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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:
Autres
16%
Cesium 134
et 137
11%
Argent 110m
20%
Cobalt 60 et
57
53%
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
LA 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 physicochimiques:
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.L1)
• 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
Etude précise de l’impact
1.Paramètres physiques
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
Stratification verticale
 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 horizontale:
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
Observations
 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
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:
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:
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.
LES PRELEVEMENTS:
Choix des peuplements d’invertébrés aquatiques:
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 invertébrés dans les sauts:
Répartition spatiale des macro invertébrés aquatiques:
Étude en nombre
Étude en biomasse
3% 2%2% 0%
2%2%
12%
15%
24%
1%
7%
4%
54%
4%
14%
15%
1%
5%
0%
33%
Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux
des poissons étudiés dans les sauts du bassin du fleuve Sinnamary
19%
6% 2%
A.Vase
A.Minéraux
19%
A.Diptères
A.Ephémères
A.Trichoptères
10%
A.Autres invertébrés
T. Hyménoptères
4%
15%
4%
T. Autres invertébrés
D.Végétaux
11%
10%
D.Débris chitineux
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 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.
Pourcentage des aliments répertoriés dans les contenus stomacaux de
poissons étudiés dans le lac de Petit Saut, durant la phase de remplissage
8%
1%
15%
16%
3%
9%
3%
22%
9%
15%
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:
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.
Hydrobiologie du fleuve en aval:
Manque d’oxygène
Mort de certains
organismes
Modification de la
communauté existante
La faune d’invertébrés de rivière
remplacée par la faune lacustre