Le cadmium et les organismes marins

Le cadmium à l’échelle globale

Le cadmium (Cd) est un élément non essentiel pour les organismes vivants et peut être considéré comme l’un des métaux lourds les plus toxiques. Ce xénobiotique peut être bioaccumulé par les organismes vivants bien qu’il soit présent dans l’environnement marin à de faibles concentrations.
On retrouve cet élément tout d’abord naturellement dans l’environnement, via : (1) les feux de forêts et les émissions volcaniques ; (2) l’altération et l’érosion du sol, du till et du sous-sol rocheux dont les roches phosphatées dans lesquelles le Cd forme une impureté (Nriagu, 1980a). Parmi les sources naturelles de cadmium dans l’environnement canadien, l’altération et l’érosion des roches cadmifères sont peut-être les plus importantes (Environnement Canada, 2006) ; (3) un enrichissement en Cd dû à l’ upwelling des eaux profondes .
A l’échelle mondiale, on l’utilise dans cinq grands domaines : les piles Ni-Cd (- 50% de la production mondiale), les enduits (20 %), les pigments (18 %), les stabilisants dans les plastiques et les produits synthétiques (6 %) et les alliages (6 %) ainsi que de plus petites quantités dans les accumulateurs, l’industrie nucléaire et dans l’électronique (Cossa et Lassus, 1989).

Concentration de Cd chez les pétoncles d’élevage géants (PEC NORD) 

Au courant de l’été, la concentration moyenne de Cd chez les pétoncles géants d’élevage ne varie pas (p>O,05) mais ces valeurs sont toutes supérieures à 1 µg/g pour tous les pétoncles entiers analysés individuellement. Le sexe n’a aucune influence (p>0,05). De plus, la concentration moyenne de Cd ne diffère ni selon le mode d’élevage, en suspension (4,91 ± 0,82 µg/g, n=40) et au fond (4,77 ± 0,90 µg/g, n=40 ; p>0,05 ) ; ni selon le site de prélèvement, à Black Duck Pond (4,84 ± 0,15 µg/g ; n=40) et à Isaac Cove Shoal (4,85 ± 0,42 µg/g; n=40; p=0.894 ). Afin de pouvoir comparer ultérieurement la teneur de Cd entre les pétoncles géants sauvage et d’élevage , on peut remarquer qu’au mois de juin la concentration moyenne atteint 4,84 ± 0,59 µg/g (n=16) et 4,84 ± 0,92µg/g en juillet/août (n=64 ; p=0,780).

Concentration du Cd dans l’eau des rivières

L’eau douce de surface de sept rivières se jetant à l’embouchure de nos stations d’échantillonnage et drainant le bassin versant de la Moyenne (Moisie, Mingan, Romaine, Natashquan et Kégashka) et Basse Côte Nord (Gros Mécatina et St-Augustin) a été échantillonnée lors de la mission de juillet/août 2004.
Les concentrations moyennes de Cd sous forme particulaire (PCd) et sous forme dissoute (DCd) ne varient pas significativement entre les rivières (p>0,05). La concentration de PCd est en moyenne de 1470 ± 633 µg/l, passant par un maximum à la rivière Moisie à Sept-Îles, et par un minimum à la rivière Kégashka. A contrario, la teneur moyenne en DCd est 495 fois moins élevée (2,97 ± 0,35 µg/l) que la PCd, avec un minimum à la rivière Moisie et un maximum à la rivière Gros Mécatina.

Facteurs de bioconcentration et de biomagnification des pétoncles

Chez les pétoncles d’Islande sauvages, nous observons des facteurs de bioconcentration (BFC) plus élevés à Natashquan (3,03 ± 0,60) x105 et au Havre St-Pierre (1,47 ± 0,29) x106 respectivement au printemps et à l’été comparativement au Havre StPierre en mai et au Gros Mécatina à l’été (1,43 ± 0,28) x105 et (2,44 ± 1,02) x105 (p<0,001).
Le facteur de biomagnification (BMF) présente un minimum à Sept-Îles (4,87± 0,79) x103 et à Natashquan (3,60 ± 0,75) x104 respectivement en mai et juillet/août alors que l’on observe les maximums au Havre St-Pierre (1,34 ± 0,26) X 104 et à St-Paul (1,17 ± 0,14) x105 respectivement pour les mêmes saisons (p<0,001).
Au Havre St-Pierre, on remarque que le BCF et le BMF sont plus élevés pour les pétoncles géants sauvages que les pétoncles d’Islande sauvages lors des deux missions (p<0,001). De plus, les deux espèces de pétoncle sauvages présentent des BFC et BMF plus élevés en juillet/août (p<0,001).
En ce qui concerne les pétoncles géants d’élevage, on remarque qu’ils bioconcentrent et biomagnifient le plus lorsqu’ils se trouvent en suspension (p<0,001).
Pour tous les pétoncles, le BCF est de 4 à 16 fois plus important que le BMF (p<0,001). En moyenne, on remarque que le BCF chez les pétoncles sauvages d’Islande est plus élevé que chez les géants d’élevage. Le BMF est par contre semblable pour les pétoncles sauvages (p>0,05) et diminue chez les pétoncles géants d’élevage (p<0,001).

Différences inter-espèces dans l’accumulation et la distribution du Cd 

Sur la Côte Nord, le pétoncle géant a une croissance en longueur plus rapide que le pétoncle d’Islande et atteint sa taille commerciale vers l’âge de 6 ans comparativement à l’âge de 8 ans pour le pétoncle d’Islande (MPO, 2005). Le pétoncle géant devrait alors présenter des concentrations moins élevées résultant de l’effet de dilution biologique. Une différence de concentration inter-espèces est identifiée mais ce sont les pétoncles géants qui présentent en moyenne de plus grandes teneurs de Cd (4,52 ± 0,48 J.µg/g) plutôt que les pétoncles d’Islande au Havre St-Pierre (2,58 ± 0,56 J..µg/g). Le pétoncle géant a probablement une plus grande capacité d’absorption due à sa plus grande taille (Black et al. , 1993) et présente d’ailleurs des facteurs de bioconcentration et de biomagnification plus élevés que chez les pétoncles d’Islande. Le taux de filtration de l’eau pour le pétoncle géant est estimé à 11,7 ± 4 I/h en période de bloom phytoplanctonique et ensuite diminue rapidement à 0,4 ± 0,9 I/h (Cranford et al., 2005). De plus, le pétoncle géant accumule avec le temps puisque les concentrations de Cd augmentent significativement avec la taille de la coquille (Ringwood, 1993).
Par contre, aucune variation intra-espèce n’est remarquée concernant le pétoncle géant qu’il soit sauvage (4,52 ± 0,48 J..µg/g) ou élevé en suspension ou sur le fond (4,84 ± 0,86 J..µg/g) de la Baie Jacques Cartier.

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Table des matières

1.0 INTRODUCTION 
1.1 Le cadmium à l’échelle globale
1.2 Le cadmium et les organismes marins
1.3 La problématique
1.4 Caractéristiques du site d’étude
1.5 Les objectifs
2.0 MATERIEL ET METHODES 
2.1 La collecte des échantillons
2.2 La préparation des échantillons
2.2.1 Filtration des échantillons d’eau
2.2.2 Les pétoncles
2.3 Analyses de la chlorophylle a
2.4 Analyses chimiques
2.4.1 Digestion des échantillons
2.4.2 Préconcentration du Cd dans l’eau de mer
2.4.3 Les analyses chimiques de l’eau et des tissus
2.4.4 Le contrôle qualité de nos analyses
2.5 Analyses statistiques
3.0 RESULTATS 
3.1 Concentration de Cd chez les pétoncles
3.1.1 Concentration de Cd chez les pétoncles sauvages
3.1.2 Concentration de Cd chez les pétoncles d’ élevage géants (PEC NORDL )
3.1.3 Comparaison de la concentration en Cd entre les pétoncles géants sauvages et d’élevage
3.2 Concentration de Cd dans l’environnement
3.2.1 Concentration du Cd dans l’eau des rivières
3.2.2 Concentration du Cd dans l’eau de mer
3.2.3 Concentration du Cd dans le zooplancton
3.2.4 Concentration du Cd dans le sédiment de surface
3.2.5 Caractérisation de la Baie Jacques Cartier
3.3 Facteurs de bioconcentration et de biomagnification
3.3.1 Facteurs de bioconcentration et de biomagnification des pétoncles
3.3.2 Facteurs de bioconcentration et de biomagnification du zooplancton
4.0 DISCUSSION 
4.1 Le Cd sur la Côte Nord, une réelle problématique
4.1.1 Teneurs de Cd élevées dans les pétoncles
4.1.2 Influence spatio-temporelle
4.1.3 Différences inter-espèces dans l’accumulation et la distribution du Cd
4.1.4 Un phénomène mondial
4.2 Les sources probables du Cd sur la Côte Nord
4.2.1 Un environnement non pollué
4.2.2 L’ apport des rivières
4.2.3 La remontée d’eau profonde
4.3 L’accumulation du Cd par les pétoncles
4.3.1 Le pétoncle comme « bioconcentrateur »
4.3.2 Le pétoncle comme bioindicateur
4.3.3 Le pétoncle comme vecteur d’exposition
5.0 CONCLUSION ET PERSPECTIVES

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