Qualité d'eau des retenues et moyens de lutte expérimentés contre les cyanobactéries - Plage de Vioreau 18 mai 2008
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Qualité d’eau des retenues
et
moyens de lutte expérimentés contre les cyanobactéries
Plage de Vioreau 18 mai 2008
Retenue de Villerest 12 aout 2009
Semaine de REV 17-19 septembre 2019 -Orléans
Luc Brient - Université de Rennes I 1
La spécificité de l’unité est l’analyse et la gestion de la Biodiversité, des génomes aux
écosystèmes, dans l’optique des systèmes dynamiques : les différents éléments qui la
composent (diversité génétique) richesse spécifique, diversité fonctionnelle et paysagère)
évoluent sous l’effet de changements globaux de l’environnement : réchauffement
climatique, modifications de l’usage des sols.
Luc Brient - Université de Rennes I 2
1990
Premier cas sanitaire signalé en
Bretagne auprès d’enfants après une
baignade dans le lac de Guerlédan en
Bretagne. Les symptômes ont été
démangeaisons et rougeurs. Les
conséquences ont été le rapatriement
du centre de vacances d’enfants anglais.
C. Vezie; L. Brient, G. Bertru. Blooms de cyanobactéries
hépatotoxiques dans l’Ouest de la France - Revue.
Techniques Sciences Méthodes 10:39-46 1997
Luc Brient - Université de Rennes I 3
Expert dans le groupe de travail
AFSSA 2004 -2006
2016/2017/2018/2019/2020 :
Groupe de travail pour un guide du
prélèvement, identification et comptages des
cyanobactéries.
Groupe de travail AFNOR
Luc Brient - Université de Rennes I 4
Qualité d’eau
• Usage :
– Eau potable
Directives européennes
– Nautisme
– Baignade
– Pêche, pisciculture
– Irrigation, maraichage, abreuvement ?
– Hydro-électrique
Luc Brient - Université de Rennes I 5
Phytoplancton et
les
principalement
cyanobactéries
Luc Brient - Université de Rennes I 6
Certaines espèces de cyanobactéries produisent des toxines
Luc Brient - Université de Rennes I 7
et aussi des odeurs
les molécules odorantes sont volatiles et très perceptibles
La géosmine
Le 2-méthylisobornéol
Ces différentes molécules non
toxiques apportent une odeur de
terre mouillée et de moisi à
l’organisme ou à l’eau les rendant
inconsommables.
Luc Brient - Université de Rennes I 8
La biomasse Luc Brient - Université de Rennes I 9
Diversité temporelle
Gouet 2000
100%
80%
% algues
60%
40%
20%
0%
17/4
24/4
1/5
8/5
15/5
22/5
29/5
5/6
12/6
19/6
26/6
3/7
10/7
17/7
24/7
31/7
7/8
14/8
21/8
28/8
4/9
11/9
18/9
25/9
2/10
9/10
16/10
CHLOROPHYTES ZYGOPHYTES DIATOMS CHRYSOPHYTES EUGLENOPHYTES CYANOBACTERIA
Regroupées par embranchements les algues montrent une succession fonction de
plusieurs paramètres, physiques, chimiques et biologiques
Suivi hebdomadaire exprimé en % à partir d’ avril à octobre.
Luc Brient - Université de Rennes I 10Plus d’une vingtaine espèces d’algues représentées par une couleur se partage
l’espace dans ce plan d’eau à 1 point. Leur apparition ou disparition est
l’effet conjugué de plusieurs paramètres physiques, chimiques et biologiques
Avec les mêmes données que le graphe précédent mais représenté par les espèces.
Gouet 2000
% algues
Les 26 semaines de suivi du phytoplancton montrent une grande
biodiversité.
Luc Brient - Université de Rennes I 11Diversité de ressource nutritives
Certains groupes
(cyanobactéries) fixent
L’ AZOTE l’azote atmosphérique.
sous forme
ammonium
et nitrates
Par l’activité biologique
Azote
gazeux
12
Luc Brient - Université de Rennes IDiversité de ressource nutritives
Le facteur
limitant
Le PHOSPHORE
Est transporté par l’érosion du
sol,
Et s’accumule dans le sédiment.
Les formes organiques sont
minéralisées lors de la stabilité
de la colonne d’eau en phase
anoxique.
Il y a donc au fur et à mesure un
enrichissement du sédiment du
phosphore dans le plan d’eau qui
constitue un stock de phosphore
utilisable par le phytoplancton.
13
Luc Brient - Université de Rennes I2 étapes sont déterminantes pour le développement biologique
1
Apports des nutriments par le
bassin versant par la pluie
essentiellement d’octobre à mars
http://www.geoforum.fr/uploads/monthly_10_2010/post-889-1287396419.jpg
14
Luc
LucBrient
Brient -- Université deRennes
Université de RennesI I2 étapes sont déterminantes pour le développement biologique
2
Stabilité de la colonne d’eau de mars à octobre et
dynamique eau/sédiment/ et hydraulique
spécifique à chaque plan d’eau
15
Luc Brient - Université de Rennes IDynamique des cyanobactéries
A partir de mai, le niveau d’eau est maintenu pour les activités récréatives
Etang au Duc - 2007
500 000 0,14
450 000
Nombre de cellules par ml
0,12
400 000
350 000 0,1
300 000 0,08
P / PO4 en mg P/l
250 000
200 000 0,06
150 000 0,04
100 000
0,02
50 000
0 0
CYANOBACTERIES P total mg P/l ortho phosphates mg P/l
Prélèvements réalisés au centre du lac en 3 points sur le premier mètre de la colonne d’eau
Luc Brient - Université de Rennes I 16Diversité de répartition en profondeur
Les turbulences ont un rôle déterminant dans la répartition spatio temporelle des algues
0
Variations de pH et
Hypoxie d’oxygène dans la
journée
Profondeur en m 5
10 Anoxie
température
fluorescence
15 oxygène dissous
20
25
0 10 Sédiment
20 30
Phosphates
Ammoium
Nitrites
Fe, Mn……
17
Luc Brient - Université de Rennes ILimnologie
Rivière
Un plan d’eau en fonction de sa morphologie et du temps de séjour de
l’eau de 2 ans dans cet exemple et fait apparaître 3 états trophiques,
Zone lacustre
Faible flux
Transparence >
Recyclage interne des nutriments
Nutriments limitant la
photosynthèse
Broutage des algues
M.O. autochtone
Etat oligotrophe mésotrophe
Zone riveraine Zone transitionnelle
Zone tampon Flux réduits
MES élevées MES < par sédimentation
peu de lumière Plus de lumière
Faible profondeur Photosynthèse >
A définirélevés
Nutriments quels sont les paramètres
Broutage pertinents
des algues par zooplancton de surveillance en fonction des usages
M.O allochtone Sédimentation des algues >
Très eutrophe Etat eutrophe moins marqué
Rivière
Plan d’eau vue en coupe
18
Luc Brient - Université de Rennes ILes particularités des cyanobactéries
Elles sont dotées de vacuoles à gaz qui leurs permettent de migrer dans
la colonne d’eau et de se concentrer dans certaines zones d’un étang
par les vents dominants.
Luc Brient - Université de Rennes I 19Leur répartition est hétérogène dans l’espace
Migration des cellules dans la journée
Les cyanobactéries sont dotées de vacuoles à gaz et migrent
dans la nuit pour apparaitre le matin à la surface de l’eau et
disparaissent ensuite en raison du rayonnement lumineux. Le
vent va favoriser leur accumulation sur les berges.
Luc Brient - Université de Rennes I 20Leur répartition est hétérogène dans l’espace
Principalement des Oscillatoriales : Lyngbya,
Gleterinema, Oscillatoria, Pseudanabaena
Des Chroococcales : Merismopedia, Aphanothece,
Aphanocapsa,etc.
Certaines espèces dites benthiques sont visibles notamment
proche des rives (baignade) et qui se retrouvent dans la
colonne d’eau (planctoniques) par agitation de l’eau.
Luc Brient - Université de Rennes I 2110 septembre 2015 Luc Brient - Université de Rennes I 22
10 septembre 2015 Luc Brient - Université de Rennes I 23
10 septembre 2015 Luc Brient - Université de Rennes I 24
10 septembre 2015 Luc Brient - Université de Rennes I 25
Quels sont les outils, face aux cyanobactéries ?
Luc Brient - Université de Rennes I 26Physique
Temps de séjour de l’eau
(+) vitesse de l’eau (-)
court long
(-) Biomasse (+)
+
Bassin
versant
Phosphore
Luc Brient - Université de Rennes I 27Physique
Temps de séjour de l’eau
(+) vitesse de l’eau (-)
court long
(-) Biomasse (+)
+
Bassin
versant
Phosphore
Anoxie du
sédiment
Chimique
Luc Brient - Université de Rennes I 28Physique
Temps de séjour de l’eau
(+) vitesse de l’eau (-)
court long
(-) Biomasse (+)
+
Bassin Mollusques
versant Crustacées
Vers
Phytoplancton Larves
Phosphore
Poissons macrophytes
Anoxie du Virus
sédiment Zooplancton Phages oiseaux
Bactéries
Disponibilité du P par recyclage de la chaine alimentaire
Chimique Biologique
Luc Brient - Université de Rennes I 29Outils d’actions curatives
Sur les cellules
(cyanobactéries)
Sur le phosphore
Sur les débits
entrants/sortants
Luc Brient - Université de Rennes I 30Outils d’actions curatives
Ponctuelle En continu
Radicales
A effet tardif Sur les usages
A effet aléatoire Naturelles non contrôlables
31
Luc Brient - Université de Rennes IOutils d’actions radicales
Ponctuelle
• Le sulfate de cuivre Sur les cellules
nbre de cellules par ml
500000 100
450000 90
400000 CYANOBACTERIES 80
DIATOMOPHYCEES
350000 70
chlorophylle a µg/L
ZYGOPHYCEES
300000 CHLOROPHYCEES 60
250000 chlorophylle 50
200000 40
150000 30
100000 20
50000 10
0 0
02/05/2005
09/05/2005
16/05/2005
23/05/2005
30/05/2005
06/06/2005
13/06/2005
20/06/2005
27/06/2005
04/07/2005
11/07/2005
18/07/2005
25/07/2005
01/08/2005
08/08/2005
15/08/2005
22/08/2005
29/08/2005
05/09/2005
12/09/2005
19/09/2005
26/09/2005
Efficace mais à renouveler toutes les
3 semaines
Actions à proscrire par l’accumulation du Cu dans les sédiments
Luc Brient - Université de Rennes I 32Outils d’actions radicales
Ponctuelle
• Le peroxyde d’hydrogène (H2O2)
Sur les cellules
Objectif :
éliminer les cyanobactéries
sans laisser de traces
métalliques
Action qui nécessite une fermeture
de la baignade
Efficace dans une partie étanche du
lac et à renouveler toutes les 3
semaines, voire toutes les semaines
en limitant les doses,
Projet ARCADIS / Université de Rennes 1/ ville de Bouguenais/ Minyvel Environnement
Action sous expérimentation auprès de l’ ANSES
Luc Brient - Université de Rennes I 33Arcadis Luc Brient - Université de Rennes I 34
Expérience en 2018 dans le périmètre étanche de la baignade Un exemple 6-Activites-Pour-Tous-Sur-Ponton-Flottant-Ile-de-France
Outils d’actions à effet tardif
Ponctuelle
• La gestion piscicole Sur le phosphore
Objectif :
Limiter la charge piscicole par
extraction notamment des
poissons blancs
Forte corrélation entre la
biomasse piscicole et celle des
cyanobactéries.
Oiseaux poissons
cyanobactéries
Efficace mais à renouveler tous
les 2 ans en fonction des plans
d’eau.
Le danger est le non
renouvellement de l’eau. Pêcherie tous les 2 ans à l’étang des Landes Département de la Creuse / Université de Rennes 1
Luc Brient - Université de Rennes I 36Limnologie
Fig. 2. Conceptualised diagram of in-stream processes influencing P concentrations in flowing waters.
P. J. A. Winthers and H. P. Harvie Delivring and cycling of phosphorus in rivers : A review. Science of Total Environment - 2008
37Outils d’actions à effet tardif
Ponctuelle
• Mise en assec totale Sur le phosphore
Objectif:
minéraliser la matière
organique et limiter le
phosphore disponible
Efficace s’il ya une
minéralisation totale et à
renouveler quand il y a trop
de sédiments.
Absence de tout usage
aquatique
Département Ille et Vilaine / Université de Rennes 1 - étang de Chatillon en Vendelais
Luc Brient - Université de Rennes I 38Outils d’actions à effet tardif
Ponctuelle
• Mise en assec partielle Sur les débits
Objectif:
minéraliser la matière
organique dans les zones
amonts du plan d’eau afin
de limiter le phosphore
disponible pour les algues.
Efficace sur les mois d’été mais
à renouveler tous les 3 ans.
Département Ille et Vilaine / Université de Rennes 1 - étang de Marcillé Robert
Luc Brient - Université de Rennes I 39Outils d’actions à effet tardif
En continu
Sur les débits
• Le marnage
Objectif:
minéraliser la matière
organique en amont du
plan d’eau et permet de
favoriser les roselières.
Efficace s’il y a un transfert de
la masse d’eau en continu et
non soudaine.
Département Ille et Vilaine / Université de Rennes 1 - étang de Marcillé Robert /lac de l’Ailette
Expérience réussie sur l’étang du Dordu (56)
Luc Brient - Université de Rennes I 40Outils d’actions en continu
En continu
• L’aération par bullage d’air, brassage ou O2
Sur les débits
Université de Rennes 1 / Aquago / Vern sur Seiche
Efficace pour diminuer le
relargage des éléments
chimiques indésirables pour la
production d’eau potable et les
piscicultures. Efficace pour
retenir les
Aucun impact sur le particules ou
développement des objets flottants
cyanobactéries
Luc Brient - Université de Rennes I 41Outils d’actions en continu
En continu
• L’aération hypolimnique Sur les débits
Objectif :
aérer les eaux profondes sans
remettre en suspension le sédiment
et le phytoplancton produit en
surface.
Evite les conséquences de l’anoxie =
Mn, Fe, NH4, COD….etc
Efficace pour les plans d’eau à
usage eau potable de
profondeur > à 20 m.
Aucun impact sur le
développement des
Barrage de la Méaugon : Université de Rennes 1/ Côtes d’Armor
cyanobactéries car limité au
Barrage U Codole : Université de Rennes 1 / Corse
point de pompage.
Luc Brient - Université de Rennes I 42Outils d’actions en continu
En continu
• Les ultra sons Sur les cellules
Objectifs :
destruction des macrophytes
dans les petits plans d’eau de
golf et proposé comme un
moyen de contrôle de
développement des
cyanobactéries
Efficace à faible distance des
transducteurs.
Recent advances in ultrasonic treatment: Challenges and field applications for controlling harmful algal blooms (HABs) Jungsu Park a, Jared
Church b, Younggyu Son c, Keug-Tae Kim d, Woo Hyoung Ultrasonics
Lee b, Sonochemistry 38 (2017) 326–334
Luc Brient - Université de Rennes I 43Outils d’actions à effet aléatoire
Ponctuelle
Sur le phosphore
• Le carbonate de calcium
Objectif:
Piéger le phosphore en
apathite, forme moins
accessible aux micro-
algues
Efficace pour les très petits
plans d’eau fermés à très faible
profondeur, lié à la charge
Mynivel environnement / Rennes Métropole /Université de Rennes 1
continuelle relaguée en P
Luc Brient - Université de Rennes I 44Outils d’actions à effet aléatoire
En continu
Sur les cellules
• La paille d’orge
Objectif:
Favoriser le développement
du zooplancton.
Etang de bourg Blanc (29)
Efficace pour les très petits
plans d’eau fermés à très
faible profondeur.
Luc Brient - Université de Rennes I 45Outils d’actions à effet aléatoire
Ponctuelles
• Apports de bactéries
Efficace pour les lagunes et STAEP
vis-à-vis seulement de la
minéralisation
2018 - Etang de Jugon les Lacs juillet (35)
Luc Brient - Université de Rennes I 46Outils d’actions naturelles contrôlables
En continu
• Les macrophytes / végétaux terrestres Sur les cellules
Objectif :
Favoriser les végétaux pour limiter
les cyanobactéries par des
interactions biochimiques
(allélopathie).
Efficace pour les petits plans
d’eau à faible profondeur < à 5 m
Gène importante pour les
activités récréatives.
Rennes Métropole/ Université de Rennes 1 / Departement Ille et Vialine -
étang d’Apigné / Tremelin, Vilaine, Chatillon en Vendelais……
Développement des saules
Luc Brient - Université de Rennes I 47Actions naturelles non contrôlables
• Les espèces invasives (animales, végétales)
Photos Emilien Mineaud
Photos Emilien Mineaud
Luc Brient - Université de Rennes I 48Actions naturelles non contrôlables
• Le changement climatique
Photo bretagne environnement
Luc Brient - Université de Rennes I 49Outils d’actions sur les usages
En continu
• La pêche
Objectif :
Limiter les appâts/amorces
(boulettes à chien, sucres,
sang séché,
acides aminés, colorants,
farines, etc…) et limiter le
phosphore. 10 à 30 kg par
pêcheur.
Efficace sur les petits plans d’eau
fermés et à très faible
renouvellement de la masse
d’eau.
La pêche de loisirs implique l’absence d’extraction avec le no kill, favorisant le stock qui augmente au fur et à
mesure…les seuls prédateurs étant les oiseaux.
Absence de diversité poissons blancs/carnassiers, poissons fouisseurs remuant les vases (carpes, gardons
tanches).
Luc Brient - Université de Rennes I 50Outils d’actions couteuses
Ponctuelles
Sur les débits
• Extraction des sédiments
Objectif :
Augmenter la masse d’eau
Efficace pour augmenter
la masse d’eau.
plan d’eau du Frémur (22), La Chéze (35), Noyalo (56)
Photo G. Gruau,
Luc Brient - Université de Rennes I 51Outils
• Ces outils sont spécifiques à chaque plan d’eau vis-à-vis de l’usage
prioritaire de la masse d’eau (à définir par le gestionnaire).
• Le multi-usages amène à une gestion des activités aquatiques par
l’ensemble des acteurs.
• La plupart des effets sont ponctuels de 3 à 4 semaines pour certaines
(CuSO4, H2O2) et pour d’autres sur des cycles de 2 à 3 ans (mise en
assec partielle, re végétalisation, etc,)
Luc Brient - Université de Rennes I 52Outils
Comment le gestionnaire peut-il choisir ?
Définir les enjeux et les priorités vis-à-vis des usages,
Connaissance du fonctionnement du plan d’eau (physique,
chimique et biologique) et de son historique.
Quels suivis réaliser pour vérifier l’efficacité des actions entreprises.
Intégrer à l’expérimentation le cout des suivis sur plusieurs années
Avoir un avis d’expertise extérieur sur le suivi et le bilan.
Luc Brient - Université de Rennes IPour en savoir plus
2018
Document disponible sur le site de l’ANSES Luc Brient - Université de Rennes I 54Aquatic Ecology September 2016, Volume 50, Issue 3, pp 327–331 Cyanobacterial blooms. Ecology, prevention, mitigation and control: Editorial to a CYANOCOST Special Issue Luc Brient - Université de Rennes I 55
Photos non identifiées sont de Luc Brient
Merci de votre attention
Luc Brient - Université de Rennes I 56Vous pouvez aussi lire
