2011.034

Partenariat 2011
–
Domaine substances polluantes
;
Action 20 – Surveillance des substances prioritaires dans le biote
Développement d’une méthodologie
pour l’amélioration du suivi chimique
des eaux continentales
Etat de l’art sur les approches de
biosurveillance et application dans le cadre
de la DCE
Rapport de synthèse
Jean-Philippe BESSE, Olivier GEFFARD, Marina COQUERY (Cemagref)
Décembre 2011

Partenariat 2011
Domaine substances polluantes
Action 20 « Surveillance des substances
prioritaires dans le biote »
2
Contexte de programmation et de réalisation
Ce rapport a été réalisé dans le cadre du partenariat ONEMA –Cemagref 2011, au titre de l’action 20
« Surveillance des substances prioritaires dans le biote ».
En vue d’atteindre les objectifs de la DCE concernant le suivi des tendances temporelles et spatiales
de la concentration des contaminants dans les eaux, ainsi que l’application des normes de qualité
environnementale (NQE) biote, établies à l’heure actuelle pour 3 substances prioritaires (mercure,
hexachlorobenzène et hexachlorobutadiène), il convient aujourd’hui d’harmoniser et de standardiser à
la fois les méthodologies d’échantillonnage et les critères de choix des organismes sentinelles.
Dans ce contexte, cette action concerne la définition d’un cadre méthodologique pour la mise en
oeuvre de la surveillance chimique des milieux d’eau douce à l'aide du biote. Ce rapport de synthèse,
réalisé au moyen d’une revue bibliographique détaillée et commentée, constitue le 1er livrable de
cette action.
Les auteurs
Jean-Philippe BESSE
Chargé de Recherche
[e-mail]
Laboratoire d’écotoxicologie, UR MALY, Cemagref Lyon
Olivier GEFFARD
Chargé de Recherche
[e-mail]
Laboratoire d’écotoxicologie, UR MALY, Cemagref Lyon
Marina COQUERY
Directrice de Recherche
[e-mail]
Laboratoire d'analyses physico-chimiques des milieux aquatiques, UR MALY, Cemagref Lyon
Les correspondants
Onema : Olivier PERCEVAL, DAST, [e-mail]
Cemagref : Marina COQUERY, UR MALY, [e-mail]
Référence du document : Besse J.P., O. Geffard, M. Coquery (2011), Développement d’une
méthodologie pour l’amélioration du suivi chimique des eaux continentales - Etat de l’art sur les
approches de biosurveillance et application dans le cadre de la DCE, Cemagref, 100 p.
Droits d’usage : accès libre
Couverture géographique :
Niveau géographique : France
International
Niveau de lecture :
Nature de la ressource : Professionnels, experts Document

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Domaine substances polluantes
Action 20 « Surveillance des substances
prioritaires dans le biote »
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Développement d’une méthodologie pour l’amélioration du suivi chimique des eaux
continentales
Etat de l’art sur les approches de biosurveillance et application dans le cadre de la DCE
R APPORT DE SYNTHESE
Jean-Philippe BESSE, Olivier GEFFARD, Marina COQUERY
Sommaire
Résumé................................................................................................................................................... 6
Abstract .................................................................................................................................................. 7
Liste des définitions ............................................................................................................... 8
Liste des abréviations ............................................................................................................ 9
Liste des figures ...................................................................................................................10
1
ERE
PARTIE. CONTEXTE REGLEMENTAIRE DE LA DCE, IMPLICATIONS POUR
LA SURVEILLANCE CHIMIQUE DES EAUX CONTINENTALES .......................... 11
1. Contexte général, la directive cadre sur l’eau..............................................................13
1.1. Cadre réglementaire, objectifs environnementaux de la DCE................................................. 13
1.2. La prise en compte de l’état chimique.......................................................................................13
1.2.1. Définition de l’état chimique................................................................................................ 13
1.2.2. Les normes de qualité environnementale (NQE) ............................................................... 13
1.3. Les substances concernées dans la surveillance de l’état chimique .................................... 16
1.4. Les différents réseaux de contrôle des masses d’eau............................................................. 16
2. Adaptation de la surveillance chimique pour répondre à la directive 2008/105/CE,
nécessité d’une surveillance dans le biote ......................................................................18
2.1. Modifications apportées par la directive 2008/105/CE ............................................................. 18
2.1.1 Analyse du texte ..................................................................................................................18
2.1.2. Implications pour la surveillance chimique des substances prioritaires ............................. 18
2.2. La nécessité d’une surveillance chimique dans le biote ......................................................... 22
2.3. Les prérequis pour la mise en place d’une stratégie de biosurveillance chimique.............. 22
2.3.1. Suivi des substances chimiques......................................................................................... 22
2.3.2. Vérification de la conformité aux NQE................................................................................ 23
2.3.3. Suivi des tendances............................................................................................................ 25
2.3.4. Robustesse de la stratégie.................................................................................................25
2.3.5. Suivi large échelle............................................................................................................... 25
2.4. Synthèse........................................................................................................................................ 26
2
EME
PARTIE. LA SURVEILLANCE CHIMIQUE DANS LE BIOTE : APPROCHES
EXISTANTES, INTERPRETATION DES DONNEES, APPLICATION DANS LE
CONTEXTE DE LA DCE.......................................................................................... 27
3. Approches de biosurveillance existantes.....................................................................29
3.1. Notions de biosurveillance passive et de biosurveillance active ...........................................29
3.2. Retour d’expérience en milieux marin et continental............................................................... 29
3.3. Exemples de stratégies de biosurveillance passive, en milieu marin et continental ........... 29
3.3.1 En milieu marin, exemple du réseau ROCCH/RNO............................................................ 30

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3.3.2 En milieu continental, exemples de l’utilisation des bryophytes et du plan national PCB... 31
3.4. Exemples de stratégies de biosurveillance active, en milieu marin et continental .............. 33
3.4.1. En milieu marin, le réseau RINBIO..................................................................................... 33
3.4.2. En milieu continental : revue des études sur bryophytes, invertébrés et poissons............ 34
3.5. Synthèse........................................................................................................................................ 35
4. Critères de choix d’un organisme pour le développement d’une stratégie de
biosurveillance dans le cadre de la DCE..........................................................................39
4.1. Généralités....................................................................................................................................39
4.2. Critères à respecter...................................................................................................................... 39
4.2.1. Vérification de la conformité aux NQE................................................................................ 39
4.2.2. Suivi des substances prioritaires........................................................................................ 40
4.3. Synthèse........................................................................................................................................ 41
5. Facteurs pouvant interférer avec la lecture et l’interprétation de la contamination
chimique dans le biote.......................................................................................................43
5.1. Histoire de vie des organismes .................................................................................................. 43
5.1.1. Etat de contamination des organismes de référence.........................................................43
5.1.2. Adaptation des organismes................................................................................................43
5.1.3. Conséquence pour le choix des organismes de référence................................................ 45
5.2. Variations saisonnières liées au cycle sexuel des organismes.............................................. 45
5.3. Croissance des organismes, influence de la masse/taille....................................................... 46
5.3.1. Relation entre la masse de l’organisme et teneurs en contaminants................................. 46
5.3.2. Principaux facteurs pouvant influencer la croissance des organismes.............................. 46
5.3.3. Précautions méthodologiques permettant de limiter l’influence des variations de taille et
taux de croissance........................................................................................................................ 48
5.4. Influence de la température sur l’accumulation des contaminants........................................ 48
5.4.1. Cas des crustacés ..............................................................................................................48
5.4.2. Cas des bivalves................................................................................................................. 49
5.5. Importance du choix de l’expression des résultats et stratégies d’interprétation des
données................................................................................................................................................ 50
5.5.1. Indice de condition.............................................................................................................. 50
5.5.2. Analyse de l’influx métallique.............................................................................................. 50
5.5.3. Ajustement des données par rapport à une masse standard............................................. 50
5.5.4. Expression des résultats par nombre d’individus............................................................... 51
5.6. Synthèse des paramètres à prendre en compte .......................................................................51
3
EME
PARTIE. BILAN POUR LE SUIVI DES SUBSTANCES PRIORITAIRES DANS
LE BIOTE EN MILIEU CONTINENTAL ................................................................... 53
6. Intérêts de la biosurveillance active pour le suivi chimique en milieu continental ...55
7. Intérêt des macroinvertébrés pour le développement d’une stratégie de
biosurveillance active........................................................................................................58
7.1. Les bryophytes, intérêts et limites .............................................................................................58
7.2. Les poissons, intérêts et limites................................................................................................. 58
7.3. Les macroinvertébrés, intérêts et limites ..................................................................................59
7.4. Synthèse........................................................................................................................................ 59
8. Sélection de genres et d’espèces de macroinvertébrés en vue de leur utilisation
dans une démarche de biosurveillance active.................................................................61
8.1. Etat des lieux ................................................................................................................................ 61
8.2. Sélection de genres sur la base de leur distribution longitudinale ........................................61
8.3. Approfondissement de la sélection sur la base de critères écologiques et chimiques....... 61
8.4. Résultats........................................................................................................................................ 62
8.5. Synthèse........................................................................................................................................ 70

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9. Conclusions et perspectives.........................................................................................74
Références..........................................................................................................................76
Annexes..............................................................................................................................89
ANNEXE A. Substances prioritaires pour le suivi de l’état chimique....................................................90
ANNEXE B. Commentaires sur l’élaboration des normes de qualité environnementale et sur le suivi
chimique dans le biote...........................................................................................................................91
ANNEXE C. Substances prioritaires mesurées dans le biote...............................................................93