Bio-accessibilité de polluants organiques et métalliques présents dans les sédiments de l'étang de Martot (France)

Résultat scientifique Surfaces continentales

Dans le cadre du projet OSS276, des chercheurs de deux laboratoires français1 ont mesuré la quantité et la bio-accessibilité de polluants organiques (HAP, PCB) et d’éléments traces métalliques présents dans les sédiments de l'étang de Martot en provenance de la rivière Eure. Pour estimer la fraction bio-accessible des HAP/PCB, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode qui leur a permis de montrer que cette fraction restait très en deçà du seuil critique au-delà duquel les sédiments ont un impact négatif sur la faune aquatique. L’impact de la fraction mobile des éléments traces semble plus problématique, en particulier dans le cas du cadmium et du zinc.

  • 1. Ces deux laboratoire sont le laboratoire Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (COBRA, CNRS / INSA ROUEN / Université de Rouen Normandie) et le laboratoire Morphodynamique continentale et côtière (M2C, Université de Caen Normandie / Université de Rouen Normandie / CNRS)..

Dans le cadre d’une gestion écologique et durable des ressources en eau, les planifications territoriales tendent désormais à araser d’anciennes structures bétonnées dans les rivières, mais cela n’est pas sans conséquence sur la dynamique des sédiments accumulés en amont.
Parmi les nombreux affluents de la Seine, l’Eure est l’un des principaux en aval de Poses. Parmi les ouvrages jalonnant son corridor et devant être arasés, figure le bief de Martot qui a favorisé le stockage de sédiments dans une annexe hydraulique (étang de Martot) pendant plus de 80 ans. Suite à l'arasement du barrage de Martot en 2017, les conditions hydrauliques et la dynamique sédimentaire ont été modifiées, posant la question du devenir des polluants stockés dans cette annexe depuis des décennies et celle du risque pour la faune aquatique en cas de relargage des sédiments dans la rivière.

L’Agence de l’Eau Seine-Normandie a cofinancé sur 3 ans le projet OSS276 visant à comprendre la dynamique sédimentaire de l’étang de Martot avant et après arasement du barrage, mais aussi à évaluer la contamination des sédiments en polluants organiques [hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et polychlorobiphényles (PCB)] et en éléments traces métalliques (ET) ainsi que leur bio-accessibilité, c’est-à-dire la fraction facilement accessible aux organismes vivants et donc potentiellement la plus dangereuse. La région Normandie a pour sa part financé une thèse sur 3 ans.

Dans le cadre de ce projet, les chercheurs ont développé et mis en œuvre des méthodologies permettant de quantifier les teneurs de la fraction bio-accessible des contaminants organiques (HAP, PCB) et de la fraction mobile des ET.
Comme il n’existe pas de méthode normalisée pour accéder à la fraction bio-accessible de contaminants organiques lipophiles adsorbés sur des particules de sols ou de sédiments, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode « non-exhaustive »2, basée sur une extraction douce en phase aqueuse par un polymère de carboxyméthyl-β-cyclodextrine (pCMCD). Un plan d’expériences a permis aux chercheurs de mettre en évidence l’influence majeure de la quantité de matière organique du sédiment sur la bio-accessibilité des polluants, ainsi que, dans une moindre mesure, de la quantité d’argiles fines (pour les HAP) ou de sable (pour les PCB) et du temps de contact sédiments/polluants. Par ailleurs, ils ont mis en évidence une relation linéaire entre la quantité facilement désorbée (et donc bio-accessible) et le nombre de cycles aromatiques des HAP ou le nombre de chlores des PCB. La fraction bio-accessible des HAP et PCB a ensuite été évaluée à différentes profondeurs d’une carotte sédimentaire prélevée dans l’étang de Martot et représentant 80 ans d’accumulation sédimentaire. Seuls 5,1 % (en concentration) en moyenne des 16 HAP prioritaires3 se sont avérés bio-accessibles, contre 13,7% des 6 PCB indicateurs3. Ces fractions bio-accessibles se situent très en deçà du seuil réglementaire S1 (décret du 9 aout 2006) qui définit un niveau critique au-delà duquel les sédiments ont un impact négatif sur la faune aquatique.
Concernant les ET (As, Pb, Cd, Cu, Cr, Ni, Zn), les chercheurs ont appliqué la méthode d’extraction séquentielle « BCR modifiée » pour accéder aux fractions mobiles, c’est-à-dire les plus accessibles aux organismes vivants. Seuls 0,8–15,6 % de Cu, Pb, Cr et Ni ont été retrouvés dans les fractions sédimentaires les plus mobiles, contre 35,2-47,5 % pour As, Cd et Zn. Les ET les plus problématiques se sont avérés être le Cd et le Zn, dont les fractions mobiles dépassent le seuil réglementaire S1 dans les sédiments se trouvant entre 40 et 65 cm de profondeur.

Illustration scientifique
Teneurs en HAP/PCB totaux et bio-accessibles (extraits par un polymère de carboxyméthyl-β-cyclodextrine) en fonction de la profondeur de la carotte sédimentaire.

Si l’on considère la possibilité d’un relargage continu des sédiments dans l’Eure suite à l’arasement du barrage de Martot, la fraction de sédiments à 40-65 cm de profondeur pourrait constituer un risque pour la faune aquatique, moins du point de vue des HAP et PCB que du Cd et du Zn.

  • 2. Cette extraction est dite «non-exhaustive», en comparaison d’une extraction totale et drastique par des solvants organiques.
  • 3. a. b. Il s’agit des composés les plus couramment mesurés dans l’environnement.

Source

Bioaccessibility of polycyclic aromatic compounds (PAHs, PCBs) and trace elements: Influencing factors and determination in a river sediment core. F. Portet-Koltalo, T. Gardes, M. Debret, Y. Copard, S. Marcotte, C. Morin, Q. Laperdrix. Journal of Hazardous Materials, 2019, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121499

Contact

Florence Portet-Koltalo
COBRA