suivi écologique 2003

ETANG DE BERRE
Résultats du suivi écologique 2003
RAPPORT DE SYNTHESE
document provisoire
Septembre 2004
Groupement d’Intérêt Public pour la Réhabilitation de l’Etang de Berre.
Cours Mirabeau – 13130 Berre l’Etang / Tél. 04 42 74 15 51 / e-mail : [email protected]
Introduction
Les résultats du suivi écologique réalisé au cours de l’année 2002 avaient permis de
mettre en évidence une évolution très nette du milieu, avec un niveau
d’eutrophisation toujours significatif mais s’améliorant par rapport aux années
précédentes puisqu’une très nette diminution de la biomasse phytoplanctonique avait
été constatée. Cette baisse a eu pour conséquence une meilleure transparence de
l’eau, phénomène très probablement à l’origine du développement à un niveau
exceptionnel de macroalgues benthiques, essentiellement des ulves.
Les apports d’eau douce par la centrale hydroélectrique de St Chamas avaient été
particulièrement faibles en 2002, induisant une salinité particulièrement élevée, avec
pour conséquence un début de colonisation des fonds par une macrofaune
benthique constituée d’espèces lagunaires et marines. Les herbiers de
phanérogames étaient toujours dans un état de dégradation important.
Le suivi écologique de 2003 permet de se rendre compte de l’évolution de ces
différents paramètres, dans un contexte environnemental sensiblement différent,
avec, en particulier, des apports d’eau douce supérieurs à l’année précédente et des
températures de l’eau relativement élevées pendant l’été en raison de la canicule.
Le suivi 2003 s’enrichie par ailleurs des résultats de la campagne d’analyse de
polluants chimiques (métaux lourds et micropolluants organiques) dans les
sédiments.
Le présent document est un rapport de synthèse. Les données brutes et les rapports
détaillés de chaque volet du suivi 2003 sont disponibles auprès du GIPREB, en
partie sur le site www.etangdeberre.org ou sur demande par mèl
à
[email protected].
Salinité
Rappel
Les apports d’eau douce par la centrale EDF
7000
millions de m 3
6000
5000
4000
3000
2000
1000
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
0
Figure xx. Volumes annuels d’eau douce déversée à St Chamas entre 1966 et 2003.
2,01 Md de m3 en 2003
2,05 Md de m3 entre octobre 2002 et septembre 2003, respect du plan Barnier
700
millions de m 3
600
500
400
300
200
100
janv-01
févr-01
mars-01
avr-01
mai-01
juin-01
juil-01
août-01
sept-01
oct-01
nov-01
déc-01
janv-02
févr-02
mars-02
avr-02
mai-02
juin-02
juil-02
août-02
sept-02
oct-02
nov-02
déc-02
janv-03
févr-03
mars-03
avr-03
mai-03
juin-03
juil-03
août-03
sept-03
oct-03
nov-03
déc-03
0
Figure xx. Volumes mensuels d’eau douce déversée à St Chamas en 2003.
Quelle salinité en 2003 ?
30
apports EDF
salinité
700
salinité (p. mille)
500
20
400
15
300
10
200
5
apports (millions de m 3)
600
25
100
0
0
janv-04
oct-03
juil-03
avr-03
janv-03
oct-02
août-02
mai-02
févr-02
nov-01
août-01
mai-01
févr-01
nov-00
août-00
mai-00
févr-00
nov-99
août-99
mai-99
févr-99
nov-98
août-98
mai-98
févr-98
nov-97
août-97
mai-97
mars-97
déc-96
sept-96
juin-96
mars-96
déc-95
sept-95
juin-95
mars-95
déc-94
sept-94
juin-94
mars-94
déc-93
Figure xx. Evolution de la salinité moyenne de l’eau de surface (0-4 m) et des apports d’eau
douce par la centrale hydroélectrique de St Chamas.
L’eutrophisation
Les eaux de l'étang de Berre constituent un milieu eutrophisé présentant
régulièrement des floraisons de grande amplitude par comparaison avec les milieux
marins proches. En ce qui concerne la production phytoplanctonique, les valeurs
maximales de concentration cellulaire sont bien supérieures l’étang de Berre que
dans le golfe de Fos, influencé par les apports continentaux venant du Rhône ou de
l’étang de Berre lui-même, ou que dans les zones marines plus éloignées. L’étang de
Berre est également caractérisé par une forte production macroalgale,
essentiellement d’ulves. Ces manifestations de l’eutrophisation présentent une
certaine variabilité interannuelle, tel que cela a pu être mis en évidence ces dernières
années. En effet, jusqu’en 2002, le milieu s’est caractérisé par une forte
eutrophisation dont les conséquences ont rapidement évoluées : une tendance nette
de diminution de la biomasse phytoplanctonique est apparue à partir de 1998, pour
atteindre un niveau particulièrement bas en 2002. En contrepartie, sur la même
période, la biomasse macroalgale s’est significativement accrue.
Le phytoplancton
L’analyse qualitative et quantitative des communautés phytoplanctoniques est
effectuée mensuellement sur les échantillons des stations 4 (nord) et 16 (sud) afin de
décrire l’évolution de ces peuplements. Au cours des trois dernières années, les
concentrations cellulaires observées dépassent souvent les 10 millions de cellules
par litre. Les floraison ne sont pas liées aux saisons et peuvent avoir lieu à n’importe
quel période de l’année, même en plein hiver comme ce fut le cas en février 2002 et
en décembre 2003. Les deux stations prospectées présentent des caractéristiques
bien distinctes, aussi bien du point de vue de l’effectif que de la composition
spécifique.
Station 4
Abondance totale
(cel.L-1)
Indice de diversité spécifique
1,E+08
1,E+08
1,E+08
1,E+08
9,E+07
8,E+07
7,E+07
6,E+07
5,E+07
4,E+07
3,E+07
2,E+07
1,E+07
0,E+00
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
10/12/03
15/10/03
18/9/03
21/8/03
23/7/03
17/6/03
16/5/03
16/4/03
15/3/03
28/2/03
0,0
Station 16
Abondance totale
(cel.L-1)
Indice de diversité spécifique
1,3E+08
1,2E+08
1,1E+08
1,0E+08
9,0E+07
8,0E+07
7,0E+07
6,0E+07
5,0E+07
4,0E+07
3,0E+07
2,0E+07
1,0E+07
0,0E+00
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Abondance
10/12/03
15/10/03
18/9/03
28/8/03
23/7/03
17/6/03
16/5/03
16/4/03
25/3/03
28/2/03
0,0
Diversité
Figure xx. effectifs phytoplanctoniques en nombre de cellules par litre et indice de diversité
spécifique en 2003.
En 2003, des floraisons importantes au printemps et en automne, et des abondances
faibles en hiver et en été, ont été observées dans les deux zones d’étude. En janvier,
mars et avril les effectifs aux deux points de prélèvement sont relativement faibles,
inférieurs à 1.107 cel.L-1. La première floraison a lieu en mai. Dans la zone nord elle a
été de plus de 7.107 cel.L-1 et dans la zone sud de 3.107 cel.L-1.
Durant la période d’été, en juin et juillet, les effectifs diminuent : le minimum a été
observé en juillet, avec moins d’un million de cellules par litre dans les deux stations
de prélèvement.
Pendant le reste de l’année les peuplements phyhtoplanctoniques évoluent
différemment au nord et au sud de l’étang. Dans la zone nord, deux floraisons qui
dépassent 7.107 cel.L-1 ont lieu en août et en octobre, et diminuent jusqu’à 1.10 6
cel.L-1 en décembre, alors que dans la zone sud la relative pauvreté des
concentrations cellulaires se poursuit jusqu’en août pour augmenter par la suite et
atteindre la concentration cellulaire maximale pour cette année, qui dépasse les
1.108 cel.L-1.
D’un point de vue qualitatif, les espèces les plus abondantes observées au nord,
dans la station 4, sont les Diatomées Cyclotella sp., Chaetoceros throndsenii,
Thalassiothrix mediterranea, le Dinoflagellé Prorocentrum minimum, des
Chlorophycées du genre Chlorella, plusieurs espèces de Cryptophycées, des
Prasinophycées du genre Pyramimonas et des organismes nanoplanctoniques,
flagellés indéterminés ou monades. Avec un indice de diversité spécifique inférieur à
2, la station 4 se caractérise par une communauté algale toujours dominée par une
espèce ou un petit nombre d'espèces.
Cet indice est plus élevé, mais également plus variable au sud, ce qui peut
s’expliquer par l’influence des échanges hydriques avec l’étang de Bolmon. En effet,
la composition spécifique comporte un mélange d’espèces inféodées à l’étang de
Berre et à la zone marine néritique ainsi que des espèces d’eau douce originaires de
l’étang de Bolmon. Parmi les espèces les plus abondantes, signalons les Diatomées
Chaetoceros throndsenii, Cyclotella sp. Cylindrotheca closterium, Pseudonitzschia
sp., Thalassionema nitzschioides les Dinoflagellés
Prorocentrum minimum,
Prorocentrum micans, les Cyanophycées Planktothrix agardii, Oscillatoria sp.,
Pseudanabaena sp., ainsi que les Chlorophycées Oltmansiellopsis sp.,
Monoraphidium contortum, toutes originaires de l’étang de Bolmon. Sont également
observées des Prasinophycées, des Cryptophycées et des organismes
indéterminés, flagellés et monades.
Les espèces toxiques
Les dinoflagellés toxiques observés les années précédentes ne sont pas présentes
en quantité importante : Dinophysis acuminata a été recensée dans les deux points
de prélèvement, avec des effectifs restant en dessous de 2.10 4 cellules par litre.
Planktothirx agardii est observée dans plusieurs échantillons prélevés à la station 16
et présente une concentration de plus de 4 millions de filaments dans l’échantillon du
mois de mai. La présence d'espèces de Diatomées du genre Pseudonitzschia est à
signaler, dont la plupart produisent de l'acide domoïque. L'espèce a été observée en
août dans la zone sud, à une concentration de plus de un million de cellules par litre.
Les macroalgues
Un autre signe d’eutrophisation du milieu est l’abondance d’algues vertes,
essentiellement des enteromorphes et des ulves. Sous le nom de Ulva spp., deux
espèces présentes à Berre ont été regroupées : Ulva lactuca et U. rigida. Ce sont
deux espèces nitrophiles ; leur développement est favorisé par les apports en
nitrates et ammonium dans le milieu. Très rarement fixées, elles forment des tapis
plus ou moins épais, libres sur le fond et souvent rejetés à la côte à la suite de coups
de vent. U. lactuca et U. rigida sont rencontrées sur l'ensemble du pourtour de
l'étang, et peuvent former des ceintures épaisses, continues et très étendues.
Les observations réalisées sont transformées en données quantitatives afin de
pouvoir suivre l’évolution des peuplements de macrophytes. L'Indice d'Abondance
Moyen (IAM) est déterminé sur un transect et conjugue les informations de fréquence
et de recouvrement, il varie de 0 (espèce absente sur la totalité du transect) à 500
(espèce à fort recouvrement tout le long du transect).
Après une année 2002 au cours de laquelle le développement des ulves avait été
sans précédent depuis la mise en place du suivi des macrophytes en 1990, la
situation en 2003 s’est considérablement améliorée (fig. xx) avec une abondance
comparable à la situation antérieure.
2002
2003
Figure xx. Représentation cartographique des abondances (IAM) de Ulva spp. en 2002 et 2003.
L’oxygène dissous
La forte production primaire entraîne une sursaturation en oxygène dans les eaux de
surface de façon assez constante (sachant que les mesures sont faites en cours de
journée et que le pourcentage de saturation en oxygène dissous décroît pendant la
nuit). Dans l’ensemble des stations de l’étang de Berre, les pourcentages de
saturation en oxygène dissous mesurés varient entre 100 et 130%.
Comme pour les années précédentes, les eaux proches du fond des stations
centrales et profondes (8 et 12), soumises à une forte stratification haline, sont le
siège d’un constant déficit en oxygène. La distribution verticale de la concentration
en oxygène dissous décroît brutalement à une certaine profondeur, variable selon la
saison (fig. xx), entre 8 et 9 m en hiver, autour de 5 m le reste de l’année. L’anoxie
des fonds a été particulièrement marquée au cours de l’été 2003 avec une absence
totale d’oxygène dissous dans tout l’étang dès 5 m de fond. Cette situation
exceptionnelle s’explique par les fortes températures enregistrées au cours de cette
période. En effet, la température de l’eau s’est maintenue autour de 27°C pendant
deux mois d’été, soit 2°C de plus que les maximums enregistrés ponctuellement les
années précédentes. Or un accroissement de la température induit une diminution
des teneurs en oxygène.
Figure 7. A : distribution verticale de la concentration en oxygène dissous selon une coupe
nord-sud, de l’anse de St Chamas (station 1) aux Trois Frères (station 16). B : profils de
concentration en oxygène dissous à la station 12, la plus profonde.

N
1
S
4
8
12
mg/l
16
0
2
28 février
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
6
8
8
10
10
4
8
12
16
0
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
23 juillet
6
4
6
2
16 mai
4
m
1
16 avril
2
2
4
m
0
25 mars
0
0
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
21 août
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
18 septembre
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
15 octobre
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
10 décembre
4
8
12
16
0
0
2
2
4
4
m
m
6
6
8
8
10
10
1
4
8
12
16
0
0
2
2
4
4
07 janvier 2004 m 6
m
6
8
8
10
10
mg/l
A
B
Evaluation du niveau d’eutrophisation
L’étude « Mise à jour de la qualité des milieux lagunaires méditerranéens »1 a permis
de construire un outil pour diagnostiquer l’eutrophisation des lagunes
méditerranéennes. Cet outil est basé sur le croisement de divers indicateurs pour
lesquels des valeurs « seuil » ont été déterminées. A partir des résultats obtenus au
cours d’une année de suivi (de septembre 2001 à septembre 2002), une valeur est
retenue pour chaque paramètre et utilisée dans une grille de qualité. A chaque
paramètre est ainsi appliquée une couleur et c’est la plus pénalisante qui est retenue
pour caractériser l’état d’une station vis à vis de l’eutrophisation.
Chl-a (µg.l-1)
Chlaphaeo(µg.l-1)
Tur (NTU)
NO3 (µM)
NO2 (µM)
NH4 (µM)
PO4 (µM)
Nt (µM)
Pt (µM)
IΔO2%I
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
7
10
7
0,5
7
0,3
50
1
20
7
10
20
10
1
10
1
75
2
30
10
15
30
20
5
20
1,5
100
5
40
30
40
40
30
10
30
4
120
8
50
Etats vis à vis de l’eutrophisation :
Très bon
Bon
Passable
Mauvais
Très mauvais
L’ensemble des paramètres utilisés est mesuré dans l’eau à proximité de la surface.
Nous renvoyons au « Bilan des connaissances » (GIPREB, 2002) pour plus
d’information sur leur signification et sur la méthode de calcul des valeurs retenues.
L’utilisation de cette grille de qualité pour chaque station du suivi hydrologique donne
le résultat suivant :
Station
1
3
4
7
8
12
13
16
18
19
Chl-a ChlaPhaeo
28
37
36
45
26
36
28
34
21
27
23
29
17
22
25
29
55
59
42
54
Tur
18
18
21
11
13
13
11
8
7
8
NO3
27,8
21,8
22,4
36,7
18,3
21,6
23,7
24,1
20,2
19,8
NO2
1,4
1,0
0,6
0,9
0,5
0,7
0,7
0,6
0,8
0,6
NH4
6,0
3,7
2,7
2,8
1,6
2,1
3,5
4,1
2,8
3,4
PO4
1,2
0,6
0,8
0,6
0,5
0,6
0,5
1,0
0,5
0,5
Nt
67,3
53,7
64,7
66,6
53,5
51,0
50,6
52,5
75,8
74,2
Pt
3,4
2,2
2,4
2,3
2,4
1,9
2,0
2,0
2,4
2,4
IΔO2%I
36
30
20
26
66
28
18
23
19
35
Etat
La situation de l’étang au regard de l’eutrophisation est mauvaise à très mauvaise.
Les paramètres déclassant sont principalement la biomasse phytoplanctonique et les
teneurs en nitrates. Les stations 3 (anse du Ranquet), 18 (sud) et 19 (étang de
Vaïne) se caractérisent par les plus fortes teneurs en Chl-a. Les concentrations en
nitrates sont partout élevées alors que pour les autres nutriments (nitrite, ammonium
et phosphate), la situation est bonne à très bonne.
Agence de l’Eau. 2000. Mise à jour d’indicateurs de la qualité des milieux lagunaires
méditerranéens. Rapport final, Ifremer-Creocean,-Université de Montpellier 2, 423 pp.
1
Quelle évolution ces dernières années ?
Au regard du niveau d’eutrophisation, la situation s’est dégradée entre 2002 et 2003,
alors que la tendance générale, depuis 1998, était à l’amélioration. En 2002, l’état de
l’étang était globalement ‘mauvais’ ; en 2003, la moitié des stations sont classée en
‘très mauvais’.
Les résultats du suivi de 2002 nous avaient permis de mettre en évidence une
profonde évolution du milieu par rapport aux années précédentes, la diminution de la
biomasse phytoplanctonique s’accompagnant d’une forte poussée macroalgale. En
2003, la situation tend à s’inverser, puisque la teneur en chlorophylle a s’est accrue,
passant de 17 à 30 µg/l (fig. xx) alors que la moyenne de l’Indice d’Abondance
Moyen (IAM) des ulves à très significativement diminué, de 214 à 67 (fig. xx).
160
140
[chl-a] (µg/l)
120
100
80
60
40
20
2002-2003
2001-2002
1997-1998
1996-1997
1995-1996
1994-1995
0
Figure xx. Evolution de la moyenne des concentrations en chlorophylle a utilisées dans la
grille de qualité.
250
IAM
200
150
100
50
0
1996
1997
1998
2001
2002
2003
Figure xx. Evolution de la moyenne de l’Indice d’Abondance Moyen des Ulva spp. mesurés aux
31 transects du suivi des algues et phanérogames.
Cette apparente compétition entre micro- et macroalgues s’explique par la moindre
disponibilité de lumière pour les ulves, algues benthiques, lorsque les concentrations
en cellules phytoplanctoniques sont élevées. En effet, il a été montré que
globalement, l’essentiel de la matière en suspension (MeS) était d’origine biologique.
Cette MeS est responsable du niveau d’atténuation de la lumière, dont la mesure
directe est la turbidité (fig. xx).
30
Turbidité (NTU)
25
20
15
10
5
déc-03
oct-03
août-03
juin-03
avr-03
févr-03
déc-02
oct-02
août-02
juin-02
avr-02
févr-02
déc-01
0
Figure xx. Evolution de la turbidité, mesurée entre 0 et 2 m de fond dans les 10 stations.
Entre 2002 et 2003, la principale différence apparaît de l’hiver à l’été : jusqu’en août
2002, la turbidité s’est maintenue entre 0 et 5 NTU puis a globalement augmenté à
partir de l’automne, avec des valeurs se répartissant plus largement, jusque vers 25
NTU, cette situation se maintenant toute l’année 2003.
Cette évolution pourrait expliquer la nette décroissance des peuplements
macroalgaux opportunistes en 2003, avec une eau plus turbide pendant toute la
période productive.
Pollution chimique des sédiments
Les rejets industriels, urbains ou agricoles entraînent l’apport de nombreux polluants
métalliques et organiques dans le milieu. Dans l’étang de Berre, les rejets industriels
étaient sans restriction jusqu’à la création du SPPPI (1971), ce qui a entraîné une
pollution générale des fonds. Le suivi des micropolluants organiques (HAP et PCB)
et des métaux lourds (Plomb, mercure, cadmium, chrome et cuivre) dans les
sédiments de l’étang de Berre se fait tous les deux ou trois ans dans 21 stations et
permet d’appréhender l’évolution des teneurs à moyen et long terme ainsi que leur
répartition spatiale.
La pollution relevée en 2003
Afin d’estimer le niveau de pollution par les métaux lourds, nous utilisons les niveaux
de référence définis en Méditerranée occidentale dans le cadre des travaux du
RNO :
Seuil Pb
Hg Cu
Cd
1
30
0.1 20 0.15
2
60
0.2 40
0.3
3
90
0.5 60
0.6
4
120 1.5 80
1.2
Seuil 1 : limite supérieure des valeurs correspondant à une contamination non avérée.
Seuil 1 : limite inférieure des valeurs correspondant à une contamination avérée.
Seuil 2 : limite inférieure des valeurs correspondant à une contamination significative.
Seuil 3 : limite inférieure des valeurs correspondant à une forte contamination.
Seuil 4 : limite inférieure des valeurs correspondant à une contamination extrême.
Figure xx. Distribution spatiale des concentrations en polluants relevés en 2003. Cartographie
obtenue par interpolation des concentrations aux différentes stations de mesure.
L’étang de Vaïne est le site d’une pollution très localisée par pratiquement
l’ensemble des altérants analysés. La pollution au plomb et au cuivre y est
significative, elle est forte à extrême en ce qui concerne le cadmium. On retrouve
également une pollution localisée au sud du grand étang, à proximité du site de la
Mède, mettant en évidence l’influence de l’activité industrielle.
La zone d’influence de l’Arc est également le site d’une faible pollution au cuivre,
sans doute une conséquence de l’activité agricole sur le bassin versant. Il est en
revanche plus difficile d’expliquer les fortes teneurs en cadmium et en HAP relevées
en deux point en bordure de la façade nord-ouest.
Quelle évolution ces dernières années ?
Nous disposons de données équivalentes datant de 1994, ce qui permet d’évaluer
l’évolution de cette pollution après presque 10 ans. Nous présentons ici, pour les
métaux lourds, l’évolution des concentrations dans quelques stations
caractéristiques. Nous renvoyons au document ‘Bilan des connaissances – état de
santé du milieu’ pour comparer les cartes avec celles des années précédentes.
En ce qui concerne les PCB, la situation de 2003 est globalement similaire à celle de
1994.
Indicateurs biologiques
La macrofaune benthique
Les herbiers de phanérogames
Conclusions
Evolution récente du milieu
Phytoplancton
dégradation
Ulves
amélioration
Macrofaune benthique
dégradation
Herbiers de phanérogames
stable
Pollution chimique des
sédiments (sur 10 ans)
amélioration
augmentation de la biomasse après plusieurs
années de baisse
moins d’ulves en 2003, retour à la situation
antérieure à 2002, année record
peuplement LEE dégradé : retour à la
situation antérieure à 2002 qui avait vu un
début d’installation d’un peuplement SVMC
Etat des herbiers toujours aussi dégradé
Tendance globale à une diminution des
concentrations des principaux métaux lourds