SCOPE

Type	Série de campagnes océanographiques
Dates	10/10/2006 - 05/11/2008
Chef(s) de mission	GONZALEZ Jean-Louis
Chef de projet	GONZALEZ Jean-Louis
DOI	10.18142/273
Objectif	L'objectif principal des campagnes SCOPE (Surveillance de la COntamination chimique Par Echantillonneurs passifs) était de développer un système innovant pour la surveillance de la contamination chimique des masses d'eau en zone littorale, notamment suite à des évènements météorologiques. Les outils développés (échantillonneurs passifs automatisés) qui ont été testés en conditions "réelles" lors de ces campagnes devraient contribuer à quantifier le rôle des sédiments en tant que source potentielle de contaminants lors de remises en suspension et de pouvoir acquérir des données sur la contamination des masses d'eau lors de situations météorologiques qui ne permettent pas un échantillonnage par des méthodes "classiques".

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

La colonne sédimentaire représente l'un des stocks de contaminants les plus importants du milieu aquatique. Il est donc très important d'évaluer si ce stockage est pérenne et de mettre en évidence les processus qui pourraient être responsables d'une remise "à disposition" des contaminants dans la colonne d'eau, sous des formes plus biodisponibles. Les événements météorologiques (coups de vent, tempêtes, crues, ect.) modifient localement l'hydrodynamique et peuvent conduire à l'érosion de la colonne sédimentaire. Ce processus peut avoir beaucoup d'importance sur la dynamique des contaminants, l'érosion des sédiments impliquant la libération des eaux interstitielles pouvant augmenter de façon notable les concentrations des contaminants sous forme dissoute dans la colonne d'eau et la remise en suspension de particules enrichies en contaminants.

La station benthique FRAME est un système autonome qui a été développé par l'IFREMER pour pouvoir évaluer la contamination chimique (métaux traces et contaminants organiques) des eaux, notamment lors des remises en suspension des sédiments associées à des d'événements météorologiques violents. Cette station permet l'acquisition en continu des paramètres physiques du milieu (conductivité, température, pression, turbidité, vitesse et direction du courant, hauteur des vagues, taux d'érosion et de dépôt), de détecter l'événement météorologique et d'échantillonner in situ (extraction et concentration), suite à l'événement, des contaminants métalliques et organiques. Les échantillonneurs passifs utilisés (SBSE et DGT) permettent d'extraire et de concentrer in situ certains contaminants organiques hydrophobes (HAP, PCB) et des contaminants métalliques.

Le développement de la station a nécessité de réaliser différents tests lors de différentes campagnes réalisées dans la rade de Marseille à proximité de l'émissaire de Cortiou. Ces campagnes s'inscrivent aussi dans le cadre de la problématique traitée dans le programme MEDICIS (site atelier du projet METROC dont l'objectif est d'évaluer la contribution des grandes métropoles à la contamination chimique de la méditerranée Occidentale), grâce à des outils SBSE (Stir Bar Sorptive Extraction), DGT (Diffusive Gradients in Thin-films) évalués et développés dans le cadre de l'action "Echantillonneurs passifs" de l'Ifremer.

Résultats majeurs

Automatisation des techniques d'échantillonnage passif DGT et SBSE. Réalisation d'une station de mesure autonome (FRAME) :

Le module d'échantillonnage des contaminants est basé sur l'utilisation d'échantillonneurs passifs (DGT: Diffusive Gradients in Thin films pour les métaux et SBSE Stir Bar Sorptive Extraction pour les contaminants organiques hydrophobes) qui ont été "marinisés" et automatisés. Ces systèmes sont déclenchés lorsqu'un "événement" (fort courant avec remise en suspension) est détecté par le module de mesure des paramètres physiques.

L'ensemble de la station a été conçu pour être modulaire (ajout et retrait de différents capteurs) et pouvoir être mis en place et récupérée facilement à partir d'une embarcation côtière. Son autonomie lui permet d'acquérir des données pendant une durée de l'ordre de 2 mois.

Les exemples de résultats obtenus lors d'une campagne sont présentés à titre indicatif car la station était en cours de développement et ces campagnes avaient pour but de mettre en évidence les points à améliorer ainsi que les modifications éventuelles à faire pour "fiabiliser" les données obtenues. Par exemple, pour l'ensemble des métaux, les premières mesures par DGT indiquent que les concentrations peuvent être très élevées (notamment pour Pb et Zn) par rapport aux nombreuses mesures DGT de façon "classique" lors des mêmes campagnes. Ceci peut être le résultat d'une contamination des DGT par le module DGT lui-même (huile des vérins par exemple). Ces campagnes ont ainsi permis d'améliorer les modules d'échantillonnage passif (vérins fonctionnant à l'eau pour le module DGT, nouveau système d'injection de la solution étalon pour le module SBSE, ect.).

Exemple de résultats :

Capteurs physiques

Résultats du module DGT (temps d'exposition 24 H)

Résultats du module SBSE

Il est à noter que ces campagnes ont nécessité l'appui de nombreux personnel à terre notamment en ce qui concerne la partie développement technologique. Ces campagnes dont l'objectif était principalement "technologique" ont permis aussi de contribuer à la formation de nombreux étudiants de niveau Master et Doctorat (embarquements journaliers, prélèvements d'eau et de sédiments).

Bibliographie

Publications

Durrieu De Madron X., Guieu C., Sempere R., Conan P., Cossa Daniel, D'Ortenzio F., Estournel C., Gazeau F, Rabouille C., Stemmann L., Bonnet S., Diaz F., Koubbi P., Radakovitch O., Babin P. M., Baklouti M., Bancon-Montigny C., Belviso S., Bensoussan Nathaniel , Bonsang B., Bouloubassi I., Brunet C., Cadiou Jean-Francois, Carlotti F., Chami M., Charmasson Sabine, Charriere B., Dachs J., Doxaran D., Dutay J-C., Elbaz-Poulichet F., Eleaume M., Eyrolles F., Fernandez C., Fowler S., Francour P., Gaertner J.C., Galzin R., Gasparini S., Ghiglione J-F., Gonzalez Jean-Louis , Goyet C., Guidi L., Guizien K., Heimbuerger Lars-Eric, Jacquet S.H.M., Jeffrey W. H., Joux F., Le Hir Pierre, Leblanc K., Lefevre D., Lejeusne C., Leme R., Loye-Pilot M-D., Mallet M., Mejanelle L., Melin F., Mellon Capucine, Merigot Bastien, Merle P-L., Migon C., Miller W. L., Mortier L., Mostajir B., Mousseau L., Moutin T., Para J., Perez T., Petrenko A., Poggiale J-C., Prieur L., Pujo-Pay M., Pulido-Villena , Raimbault P., Rees A. P., Ridame C., Rontani J-F., Pino D. Ruiz, Sicre M. A., Taillandier V., Tamburini C., Tanaka T., Taupier-Letage Isabelle, Tedetti M., Testor P., Thebault Herve, Thouvenin Benedicte, Touratier F., Tronczynski Jacek, Ulses C., Van Wambeke F., Vantrepotte V., Vaz Sandrine , Verney Romaric (2011). Marine ecosystems' responses to climatic and anthropogenic forcings in the Mediterranean. Progress In Oceanography, 91(2), 97-166. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2011.02.003

Références des publications parues dans d'autres revues ou des ouvrages scientifiques faisant référence dans la discipline

Guyomarch Julien, Corre Anne Laure, Laes Agathe , Podeur Christian, Gonzalez Jean-Louis (2013). Analyse par SBSE de contaminants organiques en milieu marin: développement de systèmes automatisés de prélèvement et d'extraction. Spectra Analyse, (291), 28-33.

Références des rapports techniques

Andral Bruno (2013). Soutien technique DCE, SDAGE, DCSMM : programmation 2012. RST.ODE/LER-PAC/13-24.

SCOPE 2007 : Cadiou J-F. , R. Verney, JL Gonzalez, D. Sauzade, JF Masset (2007) Cahier des charges fonctionnel de la station FRAME. Rapport interne Ifremer R.INT.DOPL/LER/PAC/07-03, février 2007.

Références des communications dans des colloques internationaux

SCOPE 2007- 2008 : Gonzalez J-L, Guyomarch J, Legrand J., Podeur C., Rousseaux P., Verney R., Viaene J-M (2009). FRAME ? Autonomous benthic station for physico-chemical measurements and passive sampling: Assessing the impact of weather events on chemical contamination of water. Conference on DGT and the Environment, Sardinia, Italy , 7th to 9th October 2009.

SCOPE 2007- 2008 : Gonzalez J-L, Guyomarch J, Legrand J., Podeur C., Rousseaux P., Verney R., Viaene J-M (2010). FRAME: Autonomous benthic station for assessing the impact of weather events on chemical contamination of water. 20th SETAC Europe Annual Meeting ?Science and Technology for Environmental Protection?, Seville, 24-27 mai 2010.

Références des communications dans des colloques nationaux

SCOPE 2007 : Gonzalez J-L, Masset J-F., Guyomarch J. et Vuillemin R. (2007). Suivi de la contamination chimique des masses d'eau : application des techniques d'échantillonnage passif. 7ème Congrès International GRUTTEE "Suivi et Devenir des Contaminants dans l?Environnement". 29-31 octobre 2007, Pau.

SCOPE 2007- 2008 : Gonzalez J-L, Guyomarch J, Podeur C., Rousseaux P., Legrand J., Leveque J-P, Viaene J-M, Verney R., Vousdoukas M. (2008) Rôle d'événements météorologiques violents sur la contamination chimique des eaux: utilisation d?un système autonome de mesure et d'échantillonnage (Station FRAME) - Premiers résultats. Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse, 29 mai ? 30 mai 2008.

SCOPE 2007- 2008 : Gonzalez J-L, Guyomarch J, Podeur C., Rousseaux P., Legrand J., Viane J-M., Verney R. (2010). Station benthique FRAME (système autonome de mesure et d'échantillonnage passif). Évaluation de l'impact d'événements météorologiques violents sur la contamination chimique des eaux. Colloque sur la Flotte océanographique française, 3-4 mars 2010, Marseille. SCOPE 2007- 2008 : Gonzalez J-L., Guyomarch J., Podeur C., Rousseaux P., Legrand J., Viane J-M., Verney R. (2011) Évaluation du rôle d'événements météorologiques violents sur la contamination chimique des masses d'eau : développement d?un Système de Fond, Régional, Autonome, de Mesure et d?Échantillonnage (Station FRAME) ANR EXTREMA Colloque de restitution finale" Épisodes météo-climatiques extrêmes et redistribution des masses sédimentaires et des polluants associés au sein d?un système côtier, Cadarache, 4-5 mai 2011.