Actuellement, l'évaluation de la qualité des sols n'inclut pas l'évaluation de la biodisponibilité des métaux pour les organismes. Cependant, des invertébrés sentinelles du sol, tels que les escargots, peuvent être utilisés pour une telle évaluation. Cette étude vise à étudier la biodisponibilité des métaux du sol pour les escargots et à établir une procédure de classement des sites sur le terrain reposant sur l’évaluation du transfert de métaux aux escargots utilisés comme indicateurs de la biodisponibilité des métaux.

Résultats majeurs

Les procédures actuelles d'évaluation des risques supposent que la totalité des contaminants métalliques dans le sol peut être absorbée par les organismes, y compris l'homme. Cependant, il est reconnu que les caractéristiques du sol, telles que le pH ou la teneur en matière organique, influencent la biodisponibilité environnementale et toxicologique des métaux [1] pour des organismes tels que les vers de terre [2] ou les escargots [3] (figure 1).

Figure 1 : Exposition des escargots dans l’écosystème terrestre (d’après Scheifler, 2002).

Pour éviter les erreurs d'interprétation, l'évaluation des risques liés au sol doit prendre en compte le transfert de métal, basé sur la concentration totale, modulé par les caractéristiques du sol et pour certains récepteurs écologiques [4]. Dans ce but, l’utilisation de données biologiques, telle que la concentration interne de contaminants dans les invertébrés du sol, convient car elle prend en compte les processus tant physico-chimiques que biologiques qui modulent le transfert de métaux du sol vers la faune. Vivant à l'interface entre le sol, les plantes et l'air, les escargots fournissent des informations sur les fonctions de rétention et d'habitat du sol [5]. Pour améliorer l'évaluation de la qualité des sols et la gestion des risques des sites contaminés en utilisant des bioindicateurs pertinents de la qualité des sols, un programme français a été mis en œuvre pendant 3 ans sur 12 sites [6]. Les régressions multivariées identifient le pH du sol, le carbone organique et les oxydes de fer influencent la biodisponibilité des escargots en cadmium (Cd), chrome (Cr), cuivre (Cu) et plomb (Pb), soulignant la nécessité de prendre en compte un paramètre autre que la concentration totale dans le sol lors de l'évaluation de la biodisponibilité. Cependant, pour l’Arsenic  (As), aucune influence du paramètre du sol sur sa biodisponibilité pour les escargots n'a été identifiée. Les concentrations internes de référence (CIRef) de Cd, Pb, As, Cr, Cu et Zn ont été déterminées dans des escargots Petits gris, Cantareus aspersus, qui ont été exposés dans des microcosmes sur des parcelles non polluées (figure 2).

Figure 2 : Concentration médiane de Cd dans les escargots après 28 jours sur les sites. La ligne en pointillé représente le Cd CIRef. Le symbole "éclair" correspond à un sol pollué par le Cd (c'est-à-dire contenant plus de 0,45 mg de Cd kg -1).

Les CIRef permettent d'identifier les sites contaminés et de révéler un transfert de métal inattendu sur certains sites «non pollués» et un faible transfert sur certains sites contaminés, confirmant ainsi la nécessité de mesures biologiques pour évaluer la mobilité des métaux. L’indice Somme des Excès de transferts (SET) a classé les sites industriels concernés en tête des priorités de gestion. Nous recommandons que la méthodologie SET soit utilisée pour une future évaluation des risques environnementaux. En mettant en évidence les transferts de métaux réels et en tenant compte des nombreux paramètres influant sur la biodisponibilité environnementale, l’analyse des escargots fournit des informations sur la qualité de l'environnement.

Références

1. Van Gestel, C.A.M., 2008. Physico-chemical and biological parameters determine metal bioavailability in soils. Sci. Total Environ. 406, 385–395.

2. Nahmani, J., Hodson, M.E., Black, S., 2007. A review of studies performed to assess metal uptake by earthworms. Environ. Pollut. 145, 402–424.

3. Pauget, B., Gimbert, F., Coeurdassier, M., Scheifler, R., de Vaufleury, A., 2011. Use of chemical methods to assess Cd and Pb bioavailability to the snail Cantareus aspersus: a first attempt taking into account soil characteristics. J. Hazard. Mater. 192, 1804–1811.

4. Luoma, S.N., Rainbow, P.S., 2005. Why is metal bioaccumulation so variable? Biodynamics as a unifying concept. Environ. Sci. Technol., 1921–1931.

5. ISO 17402, 2008. Soil Quality – Requirements and Guidance for the Selection and Application of Methods for the Assessment of Bioavailabilty of Contaminants in Soil and Soil Materials. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.

6. Bispo, A., Grand, C., Galsomies, L., 2009. Le programme ADEME “Bioindicateurs de qualité des sols”: Vers le développement et la validation d’indicateurs biologiques pour la protection des sols. EGS 16, 145–158.

Affiliations

a Department of Chrono-Environment, University of Franche-Comté, UMR UFC/CNRS 6249 USC INRA, Place Leclerc, F-25030 Besanc¸ on Cedex, France
b University of Rennes 1, UMR Ecobio, CNRS, Av du Général Leclerc, F-35042 Rennes, France
c University of Lyon, UMR CNRS 5600 EVS-EMSE-Géosciences et Environnement F 42, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne,
158 cours Fauriel, F-42023 St-Etienne Cedex 2, France
d Groupe ISA, Equipe Sols et Environnement, Laboratoire Génie Civil et géoEnvironnement Lille Nord de France EA 4515, 48 boulevard Vauban, 59046 Lille Cedex, France
e University of Auvergne, UMR547 PIAF, BP 10448, F-63000 Clermont-Ferrand, France
f LIMOS, UMR 7137 CNRS Nancy Université, Faculté des Sciences, Boulevard des Aiguillettes, BP 70239,54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex, France
g INRA Avignon, UERI0695 Gotheron domaine de Gotheron, 26320 St Marcel Les Valence, France
h INRA, UMR, 1402 Ecosys Ecologie fonctionnelle et Ecotoxicologie des agroécosystèmes, Thiverval-Grignon, France
i Esitpa – Ecole d’Ingénieurs en Agriculture, Agri’Terr Unit, CS 40118, F-76134 Mont-Saint-Aignan, France
j Département AGEP (AGroécosystèmes-Environnement-Productions), isaralyon, AGRAPOLE – 23 rue Jean Baldassini, F-69364 Lyon Cedex 07, France
k INRA, UR 251 PESSAC, F78026 Versailles Cedex, France
l ADEME (French Environment and Energy Management Agency), 20 avenue du Grésillé, BP 90 406, 49 004 Angers Cedex 01, France