Immersion des déblais de dragages et restauration du milieu

Transcription

1 Immersion des déblais de dragages et restauration du milieu Rachel HERMAND-SALEN D après les résultats de ma thèse de doctorat d Océanographie Université de la Méditerranée 18 décembre 2008 Laboratoire d accueil: UMR CNRS 6540 DIMAR Centre d océanologie de Marseille Financement: Région Provence-Alpes-Côte-d Azur

2 Terre et Mer Conseils, Etudes et Expertises en Environnement et Aménagement du Territoire Milieux aquatiques: Etudes et suivis environnementaux Sols et Eaux Souterraines: Etudes de sols et des friches industrielles et urbaines Enceinte Portuaire Porte 4 Forme 9 BP Marseille Cedex 15 Tél : 33-(0) Fax : 33- (0) S.A.S au capital de Siren :

3 Contexte général Contexte mondial d expansion du trafic maritime de containers Wang et Culliname, 2006; Frémont 2007 Augmentation de la capacité d accueil des ports FOS 2XL IMMERSION EN MER DE MATÉRIAUX DRAGUÉS Phase 1: m 3 Densité = 1,2 7, t Immergés en moins de 6 mois Aire de dépôt = 7,2 km² ; 55-65m de fond Granulométrie et contamination comparables avec l aire de dépôts (contaminants < N1 Géode)

4 Objectifs du projet de thèse mis en œuvre entre 2004 et ) Améliorer les connaissances des relations existant entre les compartiments sédiment et macrofaune benthique 2) Mettre en évidence les différentes étapes de la restauration de la communauté benthique dans les sédiments clapés et les principaux facteurs favorables à la restauration 3) Proposer aux gestionnaires une alternative à l analyse des communautés benthiques et optimiser les futures campagnes de clapages

5 Articulation de l exposé Partie 1 : La restauration de la communauté des sédiments clapés Les grandes étapes Les facteurs favorables et les recommandations aux gestionnaires Partie 2 : Peut-on «alléger» les suivis réglementaires? Quel est le niveau de détermination taxonomique nécessaire? Est-il nécessaire de déterminer toutes les espèces? L utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? L utilisation des données sédimentaires comme alternative à l analyse faunistique est-elle possible? Partie 3 : Apports sédimentaires naturels vs. apports sédimentaires anthropiques Comparaison avec la répartition spatiale des taxa dominants autour de l embouchure du Rhône (Approche spatiale) Comparaison avec les taxa dominants après les crues du Rhône (Approche temporelle)

6 Caractéristiques des clapages Déroulement des travaux -3m à -4m Temps de retour minimum en 1 même point : 12h Vases Terrigènes Côtières 25 cm max Marseille Rehaussement du fond jusqu à >1m

7 Echantillonnage et principaux paramètres suivis Communauté macrobenthique Densité totale Fréquence relative des groupes taxonomiques Richesse & diversité taxonomique Dynamique de population PA Quantité sédiments clapés et qualité de la Matière Organique Particulaire SLT Rhône Site soumis aux apports du Rhône Carbone total, Carbone Organique et Azote Glucides, Lipides et Protéines Signatures isotopiques en 13C et 15N Pigments chlorophylliens SLT Fos Site témoin Origine et Texture du sédiment Nature des minéraux argileux Granulométrie Porosité 13 campagnes de mars 2004 à juillet réplicats par station

8 Sur le bateau Bateaux Prélèvements à la benne Van-Veen Sédiment pour la granulométrie Tamisage pour la macrofaune Carottes pour la Matière Organique

9 Au laboratoire Dosages chimiques Extraction + spectrophotométrie Conditionnement + spectrométrie de masse

10 PARTIE I : La restauration de la communauté des sédiments clapés

11 La granulométrie des sédiments Pas de différence à grande échelle entre les 3 stations Identité de granulométrie SLT Fos : site témoin PA :sédiments clapés SLT Rhône : site Rhône Granulométrie laser

12 La porosité des 4 ers cm de la couche sédimentaire Stratification plus prononcée à PA SLT Fos PA : sédiments clapés SLT Rhône φ = w w w φ = porosité w = teneur en eau (%) (Dell'Anno et al., 2002)

13 Les grandes étapes de la restauration Au niveau de la matière organique Quantités plus faibles à PA Variations saisonnières parallèles entre les stations BPC =C(Glucides Totaux)+ C(Lipides) + C(Protéines) = fraction labile du carbone

14 Au niveau de la macrofaune benthique Teneur Capacité en trophique Azote et en = Carbone Protéines/Glucides organique 2 ers cm de la couche sédimentaire Peu de MO : limite les phénomènes de réduction (Bolam et al., 2004) Espace vierge (Guerra Garcia et Garcia Gomez, 2006) Capacité trophique élevée de la MO dans les clapages

15 Colonisation : adultes migrateurs ou juvéniles par dispersion des larves? PA : Sédiments clapés SLT Fos : Site témoin Fréquence (%) Juvéniles Fréquence (%) Taille ½ bouclier (mm) Largeur du demibouclier (mm) Taille ½ bouclier (mm) SLT Rhône : Site Rhône Apport de juvéniles issus des larves produites par le voisinage Fréquence (%) Sternaspis scutata Taille ½ bouclier (mm)

16 Evolution temporelle à l échelle du peuplement Diminution de la densité totale à PA jusqu en février 2005

17 Evolution temporelle à l échelle spécifique : successions d espèces à PA

18 Evolution temporelle à l échelle spécifique : similarité avec les 2 autres stations d ab Distance canonique = n i = 1 ( F ai F ) Composition taxonomique des peuplements et fréquence relative des taxa bi 2 Rapprochement au cours du temps de PA vers SLT Fos

19 Estimation du temps de restauration Distance canonique entre PA et SLT Fos Temps de restauration : dès 36 mois

20 Comparaison printemps 2004-été 2006 Début de l étude : Printemps 2004 Fin de l étude : Été 2006 Densité totale Rh > PA >> Fos Rh > PA> Fos % Polychètes Rh PA > Fos Rh PA > Fos Richesse taxonomique Rh PA > Fos PA >>Rh Fos Diversité taxonomique (équitabilité) Fos >> Rh PA Fos > Rh PA % juvéniles PA >> Rh Fos PA >> Rh Fos 34 mois après les travaux il persistait encore des différences

21 Les facteurs favorables à la restauration de la communauté Recommandations pour les futures campagnes 1. Granulométrie comparable entre les sédiments clapés et la zone de réception 2. Communauté de la zone de réception En «bon état» Avec de fortes potentialités Respecter le plus possible la granulométrie entre les sédiments clapés et l aire de réception Richesse spécifique élevée Espèces à forte capacité de reproduction et de dispersion Très bien connaitre la communauté de l aire réceptrice (typologie et dynamique) 3. Faible teneur en matière organique 4. Proximité du Rhône Limitation des phénomènes de réduction Communauté «habituée» aux milieux difficiles et aux perturbations 5. Épaisseur des dépôts et fréquence des clapages Préférer les zones naturellement instables Plus le dépôt est fin plus la restauration est rapide Il faut au moins 1 jour aux animaux pour «gravir» 30 cm Minimiser l épaisseur du dépôt Maximiser le temps de retour en un même point

22 PARTIE II : Optimiser les protocoles de suivis réglementaires, est-ce possible?

23 1) Niveau de détermination taxonomique Détermination au niveau du genre Détermination jusqu à l espèce Possibilité de diminuer l effort de détermination taxonomique dans certains cas 7% de perte d information au niveau «Genre» Dolédec et al, 2000

24 2) Est-il nécessaire de déterminer l ensemble des individus? Moins de dix taxa ont montré des dynamiques temporelles remarquables Possibilité d envisager un suivi temporel avec un faible intervalle en se concentrant uniquement sur les espèces les plus fréquentes Algorithme de classification des k-moyennes (Hartigan et Wong, 1978) Classer au sein de chaque station les taxa qui ont eu des fréquences relatives et des variations temporelles comparables

25 3) L utilisation des indices biotiques est-elle adaptée à ce type de perturbation? Statut écologique à PA Début Fin Variations temporelles AMBI (Borja et al, 2000) Modéré Modéré Nécessité de ne pas utiliser un seul indice biotique et de ne pas utiliser BOPA seulement ce type d indice. (Dauvin et Ruellet, 2006) Bon Modéré BENTIX (Simboura et Zenetos, 2002 Modéré Modéré Divergence

26 4) L utilisation des paramètres sédimentaires comme alternative à l analyse de la macrofaune est-elle possible? Principe % de silts Porosité Pigments Chlorophylliens Paramètres faunistiques : Densité Un descripteur totale unique de la Diversité communauté (indice macrobenthique de Shannon) : Fréquences des espèces dominantes BENTIX Capacité trophique % CO... Utiliser Y un a-t-il seul eu descripteur un ou facteurs de la macrofaune déterminants? pour mieux comprendre ce(s) facteur(s)

27 Principaux résultats: paramètres faunistiques «séparés» Influence croissante Chlorophylle a active Porosité Capacité trophique Carbone BioPolymérique (%) Granulométrie Meilleur ajustement : 37% de variabilité expliquée (Aricidea claudiae)

28 Principaux résultats: indice biotique Variabilité expliquée : 26% à partir d une combinaison «Porosité + Carbone BioPolymérique»

29 PARTIE III : Influence du Rhône vs. effets clapages

30 Le Rhône (Méditerranée Nord Occidentale) APPORTS SEDIMENTAIRES NATURELS Permanents mais irréguliers 7, t de MES.an -1 (Pont et al., 2002) Evénements climatiques Principal facteur structurant des communautés benthiques régionales (Salen-Picard et al. 1997; Salen-Picard et Arlhac 2002; Hermand et al. 2008) APPORTS SEDIMENTAIRES ANTHROPIQUES Immersion en mer de matériaux dragués Extension du Port de Marseille m 3 Densité = 1,2 7, t Immergés en moins de 6 mois Aire de dépôt = 7,2 km²

31 Comparaison de la composition taxonomique avec la distribution spatiale des taxa par rapport au Rhône Répartition des taxa autour de l embouchure du Rhône : indicatrices du taux de sédimentation Groupe A : sédimentation élevée Groupe B : sédimentation moyenne Groupe D : sédimentation faible D après Hermand et al., 2008

32 Distribution de ces groupes à PA, SLT Fos et SLT Rhône Début Fin de de l étude l étude Fréquence re elative (%) Groupe Groupe A A Groupe Groupe B B Groupe D Groupe D 0 0 SLT Fos PA SLT Rhône SLT Fos PA SLT Rhône

33 Comparaison avec la composition taxonomique après les crues du Rhône Apports de MES selon les types de crues MES (10 3 t) Crue générale 10,2*10 6 t 24 jours Successions de crues océaniques 9,1*10 6 t 181 jours Crue méridionale 3,7*10 6 t en 9 jours janv févr mar avril mai juin juill aoû sep oct nov déc D après Pont,

34 Comparaison de la composition taxonomique après les crues du Rhône Crues méridionales et générales SLT Rhône mai et novembre 1994 Taxa dominants après les crues Sédiments clapés de PA Printemps 2004 Crues Océaniques SLT Rhône juillet 1995 Cossura sp. Laonice cirrata Sternaspis scutata 32 à 41 autres espèces Taxa dominants après les clapages comparables avec ceux «post-crues océaniques»

35 CONCLUSIONS & PERSPECTIVES

36 Conclusions L immersion en mer de déblais de dragages non contaminés Perturbation dont les effets à moyen terme restent limités Restauration du milieu Problème de la définition de la restauration Allègement des suivis réglementaires? Oui mais : Macrofaune toujours nécessaire Calibration nécessaire des indices biotiques Facteur(s) déterminant(s) dans la distribution des communautés benthiques 1. Plusieurs facteurs déterminants difficiles à hiérarchiser 2. Texture sédimentaire > quantité et de la qualité de la matière organique 3. Problème du choix des paramètres environnementaux dans les suivis

37 Perspectives Applications directes Protocole «normalisé» destiné aux gestionnaires d installations portuaires : La zone de clapage Evaluation de l état et des potentialités de la communauté de l aire de dépôt Respect de la granulométrie Phase de travaux Optimiser la fréquence des clapages Minimiser l épaisseur des dépôts Suivi réglementaire: Suivi à «très long terme» d aires de clapages : Déterminer le moment de restauration Observer l évolution lors d immersions répétées sur un même site Intégrer la dynamique de population dans les suivis afin d évaluer le niveau de restauration en termes de fonctionnalité.

38 Avec tous mes remerciements à toutes celles et tous ceux qui se sont investis à mes cotés