Polar organic chemical integrative samplers for pesticides monitoring: Impacts of field exposure conditions
This study focuses on how Polar Organic Chemical Integrative Samplers (POCIS) work in real environmental conditions. A selection of 23 polar pesticides and 8 metabolites were investigated by exposure of triplicates of integrative samplers in two rivers in France for successive 14-day periods. The pesticides and metabolites were trapped not only in Oasis HLB sorbent but also in the polyethersulfone (PES) membrane of the POCIS. The distribution of pesticides depended on the molecular structure. The use of the Performance Reference Compound (PRC) is also discussed here. The impact of someenvironmental parameters and exposure setup on the transfer of pesticides in POCIS sorbent was studied: river flow rate, biofouling on membranes, sampler holding design and position in the stream. Results show a significant impact of river flow velocity on PRC desorption, especially for values higher than 4 cm·s-1. Some fouling was observed on the PES membrane which could potentially have an impact on molecule accumulation in the POCIS. Finally, the positioning of the sampler in the river did not have significant effects on pesticide accumulation, when perpendicular exposureswere used (sampler positioning in front of the water flow). The POCIS with PRC correction seemsto be a suitable tool for estimating time-weighted average (TWA) concentrations, for all themolecules except for one of the nine pesticides analyzed in these two French rivers.
(Science of the Total Environment. vol. 488-489, n° 0048-9697, pp. 188-196, 22/04/2026)
UNILIM, UR EABX, IRSTEA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Origin of suspended matter and sediment inferred from the residual metal fraction: Application to the Marennes Oleron Bay, France
Total and HCl-available (extracted by HCl 1M) trace metal (V, Cu, As, Cd, Pb and Th) concentrations were measured in suspended particulate matter (SPM) and surface sediments from the Garonne and the Charente Rivers (Southwest France), from their respective estuaries and from the adjacent coastal zone including the Marennes Oleron Bay. The objectives were to explore the potential of trace element signatures in the residual (non-reactive) fraction to trace the origin of particles, i.e. major contaminant carriers, in complex coastal systems. The observation period covered 12 months and a wide range of hydrological conditions. Selective extractions (HCl 1M) showed that Pb, Cd and Cu in SPM and surface sediments from the entire system, including freshwater and marine environments, were highly reactive with potentially available fractions representing 64 ± 13 %, 60 ± 18 % and 43 ± 13 %, of the respective total metal concentrations. In contrast, V, As and Th showed low reactivity, with potentially available fractions lower than 19 ± 7%, 11 ± 3 %, and 1.6 ± 0.9 %, respectively. Two combinations of Th-normalised (i.e. grain size corrected) metal concentrations in the residual fraction (Vres + Asres)/Thres and (Cdres + Cures +Pbres)/Thres represented two distinct signatures corresponding to the Charente and Garonne River endmembers. The respective Mres signals showed that both SPM and surface sediments sampled in the Marennes Oleron Bay mainly (>54%) originated from the Gironde Estuary watershed. Furthermore, SPM from the tidal ranges of the Charente Estuary contained close to 100% of particles from the Gironde watershed. These results, together with SPM flux estimates for the Charente River, suggest that particle transport from the Gironde Estuary to the Marennes Oleron Bay accounts for 81 000 t a-1 to 435 000 t a-1, representing 5% to 29% of the total SPM expulsed by the Gironde Estuary. Application of this novel approach to determine SPM and sediment origin to other aquatic environments may require adapting the choice and association of residual metal concentrations.
(Continental Shelf Research. vol. 72, n° 0278-4343, pp. 119-130, 22/04/2026)
UR MALY, IRSTEA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
diatSOM: a R-package for diatom biotypology using selforganizing maps
Owing to the high complexity of diatom community data, there is a special need for methods accounting for complex non-linear gradients. A Kohonen’s self-organizing map (SOM) is a neural network with unsupervised learning. It allows both unbiased classification of the communities and visualization of biological gradients on a two-dimensional plane. However, as with other neural networks, many parameters must be set. A new R-package with a SOM parameterization specifically suited to diatom communities has been developed. Further developments will consist of creating a graphical user interface in order to make this method easier to use for the scientific community.
(Diatom Research. vol. 29, n° 2159-8347, pp. 5-9, 22/04/2026)
UR EABX, IRSTEA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, UT Capitole, Comue de Toulouse
Late Holocene surface water changes in the eastern Nordic Seas : the message from carbonate and organic-walled phytoplankton microfossils
Five marine sediment cores distributed along the Norwegian, western Barents Sea, and Svalbard continental margins have been investigated in order to reconstruct late Holocene changes in the poleward flow of the Norwegian Atlantic Current (NwAC) and West Spitsbergen Current (WSC) and the nature of the upper surface water masses within the eastern Nordic Seas. This research project is based on the use of dinocyst and coccolith assemblages for qualitative and quantitative reconstructions of surface water conditions from high resolution sediment cores, and involve upstream investigations on proxy reliabilities. The investigated area (66 to 77°N) was affected by an overall increase in the strength of the AW flow from 3000 cal. yrs BP to the Present. The long-term modulation of westerlies strength and location which are essentially driven by the dominant mode of the North Atlantic Oscillation (NAO), is thought to explain the observed dynamics of the AW flow. The same mechanism also reconciles the recorded opposite zonal shifts in the location of the Arctic Front between the area off western Norway and the western Barents Sea-eastern Fram Strait region. Submillenial changes in AW flow are organised according to known pre-Anthropocene warm (RWP, MCA and the Modern period: strong poleward flow) and cold (LIA, DA: weak poleward flow) climatic spells. A sudden short pulse of resumed high WSC flow interrupted the LIA in the eastern Nordic Seas from 330 to 410 cal. yrs BP. Our results are indicative of a major impact of AW flow dynamics on the Arctic sea ice distribution during the last millenium, when changes in reconstructed sea-ice extent are negatively correlated with the strength of the WSC flow off western Barents Sea and western Svalbard. The extensive decrease in sea ice extent during the last century is synchronous with an exceptional increase in AW flow. The previously reconstructed high amplitude warming of surface waters in eastern Fram Strait at the turn of the 19th century was therefore primarily induced by an excess flow of AW which stands as unprecedented over the last 3000 years.
(17/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Turbulence and sediment transport over sand dunes and ripples
(15/12/2013)
M2C, UNICAEN, NU, INSU - CNRS, UNIROUEN, NU, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LOS, IFREMER
Optimisation de techniques analytiques pour caractériser les antibiotiques dans les systèmes aquatiques
Les antibiotiques sont des polluants présents dans les écosystèmes aquatiques, réceptacles ultimes des substances anthropiques. L’étude de ces composés porte sur leur rémanence dans le milieu ou leurs effets sur des organismes naturels. De nombreux efforts ont été faits à l’échelle mondiale pour l’évaluation de la qualité environnementale des différentes ressources en eau pour la survie des espèces aquatiques mais aussi pour la consommation humaine et le risque sanitaire lié. Dans ce but, l’optimisation des techniques analytiques pour ces composés dans les systèmes aquatiques demeure une nécessité. Notre objectif est de développer des méthodes d’extraction et de détection pour 12 molécules appartenant à la famille des aminoglycosides et de la colistine dans les eaux des stations d’épuration et les eaux hospitalières. L’absence des méthodes d’analyse pour ces composés ainsi que le manque des études permettant leur détection dans l’eau sont les raisons de leur étude. L’Extraction sur Phase Solide (SPE) en mode classique (hors ligne) ou en ligne, suivie d’une analyse par la Chromatographie Liquide couplée à la Spectrométrie de Masse (LC/MS/MS) est la méthode la plus couramment employée pour ce type d’analyse. Les paramètres sont optimisés et validés afin d’assurer les meilleures conditions utilisées dans les analyses environnementales. Cette technique a été appliquée sur des échantillons réels des eaux des stations d’épuration à Bordeaux et au Liban.
(13/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Caractérisation d’une nouvelle voie de formation des aérosols organiques secondaires (AOS) dans l’atmosphère : rôle des précurseurs polyaromatiques
Ce travail a pour objectif d'étudier la formation des aérosols organiques secondaires (AOS) formés dans l'atmosphère à partir de l'oxydation en phase gazeuse de composés organiques volatils en présence d’oxydants atmosphériques (ozone, radicaux hydroxyle, chlore et nitrate). Parmi eux, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ont été proposés comme étant une source potentiellement importante d’AOS d’origine anthropique. Ainsi, l’oxydation de quatre HAP gazeux majoritaires (naphtalène, acénaphtylène, acénaphtène et phénanthrène) en présence des principaux oxydants atmosphériques a été menée afin de déterminer la formation d’AOS. La caractérisation des phases gazeuse et particulaire par spectrométrie de masse et spectroscopie optique a permis d’identifier les principaux produits d’oxydation afin de proposer des mécanismes réactionnels conduisant à la formation d’AOS. Les différents rendements de formation ont également été déterminés dans le but d'évaluer l'impact de l'oxydation des HAP en phase gazeuse comme source d’aérosols. Les expériences ont été conduites en chambres de simulation atmosphérique ainsi qu'en réacteur à écoulement. L'évolution de l'AOS au cours de son vieillissement a également été étudiée pour identifier les différents processus oxydatifs mis en jeu au sein de l'aérosol organique.
(10/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Développements d’échantillonneurs passifs pour l’étude de la contamination des eaux par les micropolluants organiques
Préserver les ressources en eau est l’une des problématiques environnementales majeures du 21è siècle. Pour faire face à cette nécessité, il est essentiel de mettre en place une surveillance réglementée de la qualité des eaux et des rejets se déversant dans le milieu aquatique et de développer de nouveaux outils d’échantillonnage. L’échantillonnage ponctuel est la technique la plus facile à mettre en œuvre. Toutefois, elle n’est pas toujours représentative d’un milieu hétérogène parfois soumis à des variabilités spatiales et temporelles importantes. L’échantillonnage passif, notamment avec l’outil POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler), est une approche complémentaire aux techniques traditionnelles, qui permet de concentrer des molécules organiques semi-polaires directement sur site. La pertinence du résultat obtenu (la concentration moyennée sur la durée d’exposition), couplée à la simplicité de sa mise en œuvre en font a priori un outil de choix pour suivre des hydrosystèmes complexes.Dans ce contexte, des familles des composés diversifiées ont été sélectionnées : pesticides, composés pharmaceutiques, hormones stéroïdiennes et composés perfluorés. Au sein de chaque famille, plusieurs composés traceurs, présents dans l’environnement, comportant des propriétés physico-chimiques variées et aux statuts règlementaires différents (Directive Cadre sur l’Eau notamment), ont été choisis.Des essais d’optimisation de design du POCIS (quantité et nature de phase réceptrice, nature de la membrane) ont été conduits, menant à la validation de la configuration classique dans le cas général. L’influence de différents paramètres environnementaux pertinents : débit, température, matrice, présence de biofilm et dispositif de déploiement a été évaluée lors de calibrations de l’outil réalisées dans des systèmes de complexité croissante : au laboratoire, sur pilote et sur site.Les différents déploiements sur site (effluent de STEP et rivière) ont permis de valider l’utilisation de cet outil de prélèvement passif dans le cadre d’un suivi environnemental. Le potentiel du POCIS a été pleinement confirmé, tant en termes de logistique que de résultats (justesse par rapport aux concentrations mesurées par des techniques classiques, intégration d’événements ponctuels, limite de quantification…).
(09/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Comparative responses of sperm cells and embryos of Pacific oyster (Crassostrea gigas) to exposure to metolachlor and its degradation products
Metolachlor is one of the most intensively used chloroacetanilide herbicides in agriculture. Consequently, it has been frequently detected in coastal waters as well as its major degradation products, metolachlor ethane sulfonic acid (MESA) and metolachlor oxanilic acid (MOA) which are encountered at higher concentrations than metolachlor. Although a few studies of metolachlor toxicity have been conducted on marine organisms, little is known about the environmental toxicity of metolachlor degradation products. In this study, the deleterious effects of metolachlor and its degradation products on spermatozoa and embryos of Crassostrea gigas have been compared using biomarkers of developmental defects, DNA damage and gene transcription levels. After 24h exposure, significant increases in the percentage of abnormal D-larvae and DNA damage were observed from 0.01μgL(-1) for S-metolachlor and 0.1μgL(-1) for MESA and MOA. Results showed that S-metolachlor was more embryotoxic and genotoxic than its degradation products. Oyster sperm was also very sensitive to metolachlor exposure and followed the pattern: metolachlor (0.01μgL(-1))>MOA (0.1μgL(-1))>MESA (1μgL(-1)). Metolachlor and MESA mainly triggered variations in the transcription level of genes encoding proteins involved in oxidative stress responses (mitochondrial superoxide dismutase and catalase). Overall, no significant variation in transcription levels could be detected in C. gigas embryos exposed to MOA. This study demonstrates that metolachlor and its main degradation products have the potential to impact several steps of oyster development and therefore recruitment in coastal areas exposed to chronic inputs of pesticides.
(Aquatic Toxicology. vol. 147, n° 0166-445X, pp. 48-56, 07/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Epizootiologie et contribution à la caractérisation de l'agent infectieux de la maladie du muscle marron, une pathologie émergente de la palourde japonaise, Venerupis philippinarum
Seconde espèce de mollusque bivalve la plus exploitée au monde, la palourde japonaise Venerupis philippinarum représente un intérêt économique majeur. A l’échelle du bassin d’Arcachon, la maladie du muscle marron ou BMD (pour Brown Muscle Disease), pathologie émergente découverte en 2005 inquiète tout particulièrement le secteur de la pêche. Cette pathologie affecte le muscle adducteur postérieur de la palourde et perturbe l’ouverture-fermeture des valves. Cette perturbation entraine la remontée des individus à la surface du sédiment et la mort.Ces travaux de thèse ont porté d’une part sur l’épizootiologie de la maladie et son impact sur l'hôte et d’autre part sur l’identification de l’agent responsable de la maladie.Une étude sur la distribution des palourdes dans le bassin d’Arcachon (littoral Atlantique français) montre que la prévalence de la BMD a diminué entre 2010 et 2012. Toutefois cette baisse ne concerne pas les individus ayant atteint la taille légale de pêche (> 35mm). De plus, la maladie semble apparaitre chez des individus de plus en plus petit et risque donc d’accroitre la mortalité aux plus jeunes stades. L’analyse des facteurs environnementaux impliqués dans la distribution de la maladie souligne la corrélation entre la prévalence de la BMD et un hydrodynamisme relativement « calme ».La BMD affecte tout particulièrement le métabolisme énergétique de l’hôte, les mécanismes de réponse au stress oxydant et également le système immunitaire. De nombreuses fonctions sont surexprimées chez les hôtes malades mais d’autres voies comme celle de l’apoptose sont régulées négativement par l’agent infectieux.Si l’origine virale est maintenant une hypothèse solide (microscopie électronique, transcriptomique), la nature exacte de l’agent étiologique (famille virale) ne peut à ce jour être déterminée avec certitude. Des particules virales ont bien été observées dans les tissus malades mais pas dans les tissus sains, et ont pu être purifiées sur gradient de sucrose. Toutefois, les essais pour provoquer la maladie chez des individus sains ont échoué.
(06/12/2013)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS