État de la qualité des eaux de l'estuaire de la Gironde: cas du cadmium et des butylétains.

Water quality assessment of the Gironde Estuary: case study of cadmium and butyltins.

• Auteur / Autrice : Frédérique Pougnet
• Direction : Gérard Blanc, Jörg Schäfer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géochimie et écotoxicologie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/02/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Martinez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Blanc, Jorg Schafer, Jean pierre Rebillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Chrystelle Bancon montigny, Frédérique Eyrolle boyer, Joël Knoery

Mots clés

Mots clés libres

Cadmium

Butylétains

Estuaire de la Gironde

Flux nets

Qualité des eaux

Directive Cadre sur l'eau

Cadmium

Butyltins

Gironde Estuary

Nets fluxes

Water quality

Water Framework Directive

Résumé

L’estuaire de la Gironde est affecté par une pollution polymétallique historique, dont la contamination persistante en cadmium (Cd) empêche une reprise complète et le développement de la conchyliculture girondine, avec un risque potentiel pour le 1er site ostréicole français (Marennes-Oléron). D’autre part, le suivi de l’état de la qualité chimique des masses d’eau, mis en place par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) a déclassé en 2009 la masse d’eau « Gironde centrale » à cause de niveaux élevés en tributylétain (TBT), hautement toxique et interdit depuis plusieurs décennies, détecté dans l’estuaire de la Gironde. Ce travail se base sur 12 campagnes océanographiques comprenant un suivi temporel mensuel pendant l’année 2015 aux sites de surveillance DCE (PK52 et PK86), à PK 30 et 3 profils longitudinaux sur l’ensemble du gradient salin depuis Bordeaux jusqu’à l’embouchure. Les mesures in-situ et les échantillons visaient à caractériser l’état actuel de la qualité des eaux girondines pour Cd et butyl-étains dans le contexte historique de décontamination et de résilience du système fluvio-estuarien. Les résultats ont montré les plus faibles additions en Cd dissous (Cdd) dans le gradient salin depuis 2002, pour des conditions hydriques contrastées. Le développement de plusieurs méthodes de calcul a permis de montrer une diminution des flux nets de Cdd au cours des 30 dernières années d’un facteur ~10. Les concentrations en Cd particulaire (Cdp) présentent des valeurs de l’ordre de 0,45 ± 0,07 mg/kg ces 10 dernières années. Cette valeur est supérieure au bruit de fond géochimique de l’estuaire salin (0,2 mg/kg) suggérant la persistance d’un potentiel de contamination de la zone côtière par désorption. Des mesures ADCP à l’embouchure de l’estuaire couplées à des analyses géochimiques ont permis d’estimer quantitativement les flux nets en matières en suspension (MES) et Cdp pour des conditions hydrologiques extrêmes. La prise en compte de l’ensemble de résultats scientifiques (mesures et modélisation hydrosédimentaire) antérieures et l’analyse des évènements de crue et des coefficients de marée depuis 1990 ont permis de proposer un modèle conceptuel d’export de MES et Cdp en zone côtière. Le suivi mensuel sur l’année 2015 montre que l’estuaire de la Gironde serait déclassé en TBT sans toutefois avoir une moyenne très supérieure à la Norme de Qualité Environnementale. Les enregistrements longitudinaux des butylétains (TBT, dibutylétain (DBT) et monobutylétain (MBT)) dans les compartiments eaux, MES et sédiments de l’ensemble de l’estuaire de la Gironde ont permis de mettre en évidence plusieurs sources potentielles actuelles localisées au niveau de Bordeaux, du Bec d’Ambès, mais surtout au niveau de la masse d’eau aval, proche de l’embouchure.

The Gironde Estuary is affected by historical multi-metal pollution. Persistent contamination by cadmium (Cd) prevents complete recovery of the Gironde oyster farming, and implies potential risks for the most important oyster farming areas in France (Marennes-Oléron). In addition, the water quality survey governed by the Water Framework Directive (WFD), has downgraded the ''Central Gironde'' water body in 2009 due to the presence of TBT, a highly toxic organo-metallic compound, on the list of priority substances and banned for several decades. This work relies on 12 oceanographic campaigns, including a monthly survey at the WFD monitoring sites (KP52 and KP86) in 2015 with additional sampling at KP30. Furthermore, 3 longitudinal profiles were carried out along the salinity gradient to characterize the current state of water quality in the Gironde Estuary for Cd and butyltin species, in a perspective of decontamination and resilience. The results showed the lowest dissolved Cd additions (Cdd) along the salinity gradient since 2002, for contrasting hydrological conditions. The development of several calculation methods has shown a decrease in net Cdd flows over the past 30 years by a factor of ~10. Particulate Cd (Cdp) concentrations were in the range of 0.45 ± 0.07 mg/kg during the past 10 years. This value is higher than the geochemical background of the saline Gironde Estuary (0.2 mg/kg) suggesting the persistence of potential contamination of the coastal zone by desorption. Physical and chemical measurements at the estuary mouth coupling ADCP with geochemical analyses have provided estimates of the suspended particulate matter (SPM) and Cdp fluxes, for extreme hydrological conditions. The set of previous scientific results (measurements and hydro-sedimentary modeling), the analysis of time-series of flood events and tidal coefficients since 1990, have been integrated into a conceptual model for the export of SPM and Cdp to the coastal zone.The 2015 monthly survey from the WFD suggests that the Gironde Estuary would be downgraded to TBT without having a much higher average than the regulation threshold. Longitudinal records of butyltins (TBT, dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT)) in the water, SPM and sediment compartments of the entire Gironde Estuary have pointed to several potential sources including urban discharges (from Bordeaux), industrial releases (Bec d’Ambès) and estuarine dredging activities (from downstream harbours).