et la priorisation des micropolluants

(1)

La contamination du milieu naturel et la priorisation des micropolluants à enjeux

Hélène Budzinski et Alexandra Coynel

EPOC, Université de Bordeaux/CNRS

(2)

« Substances dont les propriétés peuvent avoir un effet négatif (altération) sur l'environnement et / ou les organismes »

Polluants

« Toute substance trouvée en quantité anormale »

Contaminants

« Substances dont les propriétés peuvent avoir un effet négatif sur l'environnement et / ou les organismes à très faible dose»

Micropolluants

(3)

Contexte

Contamination des cours d’eau par des MP à l’échelle mondiale

Pesticides

Métaux

Cd

Ag Médicaments Cosmétiques

(parabènes, filtres UV)

 Par un grand nombre de différentes classes de polluants

(4)

Rejets domestiques Rejets

agricoles

Rejets industriels Usages

sources

Emissions et Rejets

Dir. 2010/75/UE « IED » ; émissions industrielles

Reg. 166/2006 « E-PRTR » : déclaration des rejets : 91 molécules Dir. 91/271/CEE « ERU » collecte, transport et traitement des eaux urbaines

Compos chimiques

Reg. 1907/2006/CE : REACH Reg. 1107/2009/UE : produits phytosanitaires

Reg. 528/2012/UE : biocides

Dir. 2001/82-89/CE : médicamentsà usages vétérinaires/humains

Composés chimiques fabrication et commercialisation

Rejets hospitaliers

PFAS

Additifs

Fuster (2017)

Multi-usages – Multi-sources – Multi-classes – Multi-composés

(5)

Sols

Eaux souterraines

Eaux de surface

Récepteurs

Composés chimiques fabrication et commercialisation

Installation de stockage des déchets

Rejets domestiques Rejets

agricoles

Rejets hospitaliers Rejets industriels

Usages

vecteurssources

liquides

solides

Emissions et

Rejets

Dir. 2010/75/UE « IED » ; émissions industrielles

Reg. 166/2006 «E-PRTR» : déclaration des rejets : 91 molécules

Dir. 91/271/CEE «ERU » collecte, transport et traitement des eaux urbaines

Composés chimiques

Reg. 1907/2006/CE : REACH Reg. 1107/2009/UE : produits phytosanitaires

Reg. 528/2012/UE : biocides

Station de traitement des eaux

usées

PFAS

Additifs

Composés chimiques

Reg. 1907/2006/CE : REACH

Reg. 1107/2009/UE : produits phytosanitaires Reg. 528/2012/UE : biocides

Emissions et Rejets

Dir. 2010/75/UE «IED» ; émissions industrielles

Reg. 166/2006 «E-PRTR» : déclaration des rejets : 91 molécules Dir. 91/271/CEE «ERU» collecte, transport et traitement des eaux urbaines

Fuster (2017) Atmosphère

Milieux

Dir. 2000/60/CE :DCE

Dir. 2006/118/CE :eaux souterraines Dir. 2008/56/EC «DCSMM» : milieu marin

Arrêté du 08/01/98 pour épandage boue sur sol agricole

(6)

STEU

Caractérisation d’une rivière

Jalle de Blanquefort

Que trouve t-on dans le milieu naturel ?

Objectifs du travail

EP

(7)

20 km

STEU

347 km²

EP

Plusieurs enjeux majeurs :

 Site de nombreuses activités récréatives (pêche, promenade, ,...)

 Site remarquable (espèces endémiques, réserve naturelle, zones humides, …)

 Zone maraîchère bio importante de BM

La rivière :

• Affluent de l’estuaire de la Gironde

• Caractérisée par :

 Faible débit (0.5 – 20 m³/s)

 Faible taux de particules (10 mg/L)

 Urbanisée et agricole

Typique des rivières péri- urbaines BM et françaises

Jalle de Blanquefort

(8)

 4 points d’échantillonnage : avant/après le rejet de la STEU de Cantinolle, avant/après le rejet de l’exutoire pluvial

 6 campagnes récurrentes (2013-2015), prélèvement d’échantillons moyennés 24h uniquement par temps sec

 Nombreuses autres campagnes : temps de pluie, continuum plus étendu, …

STEU

S1 S2 S3 S4

Micropolluants organiques et Métaux

Etude de la contamination de la Jalle de Blanquefort

(9)

STEU

S1 S2 S3 S4

Etude de la contamination de la Jalle de Blanquefort

Micropolluants organiques et Métaux

(10)

Méthodologie composés organiques (234 molécules)

15 grandes classes

D’intérêt émergent et plus ancien

1 6 8

17 2

15

8 4

18

1

71 64

7 4 8 Plastifiants

FUV Parabènes PFAS Biocides OCP PCB PBDE HAP Phtalates

Pharmaceutiques Pesticides

Alkylphénols BTEX

COV

Pharmaceutiques

Pesticides

(11)

Pharmaceutiques et Pesticides majoritaires

0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000

Concentration (ng/L)

Biocides PFAS Parabènes FUV Plastifiants HAP Phtalates COV BTEX AKP PBDE PCB OCP

Médicaments Pesticides

x4

x2

S1 S2 S3 S4

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle de Blanquefort

Pharmaceutiques

(12)

AKP , BTEX, COV , Phtalate (DEHP), Plastifiants, présents tout le long du continuum : caractère ubiquiste

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500

Biocides PFAS Parabènes FUV Plastifiants HAP Phtalates COV BTEX AKP PBDE PCB OCP

S1 S2 S3 S4

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle de Blanquefort

(13)

Augmentation des FUV après la STEU

OCP , PCB, HAP, PFAS, constants sur tout le continuum

x9

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Biocides PFAS Parabènes FUV HAP PBDE PCB OCP

S1 S2 S3 S4

FUV

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle de Blanquefort

(14)

0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500

Conc en tr at ion s (ng /L )

acide salicylique theophylline sotalol ritonavir propranolol primidone pravastatine paracetamol oxazepam nevirapine naproxene metoprolol meprobamate losartan lorazepam lamivudine ketoprofene ibuprofene hydroxy ibuprofene gemfibrozil gabapentine fluoxetine disopyramide diclofenac clopidogrel cetirizine carbamazepine cafeine bisoprolol bezafibrate atorvastatine atenolol

acide fenofibrique

Pharmaceutiques

STEU 0

5000 10000 15000 20000 25000 30000

SORTIE

Sotalol

Hydroxy- ibuprofène

Gabapentine

S1 S2 S3 S4

(15)

0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800

THIL HAILLAN TAILLAN CANTINOLLE ROCADE RESERVE

Concentrations (ng/L)

AMPA glyphosate terbutylazine terbutryn tebuconazole propiconazole metolachlor OA metolachlor ESA metolachlor linuron imidaclopride STEU

Glyphosateet AMPA (Acide aminométhylphosphonique)

PLUVIAL?

Pesticides

S1 S1 S1 S1

S1 S2 S3 S4

(16)

0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800

AMPA glyphosate terbutylazine terbutryn tebuconazole propiconazole metolachlor OA metolachlor ESA metolachlor linuron imidaclopride hydroxysimazine hexazinone fipronil sulfone STEP

S1 S2 S3 S4

Pesticides

(17)

0 50 100 150 200 250 300

THIL HAILLAN TAILLAN CANTINOLLE ROCADE RESERVE

terbutylazine terbutryn tebuconazole propiconazole metolachlor OA metolachlor ESA metolachlor linuron imidaclopride hydroxysimazine hexazinone fipronil sulfone fipronil sulfide fipronil desulfinyl fipronil DMST DMSA diuron dimetachlore diflufenican diazinon DCPMU carbendazim azoxystrobine

atrazine desisopropyl (DIA) atrazine déséthyl (DEA) atrazine 2 hydroxy atrazine acétochlore ESA

STEU

Métolachlor et métabolites (OAet ESA) : amont agricole

S1

S1 S2

S1 S1

S3

S1

S4

Pesticides

(18)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

THIL (n=3)

HAILLAN (n=1)

TAILLAN (n=1)

AVAL STEP (n=5)

ROCADE (n=6)

RESERVE (n=5)

PNEC = 0,77 ng/L

≈ X3

 Quantification systématique au dessus de la PNEC = risque environnemental dès l’amont

 Augmentation après le rejet de la STEP => confirme HYP réseau serait une source importante

Résultats - Milieu naturel - Fipronil

x9

S1 S2 S3 S4

(19)

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Score

Score Danger Score Risque

Score Amplitude CONC Score Occurrence 0,00

0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Score

Score Danger Score Risque

Score Amplitude CONC Score Occurrence

• Parmi les substances du « top 20 », 7 présentent unrisque de dépassement des PNEC :

 l’Atrazine 2 hydroxy (métabolite pesticide),

 le Diclofénac (pharmaceutique),

 les Nonylphénols (AKP),

 le BPA (plastifiant),

 l’EHMC (filtre UV),

 leFipronil(pesticide),

 le DDD 2 4’ (OCP)

• Pour les autres, le score est principalement « guidé » par le scoreoccurrenceet par le scoredanger(EHMC - FUV).

• Le score amplitude des concentrationsest important pour l’AMPA(un métabolite de pesticide (Glyphosate) et aussi produit de dégradation des phosphonates), laGabapentine,l’Oxazépam et le Sotalol (3 médicaments) et pour le Toluène (BTEX).

Danger : tox /+ devenir Risque : PNEC

Amplitude : dépassement de conc.

Occurrence : fréq de quanti

PRIORISATION DES MICROPOLLUANTS ORGANIQUES DANS LE MILIEU : TOP 20 DES COMPOSES A ENJEUX (adapté de Botta, 2017)

AMPA

Fipronil

Gabapentine

EHMC

(20)

CONCLUSION MICROPOLLUANTS ORGANIQUES

 Présence très marquée (conc./fréquence) des Pharmaceutiques et des Pesticides

 Composés amont : Métolachlor et métabolites (agricole)

 Composés ubiquistes : PCB, HAP (pollution diffuse)

 Composés post. STEU : Pharmaceutiques, Pesticides / Biocides, FUV

 Composés post. EP : Glyphosate / AMPA, Pesticides / Biocides

 TOP 20 : Pharmaceutiques (Gabapentine), FUV (EHMC), Biocides

(Fipronil), Pesticides (Glyphosate / AMPA)

(21)

STEU

S1 S2 S3 S4

Etude de la contamination de la Jalle de Blanquefort

Micropolluants organiques et Métaux

(22)

érosion Précipitations

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Croûte Cont. MES - Rivière Eau - Rivière Eau de surface

Eau de nappe

érosion Croûte cont./ Roche ^MES

Sol

Les métaux dans l’environnement

0 50 100 150 200 250 300 350

Thill Cant Roc Res

V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al Fe

Exemple:

Sr nappes : 755 µg/l (58-3400) Sr rivière : 125 µg/l (45-209) Sr eau de pluie : 13 µg/l (1,4-144) Métaux : naturellement présents  Bruits de fonds géochimiques

- Nature des sols drainés

- Intensité des processus d’altération - Solubilité et réactivité (partition)

Al Fe

Ba

Sr

(23)

érosion Précipitations

Eau de surface Eau de nappe

érosion Croûte cont./ Roche ^MES

Sol

Les métaux dans l’environnement

Exemple:

Sr nappes : 755 µg/l (58-3400) Sr rivière : 125 µg/l (45-209) Sr eau de pluie : 13 µg/l (1,4-144)

Métaux : non dégradables

Concentrations fortement modifiées

par les pressions anthropiques Métaux : naturellement présents  Bruits de fonds géochimiques

Nature des sols drainés -

Intensité des processus d’altération -

Solubilité et réactivité (partition) -

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Croûte Cont. MES - Rivière Eau - Rivière 0

50 100 150 200 250 300 350

Al Fe

Ba

Sr

(24)

0 50 100 150 200 250 300 350

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Concentrations dissoutes (µg/l)

Dominance : Strontium>Fer quel que soit le site

Sr Sr Sr Sr

Fe Fe Fe Fe

S1 S2 S3 S4

(25)

0 20 40 60 80

V Cr Co Ni Cu Zn As Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al

X

Fe

Dominance : Strontium>Fer>Baryum/Aluminium

Ba Ba Ba Ba

Al

Al Al Al

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(26)

0 5 10 15 20 25

V Cr Co Ni Cu Zn As Mo Ag Cd Sn Sb Pb Th U

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb

X

Ba Pb Th U

X X

Al Fe

Dominance : Strontium>Fer>Baryum/Aluminium>Zinc>Nickel>Cuivre

Zn Cu Cu Cu

Zn

Cu

Zn Zn

Ni Ni Ni Ni

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(27)

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co

X

Ni

X

Cu

X

Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb

X

Ba Pb Th U

X X

Al Fe

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

V Cr Co As Mo Ag Cd Sn Sb Pb Th U

Dominance : Strontium>Fer>Baryum/Aluminium>Zinc>Nickel>Cuivre>Molybdène, …

Mo Mo

As As

V V

Cr Cr

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(28)

0 50 100 150 200 250 300 350

World rivers

V Cr Co Ni Cu Zn As

Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba

Pb Th U Al Fe

 Abondance naturelle : lien géologie/solubilité + Apports anthropiques Dominance : Strontium>Fer>Baryum/Aluminium>Zinc>Nickel>Cuivre>Molybdène, …

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Fe

Fe Fe

Sr Sr Sr

Sr Ba Al

Ba Al

S1 S2 S3 S4

(29)

0 5 10 15 20 25

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb

X

Ba Pb Th U

X

Al

X

Fe

0 5 10 15 20 25

World rivers

V Cr Co Ni Cu

Zn As Mo Ag Cd

Sn Sb Pb Th U

 Abondance naturelle : lien géologie/solubilité + Apports anthropiques Dominance : Strontium>Fer>Baryum/Aluminium>Zinc>Nickel>Cuivre>Molybdène, …

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Zn Cu Cu

Cu

Zn Zn

Ni Ni Ni

S1 S2 S3 S4

(30)

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al Fe Mo 4.8

Sn 4.5 Ag 3.7 Cu 3.2 Ni 2.3 Zn 2.3 Co 2.2 Fe 1.8 Cd 1.7 Pb 1.5 As 1.4 Sb 1.4 Cr 1.3 V 1.2 Sr 1.2 U 1.0 Al 0.9 Th 0.8 Ba 0.8

Evolution spatiale des métaux dissous

S1 S2

Cant/Thil

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Sr Sr

Fe

(31)

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al Fe 0

50 100 150 200 250 300 350

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al Fe Mo 4.8

Sn 4.5 Ag 3.7 Cu 3.2 Ni 2.3 Zn 2.3 Co 2.2 Fe 1.8 Cd 1.7 Pb 1.5 As 1.4 Sb 1.4 Cr 1.3 V 1.2 Sr 1.2 U 1.0 Al 0.9 Th 0.8 Ba 0.8

Al 2.2 Cr 1.6 U 1.3 Th 1.2 Ba 1.2 V 1.2 Sb 1.0 As 0.9 Sr 0.9 Pb 0.9 Cd 0.8 Ni 0.7 Cu 0.7 Zn 0.6 Fe 0.6 Mo 0.6 Co 0.6 Sn 0.4 Ag 0.4

Evolution spatiale des métaux dissous

S1 S2 S3

Cant/Thil Roc/Cant

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Sr Sr

Fe Fe

(32)

0 50 100 150 200 250 300 350

Mo 4.8 Sn 4.5 Ag 3.7 Cu 3.2 Ni 2.3 Zn 2.3 Co 2.2 Fe 1.8 Cd 1.7 Pb 1.5 As 1.4 Sb 1.4 Cr 1.3 V 1.2 Sr 1.2 U 1.0 Al 0.9 Th 0.8 Ba 0.8

0 50 100 150 200 250 300 350

Al 2.2 Cr 1.6 U 1.3 Th 1.2 Ba 1.2 V 1.2 Sb 1.0 As 0.9 Sr 0.9 Pb 0.9 Cd 0.8 Ni 0.7 Cu 0.7 Zn 0.6 Fe 0.6 Mo 0.6 Co 0.6 Sn 0.4 Ag 0.4

Zn 1.5 Cd 1.5 Sn 1.2 U 1.1 Cu 1.1 Sb 1.1 V 1.1 Ba 1.0 As 1.0 Co 1.0 Sr 1.0 Ni 1.0 Pb 1.0 Th 1.0 Mo 1.0 Fe 0.9 Ag 0.8 Al 0.8 Cr 0.6

Stabilisation  pas d’apport?

0 50 100 150 200 250 300 350

Evolution spatiale des métaux dissous Cant/Thil Roc/Cant Res/Roc

S3 S4

Concentrations dissoutes le long du continuum de la Jalle

Sr Sr

Fe

(33)

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Mo Ag Cd Sn Sb Ba Pb Th U Al Fe

[d isso u tes ] / [to tal es ]

+ Métaux sous forme particulaire?

Sédiments de route

Importance de la phase particulaire selon les métaux

[totales]=dissoutes+particulaires

(34)

0 300 600 900 1200 1500

0 50 100 150 200 250 300 350

Concentrations totales (µg/l)

Dominance phase totale de Fe>Sr/Al>Ba

Fe Fe Fe

Fe

Al Al Al

Al Sr Sr

Sr Ba Sr Ba Ba

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(35)

0 10 20 30 40

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni Cu Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb

X

Ba Pb Th U

X X

Al Fe

Dominance phase totale de Fe>Sr/Al>Ba>Zn>Cu/Ni

Zn

Zn Cu Cu

Cu

Cu Ni Ni Ni Ni

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(36)

0 50 100 150 200 250 300 350

V Cr Co Ni

X

Cu

X

Zn As

X

Sr Mo Ag Cd Sn Sb

X

Ba Pb Th U

X X

Al Fe

0 2 4 6 8

V Cr Co As Mo Ag Cd Sn Sb Pb Th U

X

Dominance phase totale de Fe>Sr/Al>Ba>Zn>Cu/Ni>Cr, Pb, Mo, ..

Mo Mo Mo

Mo

V V

Cr Cr Cr Cr

Co Co

As As As As

Pb

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

S1 S2 S3 S4

(37)

0 300 600 900 1200 1500

0 50 100 150 200 250 300 350

Evolution spatiale des métaux totaux

Mo 6.2 Cu 3.7 Sn 2.9 Zn 2.7 Ni 2.3 Co 1.9 Fe 1.5 Sb 1.3 Sr 1.2 Cd 1.2 U 1.1 Cr 1.1 As 1.1 V 1.0 Th 0.9 Al 0.9 Pb 0.8 Ba 0.8 Ag 0.7

Cant/Thil

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

Sr Sr Fe Fe

S1 S2

(38)

0 300 600 900 1200 1500

Cd 2.5 Al 2.4 Cr 1.5 Pb 1.5 V 1.4 Ba 1.3 U 1.2 Ag 1.2 Th 1.1 As 1.1 Sb 1.1 Sr 1.0 Ni 0.7 Co 0.7 Zn 0.7 Fe 0.6 Mo 0.6 Cu 0.6 Sn 0.5 0

50 100 150 200 250 300 350

Evolution spatiale des métaux totaux

S1

Cant/Thil Roc/Cant

Stabilisation  pas d’apport?

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

Sr Sr

Fe Fe Al Al

S2 S3

(39)

0 300 600 900 1200 1500

Cd 2.5 Al 2.4 Cr 1.5 Pb 1.5 V 1.4 Ba 1.3 U 1.2 Ag 1.2 Th 1.1 As 1.1 Sb 1.1 Sr 1.0 Ni 0.7 Co 0.7 Zn 0.7 Fe 0.6 Mo 0.6 Cu 0.6 Sn 0.5

Pb 3.0 Ag 2.3 Fe 2.2 Al 2.2 Zn 2.0 Cu 1.5 Co 1.5 Sn 1.4 Th 1.3 V 1.2 U 1.2 As 1.2 Sb 1.1 Ba 1.1 Ni 1.1 Cd 1.0 Sr 1.0 Mo 1.0 Cr 0.8 0

50 100 150 200 250 300 350

Evolution spatiale des métaux totaux

Res/Roc Cant/Thil Roc/Cant

Concentrations totales le long du continuum de la Jalle

Sr Sr

Fe

Fe Al

Al

S3 S4

(40)

V Cr Co Ni Cu

Zn As Sr Mo Ag

Cd Sn Sb Ba Pb

Th U

Teneur (µg/l)Teneur (µg/l)Teneur (µg/l)Teneur (µg/l)

Temps humide : fév. 2016 Temps sec : sept. 2016

+

+ +

Teneurs + fortes temps humide pour Zn, Cd, Sb, Pb, Co, Mo, Th:

eaux pluviales ou by-pass?

Teneurs + fortes temps sec pour Sr, Ni, Ag : apports des

nappes et/ou STEU

Evolution des concentrations en fonction de l’hydrologie

+

(41)

Conclusion pour les métaux dans la Jalle

Pb 3.0 Ag 2.3 Fe 2.2 Al 2.2 Zn 2.0 Cu 1.5 Co 1.5 Sn 1.4 Th 1.3 V 1.2 U 1.2 As 1.2 Sb 1.1 Ba 1.1 Ni 1.1 Cd 1.0 Sr 1.0 Mo 1.0 Cr 0.8 Mo 6.2

Cu 3.7 Sn 2.9 Zn 2.7 Ni 2.3 Co 1.9 Fe 1.5 Sb 1.3 Sr 1.2 Cd 1.2 U 1.1 Cr 1.1 As 1.1 V 1.0 Th 0.9 Al 0.9 Pb 0.8 Ba 0.8 Ag 0.7