Prise en compte de la biodisponibilité pour les métaux : modèles BLM et leur

domaine d’applicabilité

Karine Tack

Contexte

DCE 2008/105/CE du 16/12/2008 :

« Les États membres peuvent, lors de l'évaluation des résultats obtenus au regard des NQE, tenir compte:

a) des concentrations de fond naturelles pour les métaux et leurs composés, si elles entravent la conformité avec la valeur fixée dans les NQE; et

b) de la dureté, du pH ou d'autres paramètres liés à la qualité de l'eau qui affectent la biodisponibilité des métaux. »

Comment considérer la biodisponibilité?

- Prendre en compte la dureté

• Paramètre impacte majoritairement la biodisponibilité hypothèse très simplificatrice, surestime le risque

- WER (Water-Effect Ratio) : critère site-spécifique

• LC50 site comparée à LC50 labo et LC50 site non pollué

Coûts élevés, temps de cycle élevé

- Modèles de ligand biotique (BLM)

• Prédiction LC50, prise en compte de la physico-chimie du milieu

Mise en œuvre de 2 modèles BLM

Deux types de modèles :

• Modèle BLM complet de toxicité aiguë (Hydroqual)

• Modèle « screening » de toxicité chronique (UK Environment Agency)

- Modèles BLM appliqués sur des jeux de données de l’AEAP :

• 8 masses d’eau• données de surveillance de 2007 et 2008

Données de sortie

- BLM complet :

• toxicité (LC50)

• spéciation du métal (métal libre, métal dissous, métal complexé)

- Modèle « screening »: • PNEC « site spécifique »• [biodisponible]• BioF = facteur de biodisponibilité• Risk Characterisation Ratio = quotient de risque

Modèle BLM complet

12 paramètres d’entrée à renseigner + concentration du métal étudié

Données de sorties fichiers (*.sim) pour la toxicité et en (*.det) pour la spéciation

Modèle « screening »

3 paramètres d’entrée à renseigner + concentration du(es) métal(ux) étudié(s)

Données de sorties dans le même fichier

RESULTS (Copper) RESULTS (Zinc)

Waterbody Date

[Cuivre] (dissous) (µg

l-1)

[zinc ] (dissous) (µg

l-1) pH DOC CaEstimated

PNEC (µg l-1) BioF

Bioavailable Copper

Concentration (µg l-1)

Risk Characterisation

RatioEstimated

PNEC (µg l-1) BioF

Bioavailable Zinc Concentration

(µg l-1)

Risk Characterisation

Ratio

La Hem 08/06/2007 20 81 7.66 9.4 54.2 18.62 0.05 1.07 1.07 28.46 0.27 22.20 2.85

L'Omignon 05/05/2008 1 4.1 7.92 2.3 114 3.38 0.30 0.30 0.30 14.69 0.53 2.18 0.28L'Omignon 04/08/2008 1 12.2 7.64 2.55 97.5 4.09 0.24 0.24 0.24 16.05 0.49 5.93 0.76

Le Scardon 21/05/2007 1 11 7.62 1.45 112 2.03 0.49 0.49 0.49 14.72 0.53 5.83 0.75

L'Avre 09/05/2008 1.1 7.4 8.02 2.95 106 4.25 0.24 0.26 0.26 11.23 0.69 5.14 0.66L'Avre 06/08/2008 1.16 21 7.78 3.2 98 2.13 0.47 0.54 0.54 16.78 0.46 9.76 1.25

La Clarence 01/06/2007 4 27 7.63 3.65 95 4.23 0.24 0.95 0.95 18.55 0.42 11.36 1.46La Clarence 26/05/2008 2.43 18.5 7.93 2.55 118 3.69 0.27 0.66 0.66 15.64 0.50 9.23 1.18La Clarence 22/08/2008 2.14 21.6 7.98 2.15 124 3.02 0.33 0.71 0.71 14.64 0.53 11.51 1.48

La Flamenne 21/05/2008 1.47 24.3 7.39 4.2 104 6.18 0.16 0.24 0.24 21.68 0.36 8.74 1.12La Flamenne 19/08/2008 3.15 44.3 7.34 3.25 103 3.16 0.32 1.00 1.00 20.05 0.39 17.24 2.21

L'Erclin 25/05/2007 2 20 7.73 4.9 144 5.96 0.17 0.34 0.34 24.73 0.32 6.31 0.81L'Erclin 19/05/2008 2.72 21.4 7.67 4 124 4.17 0.24 0.65 0.65 21.38 0.36 7.81 1.00L'Erclin 13/08/2008 2.74 13.8 7.6 3.05 117 1.23 0.81 2.23 2.23 19.01 0.41 5.66 0.73

Résultats – BLM complet toxicité aigüe

Paramètres « hors gamme de validation » : • Température, conc. calcium et alcalinité

CL50 >> NQE-CMA et >> Conc. mesurées dans les conditions physico-chimiques testées, quel que soit le métal et quelle que soit l’espèce

Conc. en µg.L-1 NQE-MA NQE-CMAGamme de CL50

calculéesConcentrations

mesuréesCu FG +1,4 - 7,4 à 2112 1,1 à 20Cd 0,08 à 0,25 0,45 à 1,5 18 à 392 0,2 à 0,4

ZnFG + 3,1FG + 7,8

- 623 à 13073 4,1 à 81

Ag -0,082 (MPA,

ND)1,4 à 68 1,0

Résultats – Modèle screening

Paramètre « hors gamme de validation » : calcium (+ fréquent pour Zn)

Cuivre : 9/14 conc > NQE avant modèle

1 / 14 > NQE avec le modèle

Zinc : 12/14 Conc. > NQE avant modèle

9/14 > NQE après modèle

Masses d’eau avec Conc. Biodispo > NQE modèle BLM complet

Besoins identifiés pour les BLM / Réflexions à mener Réseau de surveillance : - Adéquation : fréquence d’analyse des paramètres d’entrée

des modèles / analyses de métaux- Réflexion/modification : normes « dureté » et alcalinité,

cohérence entre les usages et les besoins de DCE

Modèles- Modèles BLM sur d’autres bassins français : conclusions

identiques? Paramètres hors gammes?- Autres modèles pour d’autres métaux (Ni, Pb) : en phase de

développement par l’EA

Besoins identifiés pour les BLM / Réflexions à mener Impact des variations spatio-temporelles pour différentes masses d’eau reliées entre elles sur la biodisponibilité

Validité des modèles par des mesures : fraction dissoute, fraction biodisponible, spéciation dans le milieu….

Autres possibilités d’évaluer la biodisponibilité quand le BLM n’existe pas : spéciation, préleveur intégratif type DGT…., test de représentativité / BLM à considérer

Pour mener ces réflexions….

Groupe d’experts réuni pour un mandat portant sur 2010 – 2011.

Regroupement des compétences suivantes :

- compétence en outil BLM

- compétence en réseau de surveillance

- compétence en spéciation

- compétence en méthodes d’analyse

Objectif : rédiger un guide méthodologique pour la prise en compte de la biodisponibilité, points bloquants réglés