Implementing a methodology to improve characterization of contamination trends in continental waters - Development of an active biomonitoring approach based on caged Gammarus fossarum (crustacea)
Développement d'une méthodologie pour l'amélioration du suivi chimique des eaux continentales. Approche de biosurveillance active sur Gammarus fossarum
Résumé
We investigated the suitability of an active biomonitoring approach, using the ecologically relevant species Gammarus fossarum, to assess trends of bioavailable contamination in continental waters with regard to the priority substances of the Water Framework Directive. Biotic factors such as sex, weight and food availability were controlled in order to provide robust and comparable results. Gammarids were translocated into cages at 27 sites in the Rhône-Alpes region (France) during early autumn 2009. Study sites were chosen to represent different physico-chemical characteristics and various anthropic pressures. After one week of exposure, concentrations of 8 metals/metalloids (Cd, Pb, Hg, Ni, Zn, Cr, Cu and As) and 28 hydrophobic organic substances including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorobiphenyles (PCBs), pentabromodiphenylethers (PBDEs) and organochlorine pesticides, were measured in gammarids. All metals and 23 organic substances among 28 were quantified in G. fossarum, showing that this species is relevant for chemical biomonitoring. The control of biotic factors allowed a robust and direct inter-site comparison of the bioavailable contamination levels. Overall, our results show the interest and robustness of the proposed methodological approach for assessing trends of bioavailable contamination, notably for metals and hydrophobic organic contaminants, in continental waters. Furthermore, we built threshold values of bioavailable contamination in gammarids, named "Bioavailable Background Assessment Concentration" or BBAC, above which measured concentrations are expected to reveal a bioavailable contamination at the sampling site. Two ways to define such values were investigated, a statistical approach and a model fit. Threshold values were determined for almost all the substances investigated in this study and similar values were generally derived from the two approaches. Then, levels of contaminants measured in G. fossarum at the 27 study were compared to the threshold values obtained using the model fit. These threshold values could serve as a basis for further implementation of quality grids to rank sites according to the extent of the bioavailable contamination, with regard to the applied methodology
Ce travail porte sur l'évaluation de la pertinence et de la faisabilité d'une approche de biosurveillance active (basée sur l'utilisation d'organismes encagés) pour le suivi des tendances de la contamination des substances prioritaires (au titre de la Directive Cadre sur l'Eau) pour les eaux continentales. L'espèce de crustacé amphipode Gammarus fossarum a été choisie comme organisme d'intérêt. Les facteurs biotiques tels que le sexe, le poids et l'apport en aliments sont contrôlés dans la méthodologie afin de proposer une approche robuste et des résultats comparables. Des gammares encagés ont été déployés sur 27 sites de la région Rhône-Alpes au début de l'automne 2009. Les sites d'étude ont été choisis pour représenter une large gamme de caractéristiques physico-chimiques ainsi que diverses pressions anthropiques. Après une semaine d'exposition, les concentrations de 8 métaux (Cd, Pb, Hg, Ni, As, Cr, Cu et Zn) et de 28 substances organiques hydrophobes (HAP, PCB, PBDE, et pesticides organochlorés) appartenant à la liste des substances prioritaires (ou en cours de révision), ont été mesurés dans les gammares. Tous les métaux et 23 substances organiques ont été quantifiés dans G. fossarum, montrant que cette espèce est pertinente pour la biosurveillance des substances prioritaires. Le contrôle des facteurs biotiques permet une comparaison robuste et directe des niveaux de contamination mesurés entre les différents sites. Dans l'ensemble, les résultats démontrent la fiabilité de l'approche méthodologique pour évaluer les tendances spatiales et temporelles de la contamination dans les eaux continentales. Sur la base des données acquises durant cette campagne, nous avons déterminé des « valeurs seuils de contamination biodisponible » dans les gammares ou BBAC (« Bioavailable Background Assessment Concentration »). Par BBAC, on entend toute valeur de concentration au-dessus de laquelle une concentration mesurée chez les organismes exposés peut être interprétée comme une contamination d'origine anthropique. Deux approches ont été utilisées afin de définir ces valeurs, une approche statistique et un modèle cinétique. Les BBAC ont pu être déterminées pour la quasi-totalité des substances étudiées dans cette étude. Ces valeurs permettent l'identification des contaminants problématiques et un classement des sites en termes de contaminants biodisponibles.
Domaines
Sciences de l'environnement
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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