HAL Id: tel-01777226
https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01777226
Submitted on 24 Apr 2018
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
les composés organo-halogénés (AOX et EOX) :
application à l’étude d’accumulation et de relargage des EOX par Anodonta cygnea L., exposé in situ aux
effluents d’une usine de pâte à papier
Frank Hayer
To cite this version:
Frank Hayer. Estimation de la contamination du milieu aquatique par les composés organo-halogénés (AOX et EOX) : application à l’étude d’accumulation et de relargage des EOX par Anodonta cygnea L., exposé in situ aux effluents d’une usine de pâte à papier. Ecotoxicologie. Université Paul Verlaine - Metz, 1997. Français. �NNT : 1997METZ045S�. �tel-01777226�
AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie.
Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document.
D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale.
Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr
LIENS
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
i . ;
rt
"r,
IJniversité
4 a
THESE
Présentée à l'Université de Metz en vue de I'obtention du srade de : DOCT'EURDE L'UNIVERSITE DE I4'ETZ
Mention : Sciences de la vie Spécialité : Ecotoxicologie
par
FTankHAYER
Titre
Professeur à I'Université de Metz Professeur à I'Université de Paris Sud Docteur en Chirnie Laborelec Linkebeek Prot-esseur à l'Université de Metz
Ingénieur à I'Agence de I'Eau Rtrin-l\{euse
[ J . P . R . E . S . - E.B.S.E.
Centre cle Recherches Ecologiques Equipe d' Ecotoxicologie
Directcur cle 'fhèse Rapporteur Raopodeur Examinateur Ilxaminateur
Estimation de la contamination du milieu aquatique par les composés organo-halogénés (AOX et EOX).
Application à l'étude d'accumulation et de rel:rrgage des EOXparAnodonta cygneaL,, exposé in situ aux effluents d'une usine de pâte à papier.
Soutenue le 6 Novembre 1997 devant la comrnission d'eramen : Jean Clauiie PII{AN
François RA\'IADE, i,éon DLi\/ IVIER Paule VASSEI.Jit l\,Iarc IIABUT
BIBLIOTHEQU E UNIVERSITAIRE
3ù cle4s
lvfichel KFLAI-,ANSKI Ingénieur à la Direction des Ë,tudes et Rechercbe c'EDF Examinateur
U.F.R. Sci. F.A.
Estimation de la contamination du milieu aquatique par les composés organo-halogénés (AOX et EOX).
Applicntion à l'étude d'accumulation et de relargage des EOX pnr .,tl nodonta cygnea L., expos ê, in situ aux eflluents d'une usine de pâte à papier.
Soutenue le LNovembre lggT devant la commission d'examen : Professeur à I'Université de Metz
Prbfessêur à I'Université de Paris Sud Docteur en Chimie Laborelec Linkebeek Professeut l I'Uriiversité de Metz
Ingénieur à I'Agence de I'Eau Rhin-Meuse
Ivlichel KHALANSKI lngénieur à la Direction des Etudes et Rëcherche d'EDF Examinateur
Ce travail a été imprinré sur du papier recyclé, non blanchi au chlore.
Centre de Recherches Ecologrques Equipe d'Ecotoxicologie
THESE
Présentée à I'Université de Metz en rnre de I'obtention du grade de : DOCTEUR DE L'UNT\æRSITE DE N '.ETZ,
Mention : Sciences de la vie Spécialité : Ecotoxicologie
par
Frank HAYER
Directeur de Thèse Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur
{@tt rÈ ri;i qlr o$SÈ
Titre
Jean Claude PIFIAN François RAIVIADE LéON DWTVIER Paule VASSEUR Marc BABUT
{
d mrA, p**rl^,
{ ffi ,t ry (* , à., F-ffi" mnlvt lqq8)
Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au Laboratoire d'Ecotoxicologie du Centre de Recherches Ecologiques de I'Université de Metz. Il a été dirigé par le Professeur Jean Claude Pihan, et financé par l'Agence de I'Eau Rhin - Meuse.
Avant d'exposer les résultats de mes recherches, il m'est agréable de remercier tous ceux et celles qui m'ont apporté, à divers titres. leur aide et leur amitié dans la réalisation de ce travail.
J'aimerais tout d'abord exprimer ma profonde reconnaissance à Monsieur Jean Claude PIHAN, Professeur à I'Université de Metz, pour son accueil au Centre de Recherches Ecologiques, et pour la confiance qu'il m'a témoigné tout au long de la réalisation de ce travail.
Je suis très sensible à l'honneur que me font Monsieur François RAMADE, Professeur à I'Uniyersité de Paris Sud, et Monsieur Léon DUVIVIER, Docteur en Chimie et responsable du département chimie des eaux à Laborelec, en acceptant la lourde tache de rapporteurs. Qu'ils trouvent ici le témoignage de ma plus sincère reconnaissance.
Mes sincères remerciements à Monsieur Marc BABUT, Ingénieur d'études à l'Agence de I'Eau Rhin - Meuse, pour l'intérêt qu'il a porté à ce travail, et pour avoir accepté de participer au jury.
Je tiens également à remercier Mademoiselle Paule VASSEUR, Professeur à I'Université Metz. et Monsieur Michel KHALANSKI, lngénieur senior au Département Environnement de Direction des Etudes et Recherche à EDF, pour leur participation au jun' .
Je tiens à exprimer mes plus profonds remerciements à lvlonsieur Philippe WAGNER, Technicien au Centre de Recherches Ecologiques, pour son aide efftcace et précieuse dans l'élaboration, la réalisation et la photographie de toutes les expérimentations de terrain. ainsi qu'à Madame Mireille OLLIVIER. Documentaliste au Centre de Recherches Ecologiques. pour son aide dans la documentation et la correction du manuscrit.
Merci à Danièle BEALJFILS, Catherine FIERHAMMER, Nathalie KLEINEN, Marie Claire MICFIEL, Etienne MORI{AIN, Jean François POINSAINT et Philippe ROUSSELLE pour leur disponibilité, et qui ont contribué de diverses façons à ce travail, ainsi qu'à lvlichel RIBETTE pour les photographies des mollusques.
De manière générale, je tiens à remercier tout le personnel. étudiants, thésards et ex-thèsards que j'ai eu le plaisir de rencontrer au Centre de Recherches Ecologiques durant ces cinq demières années.
de la
et abréviations Liste des figures, tableaux, Photos
I.1. Les composés organo-halogénés 17
I. l. l. La formation naturelle de composés organo-halogénés 17 I.1.2. Les composés organo-halogénés d'origine anthropique 20
I.2. L'industrie de la pâte à papier 22
I.2.1. Généralités 22
1.2.2. Fabncation de la pâte à papier 22
L2.2.1. Composition du bois 22
1.2.2.2. Les différentes pâtes à papier 24
I.2.2.3. Les pâtes chimiques et le procédé Kraft 24
I.2.3. Pollution par l'industrie papetière 29
l.2.3.L Pollution de I'air 29
1.2.3.2. Pollution des sols 30
1.2.3.3 . Pollution de I'eau 3 I
I.3. Effets des rejets des usine de pâte à papier sur l'écosystème aquatique 35
I.3.1. Effets sur la flore aquatique 35
I.3.2. Effets sur les invertébrés aquatiques 36
I.3.3. Effets sur les poissons 38
I.3.4. Effets sur les mammifères 42
I.4. Accumulation de composés organo-halogénés dans l'écosystème aquatique 43
I.4.1. Physico-chimie des organo-halogénés 43
I.4.2. Accumulation des organo-halogénés sur les matières en suspension et dans les sédiments 44 I.4.3. Accumulation de composés organo-halogénés dans les organismes aquatiques 47 I.5. Utilisation des paramètres de groupe pour la quantification des composés organo-halogénés '52
I.5.1. Généralités 52
I.5.2. Quantification des composés organo-halogénés dans I'eau 53 I.5.3. Quantification des composés organo-halogénés dans les sédiments et les sols 54 I.5.4. Quantification des composés organo-halogénés dans le matériel biologique 54
Introduction
Chapitre I : Analyse bibliographique
II.1. Présentation du matériel biologique III. l. l. L'anodonte cygne. Anodonta cygnea
il.1.1. l. Systématique - Morphologie II. I .1.2. Répartition géographique - Habitat' I I . l. 1 . 3 . B i o l o g i e - Ecologie
II. 1.2. Les autres mollusques étudiés II. I .2.1 . Unio pictorum
II. I .2.2. Dreissena polymorpha II.l .2.3. Viwpants vtvparus
11.2. Collecte, conditionnement, trAnsfert et exposition des rnollusques I1.2. l. Collecte
1I.2.2. Conditionnement au laboratorre II.2.3. Transfert et exposition
II.3. Présentation du site d'étude
II.3.l. L'usine de pâte à papier de Harnoncourt II.3.2. Les stations d'étude
II.4. Méthodes de dosage des cbmposés organo-halogénés II.4. I .Le dosage microcoulomètrique
I I . 4 . l . l . P r i n c i p e
II.4 .l'2. Vérifrcation et calibrage de la titration II.4 .2. Dosage des AOX dans I'eau
II.4 .2.1. Prélèvement et traitement de l'échantillon
II.4 .2.2. Adsoqption et titration des composés organo-halogénés II.4 .2.3. Précautions à prendre
II.4.3. Dosage des AOX dans les sédiments
II.4.3.1. Prélèvement et traitement de l'échantillon
II.4 .3.2. Adsorption et titration des composés organo-halogénés II.4.3.3 . Vérification de I'adsorption
II.4.4. Dosage des EOX dans les mollusques
II.4 .4.1. Prélèvement et traitement des mollusques II.4 .4.2. Dissection des mollusques
II.4 .4.3. Extraction et titration des composés organo-halogénés
5 7 5 7 5 7 5 9 5 9 60 60 6 l 62 63 63 63 64 65 6 6 6 7 6 9 69 6 9 7 T 72 72 72 74 74 75 75 7 5 76 76 77 7 7
III.l. Introduction - Objectifs de l'étude
III.2. Etude spatiale : réalisation de profils longitudinaux de la concentration en AOX lllz.l. Présentation des cours d'eau étudiés
111.2.2. Protocole de prélèvement 111.2.3. Résultats
III.2.3. l. La lvloselle 111.2.3.2. La Nleurthe I1I.2.3.3. La Meuse 111.2.3.4. La Chiers
III.3. Etude temporelle : suivi de la concentration en AOX dans I'eau et les sédiments III.3.l. Présentation des stations d'étude
III.3.2. Protocole de prélèvement III.3.3. Résultats
I I I . 3 . 3 . 1 . C o n c e n t r a t i o n s e n A O X d a n s I' e a u
III.3 .3.2. Concentrations en AOX dans les sédiments I I I . 4 . D i s c u s s i o n
I I I . 5 . C o n c l u s i o n s
8 t 8 2 8 2 8rl 8 4 8 4 8 6 8 6 8 8 8 8 8 8 8 8 9 0 9 0 9 2 9 5 9 7
9 9 1 0 0 t 0 l l 0 l l 0 l
t 0 r
1 0 2 102
r02
t02 IV.1. Introduction - Objectifs de l'étude
IV.2. Protocole expérimental
IV.2. l. Collecte. conditionnement. transfert et exposition des anodontes IV .2.2. Prélèvement et analyse de l'eau
IV.2.3. Prélèr'ement et analyse des sédiments IV.2.4. Prélèvement et analyse des anodontes IV.2.5. Etude statistique
IV.3. Résultats
IV.3.l. Résultats des analyses de I'eau IV.3.I. l. Phvsico-chimie de I'eau
Chapitre IV : Accumulation métalliques
de micropolluants organo-halogénés chez Anoclont& cygttea
et
IV.3.1.2. Contamination de I'eau par les AOX IV.3.2. Résultats des analyses des sédiments IV.3.3. Résultats des analvses des anodontes
IV.3.3. l. Condition physiologique IV.3.3. l. l. Ivlortalité -comportement
IV.3.3. 1.2. Pourcentage de poids sec - pourcentage de poids de lipides IV.3.3.2. Micropolluants métalliques dans les anodontes
lV .3.3.2. Micropolluants organo-halogénés dans les anodontes IV.4. Discussion
IV.5. Conclusions
t 0 2 t 0 4 1 0 5 1 0 5 t 0 5 r 0 5 1 0 7
r07
I l 0 I t 3
I l 5 I 1 6 I t 6
rt7
LT7 t 1 7 I l 8 l l 8 l t 8 l l 8 I 1 9 t2l r23 123 123
r24
t24 132 t32 t37
Chapitre V : Etude de I'accumulation de composés organo-halogénés extractibles chez quatre espèces de mollusques aquatiques
V.1. Introdtrction - Objectifs de l'étude V .2. Protocole expérimental
V .2. l. Collecte, conditionnemeut. transfert et exposition de mollusques V .2.2. Prelèvement et analyse de I'eau
V.2.3. Prélèvement et analy'se des sédiments V .2.4. Prélèvement et anall'se des mollusques V .2.5. Etude statistique
V.3. Résultats
V.3. l. Résultats de I'analyse de I'eau V . 3 . 1 . 1 . P h y ' s i c o - c h i m i e d e I ' e a u
V.3 .I .2. Contamination de l'eau par les AOX V .3.2. Résultats de I'analyse des sédiments V.3.3. Résultats de l'âral1'se des mollusques
V.3.3. I . Condition ph)'siologique V . 3 . 3 . 1 . 1 . M o r t a l i t é
V.3 .3.1 .2. Pourcentage de poids sec - pourcentage de lipides V . 3 .3 . 2 . A c c u m u l a t i o n d e s E O X
V.3.3.3. Cinétiques d'accumulation des EOX par A. cygnecr V . 4 . D i s c u s s i o n
V . 5 . Conclusions
extractibles dans différents organes de Anodonta cygneu
Chapitre VII : Etucle du relargage de composés organo-halogénés extractibles chez Anodonta cygnea
VI.1. Introduction - Objectifs de l'étude VI.2. Protocole expérimental
VI.2. l. Collecte, conditionnement. transfert et exposition des anodontes VI.2.2. Prélèvement et anal)'se de I'eau
VI.2.3. Prélèvement et anah'se des anodontes V1.2.4. Etude statistique
YI.3. Résultats
VI.3.l. Résultats de l'analyse de I'eau VI.3. l. l. Ph.v-sico-chimie de I'eau
VI.3.1.2. Contamination de I'eau par les AOX V1.3.2. Résultats de l'anall'se des anodontes
VI.3.2. l. Caractéristiques morphologiques W.3.2.2. Paramètres ph1'siologiques
V 1 . 3 . 2 . 2 . 1 . M o r t a l i t é
V13.2.2.2. Indice de condition
VL3.3. Etude des difterents organes de Anodonta cygnect VI.3.3. l. Indices organiques
VI.3.3.2. Pourcentage de poids sec - pourcentage de lipides VI.3.3.3. Accumulation des EOX
VI.3.4. Slnthèse: I'organisme entier
\1.4. Discussion VI.5. Conclusions
\1I.1. Introduction - Objectifs de l'étude VII.2. Protocole expérimental
VII.2. l. Collecte, conditionnement et exposition des anodontes à la station contaminée
1 3 9 t 1 0 1 4 0 l 4 l t 4 l l 4 l r42 t42 142 1 4 3 144 144 t 4 5 t 4 5 1 4 5 t46 t46 1 4 8 l 5 l 1 5 9 t 6 l 164
t65 r65 165
V1I.2.2. Transfert et exposition des anodontes à la station non contaminée VIL2.3. Prélèvement et analvse de I'eau
VII.2.4. Prélèvement et analyse des anodontes VII.2.5. Etude statistique
VII.3. Résultats
VII.3.I. Résultats de I'analyse de I'eau VII.3.2. Résultats de I'analyse des anodontes
VII.3.2. l. Condition physiologique VII.3.2. l. l. Mortalité
VII.3.2. 1.2. Indice de condition
VII.3.2. 1.3. Pourcentage de poids sec- pourcentage de lipides V11.3.2.2. Relargage des EOX
VII.4. Discussion VII.5. Conclusions
t66 167
r67 r67
167 t67 1 6 8 1 6 8 r 6 8 1 6 9 t70 1 7 l t73 1 7 5
Synthèse
177
Perspectives
1 8 5
Référên ces bi bliographiq ues
1 8 9
Annexes
201
Figure l. I : F i g u r e 1 . 2 : F i g u r e 1 . 3 : F i g u r e 1 . 4 : F i g u r e 1 . 5 : F i g u r e 1 . 6 : F i g u r e 1 . 7 :
F i g u r e 1 . 8 : F i g u r e 1 . 9 : F i g u r e l . l 0 : F i g u r e l . l l : Figure l lZ . F i g u r e l . 1 3 : F i g u r e l . 1 4 : F i g u r e 1 . I 5 : Figure I 16 : F i g u r e l . L 7 : F i g u r e l . l 8 : F i g u r e l . l 9 :
F i g u r e 1 . 2 0 : F i g u r e 1 . 2 I :
Exemple de I'halogénation enzymatique de phénols.
Formition de PCDDs et PCDFs par biohalogénation du 2,4,5-trichlorophénol e t a l . , 1 9 8 9 \ .
Quantités et flux de composés organo-hatogénés (x l0' tonnes par I'environnement en Suède (Asplund, 1992).
Constitution du bois.
Chaîne de fabrication de la pâte et de papier selon le procédé Kraft (au sulfate).
Formation de déchets lors de la fabrication de la pâte à papier selon le procédé Kraft..
Formation d'AOX (en kilogrammes par tonne de pâte à papier) en fonction de la consommation totale de chlore élémentaire durant l'étape de blanchiment de la pâte à papier (Axegard, 1988).
Quantites a'ÀOX produit par tonne de pâte aux Etat-Unis (Smith & Sprague, 1992).
ioncentrations en2,3,7,8 TCDD (en nanogrammes par tonne de pâte à papier) générées lors du blanchiment de la pâte à papier (Smith & Sprague, 1992).
Volume de F. vesirllilostts (pourcentage par rapport au témoin) en fonction de la concentration de chlorate aprés 6 mois d'exposition (Rosemarin et al..1994).
Croissance apicale de F. vesictLlosls (pourcentage par rapport au témoin) en fonction de la concentration de chlorate aprés 6 mois d'exposition (Rosemann et al., 1994).
Taux d'attaques de S. entomon en fonction de la concentration d'effluent d'une usine de pâte à papier (Leonardsson, 1993).
Activité natatoire de M. ffinis témoin et exposé o l . , 1 9 9 5 ) .
à 656 pg Cl.l-' d'AOX (Kankaanpââ et ( S v e n s o n an) dans
Diversité et densités de poissons dans une à papier (Bagge & Hakkari, 1992).
zone soumlseaux effluents d'une usine de Pâte personnes consolrlmant du poisson Consommation journalière de TCDD-TEQ chez des
contaminé (La\\' & Gudaitis, 1994).
a, solubilité aqueuse ; b, coefficient de partage. en fonction de N carbone * nombre d'atomes de chlore'dans la molécule).
Caractéristiques des AOX dans les EPKB en fonction de leur poids
(Nombre d'atomes de moléculaire et de leur lipophilie (Berry; 1992).
Différentes interactions entre les micropolluants organiques et les substances humiques dans les phases aqueuses et solides (Rav-Acha & Rebhun, 1992).
Concentiations en TCDD (TetraChloroDibenzo-p-Dioxines) dans les sédiments à proximité d'EPKB. Area 1,2:amont rejets: Area 3-18 :aval rejets (Koistinen et al.,
le90).
Schéma général des modalités d'action d'un micropolluant sur un écosy'stème (Ramade, t992).
Corrélation entre octano-eau (Log Ramade, 1992)
le facteur de bioaccumulation (Log BCF) et le coefficient de partage n- P) chez trois espèces de poissons d'eau douce (Veith et al, 1979, in F i g u r e 1 . 7 2 : Modèle de bioaccumulation et
TCDFurane dans une chaîne ( O w e n s e t c t l . , 1 9 9 4 ) .
de biomagnification du 2,3,7,8-TcDDioxine et du 2,3,'7,8- alimentaire à I'aval des rejets d'une usine de pâte à papier
F i g u r e 2 . 1 : Figu re 2.2 : Figure 3. I : Figure 3.2 :
Localisation géographique des trois stations d'étude.
Programmation en température du four de combustion.
Localisation des quatre cours d'eau échantillonnés.
profrls longitudinaux de la concentration en AOX dans I'eau de la Moselle en 1993 d 1996.
F i g u r e 3 . 3 Figu re 3 .4 F i g u r e 3 . 5 F i g u r e 3 . 6 Figu re 3 .7 F i g u r e 3 . 8
F i g u r e 4 . 1 F i g u r e 4 . 2 F i g u r e 4 . 3 Figtr re 4.4 F i g u r e 4 . 5
F i g u r e 4 . 6 :
F i g u r e 4 . 7 .
F i g u r e 5 . I : Figure 5.2 '.
F i g u r e 5 . 3 a : F i g u r e 5 . 3 b : F i g u r e 5 . 4 :
F i g u r e 5 . 6 .
Profils longitudinaux de la concentration en AOX dans I'eau de la Nleurthe et l99lc 1996.
Profils longitudinaux de la concentration en AOX dans I'eau de la llleuse en 199-lg 1996.
Profils longitudinaux de la concentration en AOX dans I'eau de la Chiers'en lD3 d 1996.
Localisation des stations de l'étude temporelle des concentrations en AOX.
Evolution des concentrations en AOX dans I'eau en fonction du temps et des stations.
Evolution des concentrations en AOX dans les sédiments en fonction du tentps et des statlons.
Protocole expérimental de l'étude d'accumulation de micropolluants métalliques et organo-halogénés par Anodonta cygnea.
Evolution de la concentration en AOX dans I'eau au niveau des deux stations.
Evolution de la concentration en AOX, exprimée par rapport au poids sec, dans les sédiments au niveau des deux stations.
Evolution de la concentration en AOX, exprimée par rapport à la matière organique, dans les sédiments au niveau des deux stations.
Evolution des paramètres physiologiques mesurés dans les anodontes en fonction du temps et de la station d'exposition. a) pourcentage de poids sec par rapport au poids frais
; b) pourcentage lipides par rapport au poids sec. Les histogrammes représentent les mo)'ennes, les barres verticales les écarts [pes (n=2 pour tous).
Concentrations métalliques dans les anodonter (pg.g-' poids sec) en fonction du temps et de la station d'exposition. Les histogrammes représentent les mol'ennes, les barres verticales les écarts types (n=2 pour tous).
Evolution des concentrations en EOX dans les anodontes en fonction dtr temps et de la station d'exposition. a) en fonction du poids frais, b) en fonction du poids sec. c) en fonction des lipides. Les histogrammes représentent les movennes, les barres verticales les écarts tlpes (n=2 pour tous).
Protocole expérimental de l'étude d'accumulation d'EOX par quatre espèces de mollusques aquatiques.
Evolution de la concentration en AOX dans I'eau au nil'eau des trois stations (l'intémrption du profil de la station 2 est due à un dysfonctionnement du préleveur automatique).
Concentrations en AOX dans les sédiments (pg Cl.g-' PS) en fonction de en AOX dans I'eau.
Concentrations en AOX dans les sédiments (pg Cl.g-'tr,to) en concentration en AOX dans I'eau.
Evolution du pourcentage de poids sec (/poids frais) en fonction du temps et de la station d'exposition chez les quatre espèces de mollusques. Les histogrammes représentent les movennes, les barres verticales les écarts tlpes (.4. cvgneq, n=4 '. U. pictonrm, n:3 ; D.
po lymo rpha, V. vivipartts, n=2).
Evolution du pourcentage de lipides (/poids sec) en fonction du temps et de la station d'exposition chez les quatre espèces de mollusques. Les histogrammes représentent les movennes. les barres verticales les écarts tlpes (.4. cvgnea, n=4 '- U. pictontm, n=3 ; D.
polymorpha, V. viviparus, n=2).
Evolution de la concentration en EOX (pg Cl.g'' PF) en fonction du temps et de la station d'exposition chez les quatre espèces de mollusques. Les histogrammes représentent les moyennes, les barres verticales les écarts types (1. cvgned, n=4 . U. pictontm, n=3 , D.
polymorpha, V. viviparus, n=2).
Evolution de la concentration en EOX (pg Cl.g-l PS) en fonction du temps et de la station d'exposition chez les quatre espèces de mollusques. Les histogrammes représentent les moy'ennes, les barres verticales les écarts tlpes (1. cygnea, n=4 , U.
pictorunt, n=3 ; D. polymorpha, V. viviparus, n=2).
la concentration fonction de la
F i g u r e 5 . 7 :
Figurç- 5.8 :
F i g u r e 5 . 9 :
Figure 6 l : Figu re 6.2 : F i g u r e 6 . 3 : Figurc 6.4 : Figure 6.5 :
F i g u r e 6 . 6 :
Figure 6.7 :
F i g u r e 6 . 8 :
F i g u r e 6 . 9 .
F i g u r e 6 . 1 0 a Figure 6. 10b F i g u r e 6 . 1 I :
F i g u r e 6 . 1 2 :
F i g u r c 7 . 1 : Figu re 7 .2a '.
Figure 7 .2b : Figu rc 7 .3 :
Figurc 8. I :
Figure 8.2 :
Eyolution de la conccntration en EOX (pg Cl.g-' lipidcs) cn fonction du tenrps ct dc la station d'exposition chez les quatre espèces de mollusques. Les histogrammes représcntcnt les mo1'cnnes, les barrcs l'erticalcs lcs écarts t1'pcs (1. cvgnea, n=4 ; U.
pictonmt, n=3 ; D. polymorphct, V. viviparus, n=2).
Cinétiques d'accumulation d'EOX cbez Anodonta cygnea exposés aus stations 2 et 3 (mo1'cnne + écart tlpe ; n=4 pour tous).
Protocole espérimental de l'étude d'accumulation d'EOX dans différents organes dc Anodonta q;gnea.
Evolution de la concentration en AOX dans l'eau des trois stattons.
Eyolution dc I'indicc de condition cn fonction du temps et dc la station d'c.xposition. Lcs histogrammes représcntent les mo1'ennes. les barres verticales les écarts tlpcs (n=9).
Evolution dcs indices organiques en fonction du tcrnps ct de la station d'cxposition. Les histograrnmes représentent les moy'ennes, les barres verticales les écarts fpes (n=9).
Evolution du pourcentagc dc poids sec (/poids frais) en fonction du tcnlps et dc la station d'erposition dans lcs différents organes. Les histogrammes représentcnt les movennes, les barres verticalcs les écarts ty'pes (n=3 pour tous).
El'olution du pourcentage de lipides (/poids sec) en fonction du temps et de la station d'exposition dans les différents organes. Les histogramrnes représentent les mol'cnncs, les barres verticales les écarts tlpes (n=3 pour tous).
Evolution de la concentration en EOX (pg Cl g' poids frais) en fonction du temps et dc la station d'exposition dans les diffcrents organes. Les histogrammes représentent les movennes, les barres verticalcs les écarts tlpcs (n=3 pour tous).
Evolution de ta concentration en EOX (pg Cl.g-' poids sec) en fonction du temps et de la station d'exposition dans lcs différents organes. Les histogranmes rcprésentcnt lcs mo)'ennes, les barres lerticales les écarts tlpes (n=3 pour tous).
Evolution de la concentration en EOX (pg Cl.g-' lipides) en fonction du tcmps et de la station d'exposition dans les différents organes. Les histogrammes représentent les mo)'ennes, les barres verticales les écarts tlpes (n=3 pour tous).
: Evolution du facteur de concentration dans les trois organes en fonction du temps à la station 2.
:Evotution du facteur de concentration dans les trois organes en fonction du temps à la station 3.
Comparaison du facteur de concentrations dans les différents organes de Anoclonta ct'gnea exposé durant 9l jours au niveau des trois stations (calculés à partir dcs concentrations en EOX exprimées par rapport au poids sec).
Evolution de la concentration en EOX dans les anodontes enticrs en fonction dc la station et du temps d'esposition. Les concentrations sont calculées à partir des concentrations dans les organes et les restes. a) en fonction du poids frais, b) en fonction du poids sec, c) en fonction dcs lipides.
Protocole expérimental dc l'étude de relargage d'EOX pt Anodontct c)'gnect.
Elolution du pourcentage dc poids scc chez les anodontes transférés et exposés à la station l.
Evolution du pourcentage de lipides chez les anodontes transferés et exposés à la station l.
Evolution de la concentration cn EOX dans lcs anodontes après le transfe rt à la station l.
A) en fonction du poids frais, b) en fonction du poids sec, c) en fonction des lipides. Les points représcntent lcs ntoy'enncs, lcs barrcs vcrticalcs les écart t1'pcs (n=4).
Slnthèse des phascs d'accumulation ct de rclargagc des composés organo-halogénés extractibles par l'anodonte, Anodonta cygnea, esposé aux effluents d'une usine de pâte à papicr blanchissant au chlorc, puis transférés au nircau d'unc station non contaminée.
Schéma récapitulitif des processus d'accumulation et de relargage de composés organo- halogénés par l'anodonte, Anodonta clgnea.
Liste des tableaux
Tableau 1. I : T a b l e a u 1 . 2 : T a b l e a u 1 . 3 : T a b l e a u 1 . 4 : T a b l e a u 1 . 5 : T a b l e a u 1 . 6 : T a b l e a u 1 . 7 :
T a b l e a u 1 . 8 : T a b l e a u 1 . 9 :
Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau Tableau
2 . 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 . 6 3 . 1 : 3 2
1 1
3 4 3 . 5 3 6 Tableau 4. I Tableau 4.2
T a b l e a u 4 . 3 Tableau 4.4 Tableau 4 5
T a b l e a u 5 . I : T a b l e a u 5 . 2 :
Exemples de composés organo-halogénés rencontrés dans la nature (NCASI, 1992).
Estimation de la production naturelle de composés organo-halogénés en milieu marin
(NCASr, teez).
Comparaison de la consommation de chlore entre une usine électrique et une statiou d'épuration (Abamou & Moissec. 1992).
Consommation de papier par habitant et par pa)'s en 1989 (Forss & Jokinen, 1990).
Composition de différentes essences de bois (GfZ,1990).
Emissions de SO: et NO2, en millions de tonnes par an, par les usines de pâte à papier aux Etats-Unis (Pinkerton, 1993).
Consommation d'eau et rejets de Demande Chimique en Oxl'gène (DCO) et de Matières En Suspension (MES) lors de la fabrication du papier ; n.i. = non indiqué (Rintala &
P u h a k k a . 1 9 9 4 ) .
Exernples de molécules organiques générées lors du blanchiment de la pâte à papier ( S u n t i o e t a | . , 1 9 8 8 ) .
Changements physiologiques chez la perche, Perca fluviafilis, exposée aux effluents d'une usine de pâte à papier. Le + ou le - indique une augmentation ou une diminution significative par rapport à des individus non exposés. 0 indique une absence de changement et ( ) un changement non signifrcatif (Andersson et al., 1987).
Noms comlnuns et scientifiques des deux espèces d'anodontes etde psettdoanoclonta.
Composition de la solution de trtrage.
Etalonnage du microcoulomètre avec une solution HCI 0.1 M (F=96487).
Vérification de la capacité d'adsorption du chlorophénol sur le charbon actif.
Pourcentage de recouvrement du dosage des AOX dans les sédiments par ajouts dosés de penta-chlorophénol (HofÊnann et al., 1988).
Titrage de la solution étalon de chlorophénol à 90.4 mg dans l00ml de cyclohexane.
Localisation des stations de prélèvement sur les quatre cours d'eau étudiés (les affluents sont en italiques)
Stations de l'étude temporelle des concentrations en AOX dans l'eau et les sédiments.
Concentrations mo)'ennes, minimales et maxinales AOX dans I'eau (pg Ct.t-r;
Pourcentages moyens et extrêmes en matière organique dans les sédiments (% du PS).
Concentrations mo)'ennes et extrêmes en AOX dans les sédiments (pg Cl.g'r PS).
Concentrations mo)'ennes et extrêmes en AOX dans les sédiments (pg Cl.g-' MO).
Physico-chimie de I'eau des deux stations (* : différence significative entre la station I et la station 2 , n.s. : différence non significative).
Concentrations en AOX (moyerure + écart tlpe). et pourcentage de matière organique dans les sédiments (* : différence significative entre la station I et la station 2 ; n.s. : difference non signifi cative).
Pourcentages de poids sec et pourcentage de lipides chez les anodontes témoins et exposés aux deux stations (moyenne + écart tlpe).
Concentrations mo)'ennes en micropolluants métalliques dans les anodontes témoins et exposés aux deux stations (moyenne * écart tlpe).
Concentrations mo)'ennes en EOX dans les anodontes témoins et exposés aux deux stations (moyenne * écart type).
Phy'sico-chimie de I'eau des trois stations (molenne + écart tlpe; * : significative entre deux stations ; n.s. : diflerence non significative).
Concentrations moyennes et extrêmes en AOX dans I'eau au niveau des trois
difFerence statrons.
Tableau 5.3 Tableau 5.4 Tableau 5.5
Tableau 5.6 T a b l e a u 5 . 7 T a b l e a u 5 . 8
T a b l e a u 5 . 9 .
T a b l e a u 6 . 1 : Tableau 6.2 : Tableau 6.3 Tableau 6.4 : T a b l e a u 6 . 5 : T a b l e a u 6 . 6 : Tableau 6.7 : Tableau 6. 8 : T a b l e a u 6 . 9 : Tableau 6. l0
Tableau 7. I Tableau 7 .2 Tableau 7 .3 Tableau 7 .4
Tableau 7 .4 :
Composition en matière organique et concentrations mo1'ennes en AOX dans les sédiments (moyenne + écart type ; n = 5)'
Concentrationi en AOX dans l'eau et les sédiments provennant des rejets de l'usine de pâte à papier, et facteurs d'accumulation.
îou* d. mortalité (nombre d'individus morts/nombre d'individus transférés * 100) pour les quatre espèces de moltusques, en fonction de la durée (7, 14. 2l et 28 jours) et de la station d'exposition (T : mortalité totale durant l'exposition).
pourcentages moyens (+ écart tlpe) de poids sec et de lipides dans les quatre espèces de mollusques.
Concentrations initiales (témoins) et finales (stations l, 2 et 3) en EOX (pg Cl'g-' lipides ; moyenxe + écart type) chez les quatre espèces de mollusqrres.
Fà.t.urr de pollution (tEOXl station d'exposition / [EOX] témoins) des quatre espèces de mollusquès en fonction de la station d'exposition, calculés pour les concentrations exprimées par rapport au poids de lipides, après 28 jours d'exposition.
Faiteurs de bioaccumulation des mollusques après 28 jours d'exposition à la station 2 et à la station 3, calculés à partir des concentrations exprimées par rapport au poids frais..
Caractéristiques ph1'sico-chimiques (moyenne + écart type) de l'eau des trois stations.
(* : différence significative entre deux stations : n.s. : différence non significative).
èoncentrations minimales, moyennes et maximales en AOX au niveau des trois statlons.
Caractéristiques morphologiques des anodontes utilisés dans cette étude (n=180).
Pourcentages relatifs (par rapport au poids frais total) des trois composantes principales des anodontes (n= I 80).
-Poids
relatif des trois organes par rapport au poids frais des parties molles (n=I80).
pourcentages moyens de poids sec et de poids de lipides dans les trois organes étudiés et dans les restes (n=60).
Concentrations en EOX dans les trois tlpes d'organes chez les anodontes témoins (moyenne + écart t1'pe ; n=3).
Concentrations en EOX dans les organes des anodontes exposés durant 9l jours à la station 2 et à la station 3 (mo1'enne + écart tlpe : n=3).
Facteur de bioaccumulation dans les trois organes des anodontes exposés durant 9l jours au niveau de la station 2 et de la station 3.
Facteur de concentration dans les anodontes avant été exposés durant 9l jours au niveau des trois stations.
Phy'sico-chimie de l'eau des deux stations (* diffërence significative entre la station I et la station 2 ; n.s. : diffference non significative)'
Mortalité des anodontes durant les deux phases d'exposition' Evolution de I'indice de condition des anodontes'
Evolution des différents paramètres physiologiques chez les anodontes témoins, exposés à la station 2 (durant 9l et 147 jours). et à la station l, 42 jours aprés le transfert (moyenne + écart type).
Concentrations en EOX chez les anodontes témoinse. exposés à la station 2 (durant 9l et 147 jours), et à la station l, 42 jours aprés le transfert (mo1'enne + écart type).
Photo 2. I P h o t o 2 . 2 P h o t o 2 . 3 P h o t o 2 . 4 P h o t o 2 . 5 P h o t o 2 . 6 : P h o t o 2 . 7 : P h o t o 2 . 8 : P h o t o 2 . 9 : P h o t o 2 . 1 0 P h o t o 2 . I I P h o t o 2 . L z
L'anodonte, Anodonta cygnea (Photo : M. Ribette).
Unio pictorrrrn (Photo : M. Ribette).
La moule zebrée, Dreissena pol-,-morpha (Photo : M. Ribette).
Vivipants vivipants (Photo : M. Ribette).
Cage d'exposition (ouverte) des bivalves unionidés, Anodonta cygnea et Unio picton.m, et de la moule zebrée, Dreissena polymorpha, fixée sous le couvercle (Phoûo : P. Wagner).
Cages d'exposition (ouverte) des bivalves unionidés, Anodonta q)gnea et Unio pictorum.
et du gastéropode, Vivipants vivipants, fixée sur le couvercle (Photo : P. Wagner).
Présentation de l'usine de pâte à papier (Photo : P. Wagner).
La station l, située sur le Ton, en amont des rejets d'EPKB (Photo : P. Wagner).
La station 2, située sur le Ton, en aval des rejets d'EPKB (Photo : P. Wagner).
La station 3, située sur la Chiers, en aval de la confluence avec le Ton (Photo:P. Wagne$.
Confluence entre le Ton et la Chiers (Photo : P. Wagner).
Dissection de Anodonta cygnea L. (Photo : M. Ribette).
composés Organo-Halogénés Adsorbables composés Organo-Halogénés Extractib les
Effluents d'usines de Pâte à papier Kraft Blanchissant au chlore Facteur de Pollution
FP : concentrations au niveau des station aval / concentration au niveau de la station amont Facteur de Concentration
FC : concentration dans les sédiments / concentrations dans I'eau Facteur de Bioconcentration
FB : concentrations dans les orqanismes / concentrations dans I'eau
Liste eles abréviations
AOX : EOX : EPKB : F P . F C F B
Introduction
Depuis la révolution industrielle et chimique à la fin du XIXè'" - début du XX"" siùcle. le nombre de molécules organiques d'origine anthropique a dramatiquement augmenté. Dans son Précis d'écotoricologie, Ramade (1992) indique que jusqu'au milieu des années 1980, quelques 5 millions de composés organiques différents avaient déjà été slnthétisés, dont environ 70 000 faisaient I'objet d'un usage quotidien. Parmi cette multitude de composés. auxquels il faut ajouter un millier de substances nouvelles commercialisées annuellement, I'attention de ces dernières années, voire décennies. s'est essentiellement porté sur ceus de la famille des organo-halogénés, c'est à dire comportant un ou plusieurs atomes de fluor, de chlore, de brome eUou d'iode.
Les composés organo-halogénés d'origine anthropique pénètrent dans l'environnement, et plus particulièrement dans le milieu aquatique, soit sous forme de molécules smthétisées intentionnellement, soit en tant q.ue sous produits de divers processus industriels et chimiques. Le DDT (dichlorodibenzotrichloroéthane) et ses dérivés, les différents isomères du HCH (hexachlorocl'clohexane), ainsi que les PCBs (biphén.v-ls poll'chlorés) sont autant de composés de slnthèse que I'on retrouve fréquemment dans les listes de polluants prioritaires, telles que la liste I, ou
< liste noire >, de la directive européenne de base du 4 mai 1976. A coté de ces molécules facilement identifiables. car connues, se trouve un grand nombre de molécules inconnues, représentant selon Quentin (1984). 75 ù90 % des composés organo-halogénés présents dans le milieu aquatique. Elles sont soit le résultat de la dégradation ou de la transformation des molécules précédentes, soit des sous produits générés, par exemple, lors de la potabilisation de l'eau, de la désinfection de circuits de réfrigération, ou du blanchiment de la pâte à papier par le chlore.
Matgré les grands efforts réalisés ces demières années dans le but de réduire les rejets de composés organiques, I'industrie de la pâte à papier reste une des sources dominantes de ce tlpe de polluants dans le milieu aquatique. Parmi les 242 molécules organiques inventoriées par Suntio el a/.
(1988) dans les effluents d'usines de pâte à papier Kraft blanchissant au chlore. 180 font partie de la famille des organo-halogénées, essentiellement organo-chlorées. En raison du caractère hydrophobe et lipophile de la plus part de ces molécules. elles ont tendance à s'accumuler dans de nombreux organismes aquatiques, et à se concentrer au fur et à mesure que l'on progresse dans la chaîne alimentaire.
