Biais potentiel sur la granulométrie et les concentrations en contaminants dans les matières en suspension échantillonnées par piège à particules - Synthèse bibliographique
Résumé
Following the application of the Water Framework Directive, the monitoring of river sediments is performed through sampling of surface sediment at a frequency defined by European directives, in order to assess the evolution of hydrophobic contaminant concentrations in sediments. However, surface sediment sampling brings some questions regarding the samples’ representativeness. To address these questions, the monitoring of suspended solids (SS) appears as a relevant perspective. Among several methods used for the SS sampling, particle traps represents a promising tool due to their low cost, their ability to be deployed at large scale and to provide an integrative picture of the contamination. However, such traps bring their set of questions regarding the representativeness of sampled particles. Indeed, it is necessary to assess the potential bias in grain
size (i.e. significant differences between the grain size of particles sampled by traps and that of particles sampled by « reference » methods), and its effect on contaminants concentrations. Contaminant concentrations might also be affected by different alteration processes within the
particle trap occurring during the time of its deployment. Therefore, a bibliographic study has been conducted to provide some answers to these questions. 37 studies have been found and analyzed in this regard. They mainly refer to two types of particle traps: a tube sampler described by Phillips et al. (2000) and the trap used by the German Environmental Specimen Bank (GESB ; Schulze et al., 2007). This bibliographic study shows that:
(a) The type of particle trap is partly defined by the size of the river: the GESB trap was exclusively used in large rivers whereas the tube sampler was used in rivers with a wide range of sizes ;
(b) The different types of particle traps tend to sample coarser particles than reference methods such as continuous flow centrifuge ;
(c) This bias in grain size does not affect the concentrations of contaminants in a precise and definitive way, although metals seem more sensitive to it ;
(d) The possible alteration of particles sampled by a particle trap is not well documented and has not been clearly demonstrated, although this possibility is mentioned by some studies.
En application de la Directive Cadre sur l’Eau (DCE), la surveillance des concentrations en contaminants hydrophobes de la matrice sédimentaire dans les cours d’eau est effectuée via des l’échantillonnage de sédiments de surface, dont la fréquence est définie par les directives européennes. Toutefois, l’échantillonnage de sédiment de surface pose plusieurs questions, notamment en termes de représentativité des échantillons prélevés. En réponse à ces problématiques, le suivi des matières en suspension (MES) apparaît comme une piste prometteuse pour s’affranchir de l’hétérogénéité des sédiments de surface prélevés. Dans une perspective de surveillance des cours d’eau, le piège à particules constitue une piste d’intérêt en raison de son faible coût, de sa facilité de déploiement à une large échelle spatiale et de son caractère intégrateur. Toutefois, ces pièges à particules apportent leur lot de questions à prendre en compte vis-à-vis de la représentativité des particules prélevées. Précisément, la question du biais granulométrique (échantillonnage de particules de granulométrie différente de celles prélevées par des méthodes considérées comme « référence ») et de son influence sur les concentrations en contaminants doit être étudiée. Ces concentrations pourraient également être affectées par différents processus d’altération des MES à l’intérieur des pièges à particules pendant la durée de déploiement.
Une étude bibliographique a donc été menée afin d’apporter des éléments de réponse à ces questions. 37 publications au total ont été recensées et étudiées, et font principalement référence à deux types de pièges à particules : un piège tubulaire décrit par Phillips et al. (2000) et le piège
utilisé par la German Environmental Specimen Bank (GESB ; Schulze et al., 2007). Il ressort de cette synthèse bibliographique que :
(a) Le type de piège utilisé dépend de la taille du cours d’eau étudié : le piège de la GESB n’a été déployé qu’en grand cours d’eau, tandis que le piège tubulaire a été utilisé dans des cours d’eau de tailles très différentes ;
(b) Les différents types de pièges à particules tendent à échantillonner des MES plus grossières que les MES prélevées par des méthodes de référence comme la centrifugation en continu ;
(c) L’influence de ce biais granulométrique sur les concentrations en contaminants dans les MES n’est pas systématique, les métaux y paraissant toutefois plus sensibles ;
(d) L’altération éventuelle des MES piégées à l’intérieur du piège à particules est un aspect peu documenté et non démontré, même si elle est envisagée dans plusieurs études
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