DIESE : Toolbox for assessing the ecotoxicity of bottom sediments: design of a tiered framework aiming to assess ecological risks of dam sediments
DIESE : Outils de Diagnostic de l’Ecotoxicité des Sédiments : Définition d’une stratégie graduée d’évaluation des risques écologiques pour les sédiments de retenues
Résumé
This report describes a tiered sediment assessment framework, targeting sites where freshwater sediments tend to accumulate. It first presents a state of the art of existing assessment frameworks, which belong to two broad types: in the TRIADE type, the hazard is estimated on the basis of pre-defined “lines of evidence” (LOE). In this case the appropriate management option is selected at the end of the assessment process, depending of the results. In the second type, the management option determines the assessment and measurement endpoints, to a certain extent. The DIESE assessment framework is a frame which can be adapted to different situations, such as dams or contaminated sites. This frame includes 4 tiers (preliminary, screening, detailed and in depth). 3LOE are involved overall, namely toxicity towards benthic organisms, bioaccumulation, biomagnification and secondary poisoning, and effects on communities. The “screening” tier relies upon the analysis of priority substances in raw sediment, completed by a battery of 3 microbiotests (Microtox ® - solid phase, with an adjusted protocol so as to account for grain size influence; Luminotox ® ; Ostracodtoxkit ®). The results of these analyses are used to predict toxic effects on benthic organisms, and bioaccumulation at higher trophic levels. At tier 2, a battery of microbiotests is deployed, which includes an insect (Chironomus riparius), a crustacean (Gammarus fossarum) and a gastropod mollusc (Potamopyrgus antipodarum). Endpoints cope with survival and reproduction. For the bioaccumulation LOE, the substances of concern would be analyzed in field organisms, either chironomids or oligochaetes. Finally field surveys of benthic communities, focusing on sensitive habitats and bio-ecological traits (reproduction, diet, size, affinity to the substrate, trophic status, dispersion mode) would constitute the third LOE. The third part of the report presents attempts to apply parts of this framework to field sediments. It shows that the measurements performed at tier 1 (screening) allow to correctly classify these sediments, as the interpretation of chemicals measurements agrees quite well with the results of both microbiotests and macrobiotests batteries for low and high classes of contamination. Various contamination indices were also tested. The simplest one (mean quotient) was also the most sensitive to contamination variability. The different tools developed within DIESE show a good convergence for low and high classes of contamination, and more divergent for intermediary contamination classes. This was expected, and justifies the deployment of complementary tools for toxicity assessment. Overall the framework developed during this project seems to work satisfactorily for the selected LOEs.
Ce document décrit un schéma d’évaluation par étapes (approche graduée) pour des sites d’accumulation de sédiments en eau douce. Dans un premier temps, il présente un état de l’art des schémas d’évaluation développés dans différents pays, en organisant la présentation par type de démarche. Un premier type, dont le modèle est la TRIADE, consiste à évaluer le danger des sédiments en accumulant des « éléments de preuve » (LOE) prédéfinis ; les options de gestion proposées à la fin du processus d’évaluation dépendent des résultats. Dans le deuxième type, la démarche d’évaluation se développe à partir des options de gestion, et les mesures constituant les LOE sont adaptées aux options de gestion à évaluer. La démarche d’évaluation développée dans le cadre du projet DIESE est une démarche générique, adaptable à différentes situations, sédiments de retenue, sites contaminés etc. Elle se décompose en 4 étapes (préliminaire, screening, évaluation détaillée, évaluation poussée), et s’articule autour de 3 LOE : toxicité vis à vis du benthos, accumulation de contaminants dans le benthos (écotoxicité pour les organismes de niveaux trophiques supérieurs), et impacts sur les communautés de macroinvertébrés. A l’étape de screening, l’évaluation passe par des analyses de contaminants prioritaires dans le sédiment brut (tamisé à £ 2 mm), complétées le cas échéant par une batterie de 3 microbiotests (Microtox ® phase solide – protocole adapté pour prendre en compte l’effet de la granulométrie ; Luminotox ® ; Ostracodtoxkit ®). Les résultats d’analyse de contaminants sont utilisés comme « proxies » de la toxicité vis à vis des organismes benthiques et l’accumulation aux niveaux trophiques supérieurs. A l’étape 2 sont mis en oeuvre une batterie de macrobiotests impliquant un insecte (larve de Chironomus riparius), un crustacé (Gammarus fossarum) et un mollusque gastéropode (Potamopyrgus antipodarum), chez qui sont mesurés différents traits relatifs à la survie et à la reproduction, des analyses de contaminants bioaccumulables dans la macrofaune benthique (oligochètes ou chironomes), et le cas échéant des relevés de macrofaune benthique privilégiant les habitats et traits bioécologiques sensibles (reproduction, alimentation, taille, affinité au substrat, statut trophique, mode de dispersion). La troisième partie du rapport présente des essais d’application partielle de la démarche, et montre notamment que les mesures proposées à l’étape de screening permettent de classer correctement les sédiments testés, puisque l’interprétation des analyses de contaminants prioritaires est en accord avec les résultats des batteries de microbiotests et de macrobiotests pour les classes de faible et forte contamination. Différents indices de contamination ont également été testés ; le plus simple (quotient moyen) s’avère aussi le plus sensible aux variations de contamination. De même, des indices applicables aux microbiotests sont présentés et discutés. In fine, la confrontation des différents outils montre une bonne convergence des réponses pour les classes de faible et forte contamination, et des résultats plus contrastés pour les classes de contamination moyenne, ce qui était attendu et justifie la mise en oeuvre de différents outils pour évaluer l’écotoxicité. Au total la démarche d’évaluation élaborée au cours de ce projet fonctionne de manière satisfaisante pour les LOE retenues.
Domaines
Sciences de l'environnement
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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