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Modélisation de la contamination chimiqueProjets en cours en Méditerranée
Rappel problématique générale
Outils de modélisation disponibles
Projets en cours en Méditerranée
B. Thouvenin BE/LBCMJournée Dynecouverte 20 Octobre
1.Transport –dispersion
z
2. atmosphère –Transport longue distance
4. ExpositionBioaccumulation
écosystème
3. Stockage – Accumulation -Transformations
diffusion
5. Transfert vers l’homme
Toxicité
Problématique générale
0.11
1000
1000000
1000000000
Air
Eau
PlanctonMoules
Mammifèresmarins
X 100 000
X 10 000 000concentration
ng/g
µg/g
mg/g
In V. Loizeau
A partir des caractéristiques physico-chimiques des contaminants :
(modèle de Mackay niveau I : partage à l’équilibre en CONDITIONS STATIONNAIRES)
(Tissier et al, 2005)
Benzo(a)pyrene
naphtalèneIsoproturon
+ informations sur - bioconcentration / bioaccumulation / biomagnificat ion- toxicité
1ère étape :Répartition dans les différents compartiments à une échelle globale
2ème étape :Répartition phases et espèces + processus de perte à l’échelle d’un bassin
Modèles 0D : MORGAN (Organiques) et MOCO (métaux)
Répartition dans les différents compartiments et le s différentes espèces, avec effets de pertes par advection/dépôt, dégradation,volatilisation (≈modèle de Mackay niveau III : partage à l’équilibre en CONDITIONS NON STATIONNAIRES)
Gonzalez, et al, 2001
1.Transport –dispersion
z
4. Exposition
2. Stockage –Accumulation -
3ème étape : Répartition spatiale et temporelle des phases: Couplage avec transport dissous/particulaire
MARS-3D/MET&OR
Garreau et al, Thouvenin
1.Transport –dispersion
z
4. Exposition
2. Stockage –Accumulation -
MARS-3D/MET&OR
SpéciationBiodisponibilitéLiens avec MO
4ème étape : Répartition spatiale et temporelle des espèces: Couplage avec biogéochimie
+Eco3M(ECOlogical Mechanisticand Modular Modelling)
Baklouti et al, 2006)
+ biogéochimie(nutrients, production primaire,phytoplancton, zooplancton)
1.Transport –dispersion
z
4. Exposition
2. Stockage –Accumulation -
DEB/bioacc.Spéciation
BiodisponibilitéLiens avec MO 5.Bioaccumulation
chaîne trophique
5ème étape. Transfert dans la chaîne trophique :: Modèle de bioaccumulation
Outils de modélisation : Bioaccumulation
Modèle bioénergétique : approche DEB (Kooijman, 2000)
Bodiguel – Loizeau - Eichinger (merlu – sole)
Pecquerie – Petitgas – Struski (anchois)
Casas (moule - métaux)
Modèle de bioaccumulation
apports
pertesPCBsPCBs
PCBsPCBsPCBs
PCBsPCBsPCBs
PCBsPCBsPCBs
Transferts côte/sédiment/large
Apports atmosphériques
Apports du large
Rivières
station d’épuration
Industries – port
Projets en cours : Programme Intégré MéditerranéeMETROC : grandes métropoles Méditerranéennes
1. Mesures sur le terrain2. Application de modèles
MARS-3D – RHOMAPairaud I.
Exemple Dilutions de l’apport des Aygalades
Animation avec une image toutes les 4 heures
Calcul des flux et des stocks :Le flux rejeté à la côte est exporté aubout de 5 jours à cette période
MARS-3D – RHOMA
Quelques heures dans la zone proche où les dilutions sont entre 1 à 1000Quelques jours dans la rade avec des dilutions très fortes de 103 à 104
+ Transport sédimentaire(R. Verney)
Distribution dissous/particulaire pertes par dépôts
+ Ecosystème Eco3MProjet MASSILIA (EC2CO)(LOPB ; C. Pinazo)
Distribution (PCB)MOP/MOD/phytoplancton
Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)Responsable : J. TronczynskiPartenaires : Ifremer BE-DYNECO-HMT
LOPB (Marseille)CEREGE (Aix Marseille)IRD/CRH (Sète)
COntaminants dans le Système Trophique : Phytoplancton Zooplancton Anchois
Sardine
Transfert et redistribution des contaminants entre réservoirs géochimiques
et biologiques dans un écosystème marin méditerrané en : Le Golfe du LionMERLUMED
Toutes les espèces du réseau possèdent des signatures en δδδδC13 proches du phytoplancton (Ferraton, 2007)
� Phytoplancton = source principale de MO pour toutes les espèces du réseau
Alimentation = Voie principale de contamination par les PCB(Thomann et al, 1989)
� Phytoplancton = Voie d’entrée principale des PCB dans le réseau
Resp. : C. Mellon(Ifremer/Sete)
Résultats du programme MerluMed
Schéma simplifié du réseau trophique du Merlu
Nutrients
MOPDétritique
MOP
EAU
Zooplancton
MOPsédiment
Filets
Poutassou
Tacaud
Gobie
Mysidacé Amphipodes
Crevette
Euphausiacé
Allotheutis
(Mellon et al.)
Anchois
Sardine
Zooplancton Phytoplancton
MERLU
PELAGOS
BENTHOS
Bioaccumulation par le zooplancton
Spéciation –Biodisponibilité des
éléments anthropiques
Rôle des populations phytoplanctoniques dans le
transfert
Bioaccumulation – devenir chez les petits pélagiques
COLONNE D’EAU
Transfert et redistribution des contaminants entre réservoirs géochimiques et biologiques dans un écosystème marin méditerranéen
Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)Responsable : J. TronczynskiPartenaires : Ifremer BE-DYNECO-HMT
LOPB (Marseille)CEREGE (Aix Marseille)IRD/CRH (Sète)
COntaminants dans le Système Trophique : Phytoplancton Zooplancton Anchois Sardine
Cycle du CarbonePhyto/zoo/plancton
Eco3M
Biodisponibilité et transferts des contaminants
MOCO/MORGAN
Dynamique des masses d’eau et des
particulesMARS-3D
Modèle couplé pluridisciplinaireMARS-3D / Eco3M / MET&OR
Petit pélagique et Bioaccumulation
DEB/Anchois/Méditerranée
DEB/Anchois/bioaccumulation/PCB
Base des données
COP, COD, phyto, zooCd, Cp, Cϕϕϕϕ, Cz
Projets en cours : COSTAS (Projet ANR 2009-2012)
Modélisation Configuration MENOR PCB(PBDE)CdHgPb
DEB/Anchoi/Gascogne (Pecquerie, 2007)
DEB/Merlu/bioaccumulation/PCB (Bodiguel,2008)
MENOR Garreau, AndreDufois, Verney
LOPB (Baklouti, Diaz, Raybaud, Faure)