Arsenic dans les sédiments marins: Modélisation couplée biogéochimie-biodisponibilité-ecotoxicologie – ASEDMAR

Il est maintenant prouvé que l’arsenic, ingéré sur de longues périodes à faible dose, augmente le risque de développement de kératoses, de différents types de cancers et de désordres du système vasculaire. Récemment, une étude de l’impact potentiel sur la santé humaine de la présence d’arsenic sur le littoral Sud de Marseille a mis en évidence des concentrations élevées en arsenic dans les sédiments et un dépassement des valeurs seuils pour l’effet cancérogène de l’arsenic à travers la consommation des moules. Le cycle de l’arsenic en milieu marin est bien décrit au niveau de la colonne d’eau, du plancton et des organismes supérieurs. En revanche, très peu de données sont disponibles sur les phénomènes régissant le transfert d’arsenic du sédiment vers la colonne d’eau, et le cycle bactérien de l’arsenic dans les sédiments marins n’a pas du tout été décrit. Or, le rôle majeur de la microflore bactérienne sur la spéciation de l'arsenic (oxydation de l'As(III), réduction de l'As(V), méthylation) a été démontré dans divers autres écosystèmes. Sur les 50 millions de m3 de sédiments marins dragués par an, la majorité est restituée en l'état par immersion profonde. Cependant, lorsque les concentrations en polluant contenus dans les sédiments sont trop élevées, il n'est plus possible de les relarguer en mer. En fonction des pays et de leur réglementation, les voies de gestion sont le traitement in-situ par ajout de couches de sable ou d'argile pour confiner la pollution ou le dragage et entreposage dans un site de dépôt. Les sédiments sont alors considérés comme des déchets et doivent être traités. La gestion des sédiments est problématique car à ce jour aucune voie de traitement économiquement viable ne permet une stabilisation totale et irréversible des contaminants. Pour l'arsenic,la valeur guide au-delà de laquelle l'immersion est susceptible d'être interdite est égale à 50 mg/kg de sédiment sec. Cette concentration seuil est établie en arsenic total, alors que la toxicité et la bio-disponibilité de cet élément dépendent étroitement de sa spéciation et du contexte physico-chimique. Le couplage des données concernant la spéciation (bio-dépendante) de l'arsenic dans le sédiment marin, son comportement physico-chimique et son éco-toxicité constituerait une avancée scientifique dans le domaine de la connaissance du cycle de cet élément toxique en milieu marin, et serait utile pour le développement d'outils destinés à la gestion des sédiments. L'objectif global du projet ASEDMAR est d’élaborer un modèle couplant biogéochimie, biodisponibilité et écotoxicité de l’arsenic dans les sédiments marins, qui permettra le développement d’outils d’évaluation du risque lié à la présence d’arsenic dans les sédiments des zones marines polluées par les activités humaines afin d’optimiser la gestion de ces sédiments. Ce modèle sera basé sur une étude scientifique complète, permettant de bien identifier les rôles respectifs des différents compartiments environnementaux (organique, inorganique, biologique). Il permettra d’évaluer par le calcul les effets d’un changement d’environnement du sédiment. Cet objectif sera atteint à travers la réalisation des tâches suivantes: (i) la quantification des phénomènes de rétention et de mobilisation de l’arsenic par les différents compartiments biogéochimiques de sédiments marins, en tenant compte de la forme chimique sous laquelle il se trouve (qui aura une incidence directe sur sa mobilité et sa biodisponibilité) ; (ii) le couplage de ces approches biogéochimiques à des analyses écotoxicologiques afin d’établir une relation entre l’état du sédiment, sa toxicité directe et sa capacité à transférer de l’arsenic vers la colonne d’eau; (iii) une modélisation globale des interactions As-compartiment physico-chimique-compartiment biologique dans les sédiments marins, et (iv) l'extrapolation de ce modèle à l’évaluation de l’impact d’un dragage et d’un stockage à terre.