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