Le témoignage des archives sédimentaires pour mieux appréhender l’impact environnemental des nouvelles 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 vise à établir, aux exutoires des grands bassins versants français (Rhône, Loire, Seine, Garonne, Rhin, Meuse, Moselle), les trajectoires de contaminants apportés par l’homme au cours de l’essor technologique, industriel et des préoccupations environnementales ayant rythmé le 20ème siècle. Il se concentrera sur des familles de contaminants actuellement au cœur des réflexions sur la transition énergétique : les radionucléides, les micro plastiques et leurs additifs, et les métaux critiques. En considérant ces trois familles, qui ne font pas l’objet d’un suivi dans le cadre de la règlementation actuelle, et qui ont été introduits successivement au cours du dernier siècle caractérisé par des politiques, des comportements et des modes de gestion diversifiés, nous espérons tirer des retours d’expérience. Ces derniers nous permettront de positionner ou repositionner les préoccupations environnementales actuelles face aux nouvelles et futures technologies. Il s'agira d'évaluer comment la société peut être un acteur de la résilience de l'environnement à la suite de perturbations anthropiques résultant de ses choix économiques, ses décisions politiques et de ses actions collectives.
Les sédiments des rivières transportent et stockent la plupart des contaminants introduits dans les bassins versants. Les archives sédimentaires accumulées dans des zones de stockage permettent de témoigner des contaminations ayant transité. Les retours d’expérience sur la capacité des grands fleuves à absorber ou à éliminer les pressions anthropiques seront établis à partir de l’analyse de séries chronologiques : 1) celles sur les niveaux de contamination, reconstruits à partir d’archives sédimentaires, 2) celles sur les pressions exercées sur les environnements, construites à partir d’archives documentaires (frises socio-historiques). Les difficultés d'un tel exercice rétrospectif, nécessitant de croiser des informations multiples et complexes, sont d'autant plus grandes que les sources statistiques sur les contaminants sont rares ou confidentielles. Les liens de causalité entre les niveaux de contamination observés dans les archives sédimentaires (données quantitatives) et les pressions anthropiques (données qualitatives et semi-quantitatives) seront évalués à l'aide de réseaux neuronaux. En appliquant cette approche mathématique sur des jeux de données acquis aux exutoires des fleuves français, diverses pressions anthropiques seront prises en compte et leurs conséquences sur la concentration de contaminants seront identifiées. Les événements socio-historiques, identifiés à partir des archives documentaires, seront caractérisés en ce qui concerne leur impact sur les concentrations, le délai de leur impact sur l'environnement, ainsi que la durée de la perturbation environnementale engendrée. Les valeurs de ces trois paramètres associés aux meilleurs ajustements entre les modèles et les observations définiront les pressions clés à appliquer dans un modèle prédictif basé sur scénarii afin de prévoir les niveaux de contaminants dans les systèmes fluviaux et d'estimer les trajectoires et la résilience des systèmes à court, moyen et long terme. Nos résultats mettront en évidence les changements environnementaux survenus au cours de la dernière ère industrielle (100 dernières années), et mettront en lumière ceux attendus en fonction de nos futurs comportements et décisions. Nous estimons que la société a besoin de ces retours d’expérience ainsi que d’une vision prédictive afin de renforcer les prises de conscience environnementales et les prises de décisions œuvrant pour la durabilité des écosystèmes. En fournissant des retours d’expérience quantitatifs et des modèles prédictifs basés sur des scénarii, TRAJECTOIRE permettra d'informer les parties prenantes des conséquences des décisions passées et futures sur les impacts environnementaux à court, moyen et long terme. Il vise à démontrer que la société peut agir sur la résilience environnementale.
Coordination du projet
Frédérique Eyrolle (Pôle Santé Environnement - Direction Environnement)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenaire
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
Aide de l'ANR 641 467 euros
Début et durée du projet scientifique :
January 2020
- 48 Mois