Simulation of Chemical status assessment using DGT results

The overarching objective of the MONITOOL project is to improve the implementation of the European Water Framework Directive (WFD, 2000/60/CE) for the assessment of chemical status of transitional and coastal waters, allowing the use of passive sampling devices in a regulatory context. The MONITOOL project provides a robust database of dissolved and labile metal concentrations in transitional and coastal waters, which is used to adapt existing Environmental Quality Standards (EQS; 0.45 µm filtered) to suitable EQSDGT for passive sampling devices. In the framework of the WP6 - action 1, it has been proposed two approaches to use the DGT results for the chemical status assessment: either interpret DGT labile concentration to EQS DGT or predict metals dissolved concentration from their concentration in DGT and compare it to the EQS marine water.  DGT EQS are proposed for cadmium, nickel and lead, and a model can be used to predict the concentration in the dissolved fraction from DGT results. Currently, to assess the chemical status of a waterbody regarding Pb, Cd or Ni, the Directive requires to compare the average monthly concentrations measured in spot water samples (analysis on filtered water) for one year (12 results) per WFD cycle (every 6 years) to the EQS marine water (AA - Annual Average - EQS). In this document a simulation of the “chemical status” assessment based on the MONITOOL results is done for each sampling site, using results from spot water samples compared to AA-EQS marine water, ii) using the DGT results compared to the adpated EQS DGT and iii) using the predicted metal dissolved concentration from its DGT results and compare to the EQS marine water. The scope of this deliverable is to update the simulation of the chemical status by using the results of the 2022 campaign (additional campaign - MONITOOL extension)

Expertise Ifremer sur le suivi des pesticides et des métaux lourds dans le cadre du programme conchylicole 2016 de Charente-Maritime

La Direction du Développement Durable et de la Mer, sollicite l’expertise de l’Ifremer sur le réseau de suivi pesticide qu’il souhaite intégrer au programme conchylicole 2016. Ce réseau prévoit le suivi de « pesticides dans les coquillages (huîtres) et l’eau côtière à proximité des zones à risque (exutoires de marais doux, estuaires, etc..) ». L’expertise de l’Ifremer est sollicitée sur : le choix des substances (métaux lourds et pesticides) à suivre, les matrices de suivi (coquillages, eaux) et les lieux de prélèvement

Simulation of Chemical status assessment using DGT results

In this document a simulation of the gchemical statush assessment based on the MONITOOL results is done for each sampling site, using i) results from spot water samples compared to AA]EQS marine water, ii) using the DGT results compared to the proposed EQS DGT and iii) using the predicted metal concentration in the dissolved fraction from its DGT results and compare to the EQS marine water. The aim of this work is to check the agreement of the assessment using these different approaches, and, in case of mismatching, to check whether the use of DGT results is at least as protective as the current assessment for the Directive

DGT: EQS adaptation for Nickel, Cadmium and Lead

Within the MONITOOL project, after exploring the relationships between dissolved and labile metal concentrations, a methodology has been proposed for the adaptation of EQS marine water to DGTs, for cadmium, nickel and lead by establing linear model and previous WP6 deliverable. This was accomplished by using a robust database of total dissolved and DGT-labile metal concentrations obtained by concurrent sampling (i.e., spot sampling and DGT) in transitional and coastal waters of the eight European countries participating in the MONITOOL project (EAPA 565/2016). As part of the MONITOOL extension (2021-2023), an additionnal sampling campaign was done (2022) at sites known or suspected to be higly contaminated (in coastal area, estuary and closed bassin) in order to complete the dataset in high concentrations with data close to or even above the EQS marine water values. The objective was to increase the range of validity of the original models to include higher concentrations levels (near/above the EQS marine water). In case the 2022 data doesn’t improve the model, they can be used as “additionnal data” to check the fitness of the original MONITOOL models

Haemocytes from Crassostrea gigas and OsHV-1: A promising in vitro system to study host/virus interactions

Since 2008, mass mortality outbreaks associated with the detection of particular variants of OsHV-1 have been reported in Crassostrea gigas spat and juveniles in several countries. Recent studies have reported information on viral replication during experimental infection. Viral DNA and RNA were also detected in the haemolymph and haemocytes suggesting that the virus could circulate through the circulatory system. However, it is unknown if the virus is free in the haemolymph, passively associated at the surface of haemocytes, or able to infect and replicate inside these cells inducing (or not) virion production. In the present study, we collected haemocytes from the haemolymphatic sinus of the adductor muscle of healthy C. gigas spat and exposed them in vitro to a viral suspension. Results showed that viral RNAs were detectable one hour after contact and the number of virus transcripts increased over time in association with an increase of viral DNA detection. These results suggested that the virus is able to initiate replication rapidly inside haemocytes maintained in vitro. These in vitro trials were also used to carry out a dual transcriptomic study. We analyzed concomitantly the expression of some host immune genes and 15 viral genes. Results showed an up regulation of oyster genes currently studied during OsHV-1 infection. Additionally, transmission electron microscopy examination was carried out and did not allow the detection of viral particles. Moreover, All the results suggested that the in vitro model using haemocytes can be valuable for providing new perspective on virus-oyster interactions

Relations entre apports terrigènes et conchyliculture dans les Pertuis Charentais

This work presents interactions between quantitative and qualitative river freshwater inputs and the shellfish farming (oyster and mussel) in the Pertuis Charentais. The quantity of freshwater (i.e. salinity) seems to have a weak influence on the shellfish farming contrarily to its quality determined by particulate and dissolved matters contained in the water. In autumn and winter, large precipitations have a "globally positive" effect amending the coastal ecosystem. Associated dissolved nutriments and the organic matter largely determine the quality of the coming spring growth for bred shellfish, itself controlling in turn the annual yield efficiencies. However, in winter their effects are postponed because of strong mineral load, low luminosity and temperature, then limiting the primary production. The spring contributions, directly linked to territorial practices, agriculture and tourism are more variable in quantity and quality from one year to another. They often correspond to high-risk inflows since numerous substances from anthropogenic watersheds can be found diluted in the coastal zone as in the Pertuis Charentais. Their impacts on in situ estuarine ecosystems are still poorly known since these substances are mainly studied and estimated in laboratory in controlled conditions. Several studies showed anthropogenic contaminations (i.e. cadmium, pesticides) could have significant direct or indirect effects on shellfish farming. For instance, the "summer" mortalities between 1990 and 2000 in the South of the Marennes-Oléron bay (MOB), that induced environmental and physiological oyster disorders, could be linked to pesticide effects, measured during consecutive years on the oyster bed of Ronce Perquis in the South of the MOB. The weak results from the spring larval rearing of the IFREMER experimental hatchery in the South of the bay, and chromosomal abnormalities measured on the stocks of wild oysters of the Pertuis could confirm a high-risk spring environment for the shellfish farming. In summer terrestrial inputs are reduced by low precipitations, anthropogenic water removals (drinking water, irrigation) and by plant evapotranspiration. Consequently certain years, a significant salinity increase in water masses of the Pertuis Charentais is observed. However, based on long-term observations, the significant interannual variability noticed in freshwater contributions constitutes one of the most important facts of these last years. When contributions are weak (i.e. 1991 and 2011), the mean annual salinity is 34.5 in the MOB. To the contrary, other years (i.e. 1977, 1981, 1983 and 1988), the mean salinity reduced to 30.5 shows the significant freshwater contributions to the bay. Elsewhere, particularly in the mediterranean region, oyster breeding water conditions characterized by high salinity values show the freshwater does not seem to be necessary for biological functions of the Pacific oyster Crassostrea gigas. Indeed, the oyster embryonic life in particular is well adapted to high salinity values as long as trophic resources are substantial and temperatures remain high. These two factors firstly condition the embryonic survival before the water salinity. Besides, in the Pertuis Charentais, wind conditions and the geographical bloodstock position rather determine the success of the larvae capture than seawater physic-chemical conditions. Finally, a misunderstanding still remains on summer freshwater contributions to the oyster larvae food supply.Ce rapport a comme objectif principal de préciser les connaissances sur les relations existantes entre les apports terrigènes quantitatifs et qualitatifs des fleuves (Lay, Sèvre niortaise, Charente, Seudre, Loire, Gironde) et la conchyliculture (ostréiculture et mytiliculture) dans les Pertuis Charentais. Si la quantité d’eau douce, représentée par la variable salinité, semble avoir un impact faible sur la conchyliculture, sa qualité, déterminée par les substances particulaires et dissoutes associées, peut au contraire jouer un rôle majeur dans les équilibres biogéochimiques et microbiens. En automne-hiver, les grandes quantités d’eau douce transportées ont un effet « globalement positif » en amendant l’écosystème conchylicole. Les éléments dissous minéraux ou organiques associés déterminent alors en grande partie la qualité de la croissance printanière à venir, elle-même déterminante pour les rendements annuels des élevages conchylicoles. Toutefois en hiver, leurs effets sont différés car les charges minérales importantes et les faibles luminosités et températures limitent la production primaire. Les apports printaniers, plus directement liés aux usages territoriaux des bassins versants (i.e. agriculture, tourisme) sont quant à eux variables en quantité mais aussi en qualité d’une année à l’autre. De nombreuses substances peuvent alors se retrouver diluées dans les exutoires naturels comme les Pertuis Charentais. En partie bénéfiques, elles peuvent néanmoins, selon leur nature et leur proportion, représenter un risque encore mal estimé. De plus, leur dangerosité sur le monde animal et végétal étant principalement évaluée en laboratoire, leurs impacts sur l’écosystème estuarien, en milieu naturel, peuvent être différents et restent de ce fait méconnus. Plusieurs études ont pu mettre en évidence l’effet direct et indirect significatif de contaminations anthropiques (i.e. cadmium, pesticides) sur la conchyliculture. Ainsi, des dérèglements environnementaux et physiologiques sur les huîtres ont pu être observés conduisant aux mortalités dites « estivales » des années 1990 à 2000 dans le sud du Bassin de Marennes-Oléron (BMO). Ces dernières auraient pu être liées aux apports de pesticides mesurés plusieurs années consécutives sur le site ostréicole de Ronce Perquis au sud du BMO. Les faibles performances des productions larvaires printanières de l’écloserie expérimentale IFREMER au sud du BMO, et les anomalies chromosomiques mesurées sur les stocks d’huîtres sauvages des Pertuis confirmeraient un diagnostic environnemental printanier « à risque » pour la conchyliculture. Enfin en été, les apports fluviaux sont réduits au minimum par les faibles précipitations, l'augmentation des prélèvements anthropiques en eau (i.e. eau potable, irrigation) et par l’évapotranspiration. Certaines années, cette situation se traduit par une augmentation significative de la salinité des masses d’eau des Pertuis. Toutefois, en se basant sur les réseaux de mesures et d’observations du milieu existant depuis plusieurs décennies, la forte variabilité interannuelle des apports en eau douce constitue sans doute le fait le plus marquant de ces dernières années. Quand les apports sont très faibles (i.e. 1991, 2011), la salinité moyenne (annuelle) est de 34,5 dans le BMO. D’autres années au contraire (i.e. 1977, 1981, 1983 et 1988), la salinité moyenne de 30,5 traduit l’importance des apports terrigènes. Dans le BMO, la saison estivale est marquée par la reproduction de l’huître creuse. Ailleurs, en particulier dans les étangs méditerranéens, les conditions d’élevage en eau très salée montrent que sur le plan biologique, l’eau douce ne semble pas indispensable aux grandes fonctions biologiques de l’huître. La vie larvaire en particulier s’accommode très bien d’une eau de mer salée, tant que la ressource trophique est présente et que la température reste élevée. Ces deux facteurs conditionneraient donc en premier lieu la survie larvaire, avant la salinité. Par ailleurs, dans les Pertuis Charentais, les conditions de vents et l’état des stocks de géniteurs déterminent davantage la réussite du captage que les conditions physico-chimiques de l’eau de mer. Une méconnaissance persiste encore sur la contribution des apports estivaux à l’alimentation larvaire des huître

Variabilité spatio-temporelle des nutriments et du carbone et flux associés le long d’un continuum terrestre-aquatique tempéré (Marais poitevin – Baie de l’Aiguillon – Pertuis Breton)

  Coastal zones are key systems in biogeochemical cycle couplings between continents, oceans and the atmosphere. Altered by climate change and anthropogenic pressures, there’s a need to predict potential changes to better manage ecosystem functions and services they provided. This study deals with the carbon and nutrient dynamic over a temperate marsh-coastal continuum (Poitevin Marsh-Aiguillon Bay-Breton Sound). Concentrations of carbon, nitrogen, phosphorus and silica were measured twice a month during a year at various locations: estuaries, channels, coastal sites. This coastal zone shelters important blue mussel farming sites and is under the influence of an anthropized watershed where specific lock managements regulate freshwater inputs. Though reduced in 2017, terrestrial inputs significantly influenced carbon and nutrient coastal water dynamics especially in winter under strong discharges and hydraulic lock managements. Nutrients appeared to limit to a small extent the primary production with solely a real nitrogen limitation in stream and coastal waters in summer. Dissolved inorganic, particulate organic carbon (DIC, POC) and dissolved inorganic nitrogen (DIN) were mainly exported from the watershed according to soil occupation (culture vs grassland) and basin geology (carbonate vs silicate). The exported chlorophyll a was rapidly consumed in coastal waters showing the productive potential of this area. The long-term trend in watercourse discharge decrease and specific lock management could perturb the biogeochemical functioning of this costal area in the short term.  Les zones côtières, à l’interface terrestre-aquatique-atmosphérique transportent de grandes quantités de matière et d’énergie (C, N, P et Si) des continents aux océans. Influencées par le changement climatique et les pressions anthropiques, il est nécessaire de prédire les potentiels changements occasionnés afin de mieux gérer les grandes fonctions écologiques et services écosystémiques rendus par ces systèmes. Cette étude a pour objectif d’étudier la dynamique des nutriments et du carbone durant un cycle hydrologique complet (année 2017) au niveau d’un continuum terrestre-aquatique formé par le Marais poitevin-Baie de l’Aiguillon-Pertuis Breton afin de mieux comprendre l’influence des apports terrestres en zone côtière. Les mesures biogéochimiques ont été réalisées (bi)mensuellement sur différents sites (estuaires, chenaux et sites côtiers) le long du continuum afin d’intégrer au mieux l’ensemble des variations spatio-temporelles et facteurs de contrôle associés. En parallèle, un suivi hydrologique à haute fréquence d’acquisition (10 min.) a été mis en place sur les différents sites. Cette zone côtière abrite d'importants sites mytilicoles et est influencée par un bassin versant anthropisé où les apports d'eau douce  en provenance des différents cours d'eau sont régulés de manière spécifique par des systèmes d'écluses. Bien que réduits en 2017, les apports terrestres ont significativement influencés la dynamique biogéochimique (nutriments et carbone) des eaux côtières en particulier en hiver lors des plus forts débits et en lien avec la gestion hydraulique spécifique assurée sur les différents cours d'eau. Les nutriments ont limité dans une faible mesure la production primaire de cette zone avec une limitation réelle en azote seulement observée dans les chenaux et les eaux côtières en été. Le carbone inorganique dissous, organique particulaire et l’azote inorganique dissous ont en majorité été exportés du bassin versant vers la zone côtière en fonction de l'occupation du sol (culture versus prairie) et de la géologie des bassins rencontrés (silicatés versus carbonatés) en amont. La Chlorophylle a exportée a été rapidement consommée dans les eaux côtières montrant le potentiel productif de cette zone pour les populations de mollusques sauvages et cultivés. La tendance à long terme à la diminution des débits observée en Europe et à l'échelle des Pertuis Charentais et la gestion spécifique des arrivées d'eau douce en amont pourrait perturber le fonctionnement biogéochimique de ce continuum terrestre-aquatique à court et moyen termes