17. mai 2023, Catégorie: Ecotoxicologie aquatique Ecotoxicologie des sédiments Evaluation des risques

Évaluation de la qualité des sédiments avec une batterie de bioessais

Le Centre Ecotox propose une batterie de trois bioessais pour apprécier la qualité des sédiments en complément des analyses chimiques. Le test sur ostracodes est particulièrement sensible et se prête bien au screening des effets biologiques.

Les sédiments constituent un compartiment écologiquement important des eaux de surface et sont en tant que tels pris en compte dans l'Ordonnance suisse sur la protection des eaux. Bien qu’il n’existe pas de programme national de surveillance de la qualité des sédiments, des campagnes d’évaluation sont réalisées plus ou moins régulièrement par plusieurs cantons. Pour harmoniser les activités de veille, le Centre Ecotox a proposé en 2021 une stratégie de surveillance de la qualité des sédiments pour la Suisse.

Elle présente deux niveaux. Le premier niveau consiste en une analyse chimique des sédiments portant sur de nombreux composés organiques et inorganiques et en une comparaison des concentrations mesurées avec les critères de qualité du sédiment (CQS) correspondants. Ces CQS sont des concentrations seuils au-delà desquelles un risque d'effets néfastes pour les organismes benthiques (vivant dans ou sur les sédiments) ne peut être exclu. En cas de dépassement de ces valeurs limites, un deuxième niveau prévoit des études complémentaires afin de déterminer l'effet des polluants dans des bioessais ou d'évaluer l'impact sur les communautés in situ. Mais avant que ces bioessais puissent être employés dans les contrôles de routine de la qualité des sédiments, il est nécessaire de déterminer plus largement leur sensibilité et leur applicabilité.

La batterie de bioessais couvre divers groupes d'organismes benthiques

Pour ce faire, le Centre Ecotox a mené une étude pilote sur 13 sites du Plateau suisse (dont 10 stations du réseau national d’observation de la qualité des eaux de surface NAWA, cf. article) avec une batterie de trois bioessais normalisés. Ces derniers mettent en œuvre plusieurs groupes majeurs d'organismes benthiques et couvrent différentes formes d'alimentation et d'exposition. Les ostracodes sont des consommateurs primaires vivant à la surface des sédiments. Les nématodes vivent dans le sédiment et sont représentatifs de la méiofaune. Les chironomes ont des larves benthiques qui se nourrissent de détritus à la surface du sédiment. « Pour évaluer la toxicité chronique, nous avons considéré des paramètres importants pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, comme la croissance, l'émergence ou la reproduction », explique Carmen Casado-Martinez, la responsable du projet.

Pour cerner l'état de pollution chimique des sédiments, des analyses de métaux et de nombreux micropolluants organiques (pesticides, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB), retardateurs de flamme, filtres UV, muscs de synthèse, etc.) ont été menées sur tous les sites d'étude. Les toxicologues ont déterminé le risque écotoxicologique à l'aide de bioessais et l'ont comparé au risque calculé à partir de ces analyses (selon une méthode similaire à celle décrite p. 5).

Les effets mesurés dans les bioessais complètent les analyses chimiques

Des effets toxiques ont été observés sur 12 des 13 sites pour au moins un biotest. Ces effets étaient alors plus fréquents et plus forts sur les sites à bassin versant agricole ou à la fois agricole et urbain que dans les sites à bassin versant exploité de manière extensive. « L'évaluation du risque à partir des analyses chimiques a confirmé cette appréciation », indique Carmen Casado-Martinez. Des dépassements des critères de qualité ont été constatés sur de nombreux sites pour les HAP et les PCB. Le risque dû aux pesticides était plus élevé dans les zones agricoles ou faisant l'objet d'une utilisation agricole et urbaine que dans les bassins versants exploités de manière extensive. C'est alors pour l'insecticide chlorpyrifos que les dépassements étaient les plus fréquents. Mais certains pyréthrinoïdes, l'insecticide méthoxychlore et le néonicotinoïde thiaclopride posaient également problème. « Il faut toutefois souligner que pour beaucoup de composés, les critères de qualité sont encore entachés de fortes incertitudes en raison de la rareté des données écotoxicologiques disponibles, avertit Carmen Casado-Martinez. Ils doivent donc être utilisés en screening et être complétés d'études biologiques. » C'est sur les sites à bassin versant agricole et urbain que le risque lié aux métaux était le plus élevé.

Le test sur ostracodes, un bioessai particulièrement sensible

Le bioessai le plus sensible était celui mettant en œuvre les ostracodes. La mortalité était élevée sur trois sites, qui présentaient également un risque important selon l’évaluation chimique. Une inhibition significative de la croissance a d'autre part été constatée sur près des trois quarts des sites. « La fréquence des dépassements du seuil de toxicité pour la croissance est peut-être excessive et doit être considérée avec précaution ; ce seuil doit être vérifié avec davantage de données et ajusté au besoin », commente Carmen Casado-Martinez. La France, l'Italie et la Belgique recommandent déjà le test avec les ostracodes pour les programmes de surveillance de la qualité des sédiments, le nombre de données disponibles devrait ainsi progressivement augmenter.

Des effets ont été mesurés dans le test sur les larves de chironomes sur un site à bassin versant agricole et un site à bassin versant agricole et urbain. Les chironomes sont souvent utilisés pour l'évaluation réglementaire des produits phytosanitaires et des sédiments contaminés. « Notre projet a montré que le bioessai avec les chironomes était complémentaire au test avec les ostracodes », indique Carmen Casado-Martinez.

Dans le bioessai avec les nématodes, aucun des sédiments testés n'a été classé comme toxique. Toutefois, la croissance et la reproduction des vers exposés étaient significativement réduites par rapport aux témoins et des études précédentes ont montré que ce test permettait de mettre en évidence des effets toxiques dans des sites aux pollutions multiples.

Dans la stratégie d'évaluation du Centre Ecotox, des études supplémentaires doivent être effectuées avec les systèmes biologiques si les critères de qualité du sédiment sont dépassés. Dans la présente étude, le critère de qualité était dépassé pour au moins un composé sur la quasi-totalité des sites. Les résultats sur les sites à bassin versant agricole, où peu de contaminants traditionnellement analysés dans les sédiments (comme les HAP, les PCB ou les métaux) dépassent les critères de qualité, montrent une qualité médiocre des sédiments selon les bioessais. De ce fait, la mise en œuvre du bioessai avec les ostracodes comme outil de screening pourrait aider à prioriser les sites à plus fort potentiel écotoxicologique pour une investigation plus approfondie, que ce soit par l’analyse chimique de groupes de substances non surveillées en routine (par exemple les pesticides) ou des outils biologiques complémentaires.

Publication

Casado-Martinez, M.C., Beauvais, R., Ferrari, B., Cirelli, S., Schaad, E.J., Chiaia-Hernandez, A., Höss, S., Loizeau, J-L. (2023) Évaluation de la qualité des sédiments. Projet pilote d’application d’une batterie de bioessais à l’échelle nationale. Aqua & Gas 103(4), 34-41

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