Stratégies d'échantillonnage et d'analyse appliquées à l'étude des polluants organiques dans les eaux côtières

Sampling and analysis of organic pollutants in coastal waters

Laboratoire de Physique et Chimie Marines de l'Université Pierre et Marie Curie, UA CNRS n 353, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

Résumé

Les hydrocarbures sont un danger majeur pour l'océan. Dans les eaux côtières ce type de contamination est exacerbé par les effets de synergie entre de multiples sources de pollution. Le développement de programmes permettant de dresser des bilans des différents apports et la nécessité de concevoir des modèles prédictifs permettant d'évaluer l'impact des hydrocarbures et des autres contaminants sur la qualité des eaux marines et sur les écosystèmes côtiers reposent sur la qualité des stratégies d'échantillonnage et d'analyse mises en place. Cette revue décrit certains points importants de ces stratégies, appliquées au delta du Rhône et au bassin Méditerranéen Nord-occidental. L'échantillonnage doit comprendre des prélèvements effectués aux étapes clés du fonctionnement du fleuve et des activités biologiques se développant dans les zones frontales, au large du fleuve. La stratégie d'échantillonnage comprend l'étude de la diffusion des eaux fluviales et de leurs polluants associés en milieu marin et I'étude des zones de création et d'accumulation de particules. L'échantillonnage s'intéresse à divers compartiments: eau, particules en suspension (y compris les organismes vivants), couches turbides se développant près du fond, sédiments superficiels. Après une couverture complète de paramètres clés, tels salinité, MES, Carbone organique, O₂, pH, une étude détaillée et quantitative sera effectuée sur les hydrocarbures par combinaison de diverses techniques chromatographiques. Les empreintes obtenues peuvent être discutées en termes d'identification de diverses sources naturelles et anthropiques, de leur disponibilité pour les organismes vivants en fonction de leur répartition entre phases dissoute et particulaire, de transport, de dégradation et d'ultime dépôt dans les sédiments. Des exemples illustrent l'intérêt des analyses d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les sédiments; ils signent des empreintes fidèles des divers types de contamination que l'on peut rencontrer en milieu marin côtier.

Abstract

Hydrocarbons represent a major threat to the world's oceans. This type of organic contamination is exacerbated in coastal waters by the synergetic effects of multiple sources of pollution. The development of programs to estimate the budgets of the various external elements, and the designing of predictive models to evaluate the impact of hydrocarbons and other contaminants on marine water quality and on coastal ecosystems depend on the quality of the sampling and analytical techniques used. This presentation describes certain key features of these techniques as applied to the Rhône delta and the northwestern Mediterranean basin. Sampling must be performed at key stages in the river dynamics and in the biological activities which develop in the frontal zones beyond the mouth of the river. The strategy chosen for sampling includes study of the dispersion of river waters and their associated pollutants in the marine environment, as well as study of the zones of generation and accumulation of particles. Sampling involves various compartments: water, suspended matter (including living organisms), turbid layers developing near the bottom and superficial sediment. Following determination of alI key parameters such as salinity, suspended matter, organic carbon, O₂ and pH, a detailed, quantitative analysis of hydrocarbons is carried out, combining various chromatographic techniques. The resulting distribution patterns are discussed in terms of identification of various natural and anthropogenic sources, their availability for living organisms as a function of their dissolved and particulate distribution, transport, degradation and ultimate settling in sediments. Examples are given to illustrate the value of analysis in sediment samples of polycyclic aromatic hydrocarbons, which give distribution patterns that clearly reveal the various types of contamination potentially encountered in the coastal marine environment.