New approaches to characterize contaminant sources and transfers in watersheds
Nouvelles approches pour caractériser les sources et les transferts de contaminants dans les bassins versants
Abstract
The presence of many contaminants in aquatic ecosystems can lead to a degradation of the ecological status of waters and increase exposure to these contaminants. The increasing artificialization of surfaces as well as climate change could lead to a critical degradation of water quality. In this context, our research aims to identify and quantify the transfer pathways of contaminants in dissolved and particulate phase. In addition, we seek to characterize the different types of contaminant sources: agricultural non-point sources, domestic discharges, storm water overflows,... For this, we rely on the development of original biogeochemical fingerprinting strategies based on trace elements, nutrients, organic matter and organic micropollutants (e.g. pesticides, pharmaceuticals).
In the framework of two ongoing projects (ZABR-IDESOC and ANR-CHYPSTER), we aim to define and test a new integrated methodology to identify and characterize (diffuse/point) sources of contaminants and ultimately predict stream contamination as a function of hydrological conditions, land use changes and climate change. This approach is applied to two instrumented mesoscale watersheds (Yzeron and Claduègne). A particular effort is being made to evaluate non-point sources, whose contributions are still poorly documented in this type of mixed-use watershed (diversified agriculture, urbanization, tourism).
In terms of future topics, our work also aims to identify all degradation products in small wine catchments of a few selected pesticides by developing a suspected HRMS analysis strategy. Finally, a new field of research is opening with the search for Technical Critical Elements (TCE) whose measurement in water and sediment is being validated and application in progress in suspended particulate matter of the Rhone River and various samples of alpine glaciers.
La présence de nombreux contaminants dans les écosystèmes aquatiques peut entraîner une dégradation de l'état écologique des eaux et augmenter l'exposition à ces contaminants. L'artificialisation croissante des surfaces ainsi que le changement climatique peuvent conduire à une dégradation critique de la qualité des eaux. Dans ce contexte, nos recherches visent à identifier et à quantifier les voies de transfert des contaminants en phase dissoute et particulaire. Nous cherchons à caractériser les différents types de sources de contaminants : sources agricoles diffuses, rejets domestiques, déversoirs d'orage,... Pour cela, nous nous appuyons sur le développement de stratégies originales d'empreintes biogéochimiques basées sur les éléments traces métalliques, les nutriments, la matière organique et les micropolluants organiques (par exemple, les pesticides, les produits pharmaceutiques).
Dans le cadre de deux projets en cours (ZABR-IDESOC et ANR-CHYPSTER), nous visons à définir et à tester une nouvelle méthodologie intégrée pour identifier et caractériser les sources (diffuses/pointues) de contaminants et finalement prédire la contamination des cours d'eau en fonction des conditions hydrologiques, des changements d'utilisation des sols et du changement climatique.
Cette approche est appliquée à deux bassins versants instrumentés à méso-échelle (Yzeron et Claduègne). Un effort particulier est fait pour évaluer les sources diffuses, dont les contributions sont encore peu documentées dans ce type de bassin versant à usage mixte (agriculture diversifiée, urbanisation, tourisme).
En termes de sujets futurs, notre travail vise également à identifier tous les produits de dégradation dans les petits bassins viticoles de quelques pesticides sélectionnés en développant une stratégie d'analyse HRMS suspectée. Enfin, un nouveau champ de recherche s'ouvre avec la recherche des éléments critiques (TCE) dont la mesure dans l'eau et les sédiments est en cours de validation et l'application en cours dans les particules en suspension du Rhône.