Utilisation du piège à particules en conditions hydrologiques contrastées : évaluation de la représentativité des matières en suspension prélevées

L’échantillonnage des matières en suspension (MES) par piège à particules (PAP) est une méthode intéressante pour la surveillance des concentrations en contaminants hydrophobes et métaux dans la matrice sédimentaire des cours d’eau. Cette étude a pour objectif d’étudier la représentativité des MES prélevées par PAP (modèle utilisé dans le German Environmental Specimen Bank-GESB et l’Observatoire des Sédiments du Rhône-OSR) par rapport aux MES transitant dans le cours d’eau. Pour cela, ce travail s'est appuyé sur le réseau de l’OSR, à la station de Jons sur le Rhône (amont de Lyon) entre juin 2012 et mai 2016. Les travaux menés au préalable avaient montré que cet échantillonnage n’affectait pas les concentrations en PCB ou en Hg. Dans ce rapport, les concentrations en métaux (As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb et Zn) des MES prélevées par PAP ont été comparées à celles dans les MES prélevées par centrifugation (méthode de prélèvement considérée comme la référence). Ces concentrations en métaux ont également été étudiées dans les MES prélevées lors de deux campagnes intensives pendant une chasse de barrage et en étiage. Les résultats ont montré que le PAP collecte des particules plus grossières que celles qui transitent dans la rivière en période de forts débits (perte des particules les plus fines). Ce biais granulométrique affecte les concentrations des 8 métaux principalement lors des très forts débits, avec des concentrations métalliques légèrement sous-estimées par le PAP. Cet effet est à relativiser car il est dans le même ordre de grandeur que les incertitudes analytiques pour As, Cd, Co, Cr, Ni. En revanche, ce biais est beaucoup plus important pour Cu, Zn et Pb, avec une sous-estimation des concentrations systématique des concentrations quel que soit le débit de la rivière, même en période de très faibles débits. Cette constatation suggère la mise en place de processus de dégradation à l’intérieur du PAP, suggérant une dégradation de la matière organique et un relargage du Cu, Zn et Pb associés à ces phases porteuses. Ces résultats ont été confortés lors de la campagne intensive en période estivale et de basse eaux, puisque les concentrations en COP étaient elles aussi inférieures à celles dans les MES « référence », corroborant l’idée d’une dégradation de la matière organique à l’intérieur du PAP. Malgré ces sous-estimations des concentrations en Cu, Zn et Pb, la réalisation de simulations aléatoires, prenant en compte les incertitudes analytiques et les biais observés, a permis de montrer que la détermination des tendances de contamination n’était pas affectée. De plus, des exemples précis ont permis de montrer la capacité intégrative du piège, en intégrant l’apport de plus fortes concentrations en métaux, relatives à des crues sur différents affluents localisés en amont de la station de mesure. Au regard de ces résultats, nous pouvons conclure que les PAP sont des outils pertinents pour récolter suffisamment de MES afin de surveiller l’évolution temporelle des concentrations de métaux dans les grandes rivières et leurs principaux affluents.