Figuras Parte 2-Los Polutantes -1

Ecotoxicología – Gestión 2015-‐II – Paul d’Abzac

Parte 2 : Los polutantes • Poluciones a lo largo de los años

• Gaseous pollutants released globally (Ton per year) (Tolba, 1992)

• Ejemplo de macro y micropolutantes

• Efectos de los metales

1850 1900 1950 2000

Contaminación fecal

Polución orgánica

Metales

Pesticidas

Nitratos

Desechos radioactivos

Lluvias ácidas

35Routes by which Pollutants Enter Ecosystems

2.4 Quantification of Release of Pollutants

Legislation intended to control pollution focuses on the amounts of pollutants that may enter the environment and the rates at which they may be released. International agree-ments are necessary to control environmental inputs of major pollutants. In the case of carbon dioxide, the United Nations Conference on Environment and Development at Rio de Janeiro in June 1992 recommended reducing carbon dioxide emissions to 1990 levels by the year 2000. Even this modest goal was not supported by many countries, including the US—the largest producer of CO2.

A more recent conference in Kyoto, Japan, in 1997 recommended an 8% decrease from 1990 levels of six greenhouse gases before 2012. Although definite targets have been pro-posed by the European Union, the agreement has not been ratified by the US The cau-tious approach of the US and the opposition of the oil-producing countries have made the outcome uncertain. More has been achieved in agreements about CFCs. Industrialized countries agreed to phase them out by the year 2000 (a 10-year time lag was allowed to developing countries). This date was later advanced to 1996. The European Economic Community (EEC) has been active in negotiating reductions of SO2 and NOx to limit the effects of acid rain (Table 2.4).

In ecotoxicity testing of new industrial chemicals, the protocols are influenced by the amount of chemical produced per annum, because this indicates the possible scale of a potential pollution problem. Under the current regulations of the European Commission, if production is at a low level, only a minimal base set of tests is usually required. However, when production exceeds certain thresholds, additional testing is required (Walker et al., 1991a). Knowledge of the rates and release patterns of pollutants is necessary when model-ing their environmental fates (see Chapter 3).

2.5 Summary

In this chapter, the major routes by which pollutants enter surface waters, land surfaces, and the atmosphere have been identified. A distinction is drawn between deliberate and regulated releases (e.g., application of biocides to control pests or vectors of disease) and

TABLE 2.4

Gaseous Pollutants Released Globally (Tons per Year)

PollutantAnthropogenic

SourcesNaturalSourcesa

CO2 6,000,000,000 100,000,000,000 SOx 100,000,000 50,000,000 NOx 68,000,000 20,000,000 CFCs 1,100,000 0

Sources: Tolba, M.K. (1992). Saving Our Planet. London, Chapman & Hall; UNEP (1993). Environmental Data Report 1993–94. Oxford, Blackwell. With permission.

a Considerable uncertainty surrounds natural sources data.

Fosfatos Dioxinas Plomo Aguas

residuales 1 mgP.L-1 4.10-6 mg.L-1

10.10-3 mg.L-1

Peces en una zona polutada

12 gP.kg-1 10-6 g.kg-1 10-6 g.kg-1

Estim

ulac

ión

Inhi

bici

ón

Macronutrientes (Calcio)

Micronutrientes (Cobre)

Elementos no esenciales (Plomo)

Concentración


• Ejemplo 1: Metales particulares en el rio Sena (Francia)

• Contaminantes naturales

• Metales en la industria

µg.g-1 Hg Cd Co Pb Cr Ni Cu Zn Al Fondo Geoquímico 0,03 0,35 5,5 25 50 17 15 80 45000

Aguas abajo de Paris (1993) / 4,85 / 285 / / 230 720 /

6

Usages industriels

- plomb : verres, pigments, batteries, batiment- Cd : pigments, placages, batteries- Cr : alliages, tanneries (de moins en moins)- Cu : électricité, canalisations, alliages divers- Hg : chimie du chlore, dentisterie, batteries, thermomètres…-Zn : toitures, batiment, voirie, galvanisation

Utilisation en France en tonnes par an

Meybeck et al., Historical perspective of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) in the Seine river basin (France), Science of the Total Environment, in press.

Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000

nonferrous alloys and otherBatteriesStabilizersCoating and platingPigments

Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Leaded gasolineAccumulatorsCablesMetalChemicals including oxides

Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


6

Usages industriels




Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000


Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


t.y-1

t.y-1

Annual demand from the industrial sector in France

(Baccini and Brunner, 1991). Other accounting units ascities (Bergbäck et al., 2001; Sörme et al., 2002) andcountries (Billen et al., 1983; Bertram et al., 2003) havealso been used.

2. The Seine River catchment

TheSeineRiver catchment (65000 km2 and 497m3 s−1

(1983–2003) at the Poses station upstream the estuary) ischaracterized by low relief and low sediment transportyield (about 10 t km−2 y−1 at most stations), oceanicclimate with summer low flows and winter high flows.Detailed information is provided in Meybeck et al.(1998a) and Grosbois et al. (2006). The Seine basincurrently accounts for 25% of French agriculture, 25 to30% of French industrial activity and 23% of Frenchpopulation for only 12% of the French territory and lessthan 10% of its total water flow and sediment transport.By all accounts, Human pressures on the Seine basin areabout twice higher than national averages like for thepopulation density (215 people km−2 for the Seine vs. 109people km−2 for the French territory).

In addition to these pressures, the basin is character-ized by a highly biased population distribution: about70% of the basin population is concentrated over theParis megacity including Paris intra muros and its

suburbs (9.5 Mp, 2750 km2), which covers only 4% ofthe basin area. Most of this urban population isconnected to a single waste water treatment plant, theSeine-Aval WWTP, which releases its treated sewagesome 70 river km downstream of Paris center (Fig. 1).

3. Evolution of the state of metal contamination ofthe Seine River

Two different time scales are considered here (i) thelonger term (1930–2000), by floodplain core analysessampled near the river mouth at Muids and Bouafles (Mand B, Fig. 1) and (ii) immediate past (1983–2003) bythe analysis of river suspended particulate matter (SPM)at the river mouth station. These results are thencompared with those monitored on other media e.g.,deposited bed sediments and annual flood deposits.

3.1. Long-term evolution of contamination as archivedin flood plain sediments (1930–2000)

The long-term evolution of metallic contaminationdownstream of Paris megacity is reconstructed from thechemical profiles of metals in several flood plain corescollected close to the river mouth, using 137Cs andunsupported 210Pb to date the different sediment

Fig. 2. Five years average temporal profiles of five metal enrichment factors (EF) in Seine floodplain cores downstream of Paris megacity (EF=1 fornatural background contents).

206 M. Meybeck et al. / Science of the Total Environment 375 (2007) 204–231

Five years average temporal profiles of six metal enrichment factors (EF) in Seine floodplain cores downstream of Paris megacity (EF = 1 for natural background contents)

6

Usages industriels




Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000


Cadmium

0

500

1000

1500

2000

1975 1980 1985 1990 1995 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Pb

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

1950 1960 1970 1980 1990 2000


Worldwide emissions (103 tonnes per year) of trace metals from natural sources to the atmosphere


• Ejemplo 2: Estudio de los sedimentos del lago Léman (Suiza)

• Especiación de Cu dependiendo del pH

• Toxicidad Estaño

Prof

undi

dad

en lo

s sed

imen

tos (

cm)

Zn (mg.kg-1)

Partie rédactionnelleCes chiffres impliquent un taux théoriquede sédimentation de l'ordre de 1,4 g/cm2/an. La vitesse de sédimentation est natu¬rellement très variable d'un point à unautre du lac, mais ces estimations mont¬rent que le Léman est un véritable bassinde sédimentation des particules minéralesou organiques et des contaminants quileurs sont associés.De ce fait, connaissant les points d'ap¬ports et disposant d'une carte granulo-métrique des sédiments du lac (figure 1),on peut localiser les zones contaminées,généralement associées aux zones desédimentation des particules les plus fines(argiles).Les sédiments les plus fins se déposentpréférentiellement dans la partie ouestde la Plaine Centrale (zone située audelà de 300 m de profondeur), sur lapente précédant le seuil morphologiqued'Yvoire, qui sépare le Grand Lac du PetitLac.Les zones directement influencées par lesapports fluviatiles se marquent par des sa¬bles et des limons. On peut ainsi distin¬guer le delta et prodelta du Rhône avec unéventail de sables et de limons qui atteintla Plaine Centrale, ainsi que ceux de laDranse dont les sédiments s'orientent versle nord-est en direction de la Plaine Cen¬trale. Les apports des rivières de moindreimportance sont moins visibles (Venoge,Aubonne, Promenthouse) ou masquéspar l'influence prépondérante du Rhône(Veveyse, etc. à l'est dans le Haut Lac).La mince zone côtière est caractérisée pardes sables provenant des eaux de ruissel¬lement de l'érosion des côtes ou du van¬nage par les vagues des apports des peti¬tes rivières.

L'histoire de la contaminationde l'eauLes sédiments sont la mémoire de la con¬tamination des eaux d'un bassin, aussipeut-on reconstituer son histoire parl'étude détaillée de carottes de sédiments.Cette permanence de l'enregistrementpermet de remonter aux sources de rejetet d'en déterminer l'importance.Les études de la contamination des sédi¬ments superficiels du Léman ont été entre¬prises dès 1968. Elles ont mis en évidencel'importance de la pollution des sédimentspar les métaux lourds. L'évolution desstocks de certains contaminants (mer¬cure, cuivre et plomb) montre que la ten¬dance générale au cours des dix dernièresannées est à la stabilité, voire la diminu¬tion de la pollution de l'eau et des sédi¬ments du Léman (figures 2a et 2b). D'aut¬res métaux lourds, tels le cadmium et lezinc, suivent une évolution qui pourrait parcontre devenir inquiétante. Cette pollutionpar les éléments métalliques est, engrande partie, imputable aux rejets desstations d'épuration et des industries dans

Activité dans les sédiments (pCi/g)2 4 6 8 10 12 14 16

t 2.o

EOm-qoQ-

i i i i

années1986

Tchernobyl1980

1970

Essais

nucléaires 1964

atmosphériques 1960

1954f Cs -137carotte SM4B

- 6Eü,co+jcCD

8 .1"O«DCO

10 sCOCCO

12 "O

a>¦o

14 Io16

Fig. 3: Enregistrement dans les sédiments des pollutions par les retombées nu¬cléaires atmosphériques.

les affluents du Léman. La région la pluscontaminée est la baie de Vidy-Lausanne.La pollution gagne ensuite les zones pluséloignées et plus profondes avec unstockage préférentiel dans les sédimentsfins de la partie ouest de la Plaine Cen¬trale. Les apports de sédiments plus gros¬siers en provenance du Rhône et de laDranse ont un effet dilutif sur les polluants,mais ceci n'implique pas pour autant uneabsence de pollution issue de ces deuxémissaires.

Les sédiments, sourcesinterne de la contaminationde l'eauLorsque les sédiments se déposent, ilsvont évoluer lentement. Au fur et à mesurede leur enfouissement, leur teneur en eauva progressivement diminuer par tasse¬ment. Les particules sédimentaires vontainsi passer de conditions oxydées dansles couches sédimentaires de surface àdes conditions réduites des couches plusprofondes. De tels changements physico¬chimiques vont permettre à une partie descontaminants et des nutriments fixés surles particules de passer dans l'eau intersti¬tielle, puis de diffuser dans l'eau libre dulac. Lex oxydes de fer, particulièrementsensibles à ce phénomène, peuvent libé¬rer des phosphates qu'ils avaient ad-

sorbés. Ces phénomènes des relargagevarient suivant les saisons en fonction dela teneur en oxygène dissous des eaux dufond.

En été, les phosphatesLorsque les eaux du fond sont riches enoxygène (conditions oxiques: situationd'hiver après brassage des eaux du lac),les couches sédimentaires de surfacesont constituées de sédiments oxydés, ri¬ches en hydroxydes de fer et en phos¬phore. Cette barrière d'oxyde limite la diffu¬sion du phosphore dans les eaux du lac.Quand les conditions d'oxygénation sedétériorent (situation d'été, stratificationdes eaux du lac), les sédiments réagissentdifféremment. Ils sont réduits dès les pre¬miers centimètres. Ils subissent des trans¬formations et une destruction des oxydesde fer qui libèrent les phosphates dansl'eau intersticielle puis dans l'eau libre dulac. Les concentrations en phosphore dis¬sous augmentent dans les eaux profondesdu lac.Les sédiments sont alors devenus unesource interne de nutriments qui diffusentdans les eaux libres lacustres. On assisteainsi à une décontamination naturelle dusédiment au détriment de l'eau libre et desa biomasse. Il en résulte que la déconta¬mination des eaux d'un bassin de sédi-

142 Mensuration. Photogrammetrie. Génie rural 3/90

Radioactividad en los sedimentos (pCi.g-1)

Profundidad en los sedimentos (cm

)

Peso

cum

ulad

o (g

.cm

-2)

23

Cycle gCycle géénnééral des mral des méétaux en milieu taux en milieu aquatiqueaquatique

Source: Sigg, Behra et Stumm(2000), Chimie des milieux aquatiques

6S6S6S6S««««FLDWLRQ�GHV�PFLDWLRQ�GHV�PFLDWLRQ�GHV�PFLDWLRQ�GHV�P««««WDX[�HQ�PLOLHX�DTXDWLTXH��WDX[�HQ�PLOLHX�DTXDWLTXH��WDX[�HQ�PLOLHX�DTXDWLTXH��WDX[�HQ�PLOLHX�DTXDWLTXH��([HPSOH�GX�FXLYUH([HPSOH�GX�FXLYUH([HPSOH�GX�FXLYUH([HPSOH�GX�FXLYUH

(valable pour Cutotal < 2 mg/L)

Cu++6%

Cu(OH)2 aq pK=-16,2

4%

CuOH+ pK=-7,5

15%

CuCO3 aq pK=6,77

74%

Cu-phtalates pK=4,02

1%

On sait estimer la spéciation en présence de ligands inorganiques ou organiques simples.

DL50 Animal Injection

TBT 55-87 ppm Ratón Oral

TBT 200 ppm Ratón Cutáneo

TPhT 81-93 ppm Ratón Oral

SnCl2 1200 ppm Ratón Oral

CuT = 5.10-‐8 M CT = 2.10-‐3 M


• Toxicidad Arsénico

• Toxicidad Mercurio


As2O3 34,5 ppm Ratón Oral

AsO2- 4,5 ppm Rata Intraperitoneal

NaAsO4 14-18 ppm Rata Intraperitoneal

Roxarsona 110-123 ppm Pollo Oral

Roxarsona 34 ppm Pollo Intraperitoneal

Arsenobetaína 10 000 ppm Ratón Oral

Me3As 8 000 ppm Ratón Subcutáneo


HgCl 180-210 ppm Ratón Oral

HgCl 1500 ppm Ratón Cutáneo

HgCl2 1 ppm Rata Oral

HgCl2 41 ppm Rata Cutáneo

HgI2 18 ppm Rata Oral

MeHg 29,9 ppm Rata Oral

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