The memory of riverine sediments used to predict the environmental impact of new technologies – TRAJECTOIRE
Depuis le démarrage du projet en janvier 2020, le consortium s’est réuni quatre fois ; seule la dernière réunion, tenue début novembre dernier, a pu se dérouler en présentiel. Le projet TRAJECTOIRE dispose d’un site internet (Le projet TRAJECTOIRE (irsn.fr) et d’un Share Point hébergé par l’IRSN permettant au consortium d’échanger l’ensemble des documents et résultats produits par le projet. Outre les actions programmées et déclinées dans le diagramme de Gant (cf Annexe B), des ateliers thématiques ont été organisés dans le cadre du WP1 afin de partager des questionnements, notions et définitions de manière consensuelle ; Ces ateliers ont été réalisés par visioconférence à l’occasion des réunions du consortium : Atelier 1 « Niveaux d’anthropisation et valeurs référentielles » ; Atelier 2 « Trajectoire des contaminants et résilience » Atelier 3 « Comment/pourquoi traiter de manière environnementale le cycle de vie d'un métal d'intérêt économique et technologique? Atelier 4 « La notion de « well being », un état cible en géochimie ? » Cette cible peut (doit) elle être considérée comme une valeur de référence à atteindre ? Atelier 5 « Trajectoires futures et modèles prédictifs sur la base de scénarios ».
Les travaux réalisés dans le cadre du WP2, dédiés à l’acquisition et à l’analyses des archives sédimentaires, sont globalement conformes à la programmation initiale (+ 6mois). Des archives ont été collectées sur les fleuves LOIRE, RHONE, RHIN, MOSELLE et SEINE, et sont en bonne voie d’acquisition sur la MEUSE et la GARONNE. Pour les cinq premiers fleuves, les modèles âge/profondeur établis à partir des premiers résultats d’analyses par spectrométrie gamma (137Cs, 210Pbxs) fournissent des résultats très encourageants concernant la qualité des enregistrements et les périodes couvertes (cf Annexe C). Les résultats de spectrométrie gamma sont en cours d’exploitation mais révèlent déjà des résultats très originaux ; en particulier des excès significatifs de 40K dans l’archive RHIN concomitants à la période d’exploitation intensive des grandes mines de potasses d’Alsace. Les techniques de caractérisation des microplastiques et dérivés au sein des matrices sédimentaires fluviales donnent également des résultats très encourageants et permettent de souligner d’ores et déjà des trajectoires d’état très similaires pour le PVC, dans la Loire, le Rhône et le Rhin, au cours des cent dernières années, sous réserve de validation des données. Enfin, pour les métaux critiques, les méthodes d’analyse du Platine et du Gadolinium sur ce type de matrice ont été mises en place et les analyses sur les nombreux échantillons sont en cours.
* Empreintes des grandes mines de potasses d’Alsace dans les sédiments du Rhin : des excès significatifs de 40K retrouvés sur la période autorisée pour les rejets d’effluents dans le Rhin;
* Des anomalies de 230Th dans les sédiments de la Loire sur la période 1960-1980, non expliquées à ce jour ;
* 137Cs : les trajectoires d’état enregistrées pour ce radionucléide artificiel dans les archives des fleuves français (Loire, Rhône, Rhin, Moselle) au cours des 100 dernières années sont très différentes.
* Cycle de vie des contaminants : La distinction entre les usages scellés générant peu de fuites vers l’environnement et les usages dissipatifs est fondamentale;
* Usages (scellés/dissipatifs) et propriétés physico chimiques des contaminants : Un archivage sédimentaire fortement dépendant de ces deux paramètres.
* Méthode d’analyse des microplastiques dans les matrices sédimentaires fluviales validée avec succès par l’équipe du MIO ;.
* Le PVC est le microplastique dominant archivé dans les puits sédimentaires fluviaux ; Des trajectoires d’état similaires ont été obtenus sur 3 fleuves : le Loire, le Rhône et le Rhin ;
* Choix du platine et du gadolinium pour étudier les trajectoires des métaux critiques ;
* Les trajectoires prédictives considèreront les scénarios de rejets mais aussi les scénarios du changement climatique et des changements sociétaux ;
* Collaboration avec l’Université de Strasbourg pour l’échantillonnage et l’étude de l’archive RHIN: Laboratoire d’HYdrologie et de GEochimie de Strasbourg LHyGeS, UMR 7517, École et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST), Laboratoire Image Ville Environnement LIVE, UMR 7362, Faculté de Géographie et d'Aménagement ; et OHM Fessenheim
* Collaboration avec l’Université de Lorraine l’échantillonnage et l’étude de l’archive MOSELLE : Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux, UMR 7360 CNRS, LIEC et Laboratoire LOTERR, Département de Géographie
* Collaboration avec le SCK CEN (Belgian Nuclear Research Centre) pour l’échantillonnage de l’archive MEUSE.
Malgré le confinement lié à la crise sanitaire et l’absence de débats dynamiques en présentiel, le consortium s’est montré pleinement investi dans le projet. Le projet est en phase d’accélération en termes de production de données, d’interactions entre les différents partenaires et de publications. Des résultats particulièrement originaux sont d’ores et déjà obtenus et l’atteinte des objectifs est en bonne voie malgré les difficultés rencontrées par les laboratoires en raison de la crise sanitaire (cf C3).
1. Morereau A., H. Lepage, D. Claval, C. Cossonnet, J.P. Ambrosi, B. Mourier, T. Winiarski, Y. Copard , F. Eyrolle (2020) Trajectories of technogenic tritium in the Rhône River (France), Journal of Environmental Radioactivity, 223-224, 106370. Trajectories of technogenic tritium in the Rhône River (France) - Archive ouverte HAL (archives-ouvertes.fr)
2. Copard Y., Eyrolle F., Grosbois C, Lepage H., Ducros L., Morereau A., BODEREAU N., Cossonnet C., Desmet, M. (2021) The unravelling of radiocarbon composition of organic carbon in river sediments to document past anthropogenic impacts on river systems, Science of the Total Environment, in press. The unravelling of radiocarbon composition of organic carbon in river sediments to document past anthropogenic impacts on river systems - ScienceDirect
1. Phuong N. N., Fauvelle V., Grenz C., Ourgaud M., Schmidt N., Strady E., Sempéré R. (2021) Review - Highlights from a review of microplastics in marine sediments, Science of the Total Environment 777, 146225. Highlights from a review of microplastics in marine sediments - ScienceDirect
2. Foucher, A., Chaboche, P.-A., Sabatier, P., Evrard, O. (2021) A worldwide meta-analysis (1977–2020) of sediment core dating using fallout radionuclides including 137Cs and 210Pbxs, Earth Syst. Sci. Data, 13, 4951–4966, doi.org/10.5194/essd-13-4951-2021, 2021 ;
3. Schäfer J., Coynel A., Blanc G. (2022) Impact of metallurgy tailings in a major European fluvial-estuarine system: Trajectories and resilience over seven decades. Invited contribution. Science of the Total Environment. 805: 150195. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150195
TRAJECTOIRE aims to establish past and predictive trajectories of contaminants at the outlets of the major French watersheds (Rhône, Loire, Seine, Garonne, Rhine, Meuse, Moselle) for substances brought about by human activities in these environments during the technological, industrial and environmental development that punctuated the 20th century: radionuclides, microplastics and their additives, and critical metals. These non-legacy substances are currently at the heart of reflections on the energy transition. By considering these three families of contaminants we expect to draw lessons learned based on the differentiated and successive time scales of their inputs, which were governed by institutions and public policies according to distinct management modes. By considering them, we expect to draw general lessons on the environmental resiliency regarding contaminants, and then to positioning or repositioning current environmental concerns face to new and future technologies. In other words, it will be a question of evaluating how society can be an actor of the resilience of the environment following anthropic disturbances from economic choices, political decisions and collective actions. In river systems, sediments convey and store most of contaminants introduced in the catchment. Therefore, sedimentary archives in perennial storage areas, such as riverbanks or alluvial margins, give testimonials on previous contaminations and anthropic pressures. Feedbacks on the ability of large rivers to absorb or remove anthropogenic pressures will be established by reconstructing time-series of: 1) contamination levels based on sedimentary records and 2) pressures exerted on environments and responses provided by institution and society, based on analyses of documentary archives. The difficulties of such retrospective exercise, requiring to cross multiple and complex information, are all the greater as the statistical sources concerning contaminants are rare or confidential. The causal links between the observed contamination levels in sedimentary archives (quantitative data sets) and the anthropic pressures determined from documented archives (qualitative and semi-quantitative data sets) will be assessed using neural network analyses for time series prediction. Time series models are purely dependent on the idea that past behavior and patterns can be used to predict future behavior and trends. By using these models on data sets acquired at the outlets of major French rivers, various anthropic pressures will be considered and their consequences on the concentration of contaminants over time will be identified. Socio-historical events, acquired from documented archive analyses, will be characterized regarding their impact on concentrations, the time-lag between their occurrence and the environmental impact, and the duration of the environmental perturbation. The values of these three parameters associated to the best fittings between the data and times series models will define key pressures to be implemented in a predictive model based on scenario in order to forecast the levels of contaminants in river systems and estimate trajectories and resiliencies for the short, medium and long terms. Our results will put forth the environmental changes that succeeded over the last industrial era, and will help to predict those expected depending on our future conduct. We consider that society needs such feedbacks as well as predictive vision in order to reinforce environmental awareness and future decision making related to the sustainability of ecosystems. Our project aims to give quantitative feed backs and predictive models based on scenarios in order to inform stakeholders on environmental impacts of their past and future decisions, over short and longer term time periods. It aims to demonstrate that society can act on environmental resiliency.
Project coordination
Frédérique Eyrolle (Pôle Santé Environnement - Direction Environnement)
The author of this summary is the project coordinator, who is responsible for the content of this summary. The ANR declines any responsibility as for its contents.
Partner
LSCE CEA SACLAY - DRF - LSCE
M2C Morphodynamique Continentale et Côitère
AMU-MIO UNIVERSITE d'AIX-MARSEILLE
LEHNA LABORATOIRE D'ECOLOGIE DES HYDROSYSTEMES NATURELS ANTHROPISES
METIS Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols
EPOC Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux
PSE-ENV Pôle Santé Environnement - Direction Environnement
Help of the ANR 641,467 euros
Beginning and duration of the scientific project:
January 2020
- 48 Months
