To what extend the dam dredging can influence the background level of metals in the Rhine River: using chemical and biological long-term monitoring to answer
Résumé
Dredging generates remobilisation of sediments contaminated by non-degradable compounds such as metals, to which aquatic organisms can be exposed. This study aims at assessing the environmental impact of sediments remobilised in the Rhine River (France) during the dredging of Marckolsheim dam by pumping/dilution in 2013 on metal speciation and organisms' exposure. The monitoring coupling chemical and biological tools was performed 2 years before dredging operation on 2 sampling sites, upstream and downstream from the discharge of pumping/dilution, to acquire data on the natural variability of labile (DGT as passive samplers), dissolved and particulate concentrations of Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Mn, Pb and Zn in Rhine during full hydrological cycles. In parallel, size-calibrated zebra mussels were transplanted at both sites to monitor continuously metal bioavailability from particulate and dissolved fractions. This long-term monitoring allowed the establishment of reference baselines of Rhine water and mussels' contamination levels and subsequently, the detection of averred environmental changes due to the dredging. Indeed, Co and Mn accumulations in mussels exposed to the discharge were consistent with increasing labile species in Rhine whereas ones of Cr and Pb were likely due to an enhanced particulate bioavailability. Whatever the exposure route, the mussels recovered their basal metal contents 2 weeks after the end of dredging, suggesting a transient impact of sediment remobilisation on bioaccumulation. This long-term monitoring highlights the interest of coupling chemical and biological time-integrated tools for a better assessment of environmental risks because metallic exchanges between organisms and their media are complex and metal-specific.
Une opération de dragage engendre la remobilisation de sédiments contaminés par des composés non dégradables tels que les métaux, auxquels les organismes aquatiques peuvent être exposés. Cette étude vise à évaluer l'impact environnemental de la remobilisation de sédiments chargés en métaux dans le Rhin lors du dragage du barrage de Marckolsheim par pompage/dilution en 2013 sur la spéciation et l'exposition des organismes aux métaux. La surveillance chimique et biologique a été effectuée 2 ans avant l'opération de dragage sur 2 sites d'échantillonnage, en amont et en aval de la zone de rejet, pour acquérir des données sur l'évolution naturelle des concentrations labiles, dissoute et particulaires en Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Mn, Pb et en Zn dans le Rhin pendant des cycles hydrologiques complets. En parallèle, des moules zébrées calibrées ont été transplantées sur les deux sites pour surveiller la biodisponibilité particulaire et dissoute des métaux. Cette surveillance à long terme a permis d'établir des niveaux de contamination de référence du Rhin et des moules, et ainsi de détecter des changements environnementaux dus au dragage. En effet, les accumulations de Co et de Mn dans les moules exposées au rejet concordaient avec l'augmentation de leurs formes labiles dans l'eau du Rhin alors que celles de Cr et Pb étaient probablement liées à une biodisponibilité particulaire favorisée par la remobilisation de sédiments. Quelle que soit la voie d'exposition, les moules ont récupéré leur teneur basale en métaux 2 semaines après la fin du dragage, suggérant un impact transitoire de la remobilisation des sédiments sur la bioaccumulation. Cette surveillance à long terme met aussi en évidence l'intérêt de coupler des outils chimiques et biologiques pour une meilleure évaluation des risques environnementaux car les échanges métalliques entre les organismes et leurs milieux sont complexes et dépendent du métal considéré.
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