ETUDE DE LA TOXICITE GLOBALE DES SEDIMENTS MARINS

Pollution marine et côtière

 L’accroissement de la population, le développement industriel, la mauvaise gestion des déchets et le non-respect des réglementations environnementales font que la pollution marine est, aujourd’hui, observée au quotidien. Elle est devenue un problème majeur et touche tous les pays du monde, en particulier les pays en développement. 

 Définition de la pollution marine 

La pollution marine est définie comme: « l’introduction par l’homme, directement ou indirectement, de substances ou d’énergie dans le milieu marin (y compris les estuaires) occasionnant des effets néfastes tels que des nuisances envers les ressources biologiques, des risques pour la santé de l’homme, des entraves aux activités maritimes (y compris la pêche), une altération de la qualité de l’eau de mer du point de vue de son utilisation et une dégradation des valeurs d’agrément ». Selon la nature des polluants, on distingue trois (3) types de pollution : chimique, biologique et physique (Gesamp, 2010). 

 Etat de la pollution marine au Sénégal 

A notre connaissance, peu d’études ont été menées sur la pollution marine (Diop et coll, 2012) pour déterminer la qualité des quatre matrices (sédiment, eau, flore et faune) de ce milieu simultanément. 

 Sédiment

 Le niveau de contamination des sédiments par les éléments traces métalliques a été étudié par Diop et coll. (2012) sur la côte de Dakar et Bodin et coll (2012). Diop et coll (2012) avaient pour objectif de déterminer les profils de concentration de 06 éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Co, Pb et Zn) des sédiments dans les zones présumées être contaminées par les rejets des eaux usées à Dakar et d’évaluer leur qualité en se basant sur les facteurs d’enrichissement ‘FE’. Ceux-ci, souvent utilisés pour estimer la contamination des sédiments par des métaux traces, fournissent le nombre de fois qu’un élément est enrichi par rapport à sa concentration dans un matériau de référence, i.e. la teneur naturelle de cet élément dans les sédiments (Diop et coll 2012)). Les résultats obtenus montrent que les sites sont fortement contaminés en Cd (FE moyenne Cd = 23) et Pb (FE moyenne Pb = 86), faiblement enrichis pour les autres éléments traces métalliques par rapport aux valeurs de fonds géologiques produits par Kikouama et coll. (2009). Dans cette étude, la moyenne des FE de tous les éléments traces métalliques est supérieure à 1,5 ; suggérant l’origine anthropique des métaux dans les sédiments, si on se réfère à Zhang et Liu (2000). 4 Pour Zhang et Liu (2000), en effet, si 0,05 ≤ FE ≤ 1,50, alors le métal dans les sédiments est d’origine naturelle alors que FE >1,50, suggère plutôt une origine anthropique du métal. Bodin et coll (2012), sur l’évaluation de la contamination métallique dans les mangroves du Sénégal, ont déterminé les niveaux de pollution des ETM (Al, Fe, Ag, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn) dans les sédiments du Sine Saloum (Dionewar, Niodor, Falia) et la Petite côte (Fadiouth). Les résultats obtenus dans les sédiments montrent que le site de Fadiouth est très pollué en Cd, Hg et Ni par rapport à ceux du Sine Saloum. Du point de vue écotoxicologique, ces concentrations sont inférieures à la limite-seuil des effets faibles « ERL » de la directive suivante : « Sediments Quality Guideline (SQGs) » (Donald, 1996). 

 Eau 

La pollution sur la colonne d’eau a été étudiée, sur la côte de Dakar et l’estuaire de Saint Louis (Nord su Sénégal) par Diop et coll. (2014), sur la Baie de Hann par Arfi (Com. Pers. 2017). Diop et coll avait pour objectif de faire le point sur le niveau de contamination des éléments traces en déterminant leur spéciation. Les paramètres comme le pH, la température (T°), la conductivité électrique (CE), le potentiel redox (Eh), l’oxygène dissous (OD) et la salinité ont été déterminés in situ. Les autres paramètres ont été mesurés au laboratoire : carbone organique dissous, chlorures, fluorures dissous, nitrates, sulfates et phosphates. Les résultats sur les caractéristiques physicochimiques ont montré que certains anions présentent une variation saisonnière (e.g. les concentrations de chlorures cl- et les sulfates SO4 — ont baissé en saison chaude et humide à cause de la dilution de la colonne d’eau due à l’écoulement des rivières ) les concentrations du carbone organique dissous diminuent pendant la saison sèche puis augmentent pendant la saison humide dans tous les sites (Diop et coll 2014). Les résultats sur les métaux traces ont monté que la contamination de l’estuaire de Saint-Louis était plus importante que celle de la côte de Dakar pour le Co (0,36 μg l-1 ), le Cr (3,61 μg l-1), le Ni (2,26 μg l-1), le Pb (1,72 μg l-1) et le Zn (33,14 μg l-1). Par contre la contamination au Cd et au Cu était plus élevée à Dakar qu’à Saint-Louis avec des valeurs moyennes suivantes : Cd (0,27 μg l -1) et Cu (4,33 μg l-1). La spéciation des métaux montre que le Cr est lié de 78 à 96 % avec la fraction particulaire et que le Zn est principalement dans la fraction dissoute aussi bien pour la côte de Dakar et que pour Saint-Louis. Une variation saisonnière a été observée pour le Cd et le Ni qui ont une fraction particulaire plus élevée pendant la saison sèche et fraiche. Par contre, le Co, le Cu, le Mn et le Pb ne montrent pas de variabilité claire. Ainsi, les métaux sont classés par ordre décroissant suivant le pourcentage de la fraction dissoute : Zn (82 %) ˃ Cd (70 %) ˃ Ni (61 %) ˃ Pb (48 %) ˃ Mn (45 %) = Cu (45 %) ˃ Co (42 %) ˃ Cr (14 %). Dans l’ensemble, 5 la fraction organique est variable (10 – 90 %) en fonction de la colonne d’eau (la fraction organique est plus élevée sur la côte de Dakar que dans l’estuaire de Saint-Louis) et de la saison (la fraction organique est plus élevée pendant la saison des pluies que la saison sèche). Dans leur étude, Diop et coll. (2014) ont montré que la mobilité des métaux est contrôlée par le carbone organique dissous (estuaire de Saint-Louis) et par les chlorures (eau de mer : côte de Dakar). Arfi Robert de l’IRD (Com. Pers. 2017) a étudié la qualité des eaux d’une baie fortement anthropisée, la baie de Hann, afin de dégager les causes et les conséquences de la pollution observée in situ. Selon l’auteur, les causes sont d’origine naturelles (courantologie régionale, topographie locale) et artificielles (activités domestiques et industrielles produites sans contrôle ni contraintes). A cela, il ajoute le développement excessif des ulves (algues vertes appelées Ulva lactuca) dans cette zone lorsque les conditions sont favorables. Ce qui occasionne l’enrichissement en nutriments (par l’upwelling, mort des ulves qui produisent de la matière organique), l’accumulation des polluants dans les sédiments et dans la matière vivante

 Flore et Faune

 La contamination de la faune et la flore par les métaux traces a été étudiée par Diop (1997) au niveau des côtes sénégalaises, par Diop et coll. (2015 ; 2016) le long de la côte sénégalaise, par Bodin et coll (2012) au niveau du Sine Saloum (Dionewar, Niodor, Falia) et de la Petite Cote (Fadiouth) et par Le Croizier et coll (2016) au niveau de Dakar (Baie Hann) et Ziguinchor (Estuaire de la rivière Casamance) durant la campagne du projet AWA 2014. Diop (1997) a déterminé le mercure dans les seiches et les poulpes péchés entre 1995 et 1997. Les résultats obtenus lors de son étude montraient que les teneurs en mercure étaient en deçà des normes internationales tolérées avec une moyenne de 0,05708 mg Kg-1 de produits. Par comparaison entre les espèces, Diop conclut que les poulpes contenaient plus de mercure que les seiches. L’auteur a également observé qu’en 1915, les teneurs en mercure sont significativement plus élevées que celles de 1996 d’une part et de 1997 d’autre part et il note une différence non significative entre 1996 et 1997. Pour Diop et coll (2015), les objectifs de leurs études étaient d’évaluer l’état de contamination des éléments traces métalliques (As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Se/Sélénium, V/Vanadium et Zn) dans les tissus de cinq espèces marines de différents niveaux trophiques, d’importance commerciale et/ou pertinente pour la santé humaine. Ces espèces, représentatives des eaux côtières sénégalaises peu profondes, sont les suivantes : algue vertes (Ulva lactuca), moule brune (Perna perna), la crevette (Penaeus kerathurus), mulet à tête plate (Mugil cephalus) et tilapia (Sarotherodon melanotheron). En 2016, leur travail consistait à évaluer l’état de contamination de ces mêmes éléments métalliques dans deux 6 espèces de poissons (Sardinella aurita et Solea senegalensis). En ce qui concerne les moules et les crevettes, l’étude a été portée sur les tissus musculaires et pour les poissons sur le foie. Diop et coll. (2015) avaient déterminé également les facteurs de transfert (FT) pour l’eau et les sédiments. Ces études ont montré que le fer est l’élément le plus accumulé dans les algues avec 91 % de la concentration totale des métaux mesurés, le fer et le zinc représentent 94 % de la concentration totale des métaux dans les tissus musculaires des moules et le zinc 60 % dans les crevettes. Pour les deux espèces de poisson (M. cephalus et S. melanotheron), le fer et le cuivre étaient les éléments les plus accumulés avec une représentativité de 94 %. Il n’y avait aucune tendance saisonnière sauf pour un site dont certains éléments avaient des valeurs plus élevées pour certaines espèces pendant la saison des pluies. Le Site de Joal était moins contaminé que les autres. Pour les espèces étudiées en 2016 (S. aurita et S. senegalensis), les éléments analysés sont classés par ordre de concentrations décroissantes : Fe ˃ Zn ˃ Cu ˃ As ˃ Se ˃ Mn ˃ Cd ˃ Cr ˃ V ˃ Ni ˃ Pb. Diop et coll. (2016) ont constaté que les concentrations de Fe, Cd et Pb étaient plus élevées dans la sardinelle alors que celles de As, Cu, Mn, Cr et Se dans la sole. Les différences saisonnières ont été observées pour certains éléments. Pour la sardinelle, les concentrations d’As, Se et V étaient plus élevées pendant la saison sèche alors que celles de Cd et Zn pendant la saison humide. Pour la sole, les concentrations de Mn, V et Zn étaient plus élevées au cours de la saison des pluies alors celle du Cr à la saison sèche. Des différences de concentrations des éléments ont été notées entre les poissons des cinq sites. Elles concernent principalement Saint-Louis et Soumbédioune dont pour la plupart des éléments (sauf l’As) les concentrations étaient plus élevées à Soumbédioune (en particulier pendant la saison sèche) et plus faible à Joal. Les résultats ont montré, également, que les concentrations de Cd et Pd dans la sardinelle ronde et dans la sole ne dépassent pas les limites fixées par la commission européenne (CE, 2014, 2015) et ne posent pas de menace pour la santé publique. Par contre les concentrations en As dans le foie et dans les muscles de la sardinelle sont élevées mais il n’y avait pas de règlementation européenne qui fournit une limite légale pour les viscères. Bodin et coll (2012), sur l’évaluation de la contamination métallique dans les mangroves du Sénégal, montrent que les concentrations des métaux dans les coquillages des mollusques sont plus fortes que celles trouvées dans les sédiments, sauf pour le Ni et le Pb. Les concentrations du Cd présentent des préoccupations sur la comestibilité et la commercialisation des mollusques. Le Croizier et coll (2016) avaient pour objectif de déterminer la répartition de métaux entre les espèces de réseaux trophiques différents. Dans cette étude, treize (13) éléments traces métalliques (As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li/Lithium, Mn, Ni, Pb, Sn/Etain, U/Uranium et Zn) ont été quantifiés dans le foie des poissons classés en trois (03) groupes selon la quantité des acides 7 gras dans le foie et des isotopes stables dans les muscles. Les résultats obtenus montrent que dans les zones exposées à la pollution métallique, les espèces pélagiques représentent le premier groupe de poissons contaminés par la pollution métallique et les espèces benthiques constituent la principale voie de transfert de métaux entre les poissons. La contamination des espèces pélagiques est liée à la production primaire (micro, pico et nanoplancton), et suggère que le microplancton affiche une plus importante contribution à la contamination que les pico et les nanoplanctons.