Devenir des polluants métalliques associés auxsédiments contaminés dans un cours d'eau en relationavec la dynamique sédimentaire

Le développement industriel et urbain de nos sociétés a généré une exploitation deressources naturelles et une production de déchets et de polluants. Depuis longtemps, lescours d'eau constituent le réceptacle d'une pollution aux formes multiples. Les polluantsproviennent des activités urbaine, agricole et industrielle. Les sources de polluants peuventcontaminer les eaux de manière directe (rejet) ou diffuse (dépôt atmosphérique, lessivage desols contaminés). Lorsqu'il pleut, les eaux de surface ruissellent à travers des surfaces plus oumoins contaminées et charrient avec elles leur lot de polluants. Les eaux de surface sont ainsicapables d'intégrer les pollutions non traitées à l'échelle du bassin versant. L'introduction despolluants dans le cours d'eau peut avoir des conséquences sanitaires et écologiques.En France, les préoccupations environnementales sont devenues un enjeu social, politique etéconomique. Une directive-cadre européenne d'octobre 2000 (2000/60/CE) a prévu quechaque Etat devrait, d'ici 2009, avoir élaboré des « plans de gestion » et des « programmesd'actions » concrets dans tous les « districts hydrographiques », afin de parvenir en 2015 à un« bon état des eaux ». Cette directive est appelée à jouer un rôle stratégique et fondateur enmatière de politique de l'eau.Au regard de cette directive cadre, le comportement des sédiments vis-à-vis de la colonned'eau est particulièrement important à prendre en compte. De nombreuses substances peuventêtre piégées dans les sédiments et être libérées après s'être déposées. Ainsi, la question sepose : les sédiments se comportent-ils comme des pièges pour la pollution ou agissent-ils entant que sources de contamination vis-vis de l'eau sus-jacente ?..

Sensitivity improvement of thin-film techniques by micro-sample analysis.

International audienceTwo types of thin-film techniques have been developed in the 90’s by W. Davison and H. Zhang, known under the name of DET (diffusive equilibrium in thin film) and DGT (diffusive gradient in thin film) technique. The solutes are equilibrated with the non-bound water of the hydrogel for the DET technique, whereas the solutes diffuse through a diffusive hydrogel before being accumulated by a binding gel for the DGT techniques. Elution of solutes is required for some chemical analysis. The analysis volume depends on the analytical tool consumption, such as 2-10 mL for classical elemental analysis, which is critical to the solute determination at trace levels in dilute eluent solution. Solute dilution is eventually compensated by its preconcentration with the DGT technique, contrary to the DET techniques. That’s a reason why the DGT application is currently most popular in environmental studies.Our laboratory has been recently equipped with a Tedelyne-Cetac MVX 7100 µL workstation (http://www.teledynecetac.com), which allows determining solute concentrations in small sample sizes (volumes ranging between 5 and 500 µL) once hyphenated to the Agilent 8800 ICP-MS/MS. The possibility to analyze small sample volumes meets the requirements of thin-film techniques notably by reducing to the minimum the volume of the eluent solution and thus by leading to the improvement of the technique sensitivity. However, ICP-MS/MS settings for analysis of small volumes are not a trivial issue. In this work, a number of key parameters such as sample flow rate, element integration time, number of replicates, were carefully evaluated and improved. The optimized performances of the MVX 7100 µL-ICP-MS/MS in terms of signal sensibility and stability were compared to the Agilent ALS-ICP-MS/MS (classical autosampler provided by the manufacturer). The developed method was applied for the determination of element concentrations (Fe, Mn and U) in pore waters of French river sediments. DET and Chelex-DGT devices were deployed simultaneously in river sediments. The DET samples were analyzed using the developed method, whereas Chelex-DGT samples were treated and analyzed using a classical protocol. Finally, a depth profile comparison between the two thin-film techniques will be presented and discussed

Anomalie isotopique de l'uranium dissous dans le bassin versant de L'Essonne

International audienceL’application de la Directive cadre sur l’eau s’accompagne de mesures de gestion visant le retour à l’état naturel du fonctionnement hydrologique des rivières. L’Essonne (affluent de La Seine) est l’une des rivières pour lesquelles le projet de réhabilitation soulève la question des échanges avec l’eau souterraine. Aussi, l’analyse des eaux est susceptible de faire émerger des outils géochimiques pour tracer et in fine mieux comprendre les échanges nappe/rivière.Dans le cadre de ses travaux d’expertise, de recherche et de surveillance, l’IRSN s’intéresse à l’uranium (U) dissous dans L’Essonne et son affluent L’Œuf [1]. Les résultats montrent que la concentration en U augmente d’aval en amont (238U : 0,08−25,9 µg.L−1) et que cette contribution est associée à un déséquilibre 234U−238U au détriment de 234U ((234U/238U) = 0.42 ± 0.02 min.). A l’échelle d’un bassin versant, les affluents drainant des substrats géologiques contrastés peuvent influer sur la composition isotopique de l’U dans un cours d’eau [2]. Dans L’Essonne, il semblerait que la variation en U soit davantage liée à des apports d’eaux souterraines. En effet, l’analyse de l’eau dans la nappe régionale met en évidence un déséquilibre 234U-238U équivalent et associé à une concentration relativement élevée en U [3]. Le déséquilibre 234U-238U constitue une anomalie isotopique qui a été rarement rapportée dans la littérature [4]. L’anomalie observée est susceptible de fournir un outil de traçage original des apports d’eaux souterraines et donc des échanges nappe/rivière. Pour ce faire il est nécessaire d’investiguer davantage l’origine de l’U ainsi que les mécanismes impliqués dans le déséquilibre 234U−238U

Tritium and 14 C background levels in pristine aquatic systems and their potential sources of variability

C Aquatic systems Background levels Global fallout Regional scale a b s t r a c t Tritium and 14 C are currently the two main radionuclides discharged by nuclear industry. Tritium integrates into and closely follows the water cycle and, as shown recently the carbon cycle, as does 14 C (Eyrolle-Boyer et al., 2014a, b). As a result, these two elements persist in both terrestrial and aquatic environments according to the recycling rates of organic matter. Although on average the organically bound tritium (OBT) activity of sediments in pristine rivers does not significantly differ today (2007 e2012) from the mean tritiated water (HTO) content on record for rainwater (2.4 ± 0.6 Bq/L and 1.6 ± 0.4 Bq/L, respectively), regional differences are expected depending on the biomass inventories affected by atmospheric global fallout from nuclear testing and the recycling rate of organic matter within watersheds. The results obtained between 2007 and 2012 for 14 C show that the levels varied between 94.5 ± 1.5 and 234 ± 2.7 Bq/kg of C for the sediments in French rivers and across a slightly higher range of 199 ± 1.3 to 238 ± 3.1 Bq/kg of C for fish. This variation is most probably due to preferential uptake of some organic carbon compounds by fish restraining 14 C dilution with refractory organic carbon and/or with old carbonates both depleted in 14 C. Overall, most of these ranges of values are below the mean baseline value for the terrestrial environment (232.0 ± 1.8 Bq/kg of C in 2012, Roussel-Debet, 2014a) in relation to dilution by the carbonates and/or fossil organic carbon present in aquatic systems. This emphasises yet again the value of establishing regional baseline value ranges for these two radionuclides in order to account for palaeoclimatic and lithological variations. Besides, our results obtained from sedimentary archive investigation have confirmed the delayed contamination of aquatic sediments by tritium from the past nuclear tests atmospheric fallout, as recently demonstrated from data chronicles (Eyrolle-Boyer et al., 2014a,b). Thus Sedimentary archives can be successfully used to reconstruct past 14 C and OBT levels. Additionally, sediment repositories potentially represent significant storages of OBT that may account for in case of further remobilisation. We finally show that floods can significantly affect the OBT and 14 C levels within suspended particles or sediments depending on the origin of particles reinforcing the need to acquire baseline value range at a regional scale

Origine des sédiments en transit dans le Rhône Aval. Utilisation des radionucléides artificiels et naturels. OSR2 | Action 7

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’Observatoire des sédiments du Rhône. Il a pour objectif le traçage de l’origine des sédiments dans le Rhône Aval en s’appuyant sur l’utilisation des données de la surveillance. Au total 220 échantillons de matières en suspension correspondant à 37 crues ont été prélevés entre 2000 et 2012. Les échantillons ont été classés en fonction du type de crue : cévenol, méditerranéen extensif, océanique et généralisé. Les épisodes cévenols présentent une signature spécifique caractérisée par des activités élevées en 238U, 232Th et 40K et un rapport d’activité 137Cs/239+240Pu bas. Cette signature reflète l’hétérogénéité des caractéristiques lithologiques et l’hétérogénéité des retombées en 137Cs de Tchernobyl dans le bassin versant rhodanien. La quantité totale de sédiments exportés en période de crue entre 2000 et 2011 a été estimée à 19,5 Mt. Les affluents pré-alpins représentent le principal pourvoyeur de sédiments, avec 53 % des apports totaux. Les crues généralisées conditionnent les quantités de sédiments exportés en fournissant 56 % de l’apport total en sédiment

Origine des sédiments en transit dans le Rhône Aval. Utilisation des radionucléides artificiels et naturels. OSR2 | Action 7

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’Observatoire des sédiments du Rhône. Il a pour objectif le traçage de l’origine des sédiments dans le Rhône Aval en s’appuyant sur l’utilisation des données de la surveillance. Au total 220 échantillons de matières en suspension correspondant à 37 crues ont été prélevés entre 2000 et 2012. Les échantillons ont été classés en fonction du type de crue : cévenol, méditerranéen extensif, océanique et généralisé. Les épisodes cévenols présentent une signature spécifique caractérisée par des activités élevées en 238U, 232Th et 40K et un rapport d’activité 137Cs/239+240Pu bas. Cette signature reflète l’hétérogénéité des caractéristiques lithologiques et l’hétérogénéité des retombées en 137Cs de Tchernobyl dans le bassin versant rhodanien. La quantité totale de sédiments exportés en période de crue entre 2000 et 2011 a été estimée à 19,5 Mt. Les affluents pré-alpins représentent le principal pourvoyeur de sédiments, avec 53 % des apports totaux. Les crues généralisées conditionnent les quantités de sédiments exportés en fournissant 56 % de l’apport total en sédiment

METROC : évaluation des apports de contaminants chimiques de la métropole marseillaise au milieu marin

METROC program (part of the MEDICIS program about study and fate of the chemical contamination in Western Mediterranean Sea) focuses on sources and wastes issued by large metropolis, with the agglomeration of Marseille as a pilot site. This report presents the results of a sampling campaign in rivers and urban discharges in Marseille and on different types of contaminants (metals, PAH, PCB and PBDE) in dissolved and particulate phases, in dry and rain periods. Results show that concentrations of pollutants are greater in Aygalades river (metals and organic contaminants) and in Emissaire 2, sewer overflows and torrents. From the results of the analysis and discharge given by the DEA, we estimated partially the flows of pollutants which show that the first contributor is the Emissaire 2 (mainly because of the amount of water discharge). The second contributor is the Huveaune river. The Aygalades are not relevant anymore, neither the sewer outflows. Advice are given, based on this project experience, if the campaign should be pursued.Le projet METROC (part du programme MEDICIS pour l’étude de l’état et du devenir de la contamination chimique en Méditerranée Occidentale) s’intéresse aux sources et apports des grandes métropoles avec comme site pilote l’agglomération marseillaise. Ce rapport présente les résultats des prélèvements mis en place à Marseille sur différents sites (fluvial et urbain) et pour plusieurs types de contaminants (métaux, HAP, PCB, PBDE) dans les phases dissoutes et particulaires par temps sec et en période de pluie. Les résultats obtenus en terme de concentrations montre que la rivière des Aygalades présente les plus fortes concentrations en métaux et polluants organiques et que ces mêmes polluants organiques sont présents dans l’Emissaire 2, les déversoirs d’orage et les torrents. Sur la base de ces analyses et des mesures de débit fournies par la DEA l'estimation partielle des flux a été réalisée. Ces résultats indicatifs montrent que la contribution principale est due à l’Emissaire 2 en raison du volume plus important d’eau rejeté. Le second contributeur est l’Huveaune. Les Aygalades ne se distinguent plus, ni même les déversoirs d’orage. Des conseils sont aussi donnés, tirés de l’expérience de ce projet, si une poursuite de l’étude des rejets et de leur devenir devait être envisagée

Anomalie isotopique de l'uranium dissous dans le bassin versant de L'Essonne

International audienceL’application de la Directive cadre sur l’eau s’accompagne de mesures de gestion visant le retour à l’état naturel du fonctionnement hydrologique des rivières. L’Essonne (affluent de La Seine) est l’une des rivières pour lesquelles le projet de réhabilitation soulève la question des échanges avec l’eau souterraine. Aussi, l’analyse des eaux est susceptible de faire émerger des outils géochimiques pour tracer et in fine mieux comprendre les échanges nappe/rivière.Dans le cadre de ses travaux d’expertise, de recherche et de surveillance, l’IRSN s’intéresse à l’uranium (U) dissous dans L’Essonne et son affluent L’Œuf [1]. Les résultats montrent que la concentration en U augmente d’aval en amont (238U : 0,08−25,9 µg.L−1) et que cette contribution est associée à un déséquilibre 234U−238U au détriment de 234U ((234U/238U) = 0.42 ± 0.02 min.). A l’échelle d’un bassin versant, les affluents drainant des substrats géologiques contrastés peuvent influer sur la composition isotopique de l’U dans un cours d’eau [2]. Dans L’Essonne, il semblerait que la variation en U soit davantage liée à des apports d’eaux souterraines. En effet, l’analyse de l’eau dans la nappe régionale met en évidence un déséquilibre 234U-238U équivalent et associé à une concentration relativement élevée en U [3]. Le déséquilibre 234U-238U constitue une anomalie isotopique qui a été rarement rapportée dans la littérature [4]. L’anomalie observée est susceptible de fournir un outil de traçage original des apports d’eaux souterraines et donc des échanges nappe/rivière. Pour ce faire il est nécessaire d’investiguer davantage l’origine de l’U ainsi que les mécanismes impliqués dans le déséquilibre 234U−238U

Speciation of Pb and Cu in a wetland impacted by former uranium mining activities

International audienc

Sensitivity improvement of thin-film techniques by micro-sample analysis.

International audienceTwo types of thin-film techniques have been developed in the 90’s by W. Davison and H. Zhang, known under the name of DET (diffusive equilibrium in thin film) and DGT (diffusive gradient in thin film) technique. The solutes are equilibrated with the non-bound water of the hydrogel for the DET technique, whereas the solutes diffuse through a diffusive hydrogel before being accumulated by a binding gel for the DGT techniques. Elution of solutes is required for some chemical analysis. The analysis volume depends on the analytical tool consumption, such as 2-10 mL for classical elemental analysis, which is critical to the solute determination at trace levels in dilute eluent solution. Solute dilution is eventually compensated by its preconcentration with the DGT technique, contrary to the DET techniques. That’s a reason why the DGT application is currently most popular in environmental studies.Our laboratory has been recently equipped with a Tedelyne-Cetac MVX 7100 µL workstation (http://www.teledynecetac.com), which allows determining solute concentrations in small sample sizes (volumes ranging between 5 and 500 µL) once hyphenated to the Agilent 8800 ICP-MS/MS. The possibility to analyze small sample volumes meets the requirements of thin-film techniques notably by reducing to the minimum the volume of the eluent solution and thus by leading to the improvement of the technique sensitivity. However, ICP-MS/MS settings for analysis of small volumes are not a trivial issue. In this work, a number of key parameters such as sample flow rate, element integration time, number of replicates, were carefully evaluated and improved. The optimized performances of the MVX 7100 µL-ICP-MS/MS in terms of signal sensibility and stability were compared to the Agilent ALS-ICP-MS/MS (classical autosampler provided by the manufacturer). The developed method was applied for the determination of element concentrations (Fe, Mn and U) in pore waters of French river sediments. DET and Chelex-DGT devices were deployed simultaneously in river sediments. The DET samples were analyzed using the developed method, whereas Chelex-DGT samples were treated and analyzed using a classical protocol. Finally, a depth profile comparison between the two thin-film techniques will be presented and discussed