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PRENDRE EN COMPTE LABIOACCUMULATION DE POLLUANTS ORGANIQUES DE SOLS POLLUES DANS EISENIA FETIDA REFLEXION (s) SUR L’USAGE DES INDICES SET ET ERITME Jean-Philippe BEDELL 1, Claudia COELHO 1, Christine BAZIN 2 , Philippe MARCHAND 3 1 : Université de Lyon, CNRS, UMR5023, ENTPE, 2 rue Maurice Audin, 69518 VAULX EN VELIN Cedex, b [email protected], C [email protected] 2 : INSAVALOR-PROVADEMSE, 66 bd Niels Bohr, 69100 VILLEURBANNE, c hri [email protected] 3 : LUNAM Université, ONIRIS, LABERCA, UMR INRA 1329, Route de Gachet, Site de la Chantrerie, 44307 Nantes, Cedex, P [email protected] Atelier 2 :Impacts environnementaux et sanitaires www.ademe.fr 1

REFLEXION (s) SUR LUSAGE DES INDICES...T + 4 semaines T + 4 semaines Enlève adulte (nombre, biomasse) + [bioaccumulation] 10 adultes /essai Enlève juvénile (nombre, biomasse) +

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PRENDRE EN COMPTE LA BIOACCUMULATION

DE POLLUANTS ORGANIQUES DE SOLS

POLLUES DANS EISENIA FETIDA

REFLEXION (s) SUR L’USAGE DES INDICESSET ET ERITME

Jean-Philippe BEDELL1 , Claudia COELHO1, Christine BAZIN2, Philippe MARCHAND3

1 : Université de Lyon, CNRS, UMR5023, ENTPE, 2 rue Maurice Audin, 69518 VAULX EN VELIN Cedex, [email protected], [email protected]

2 : INSAVALOR-PROVADEMSE, 66 bd Niels Bohr, 69100 VILLEURBANNE, chri [email protected]

3 : LUNAM Université, ONIRIS, LABERCA, UMR INRA 1329, Route de Gachet, Site de la Chantrerie, 44307 Nantes, Cedex, [email protected]

Atelier 2 :Impacts environnementaux et sanitaires

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ORGANIQUES DE SOLS POLLUES DANS EISENIA FETIDA

INTRODUCTIONTransfer of contaminants from anthroposoils to terrestrial organisms

ACCUMULATION ?

ACCUMULATION ?

TOXIC EFFECTS ?DISTRIBUTION ?

TOXIC EFFECTS ?

Availability? Mobility?UPTAKE ?

POPs in anthroposoil*[BFRs] ?

* = soil that has been formed or heavily modified due to long-term human activity

Risk of contaminants transferto the ecosystem and/or entryinto food chain???

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PCBs (Polychlorinated Biphenyls)

PCDDs (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins)

PCDFs (Polychlorinayted dibenzofurans)

BFRs (Brominated flame retardants)

Legacy BFRs: PBDEs (Polybrominated diphenylethers) HBCDs (Hexabromocyclododecane) PBBs (Polybrominated biphenyls)

New or alternative BFRs: nHBB (Hexabromobenzene) nPBB (Pentabromobenzene) nPBT (Pentabromotoluene) PBEB (Pentabromoethylbenzene)

Low vapor pressures

low volatility

High Log Kow (around 6)

Great affinity with OM

Limited mobility

potentially bioaccumulative in livingtissues and enter the food chain

Lack of studies and data about the

dispersion in terrestrial ecosystems

Emergents Persistants Disperses in all ecosystems

Iqbal, M., et al. 2017. Legacy and emerging flame retardants (FRs) in the freshwater ecosystem: A review. Environmental Research, 152, 26 – 42.Mamy, L., et al. 2015. Prediction of the Fate of Organic Compounds in the Environment From Their Molecular Properties: A Review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 45 (12), 1277 – 1377.

POPsINTRODUCTION

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Estarreja (industrial and urban site; agricultural activity)

Estarreja (Portugal)

Samples = 0 to 50 cm depth

MATERIELS ET METHODES

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High stockage of contaminated sediments in the river margins

Casier secteur

Peyraud 6

(Rhône)

Samples = 0 to 50 cm depth

MATERIELS ET METHODES

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OECD, 2004. Test No. 222: Earthworm Reproduction Test (Eisenia fetida/Eisenia andrei)OECD, 2010. Test No. 317: Bioaccumulation in Terrestrial Oligochaetes

Tests en collaboration avec Provademse (Lyon)

T 0

T + 4 semaines T + 4 semaines

Enlève adulte

(nombre, biomasse)

+ [bioaccumulation]

10 adultes /essai

Enlève juvénile

(nombre, biomasse)

+ [bioaccumulation]

T final =T + 8

semainesT 4

Mesures d’effet sur les vers

de terre

Témoin = sol ISO3 à 5 réplicats/sols testés

MATERIELS ET METHODES

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SET and ERITME indexes working for ETMs andhere will be calculated to rank the sites testedaccording to the effective transfer of POPs fromanthroposoils to the organisms tested and obtainan idea of the potential risk to the real ecosystem.

INDEXES CALCULATION

BAFs will be calculated to infer the real risk of entry and diffusion along the food chain posed by each of the POPs families quantified.

Bioaccumulation factor (BAF) = [organismi] / [anthroposoili]

Flow chart representation of the SET and ERITME calculation method (adapted from Baures (2018), based on Pauget and De Vaufleury (2015)).

De Vauflery A., Gimbert F., Gomot L., Bioaccumulation, bioamplification des polluants dans la faune terrestre. EDP Sciences, 2013, 682.

https://www.atsdr.cdc.gov/spl/resources/ATSDR_2015_SPL_Detailed%20Data%20Table.pdf

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ORGANIQUES DE SOLS POLLUES DANS EISENIA FETIDA

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EST C EST G EST K EST L PEY Ic PEY IIb PEY IIIa PEY IVa

∑PCBs-cop 0.35 0.80 0.10 0.49 26.55 0.80 2.65 4.69

∑PCBs-noncop 7.41 15.37 1.92 9.08 437.88 386.78 63.91 98.53

∑PCBs-ndl 70.29 143.10 21.73 80.82 2461.05 1653.67 364.00 609.07

∑7PCDDs 3.01 5.52 1.21 1.40 39.91 19.34 6.23 6.38

∑10PCDFs 0.31 1.05 0.16 0.23 5.38 1.98 3.54 1.06

∑7PBDEs 1.88 3.04 1.86 0.74 21.42 25.30 3.01 17.07

∑8PBDEs 41.41 343.63 13.96 16.54 3910.87 4073.61 268.06 2111.39

∑HBCDs 29.12 2062.70 10.23 12.72 210.58 52.45 4.31 99.08

∑3PBBs 0.09 0.15 0.06 0.08 1.01 0.64 0.48 0.37

nHBB 0.10 0.06 0.08 0.14 0.29 1.68 0.15 0.03

nPBB 0.04 0.06 0.02 0.02 1.15 1.11 0.29 0.52

nPBT 0.04 0.03 0.03 0.04 1.37 0.04 0.06 0.10Mean concentrations of POPs (in µg kg-1 TOC) quantified in Estarreja (EST) and Peyraud 6 (PEY) anthroposoils (n= 2).

Higher POPs

levels in PEY,

except for

HBCDs that are

really higher in

EST G.

RESULTATS

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EST C EST G EST K EST L PEY Ic PEY IIb PEY IIIa PEY IVa

∑PCBs-dl-cop 8.17 4.14 24.15 6.11 1.39 16.78 3.05 3.56

∑PCBs-dl-noncop 41.96 23.39 165.25 36.46 5.80 8.51 10.48 12.79

∑PCBs-ndl 34.26 20.33 107.66 31.33 8.16 10.76 14.59 13.39

∑7PCDDs 0.07 0.06 0.09 0.11 0.28 0.39 0.45 0.45

∑10PCDFs 0.42 0.19 0.57 0.53 0.44 0.62 0.61 0.55

∑7PBDEs 0.12 0.06 0.09 0.31 0.78 0.88 6.28 1.22

∑8PBDEs 0.12 0.01 0.31 0.32 0.01 0.02 0.22 0.03

∑3PBBs 0 0 0 0 0.12 0.26 0 0

nHBB 3.53 5.02 3.60 2.50 11.22 2.61 14.90 48.07

nPBB 1.43 0.96 4.00 2.61 0.81 0.99 3.54 2.01

nPBT 2.94 2.28 1.94 3.00 3.57 100.51 55.68 30.86

PBEB 0 0 0 0 3.11 6.19 1.12 2.30

BAFs calculated for the OCs quantified in the adult E. fetida tissues exposed to EST and PEY anthroposoils

In bold>1

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EST C EST G EST K EST L PEY Ic PEY IIb PEY IIIa PEY IVa

∑PCBs-dl-cop 9.07 6.98 53.90 4.47 0.43 5.11 0.76 0.85

∑PCBs-dl-noncop 17.31 13.82 78.12 7.74 1.45 2.18 2.07 2.92

∑PCBs-ndl 13.08 10.93 42.98 5.38 2.47 3.58 3.37 3.50

∑7PCDDs 0.14 0.14 0.37 0.52 0.19 0.33 0.31 0.30

∑10PCDFs 0.79 0.56 2.83 1.12 0.23 0.45 0.31 0.34

∑7PBDEs 0.45 1.71 1.84 0.57 0.99 0.60 2.66 0.51

∑8PBDEs 0.65 0.46 7.92 0.83 0.04 0.03 0.30 0.03

∑3PBBs 0 0 0 0 0 0 0.00 0.00

nHBB 8.27 78.20 41.86 3.00 18.16 1.69 39.37 103.26

nPBB 4.05 17.09 46.67 3.48 1.09 0.74 2.69 0.93

nPBT 15.93 154.75 87.10 8.50 2.43 46.80 37.17 14.44

PBEB 8.60 0 22.67 26.09 0 0 0 0.00In bold>1

BAFs calculated for the OCs quantified in the juvenile E. fetida tissues exposed to EST and PEY anthroposoils

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Soils EST C EST G EST K EST L PEY Ic PEY IIb PEY IIIa PEY IVa

SET 12.96 15.57 12.72 14.60 101.26 96.57 14.25 66.30

ERITME 5220 6095 5392 5860 50886 45695 7784 24907

SET and ERITME-POP indexes calculation

For ERITME-POP values, the anthroposoils can be classified in an apparent increasing

order of toxicity:

PEY Ic > PEY IIb > PEY IVa > PEY IIIa > EST G > EST L > EST K > EST C → PEY > EST

RESULTATS

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The BAFs values show the potential of the POPs to be accumulated in E. fetida tissues;

For some of the POPs quantified, the BAFs for E. fetida were higher than 10;

Higher risk associated to the excess of transfer of POPs in PEY anthroposoils;

The SET and ERITME indexes provided a global evaluation of the degree of

toxicity of each studied anthroposoil, considering the abnormal excess of

transfers of contaminants from the anthroposoil to the E. fetida exposed.

The values obtained for the calculated indexes and the effects observed,

especially in the reproduction rates, seems to be linked.

CONCLUSIONS

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Remerciements

Contact: [email protected]

Bibliographie :• Thèse Claudia COELHO (2019) Transfert et effets des retardateurs de

flamme bromés (RFBs) sur trois espèces végétales et une espèce delombric dans des anthroposols; soutenu le 30/09/2019; N° d’ordreNNT : 2019LYSET008; 265p. Bourse Labex DRIIHM –CNRS.

• Coelho C., Foret C., Bazin C., Leduc L., Hammada M., Inacio M.,

Bedell J.P., Bioavailability and bioaccumulation of heavy metals of

several soils and sediments (from industrialized urban areas) for

Eisenia fetida. Sci. Tot. Environ., 2018, 1317-1330;

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Atelier n°2 – BEDELL Jean-Philippe

Ce qu’il faut retenirRésultat / point clé des travaux :Les RFBs sont disponibles pour l’accumulation par Eisenia fetida.Les indices BAF, SET et ERITME ont mis en évidence la bioaccumulation et le transfert excessif de POP des anthroposoils à ces organismes.

Piste de recherche prioritaire : Sols de typologies / caractéristiques / niveaux de contamination différents - influence

sur la mobilité / le transfert des POPs Etudes des cinétiques chimiques / expositions à long terme - taux d'accumulation et

variations / sensibilité Distribution au niveau des organes - effets de toxicité interne et produits de

transformation potentiels Toxicité cellulaire et génotoxicité - activité enzymatique