (Banyuls), MicroModule (Brest), ACSA-ALCEN (Aix)
Objectifs :
• Proposer des marqueurs de contaminants [hydrocarbures aromatiques
polycycliques (HAPs), pesticides et contaminations fécales] basés sur les
propriétés de fluorescence de molécules ciblées (respectivement
phénanthrène, carbaryl/carbofuran et tryptophane) dans les eaux côtières
• Développer les technologies de leur acquisition en continue par des
capteurs de fluorescence et leur intégration dans des véhicules
autonomes de surveillance du milieu marin (« gliders »)
IBISCUS : Méthode
• Campagnes de prélèvements
- bimensuel et saisonnier
- différentes profondeurs
- mesures in situ (profileur CTD)
• Mesures échantillons
- hydrocarbures, biocides et MOD : chromatographie (extraction LLE ou Bligh and Dyer, purification, GC-MS) et fluorescence (EEMs/PARAFAC, RT-LIF) - paramètres biogéochimiques (Chl-a, NO3
-, POC)
IBISCUS : La zone d’étude
Baie de
Marseille
Étang
de BerreRhône
Huveaune
Effluent
Cortiou
Complexe
pétrochimique
MarseilleGolfe de
Fos
Baie de
Marseille
Étang
de BerreRhône
Huveaune
Effluent
Cortiou
Complexe
pétrochimique
MarseilleGolfe de
Fos
Zone Rhône-Marseille
• Pétrogénique : 2-3 cycles, pétrole/fuel non brûlé
• Pyrogénique : 4-6 cycles, combustion incomplète
• Origine naturelle ou anthropique
• Accumulation dans les sédiments, les moules, les chairs de poisson
Lipiatou et al. 1997; Benlahcen et al. 1997; Roche et al. 2002; Réseaux de surveillance Ifremer (RNO, RINBIO, REPOM).
Etat de l’art sur les HAPs • 2-6 cycles condensés • 16 molécules prioritaires pour
US-EPA et UE
Manque de connaissance sur les HAPs
• Distribution des HAPs dans la colonne d’eau
• Prise en compte des dérivés alkylés de ces HAPs (toxicologie, corrélation avec la fluorescence)
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
PA
H-p
+a
SSW-D SSW-P
Graphe en boîtes
Variable(s) groupe : Profondeur
HA
Ps-
p+a
(n
g l-1
)
Distribution des HAPs dans les eaux de surface
entre les fractions particulaire et dissoute (2009-2010)
X 1,8
*
• Dans les organismes marins : - Bioconcentration des HAPs dissous par diffusion
passive et respiration
- Bioaccumulation des HAPs particulaires par ingestion
• Accumulation des HAPs dans la fraction dissoute (environ 90% de 2-3 cycles,
rendement de fluorescence élevés) pour des sites pauvres en matière en suspension.
Bouloubassi et al. 1991; Tedetti et al. 2010; Guigue et al. 2011
Alkylés/Parents = 1,5
• Dissous < 0,7 µm
• Particulaire > 0,7 µm
Dissous
Particulaire
N = 32
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Eté Printemps Automne Hiver
Graphe en boîtes
Variable(s) groupe : saison
HA
Ps-
p+a
(n
g l-1
)
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
AR VA PB SOF COU
HA
Ps-
p+a
(n
g l-1
)
Variations spatio-temporelles des HAPs dissous
dans les eaux de surface (2010-2013)
*
Salinité croissante COP, Chl-a, NO3- décroissants
*
• Découplage des HAPs avec les paramètres hydrologique et biogéochimique
• Rhône, pas la principale source de HAPs dissous pour les eaux côtières
• Variabilité spatiale : concentrations en HAPs plus élevées à Port-de-Bouc
• Forte variabilité saisonnière : concentrations en HAPs plus élevées en hiver
Ulses, 2005; Para et al. 2010; Pairaud et al. 2011
Guigue et al. 2014
N = 17-38 N = 25-39
Nature des HAPs dissous dans les eaux de
surface : pétrogénique vs pyrogénique
0
5
10
15
20
25
0,0 0,5 1,0 1,5
summer
winter
Origine pétrogénique
Origine mixte
Origine mixte
Origine pyrogénique
Ph
e/A
nt
Flt/Pyr
Guigue et al. 2014
• Eté : pétrogénique ; Hiver : pétrogénique et mixte (pétro+pyro)
• Signatures de combustion en hiver : chauffages domestiques/industriels.
Mille et al, 1982; Budzinski et al. 1997; Bouloubassi et al. 2006
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Nap
h
C1
-Nap
h
C2
-Nap
h
C3
-Nap
h
Acy
Ace
Flu
o
C1
-Flu
C2
-Flu
C3
-Flu
DB
T
Ph
e
C1
-Ph
e
C2
-Ph
e
C3
-Ph
e
An
t
Flt
Pyr
C1
-Pyr
B[a
]An
t
Ch
r
Hiver
été
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Nap
h
C1
-Nap
h
C2
-Nap
h
C3
-Nap
h
Acy
Ace
Flu
o
C1
-Flu
C2
-Flu
C3
-Flu
DB
T
Ph
e
C1
-Ph
e
C2
-Ph
e
C3
-Ph
e
An
t
Flt
Pyr
C1
-Pyr
B[a
]An
t
Ch
r
Hiver
été
(a) AR, VA, COU, SOF
(b) PB
Origine (transport) des HAPs dissous
• Profils similaires à AR, VA, COU et SOF : Apports atmosphériques.
• Profils marginaux à PB (plus pétrogénique) + fortes valeurs de concentrations :
activités industrielles marquées.
Park et al., 2001; Mandalakis et al., 2002; Palm et al, 2004; Gonzáles et al., 2006
Guigue et al. 2014
En Méditerranée :
- Nos études, Marseille – golfe de Fos (32 HAPs) : qq – 560 ng l-1 (Tedetti et al., 2010; Guigue et al. 2011, 2014)
- Barcelone (14 HAPs) : 5 - 20 ng l-1 (Guitart et al. 2004)
- Lagune de Venise (17 HAPs) : 12 - 267 ng l-1 (Manodori et al. 2006)
- Côte d’Alexandrie (7 HAPs) : 13 - 120 ng l-1 (El Nemr et Abd-Allah, 2003)
Ailleurs :
- Marina de Brighton – UK, (16 HAPs ) : 2 - 11 400 ng l-1 (King et al. 2004)
- Leghorn – Italie (16 HAPs) : 60 - 9 000 ng l-1 (Cincinelli et al. 2001)
- Daya Bay – Chine (16 HAPs) : 4 228 – 29325 ng l-1 (Zhou et Maskaoui, 2003)
Niveaux de concentration dans des eaux
côtières/portuaires
Avantages des analyses chimiques :
- Sensibles et spécifiques. Niveau informationnel élevé. Distinction
qualitative entre différents sites.
Désavantages :
- Extraction :
• LLE, coûteux en temps et en solvant.
• Systèmes intégratifs, image moyennée dans le temps
(saturation/sélectivité dans les eaux riches ??)
- Un pas d’échantillonnage important / L’information n’est pas donnée en
temps réel : on peut tomber sur une contamination accidentelle ou la
manquer !!
Développement de capteurs de mesure in situ :
Un objectif actuel du M.I.O
Capteur « MiniFluo-UV » et planeur sous marin « Sea Explorer » pour étudier la dynamique des polluants organiques
MiniFluo-UVIntégration en
cours
MiniFluo-UVIntégration en
cours
Emissaire de Cortiou Transect Cortiou
AMIDEX WP1 (ressoumission 2014 ?)
Quantification des contaminations dans le golfe de Fos et l’Étang de Berre (HAPs, PCBS, phtalates, organohalogènes, métaux)
FP7 NEXOS (2013-2017) et MERMEX WP3 (2014)
Prise en main du glider. Validation du glider et du capteur « MiniFluo-UV » dans les eaux du golfe de Fos.
Projets en cours et à venir