Guidelines for the evaluation of temporal trends and spatial distributions of contaminants concentrations in sediments
Recommandations pour l'estimation des tendances temporelles et des distributions spatiales des concentrations de contaminants dans les sédiments
Résumé
The assessment of temporal trends and spatial distributions of contaminants in sediment by the Member State is required by the European regulation, according to the WFD. This trend evaluation must be reliable enough to be used as a basis for taking measures which are necessary when confirmed or possible increases of pollutant concentrations are identified, so that these increases do not become significant. Thus, watershed managers should be provided with a reliable methodology for the evaluation of temporal trends and spatial distributions in sediments. This report suggests a methodology for the assessment of temporal trends of organic and metallic micropollutants in sediments. It also provides with methodological keys to perform the evaluation of spatial distributions of contaminants in sediments. The methodology for the evaluation of temporal trends is applied on several data sets of surface sediment monitoring data. Several case studies are developed regarding the studied substances, the temporal range of the data set and the possibilities for data normalization. This enabled to identify the criteria to be met in order to perform a reliable study of the data from the temporal trend assessment perspective. A comparison of the trends calculated in sediment data and suspended solids data on several sampling sites is also presented. The main goal was to identify the potential benefit of monitoring the suspended solids as an addition to the classical sediment monitoring. Indeed, suspended solids sampling mainly targets small-size particles, which can be assimilated to a "sampling grain-size normalization", which can replace the data normalization performed once the date are being studied. The question of sampling frequency for suspended solids monitoring is addressed as well by creating several data sets with different sampling frequencies. On several occasions, significant trends have been observed in the suspended solids data sets but were not observed in the sediment data sets. Finally, the study of spatial distributions of contaminants in sediments is addressed. A bibliographical study is presented with some detailed examples which illustrate the variety of practices. The way the data are exploited and represented strongly depends on the objectives and the perimeter of the study. A set of guidelines are summarized in a table. Following the obtained results and the already provided guidelines, two main perspectives appear in regard of going further in the question of trend assessment in sediments: the opportunities for coupling both the temporal approach and the spatial approach and the question of explaining and assessing the causes of the observed trends.
L'évaluation des tendances temporelles et des distributions spatiales des contaminants dans la matrice sédiment est demandée aux Etats Membres par la règlementation européenne dans le cadre de la DCE. Cette évaluation doit permettre d'estimer de façon fiable une tendance afin de guider le choix des mesures de gestion nécessaires lorsque des augmentations des concentrations en contaminant sont identifiées et de s'assurer que les concentrations n'augmentent pas de manière significative. Il est donc nécessaire que les gestionnaires de bassin aient à leur disposition une méthodologie fiable pour l'évaluation des tendances temporelles et des distributions spatiales des contaminants dans les sédiments. Ce rapport propose une méthodologie pour l'évaluation des tendances temporelles de contamination en micropolluants organiques et en métaux dans les sédiments. Il donne également quelques clés méthodologiques pour l'étude des distributions spatiales des contaminants dans les sédiments. La méthodologie d'évaluation des tendances temporelles proposée par AQUAREF a été appliquée sur plusieurs jeux de données de surveillance des masses d'eau portant sur les sédiments de surface. Plusieurs études de cas ont été réalisées, notamment en termes de famille de substances, de longueur des chroniques et des possibilités de normalisation des données. Les critères à respecter pour une évaluation robuste des tendances temporelles ont ainsi été identifiés. Une comparaison des tendances observées sur des données de sédiments de surface et des données de matières en suspension (MES) a ensuite été menée afin d'identifier l'intérêt d'un suivi complémentaire des MES. Le prélèvement de MES ciblant prioritairement les particules fines peut être considéré comme une « normalisation opérationnelle » par la granulométrie et permet ainsi de s'affranchir de l'étape de normalisation lors de l'exploitation des données. La question de la fréquence à adopter pour le suivi des MES est également abordée en générant des jeux de données présentant différentes fréquences de prélèvement des MES. A plusieurs reprises, des tendances significatives ont été observées sur ces jeux de données de MES, sans être retrouvées sur les jeux de données de sédiment. Enfin, l'étude des distributions spatiales des contaminants dans les sédiments a été abordée au moyen d'une étude bibliographique et de plusieurs exemples d'application qui ont permis d'illustrer la grande variété des pratiques. De manière générale, le choix du mode d'exploitation et de représentation des données est conditionné par l'objectif et le périmètre de l'étude. Des recommandations, synthétisées sous forme d'un tableau récapitulatif, sont proposées. A la suite de ces travaux, le couplage des approches temporelle et spatiale ainsi que l'étude de la question de l'explication des tendances et des distributions observées apparaissent comme des perspectives à approfondir.
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