APR IMPACTS 2023 - projet SPACEMOD
Programme : IMPACTS - Évaluation des impacts des interactions entre polluants sur l’Homme et son environnement (phase 2)
Mots-clés : Sols / Agriculture / Forêt
Contexte : Le projet SPACEMOD s’inscrit dans le prolongement des recherches de Chrono-environnement menées sur le site de l’ancienne fonderie de plomb et de zinc de Metaleurop Nord depuis 2006. Après le programme de recherche STARTT (ADEME/ANR 2006-2009) visant à étudier la biodisponibilité, les transferts et les impacts des éléments traces métalliques (ETM) sur Metaleurop, nous avons, dans le cadre du programme INSPECT (2009-2012) financé par le réseau SNOWMAN), contribué au développement de BERISP, un outil spatialement explicite d’aide à la décision en matière d’évaluation des risques environnementaux. Huit autres projets (dont 3 financés ou co-financés par l’ADEME, PHYTENER (2000-2014), BIOTROPH (2012-2015) et DYSPAT (2017-2021)), et 4 thèses (Clémentine FRITSCH (01/09/2006-03/05/2010), Nicolas TETE (01/10/2010-19/05/2014), Shinji OZAKI (01/10/2015-18/06/2019) et Quentin DEVALLOIR (01/10/2019-soutenance prévue en juin 2023)) ont poursuivi les travaux sur Metaleurop Nord et permis d’acquérir des dizaines de milliers de données relatives aux transferts et aux impacts des polluants sur Metaleurop Nord (et, pour certains programmes et thèses, sur d’autres zones industrielles (La-Combe-du Saut par exemple), urbaines et rurales en France). Parallèlement, la thèse de Virgile BAUDROT (01/09/2014-29/09/2016) a contribué à la modélisation des impacts écotoxicologiques du cadmium dans un réseau trophique constitué d’un prédateur, l’Effraie des clochers (Tyto alba), et de micromammifères aux régimes alimentaires variés (herbivores : Microtus spp., omnivores : Apodemus sylvaticus, Myodes glareolus, et insectivores : Crocidura spp., Sorex spp.). Dans la lignée de ces travaux de terrain et de modélisation, SPACEMOD vise à concevoir, en utilisant Metaleurop Nord comme site atelier, un nouvel outil d’aide à la décision concernant les multi-expositions (ETM, HAP, pesticides) et les impacts des mélanges dans les réseaux trophiques terrestres (cf description du projet). Le territoire autour de l’ancienne fonderie, comme c’est le cas de nombreux sites post-industriels, a subi des mutations liées à la gestion du site et plus largement aux évolutions de nos sociétés impliquant des aménagements fonciers et des modifications d’occupation des sols avec pour conséquences des changements dans le maillage des différents usages du sol, créant de nouveaux paysages et de nouvelles interfaces à même d’augmenter ou au contraire de limiter les expositions multiples aux polluants. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Description : Avec l’abandon de la commercialisation de TerraSys et de la maintenance de BERISP, il n’existe plus, à notre connaissance, de logiciel d’évaluation du risque environnemental pour les sites et sols pollués (SSP). Dans ce contexte, et dans la lignée des travaux menés précédemment par Chrono-environnement et Qonfluens, le projet SPACEMOD vise à développer un outil spatialement explicite d’aide à la décision dans le domaine de l’évaluation des risques chimiques environnementaux et de la réhabilitation SSP. Pour ce faire, SPACEMOD permettra l’intégration de cartes des SSP, avec les données de concentrations en polluants dans les sols renseignées avec les coordonnées géographiques (acquises par GPS sur le terrain, ou pointées manuellement sur une cartographie aérienne par le biais, par exemple, du Géoportail de l’IGN). Un maillage suffisant de données en fonction de la surface du site considéré permettra une interpolation spatiale de la contamination des sols. Les sites étudiés pourront être en cours d’investigation réglementaire (auquel cas les diagnostics environnementaux et le schéma conceptuel du site pourront être utilisés) mais pourront également porter sur tout type de site insuffisamment contaminé pour faire l’objet d’une évaluation réglementaire ou après dépollution (analyse de risques résiduels). SPACEMOD aura aussi pour vocation d’apporter des modélisations tant dans le cadre du plan de gestion que dans le cadre de l’interprétation de l’état des milieux. Les données de concentrations en polluants dans les sols pourront être associées à des données pédologiques (pH, matière organique, texture), permettant la prise en compte de ces variables sur la biodisponibilité et les transferts des polluants dans un réseau trophique (équations multiples prenant en compte les concentrations et les variables pédologiques pour la prédiction des concentrations attendues dans les organismes cibles). SPACEMOD permettra ensuite une modélisation multi-expositions (ETM, HAP, pesticides) des concentrations attendues dans un réseau trophique constitué de plantes (parties aériennes, graines et fruits de plantes herbacées, arbustives, et arborées), de vers de terre, d’invertébrés marcheurs, de micromammifères et d’oiseaux (granivores, omnivores, insectivores), et de prédateurs (rapaces, mustélidés, canidés). L’exposition pourra être simple (évaluée pour une substance unique), agrégée (addition sans interaction des concentrations attendues de plusieurs substances) et multiple (calcul des concentrations attendues en prenant en compte les interactions éventuelles, par exemple la modulation des concentrations attendues en cadmium dans un site riche en homologue(s) du cadmium). Les valeurs générées seront des doses journalières d’exposition (DJE) et des concentrations dans les tissus (plantes), organes (mammifères, oiseaux) et corps entiers (invertébrés dont annélides). SPACEMOD sera réellement spatialement explicite dans le sens où les concentrations attendues seront modélisées au moyen de modèles de type individu-centré qui prend non seulement en compte l’hétérogénéité des concentrations dans le domaine vital des organismes-cibles mais également différents types comportementaux d’alimentation (optimal foraging par exemple). Les indices de risque seront basés, au niveau individuel, sur la comparaison des DJE et des concentrations modélisées dans les tissus avec des valeurs toxicologiques de la littérature, éventuellement modulées par nos propres résultats de recherche sur Metaleurop Nord, qui servira de site atelier pour le développement de cet outil qui se veut bien entendu transposable à tous les SSP. La modélisation de paramètres individuels de survie et de reproduction (en environnement contaminé ou sain) permettra par ailleurs d’estimer les dynamiques de populations des différents modèles biologiques retenus sur le long terme (modèles de type Matrices de Leslie). L’ensemble des modélisations sera réellement spatialement explicite. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Objectifs et résultats attendus : Outre l’intérêt fondamental du développement de modèles spatialement explicites, multi-expositions et portant sur des niveaux de risque individuels et populationnels, SPACEMOD se veut un outil évolutif (code-source en accès libre, développement possible par une communauté d’utilisateurs sous les logiciels libres R et QGIS) mais fonctionnel et accessible au plus grand nombre par le développement d’une interface conviviale. Comme dans BERISP, une comparaison de différents scenarii (état initial, test de différentes possibilités de dépollution (excavation des points chauds, dépollution ou atténuation chimique, biologique, physique…) et de remédiation (modification de l’usage des sols…), état final) constituera un outil précieux d’aide à la décision des gestionnaires de SSP. Enfin, dans le cadre du projet SPACEMOD, des acquisitions de données supplémentaires permettant d’alimenter les modèles développés et des analyses de sensibilité / élasticité seront menées pour confronter les données modalisées aux données observées en vue de valider (ou préciser les limites) de SPACEMOD. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Bénéficiaire : UNIVERSITE DE BESANCON
Localisation : Hauts-de-France, Hauts-de-France, FRANCE
Début : 08/01/2024 — Durée : 48 mois
Budget total : 667414 € — Aide ADEME : 199785.35 €
Statut : Suivi du projet