Les polluants métalliques et organiques dans les sédiments du bassin de la Loire : sources et évolution spatio-temporelle
Coordinateurs : C. Grosbois
Collaborateurs : E. Dhivert, M. Desmet (EA 6293 GéHCo), A. Coynel (UMR CNRS 5805 EPOC –Université de Bordeaux), Ph. Jugé (CETU ELMIS – Université François Rabelais de Tours )
Financement : Etablissement Public Loire – Fonds FEDER
Contexte
Comme de nombreux lacs de barrage, le lac de Villerest, situé dans le secteur amont de la Loire (178<PK<262), est lentique et sa masse d’eau devient dystrophe pendant les mois d’été. De nombreux blooms algaux et de cyanobactéries dont Microcystis aeruginosa, (Michard et al, 1996 ; Aleya et al, 1999 ; Jugnia et al, 2004) sont présents pendant cette période. L’hypertrophie de ce milieu entraîne aussi une anoxie plus ou moins sévère de la colonne d’eau et une modification des conditions de pH et d’oxydo-réduction : le milieu devient plus réducteur quand une anoxie s’installe. Ce milieu réduit, dont les sédiments, s’oxyde ensuite lors d’une vidange ou d’un curage par exemple.
A ce jour à Villerest, a été mis en évidence dans la communauté piscicole du lac des concentrations en mercure plus élevées dans les poissons carnassiers et les individus les plus âgés (1 mg/kg dans les sandres et 1,18 mg/kg dans les perches). Les concentrations les plus élevées en zinc sont observées chez les jeunes ablettes et gardons (comprises entre 16 et 23 mg/kg). Celles en Cd, Cr, Cu et Pb étaient inférieures au seuil de détection dans les différentes familles de poissons (0.05 mg/kg pour Cd, 0.5 mg/kg pour Cr et Cu, 0.1 mg/kg pour Pb).
Le plan national PCB en 2008 (Agence de l’Eau – Onéma) ainsi que le diagnostic DREAL en 2009 confirment la contamination en PCB, dioxines, furanes et métaux des sédiments et poissons du secteur ligérien Grangent-Villerest et de ses affluents Furan et Ondaine (ainsi que du Giers, bassin du Rhône). Des arrêtés préfectoraux et interdépartementaux ont été émis en Juillet 2009 pour interdire plusieurs espèces de poissons à la consommation et à la commercialisation.
Les objectifs de ce projet à Villerest étaient doubles :
- identifier les éléments traces métalliques dans les sédiments du barrage de Villerest présentant un impact environnemental potentiel sur le milieu naturel situé à l’aval de la retenue lors d’une vidange et analyser leur variabilité temporelle sur plus de 50 ans.
- localiser les zones sources de ces éléments, si elles existent, dans le secteur ligérien compris entre les barrages de Grangent et de Villerest.
Principaux résultats
Grâce à l’échantillonnage d’une archive sédimentaire dans la retenue de Villerest et des sédiments de surface entre les barrages de Grangent et Villerest, nous avons pu mettre en évidence que :
- les sédiments prélevés dans la retenue sont enrichis essentiellement en Bi, Cd, Hg et Sb par rapport à un niveau naturel moyen du bassin de la Loire utilisé comme référence (Grosbois et al, 2012).
- ces sédiments datent d’un peu avant la mise en place du barrage et leur état d’enrichissement varie au cours du temps. Une première phase d’enrichissement est synchrone de la mise en place du barrage (début des années 1980) puis ensuite les niveaux tendent à diminuer sauf pendant les crues majeures (1996, 2003 et 2008) du haut bassin de la Loire
- pendant ces épisodes de crue, les niveaux de concentrations en Bi, Cd, Hg et Sb sont bien plus importants que pendant les périodes d’intercrue. Ces phénomènes de crue remobilisent donc des sources anthropiques anciennes et/ou actuelles.
- enfin, l’association entre les principaux minéraux (argiles, oxyhydroxydes de fer et de manganèse, sulfures) et ces contaminants (Cd, Hg, Pb, Zn) est en cours de détermination à l’échelle de la particule. Cela permettra d’appréhender si, au cours du transport sédimentaire, ces éléments potentiellement contaminants peuvent être transférer vers la fraction aqueuse (eaux interstitielles et eaux de surface).
Communications et articles associés
Nos travaux ont été valorisés dans le cadre de communications scientifiques et d’échanges avec les gestionnaires du bassin de la Loire.
2015. Dhivert, E., Grosbois, C., Coynel, A., Lefèvre, I., Desmet, M. Influences of major flood sediment inputs on sedimentary and geochemical signals archived in a reservoir core (Upper Loire basin, France) Catena, 126, 75-85
2013. Echanges entre les élus, les gestionnaires et les chercheurs à Roanne. Présentation du programme Villerest et des principaux résultats.
2013. Grosbois, C., Courtin-Nomade, A., Dhivert, E., Desmet, M., Kunz, M. Trace element-bearing phases during the solid transport: in-situ characterization and temporal variability in the Loire bed-sediments (France). EGU General Assembly, Vienne.
Ce projet a été financé par l’Etablissement Public Loire et le fonds européen de développement régional sur le bassin de la Loire.
