Synthèse des études hydrobiologiques réalisées en Loire moyenne au niveau du site nucléaire de Dampierre-en-Burly (France)

Hydrobiological studies at the level of the Dampierre-en-Burly nuclear power plant in the course of the middle Loire (France)

¹ Université Blaise Pascal, UPRES A 6042, Géodynamique des milieux naturels et anthropisés 63177 Aubière Cedex (France)
² Université Blaise Pascal, UPRES A 6023, Biologie comparée des protistes, 63177 Aubière Cedex (France)
³ UPRES A 6042, Bureau d'Etudes techniques des Milieux Aquatiques, EMA, La Croix Cadet, 63460 Jozerand (France)

Résumé

Un état de référence, portant sur les variables hydrologiques et physico-chimiques, la capacité autoépuratrice des eaux, la cartographie des groupements végétaux, la biomasse circulant dans ce secteur du fleuve ou inféodée aux fonds, a été dressé en 1977-1978. Indices de saprobies, indices diatomiques, indices biotiques, niveau typologique piscicole ont été définis au cours de ces deux années à hydrologie atypique. Ce secteur du fleuve, soumis à l'influence d'un bassin versant largement anthropisé est eutrophe. A partir de 1979, un secteur amont et deux secteurs aval ont fait l'objet d'un programme de suivi écologique, basé sur 8 séries de prélèvements effectués chaque année entre avril et octobre, dont nous présentons une analyse chronologique basée sur une mé- thodologie évolutive (dont celle des indicateurs biologiques). Nous avons privilégié I'examen des tendances par le biais des moyennes mobiles. Le régime hydraulique reflète les variations climatiques où alternent années sèches (très productives) et années à forte hydraulicité (moins productives). Les débits influent largement sur la qualité biologique des eaux du fleuve, ce qu'illustre parfaitement l'analyse en composantes principales réalisée sur 104 séries d'observations recueillies en 13 ans. Température, pH, MES augmentent de manière significative à l'aval immédiat du rejet, à l'inverse de la conductivité et des NO₃; à la station située plus en aval l'augmentation de la teneur en O₂ et en SiO₂ est associée à une baisse de la teneur en PO₄,. La microflore est bien diversifiée et bien structurée; la densité des microalgues atteint près de 250.10⁶ cell.l^-1 ; ce sont les Chlorococcales qui dominent, suivies des Bacillariophycées dont la densité diminue dans le secteur le plus aval. Les Cyanobactéries sont peu abondantes. Les communautés benthiques de Bacillariophycées épilithiques atteignent une diversité spécifique particulièrement forte, témoin de leurs potentialités d'adaptation à ce type de milieu. Par période, les peuplements des supports artificiels s'avèrent déstructurés, contrairement à ceux des substrats naturels. Les suivis des in- dices IPS et CEC sur substrats naturels révèlent dans l'ensemble une eau de meilleure qualité en amont par rapport à l'aval. Les valeurs prises par les IQBG accusent de fortes fluctuations entre 1979 et 1986, puis elles deviennent plus stables, tandis que diversité spécifique des Trichoptères augmente à partir de 1985, ces derniers s'avérant plus diversifiés dans le secteur de référence. Outre les différences inhérentes aux variations climatiques, cette étude révèle des tendances à long terme sur cette partie du cours du fleuve : augmentation des valeurs de I'IPS et de la diversité spécifique des Trichoptères. Cette étude montre également des ruptures : changements spécifiques parmi les Bacillariophycées planctoniques à partir de 1986, stabilisation des variations des IQBG de 1987 à 1992, simultanément à la déstructuration du peuplement d'Ephéméroptères, déstructuration qui persiste jusqu'en fin d'étude. L'influence de la centrale est à relier à la présence du seuil qui se situe en aval d'un secteur rectifié du fleuve, aux remous induits et aux variations locales de débit; les indices biotiques n'y sont pas sensibles, à l'inverse des indices diatomiques et des indices de diversité des Trichoptères qui permettent de détecter des différences amontaval. La complexité des processus mis en cause, dont l'hétérogénéité naturelle du milieu et les relations trophiques entre organismes, n'autorise pas à aller plus avant dans I'interprétation.

Abstract

Prior to an environmental monitoring program conducted from 1979 onward, the reference state was described in 1977-1978, in terms of hydrological, physical and chemical variables. The vegetation cartography, the capacity for water self-purification and the biomass circulating in this part of the river or confined at the bottom were studied. The saprobic, diatom and biotic indexes and the fish typology were calculated. This part of the river, largely anthropized upstream, is eutrophic. Beginning in 1979, 8 series of samples were analyzed each year from April to October at the reference site situated upstream and at two downstream sites. A chronological analysis was performed to distinguish trends. The hydraulic regime reflects climatic variations between dry years (highly productive) and years of high hydraulicity (less productive). Discharge has a strong influence on the biological quality of the river, as illustrated by the Principal Component Analysis run on 104 data series over 13 years. A sill effect can be observed on the level of the dam: temperature, pH and suspended solids increase significantly immediately downstream of the release, contrary to conductivity and NO₃. At the site further downstream, the increase in O₂ and SiO₂ is associated with a decrease in PO₄. The microflora was well diversified and well structured; the phytoplankton density reached 250.10⁶ cell.l^-1 and was dominated by Chlorophytes and by Bacillariophytes. Few Cyanobacteria were found. The high species diversity of the epilithic diatoms illustrated their strong growth potential in that part of the hydrosystem. At times, the structure of diatom populations on artificial supports breaks down, which is not the case on natural substrates. Monitoring of IPS (index of specific sensitivity to pollution) and CEC indexes showed that water quality was generally better upstream than down. The strong fluctuations in IQBG values (index of general biological quality) observed from 1979 to 1986 contrast with more stable values from 1987 to 1992. The species diversity of Trichoptera, highest at the reference site, increased from 1985 onward. In addition to differences inherent to climatic variation, this studfy reveals the long-term trends in this part of the river: an increase in IPS values and in species diversity of Trichoptera. It also points up rupture: specific changes in planktonic Bacillariophytes beginning in 1986, stabilization in IQBG variations from 1987 to 1992, parallel to the breakdown of the diatom population which was observable through to the end of the study. The influence of the power plant is more related to the presence of the dam and to the disturbances induced by its shelf. Unlike the biotic index, whose values remained constant both upstream and down, the diatom indexes and the indexes of species diversity of Trichoptera were more sensitive, revealing differences between upstream and downstream which cannot be fully explained by the complexity of the processes at work.