Les outils de diagnostics utilisés pour évaluer les effets des impacts sur les

milieux aquatiques

Présenté par : Basile – Denis – Ilham – Isabelle - Tristan

Problématique

Évaluer les impacts des activités humaines sur les milieux aquatiques

Plan de l’exposé

-Théorie sur les outils de diagnostics (Isabelle)

-Premier exemple (Basile)

Radio-contamination dans les hydrosystèmes fluviaux

-Second exemple (Denis)

Pollution par les hydrocarbures dans une mangrove

-Troisième exemple : impact du barrage de Petit-Saut (Guyane)

Aspect physico-chimique (Tristan)

Aspect hydrobiologique (Ilham)

Deux grands types de paramètres

Les paramètres physico-chimiques

T°C – pH – conductivité – O2 dissous - turbidité – nitrates – nitrites – chlorures – ammonium …

Les paramètres biologiques

= êtres vivants aquatiques

Pourquoi les êtres vivants sont-ils intéressants ?

Ils sont constitutifs des milieux aquatiques

Peuplement organisé

Perturbation = Empreinte

Reflètent les conditions du milieu

= indicateurs de la qualité

Comment révéler l’empreinte laissée par une perturbation ?

= Outils de diagnostics

Pour un ensemble de taxon, un taxon ou une espèce on étudie :

présence / absence

abondance

aspect particulier de l’écologie, du métabolisme…

Règne végétal

plancton

algues (macro et micro)

Règne animal

invertébrés : insectes – vers – mollusques - crustacés

poissons

Deux indices globaux

Richesse spécifique

= nombre d’espèces quelque soit le nombre ou la masse des individus

Diversité spécifique

= pondération en fonction de l’abondance de chaque espèce

Indices de qualité biologique

Mesure de la qualité d’écosystèmes d’eau courante en pays tempérés

I.B.G.N. = Indice Biologique Global Normalisé

Richesse du milieu en invertébrés benthiques

Chaque taxon est affecté d’un poids indicateur de qualité

note (1 à 10), fonction de la qualité du milieu

Un exemple d’indicateur Poisson

Labo d’écotoxicologie – Cemagref de Lyon

Enzymes à cytochrome P 450

Pénétration des polluants = réponse de défense par production de protéines adaptées

Un autre exemple

I.N.R.A. – Morbihan

impacts de la lutte anti-moustique

Deux espèces typiques des milieux étudiés

Un insecte : le chironome

Un vers : la néréïs

Indicateurs du fonctionnement physiologique

EXEMPLE DE LA RADIOCONTAMINATION

DANS LES HYDROSYSTEMES

FLUVIAUX

Qu’est-ce que la radioécologie?

Connaissance et prévision du comportement des radionucléides dans l’environnement.

Surveillance et prédiction de l’évolution des concentrations en radionucléides.

Pour atteindre ces objectifs:

Etudes de terrain: surveillance et informations sur la localisation des radionucléides dans le milieu

Etudes en laboratoires: études des différents paramétres en maîtrisant leurs variations.

Développement d’outils de modélisation: pour faire de la prévision

Deux modèles de simulation : TRANSAQUA

CASTEAUR

Origine des rejets:les centrales nucléaires.

58 des 59 installations françaises sont des réacteurs à eau pressurisée

Rejet d’émissions gazeuses et liquides faiblement radioactives

Composition des rejets:

Cesium 134 et 13711%

Cobalt 60 et 57

53%

Argent 110m20%

Autres16%

Ces radionucléides sont présents dans tous les compartiments des écosystèmes Aquatiques

Actuellement on parle de multipollution pour les milieux aquatiques continentaux.

Prod. énergie, industries, agriculture, déchets ménagers….

Cette multipollution a une influence sur la contamination des organismes par les radionucléides: subir une pollution provoque des mécanismes de réponse pouvant interagir avec la bioaccumulation des radionucléides.

Etudes pour concevoir de nouveaux modèles.

Ces différents polluants peuvent interagir ou non:

Absence d’interaction: actions différentes et indépendantes.

Action additive: action similaire mais agissent indépendamment.

Action interactive: action synergique ou antagoniste.

Exposition de la truite arc-en-ciel à plusieurs polluants:

Utilisation de polluants non radioactifs:

•Métaux lourds: Cadnium et Zinc

•Micropolluants organiques: Polychlorobiphényles, hydrocarbures aromatiques, l’atrazine, le 17 ß-œstradiol

Utilisation de radionucléides:

•Argent 110m

•Cobalt 57

•Césium 134

Bioaccumulation des radionucléides:

•Argent: forte accumulation dans le foie, mais faible contamination des tissus musculaires. Accumulation irréversible.

•Cobalt: les organes les plus contaminés sont le sang et les branchies.

•Césium: présent dans tout l’organisme.

Exemple d’interactions:

• Présence Cd et Zn: diminution de l’accumulation de l’Ag et du Cs, pas d’effet sur le Co.

• Présence 17 ß-œstradiol: augmentation de l’accumulation de Ag, Cs et Co.

• Présence de polluants organiques: augmentation de l’accumulation du Cs et du Co.

La prise en compte du contexte de multipollution est donc indispensable

Mais en conditions naturelles, les interactions restent de toute manière beaucoup plus

complexes…

MANGROVE DU DELTA DE MANGROVE DU DELTA DE LA MAHAKAMLA MAHAKAM

Impact d ’une pollution aux hydrocarbures

La mangrove: un milieu très hétérogène

• Zone apicale: eau douce

• Zone médiane: eau saumâtre

• Zone d ’embouchure: eau salée

• Zone centrale: sans lien avec les canaux distributeurs

Les mangroves ont souvent été touché par des catastrophes

pétrolières

• Mars 1973: Zoé Colocotroni à Porto Rico 3400 tonnes de brut atteignent le rivage

• Février 1976: Saint Peter en Équateur Une nappe de plusieurs milliers d ’hectares atteint les côtes

L’île de Handil en 1974

L ’île de Handil en 1987

Suivi de la macrofaune benthique pendant 2 ans

• L ’île est en perpétuelle évolution

• La macrofaune évolue aussi constamment- baisse de l ’effectif de Néreis

- remplacement par d ’autres espèces dominées par Malacoceros

Réalisation de la pollution pour l’étude

Effets à court terme

• Toxicité très forte

• Mortalité presque totale chez toutes les espèces quelque soit le traitement subit par les parcelles

Effets à long terme

• Toutes les parcelles sont recolonisées par Néreïs avec des effectifs toujours supérieurs aux témoins. Ceux ci ne diminuent que 2 ans après la pollution.

• Les effectifs de Malacoceros augmente lentement sans atteindre le niveau des témoins.

Influence des traitements

• Dispersant : n ’est efficace que si il est répandu tout de suite après la pollution.

• Inipol : sa toxicité est rémanente

• L’eau sous pression est défavorable dans un premiers temps mais permet une meilleure restauration du milieu car il évite la pollution organique

LE BARRAGE DE PETIT SAUT EN GUYANE :

Etude de l’impact physique

PRESENTATION DU SITE D’ ETUDE

PROBLEMATIQUE :

• Passage d’un écosystème fluviatile forestier à un écosystème lacustre

• Variation des paramètres physico-chimiques:

Stratification ( T° ) Dégradation de la matière organique

Décantation des MES

• CARACTERISTIQUES AVANT LA MISE EN EAU

• MISE EN EVIDENCE DE L’IMPACT

AVANT LA MISE EN EAU

PRESENTATION DU BASSIN VERSANT

• Géologie La foret immergée• Climatologie précipitations importantes températures chaudes • Géographie basse altitude• Pente très faible• Terrain métamorphique

CARACTERES PHYSIQUES

• Débit Régime Fluvial

QUALITE GENERALE DES EAUX

• Chaudes ( de 25,1 °C à 26,1°C)

• Légèrement acides ( pH entre 6,0 et 6,2) granit et schist

• Peu conductrices (22,1 à 23,5 µS.cm-1)

• Quasi saturées en oxygène (6,8 a 8,0 mg.L-

1)

• Turbides(>12,8 NTU)

VARIABILITE SPATIALE

• La température

VARIABILITE SPATIALE

• Le pH

VARIABILITE SPATIALE

• La conductivité

VARIABILITE SPATIALE

• L’oxygène dissous

VARIABILITE SPATIALE

• La turbidité

VARIABILITE SPATIALE ET TEMPORELLE

• CONCLUSION

• Pas de différences significatives entre les stations hormis des facteurs anthropiques

• Même conclusion pour la variabilité temporelle ( règles saisonnières et amplitudes de variations identiques )

Paramètres physiques: température

De nombreux facteurs influencent la T° d’un lac:

pluviométrie

temps de rétention plus ou moins durable

sous-tirage des eaux de la retenue

DEBIT

Nécessité de maintenir des caractéristiques hydrauliques en aval de la retenue : mise en place d’un débit réservé de 100 l/s

Débit qui peut varier rapidement en fonction de la gestion du barrage ou des précipitations

Variation du débit

Stratification verticale: accumulation et décomposition des déchets organiques sur le fond conduit à une modification de la qualité physico-chimique de l’eau

Augmentation du pH lors de la mise en eau puis baisse importante lors de la mise en service des turbines Gradient verticale de conductivité: intense activité de dégradation

Etude précise de l’impact

1.Paramètres physiques

les constituants accumulés dans le fond vont être diffusés vers les couches supérieures et être ainsi responsables de la persistance du pouvoir réducteur des eaux en aval

Oxygène dissous: la formation du lac a provoqué une anoxie du fond empêchant ainsi l’activité oxydantes des couches profondes.

Or la disponibilité et le renouvellement de l’O2 dissous déterminera la qualité de l’eau dans la retenue.

Stratification verticale

On peut distinguer 4 zones

La zone de rivière turbulente et bien oxygénée

La zone de transition s’appauvrissant graduellement en O2

La zone lacustre profonde et stratifiée

La partie en aval de la retenue

Stratification horizontale:

Distribution horizontale des paramètres étudiés assez uniforme pour l’ensemble des stations

Conductivité augmente considérablement dans les couches profondes de la zone lacustre

Zone de rivière plus turbide que zone de transition et que la zone lacustre

Observations

BILAN

Paramètres décrits très influencés par le mode de gestion du barrage d’où la difficulté de prévoir les impacts avant la réalisation de l’ouvrage.

Zone d’évacuation de l’eau sur le barrage

Exemple de l’oxygène dissous: afin de maintenir une concentration satisfaisante en aval de la retenue aménagement de seuil d’oxygénation non prévu au départ.

Principaux impacts de la mise en eau:

• Passage d’un régime fluvial à un lac présentant une thermocline

Changement de population

• Mesures compensatoires

• Possibilité de modélisation de la situation

• Conclusion sur les outils de diagnostic

Conclusion

Mise en place rapide d’une faune lacustre

Répartition fonction du type de la zone inondée

Répartition fonction de la distance par rapport à l’ouvrage

On observe des variations liées à l’instabilité des conditions physico-chimiques du milieu

Conclusion

L’installation d’une espèce d’un même peuplement pélagique est fonction:

Du type de la zone inondée

Matière organique dissoute

Des paramètres physico-chimiques du milieu

Oxygène dissous

Turbidité

Pénétration de la lumière

B / ETUDE HYDROBIOLOGIQUE:B / ETUDE HYDROBIOLOGIQUE:

Elle consiste à une étude comparative des invertébrés aquatique du réseau hydroélectrique avant, et pendant la mise en eau du barrage hydroélectrique.

Hydrobiologie du fleuve SINNAMARY avant la mise en eau:Hydrobiologie du fleuve SINNAMARY avant la mise en eau:

Pour la réalisation de l’étude:

Un suivi de la qualité biologique des eaux pendant 3 ans.

Choix des stations d’étude en amont et aval de la retenue.

Rythme des prélèvements en fonction des fluctuations saisonnières.

Choix des stations

Stations représentatives de grands secteurs géographiques

Stations à caractère particulier

Saut Dalles.Courcibou.Saut tigre.Petit saut.

Station à foret inondable du site de saut Dalles.Pripri petit Tango.Le site de la Crique Venus

Chaque site étudié a été sélectionné de façon à représenter la pus grande diversité de biotopes possibles.

Ils constituent une part importante de l’alimentation des poissons.

Large contribution aux fonctionnements des écosystèmes aquatiques.

Éventuelle contribution dans la mise en place des indices biologiques pour cette région

LES PRELEVEMENTS:

Choix des peuplements d’invertébrés aquatiques:

Les invertébrés dans les sauts:Les invertébrés dans les sauts:

Répartition spatiale des macro invertébrés aquatiques:

Étude en nombre Étude en biomasse

24%

33%0%

15%

4%

7%

1%

12%2%2%

54%

5%

1%

14%

4%

15%

3%2%2% 0%

6% 2%

19%

15%

10%11%

4%

4%

10%

19%A.Vase

A.Minéraux

A.Diptères

A.Ephémères

A.Trichoptères

A.Autres invertébrés

T. Hyménoptères

T. Autres invertébrés

D.Végétaux

D.Débris chitineux

Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux des poissons étudiés dans les sauts du bassin du fleuve SinnamaryPourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux des poissons étudiés dans les sauts du bassin du fleuve Sinnamary

Premières conclusions tirées:Premières conclusions tirées:

Répartition longitudinale Répartition stationnelle Variations saisonnières

Zonation peu marquée.La quantité et la diversité des invertébrés aquatiques peuvent sembler faible.En général la faune est encore mal connue à cause des problèmes taxonomiques.

Les sites étudiés présentent une individualité, exemples :Sauts : riches en larves d’éphémères, de simulies.Forets inondées + criques :Diptères, trichoptères.Entre sauts : crustacés décapodes.

La densité des invertébrés aquatiques dépend :Des changements de débits.De la prédation des poissons.Fortes densités des invertébrés en saison sèche qu’en saison humide.

Hydrobiologie de la retenue durant la mise en eauHydrobiologie de la retenue durant la mise en eau

Accumulation d’eau jusqu’à 19 m en 2 mois ( recouverte de la foret).

Dynamique d’évolution: mise en place d’un écosystème artificiel lacustre.

Inondation de la matière organique

La température entraîne une stratification :

Epilimnium (1 à2 m)

Hypolimnion anoxique.

1%15%

3%

9%

3%

9%

15%

22%

16%

8%

Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux de poissons étudiés dans le lac de Petit Saut, durant la phase de remplissage

Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux de poissons étudiés dans le lac de Petit Saut, durant la phase de remplissage

Conséquences biologiques:Conséquences biologiques:

Diminution de la richesse spécifique.

Disparition de la biocœnose d’eau courante,

Installation de la biomasse lacustre avec abondance marquée des zooplanctons.

Nouvelle répartition horizontale.

Système lacustre perturbé:Système lacustre perturbé:

A fortes crues: consommation d’oxygène de l’épilimnion.

Adaptations physiologiques des espèces.

Changement du régime alimentaire des poissons.

Disparition des invertébrés benthique en bas de l’hypolimnion anoxique.

Manque d’oxygène

La faune d’invertébrés de rivière remplacée par la faune lacustre

Modification de la communauté existante

Mort de certains organismes

Hydrobiologie du fleuve en aval:Hydrobiologie du fleuve en aval: