BEDELL Jean-Philippe DR-MTES
Chercheur : IAPHY
Responsable IAPHY (Impact des Aménagements et des Polluants sur les HYdrosystèmes)
ENTPE, Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
3, Rue Maurice Audin
F-69518 Vaulx-en-Velin Cedex France
(+33) 04 72 04 70 81 (+33) 04 72 04 77 43
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- Le projet de recherche et les activités en cours s’inscrivent dans un objectif général de suivi de l’impact des polluants (métalliques, organiques dont les PCBs) sur les milieux récepteurs en milieu urbain- périurbain et d’amélioration de la gestion des sédiments urbains. La question centrale concerne donc la quantification des flux (métalliques et PCBs) dans ces matrices sédimentaires, notamment vis-à-vis des plantes, quantification difficile du fait de la variabilité temporelle et spatiale, de la diversité physico-chimique et de la complexité des processus bio-physico-chimiques mis en jeu dans ces matrices.
Par exemple, la zone superficielle des bassins d’infiltration (BI) où se dépose une couche de sédiments en surface, subit au cours de son vieillissement de nombreux processus, comme des apports discontinus d’eaux, de polluants et de matières en suspension (MES). Certains bassins peuvent faire l’objet d’une application paysagère par la mise en place d’une végétalisation et l’ouverture en parcs publics. D’autres bassins, à vocation principalement hydraulique, sont clos, non publics, et colonisés spontanément par une végétation qui se met en place au cours du fonctionnement. La thèse de Muriel Saulais (ITPE, 2007-2011), et différentes études réalisées durant cette période portant sur cette végétalisation, ont été réalisées dans le cadre de l’OTHU (Observatoire en Hydrologie Urbaine). Dans le cadre de cet Observatoire, nous avons aussi travaillé sur l’acquisition des connaissances relatives au compartiment microbiologique de ces ouvrages (BI) avec l’isolement et l’identification des bactéries présentes, et l’image de la diversité bactérienne présente dans ces sédiments urbains.
L’objectif de la thèse de M. Saulais (2011) a été de mieux comprendre le rôle de la végétation dans le contrôle de la mobilité des métaux lourds comme le Zinc, le Cuivre et le Cadmium. Le premier volet de ces travaux, consacré à la caractérisation de la végétation se développant dans ces bassins, a montré que ces ouvrages abritaient une flore diversifiée, allant d’une végétation rudérale éparse à une végétation dense caractéristique de zones humides. Ensuite, une analyse physico-chimique multiparamétrique d’échantillons prélevés à la surface de bassins colonisés par des espèces végétales dominantes a été réalisée. Nous avons ainsi montré que les carbonates et la matière organique contrôlaient particulièrement la mobilité du Cu, Cd et Zn dans ces milieux. Les paramètres les plus variables temporellement et spatialement, sont essentiellement liés au cycle de la matière organique (nitrates, fraction métallique lié à la matière organique) mais également à l’apport de particules anthropiques (texture, métaux). Lorsque la plante est à son maximum de croissance, la mobilité potentielle des métaux est la plus élevée alors que la phase de sénescence de la plante semble conduire à un meilleur piégeage de ces contaminants. Cette thèse invite donc à considérer la végétation comme un agent de transformation de l’horizon de surface et à intégrer cette composante dans les futurs travaux sur la contamination des ouvrages d’assainissement urbain. Des travaux complémentaires dans le cadre d’une ANR-GESSOL (2012-2014) ont eu lieu sur 18 bassins de la banlieue lyonnaise afin notamment de comparer/confronter les caractéristiques de ces ouvrages (type de bassin versants, polluants, caractéristiques physico-chimiques de sédiments...) et la typologie des familles de végétaux dominants dans ces ouvrages.
Suite à ces travaux, j’ai entrepris d’aborder de façon plus mécanistique les flux entre les différents « stocks » observés notamment au travers des différentes études antérieures. Cela a donné lieu à la rédaction et l’obtention du financement du programme EC2CO (2010-2012) en coordination
avec A.-M. Aucour (ENS Lyon/ U. Lyon1) et d’une thèse ITPE (M. Queyron 2011-2013). Il s’agissait donc de quantifier la dynamique du Zn et Cu au sein d’un ouvrage de rétention-filtration en incluant le rôle de la végétation spontanée in situ. Sur cette problématique, cette étude était aussi l’occasion de développer la compréhension et la quantification des transferts métalliques à l’interface ouvrage sol, incluant la végétation, en utilisant les rapports des isotopes stables des métaux. Dans une première étape, nous avons déterminé les fractionnements isotopiques associés aux transferts de Zn et Cu entre les principaux compartiments du système sol-plante (sol-sédiment et ses fractions « bio » et « non bio- disponible », parties souterraines, parties aériennes, litière). Le couplage entre spectroscopie EXAFS, extraction chimique et approche isotopique a ensuite permis de suivre les changements de forme chimique du métal en liaison avec le transfert de métal et avec les différences de composition isotopique observées. Ainsi, une première quantification des flux métalliques à l’interface sol-ouvrage (incluant la végétation) a été réalisée en utilisant les bilans élémentaires et isotopiques des transferts métalliques.
Toujours dans cet objectif général, ces thèses et les différentes collaborations établies s’inscrivent dans le cadre des recherches et qui se rapportent aux rôles et fonctions du « compartiment biotique » sur la mobilité et/ou biodisponibilité de contaminants métalliques et organiques (PCBs) au sein des matrices sédimentaires, via le couvert végétal et son système racinaire. Pour cela, j’ai poursuivi dans la thématique de la biodisponibilité des polluants au sein des matrices sédimentaires et du rôle du compartiment vivant sur la mobilité (ou non) des polluants via notamment deux actions au sein des programmes ANR- SEDIGEST (2009-2011) et FEDER-OSR (2010-2013).
Le programme ANR-PRECCOD «SEDIGEST» (GESTion durable des SEDiments de dragages des ports ; 2009-2011) est né de la problématique de la gestion des sédiments portuaires dragués. La question du devenir de ces sédiments n’est toujours pas réglée, et parmi les solutions envisagées, notamment dans ce programme, le remblaiement de carrières en fin d’activité semble être une filière prometteuse. L’objectif dans le cadre de ce scénario de remplissage de gravière concerne l’évaluation du moment où le sédiment déposé pourra être colonisé par une flore et une faune. Il nous a fallu donc « mimer » le ré-essuyage de ces sédiments salins jusqu’à trouver un « temps » où les plantes peuvent s’installer et donc germer. Une évaluation a été réalisée sur 3 sédiments vieillis artificiellement, notamment par des tests d’écotoxicité mono-spécifiques représentatifs de l’écosystème terrestre (tests de germination et de croissance sur plantes ; tests sur vers de terre). Cette étape nous a permis à la fois d’aborder la phytotoxicité potentielle de ces sédiments notamment lors de leur vieillissement mimé et de voir si les semences végétales recommandés dans ces normes sont appropriés ou non pour tester de tels sédiments, notamment vis-à-vis de leur teneurs en sel.
Toujours dans le cadre de cette thématique, j’ai répondu et co-écrit notre proposition pour notre implication dans un observatoire sur des sédiments. J’ai donc eu en charge la gestion administrative et scientifique d’une action du programme FEDER-OSR (Observatoire des Sédiments du Rhône ; 2010-2013). L’Observatoire des Sédiments du Rhône (OSR) est une plate-forme de recherche pluripartenariale, constituée comme un véritable laboratoire de sciences intégrées (« integrated river sciences »). La connaissance des stocks de sédiments observés dans les différents compartiments de l’hydrosystème (chenal, retenue, marge) pourra donner des informations sur les phénomènes de stockage/déstockage particulièrement importants, soit pour comprendre les liens entre les sédiments du Rhône et l’évolution de l’embouchure et du trait de côte (action 3), soit pour aider aux travaux menées par les gestionnaires (dragage et dépôts de sédiment à terre – action 4 ; opérations de réhabilitation des marges – action 5). Cet axe de travail permet également d’aborder la question des
pollutions des stocks de sédiments et des risques de remobilisation de ces derniers et correspond aux objectifs et aux intérêts opérationnels de cette action 4 que je coordonne. Cette action a permis de fournir aux gestionnaires des éléments de connaissance qui les aideront à l’organisation de l’échantillonnage, avec pour ambition de diminuer le nombre de prélèvements, tout en obtenant une meilleure représentation des stocks d’un tronçon hydrographique donné. L’action a ainsi permis d’obtenir une connaissance fine de l’histoire des pollutions du Rhône. Cette action cherche donc dans un premier temps à dresser une géohistoire des pollutions rhodaniennes (par des campagnes de carottage qui permettront de faire le lien entre l’âge des sédiments et leur niveau de contamination, et donc à évaluer les stocks) puis à comprendre les risques écotoxicologiques liés à la gestion de ces sédiments pollués et déposés à terre. Ces différentes recherches ont été l’occasion d’échanger avec d’autres équipes nationales (Université de Tours, Observatoire de la Loire) et aussi internationale avec deux chercheurs américains, B. MALHER et P. VAN METRE de l’USGS (Austin, Texas, USA) et d’appuyer/poursuivre les études entreprises dans d’autres programmes (PCB-Axelera).
Listes collaborations (LEHNA-IPE) :
Passées
GéHCO, EA 6293, Université de Tours, Tours
U.S. Geological Survey, 1505 Ferguson Lane, Austin, TX 78754, USA
UMR 8212 (CEA, CNRS, UVSQ), LSCE, Gif-sur-Yvette,
Irstea, UR MALY, rue de la Doua, CS70077, Villeurbanne
LGL-TPE, ENSL, CNRS, Université Lyon 1, Villeurbanne
ISTerre, Université Grenoble I, CNRS, Grenoble
ESRF, FAME Beamline, Grenoble
Environment & Process Division, BRGM, Orléans
IFSTTAR, Centre de Nantes, U. Nantes, Bouguenais
Laboratoire d’Ecologie Alpine, CNRS UMR 5553, Université Joseph Fourier,U. Grenoble 1, Grenoble
Laboratoire de Chimie des Biomolécules et de l’Environnement – EA 4215, Université de Perpignan, Perpignan
Laboratoire sols et environnement, ENSAIA, U. Lorraine, Vandœuvre-lès-Nancy
CEAEQ, U. Québec, Québec
Département Géologie, U. Rouen, Mont-Saint-Aignan
Actuelles
UMR 5245, USC Ecolab, INRA, U. Toulouse, Toulouse
GRESE, EA 4330, U. Limoges, limoges
LGCIE, INSA de Lyon, U. Lyon, Villeurbanne
LABERCA, Oniris, USC INRA 1329, U. Nantes, Nantes
POLDEN, PROVADEEMS, INSA de Lyon, Villeurbanne
EVS, UMR 5600, ENS de Lyon, U. Lyon, Lyon
IRSN, PRP-ENV/SESURE/LERCM Centre de Cadarache, St Paul lez Durance
CEREGE, UMR 7330, U. Aix-Marseille, Aix-en-Provence
Futures
UR 1321 Astro INRA, Antilles-Guyane, Guadeloupe
UMR 1347 Agroécologie, INRA, Dijon
UMR 1402 Ecosys, INRA, Versailles
WERG, U. Melbourne, Australie
Universidade de Aveiro, Campus de Santiago, 3810-193 Aveiro, Portugal - A l’ENTPE : Cours écologie 1A (12 heures de face à face) ; Travaux pratiques Sciences expérimentales SVT 1A (16 h de face à face) ; Travaux Pratiques VA Environnement et Risques 2A (21 h de face à face); VA Bâtiment 3A (4 h de face à face) ; Cours Master SEIU : relation plantes/polluants et micro- organismes/polluants (4 h de face à face)
A l’extérieur : IUT Lumière Lyon 2 en DUT Hygiène Sécurité et Environnement ; cours « Ecosystèmes et Pollutions » 1A (23 h de face à face), et cours « Evaluation environnementale » 2A (17 h de face à face) - Sous Presse Bedell, J.P., Dendievel, A.M., Gosset, A., Mourier, B. Combined Chemical and Ecotoxicological Measurements for River Sediment Management in an On-Land Deposit Scenario. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. ⟨10.1007/s00244-023-00997-0⟩2023 Boyer, A.L., Blanchon, D., Schmitt, L., Badariotti, D., Bedell, J.P., [...], Le Tourneau F.M., 2023 - The social connectivity of subsurface flows: Towards a better integration of the vertical dimension in socio‐hydrosystem studies. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, e1703, 1-15. ⟨10.1002/wat2.1703⟩2023 Rapinski, M., Raymond, R., Davy, D., Herrmann, T., Bedell, J.P., [...], Nathalie El Deghel, [...], Priscilla Duboz, 2023 - Local Food Systems under Global Influence: The Case of Food, Health and Environment in Five Socio-Ecosystems. Sustainability, 15 (3), pp.2376. ⟨10.3390/su15032376⟩
2023 Roques, O., Bayard, R., Le Maux, J., Patureau, D., Nélieu, S., Lamy, I., Bedell, J.F., 2023 - Assessing the chronic toxicity of spreading organic amendments on agricultural soil: Tests on earthworms and plants. Ecotoxicology and Environmental Safety, 265, pp.115504. ⟨10.1016/j.ecoenv.2023.115504⟩2022 Fernandes, G., Roques, O., Lassabatère, L., Sarles, L., Venisseau, A., Marchand, P., Bedell, J.P., 2022 - Influence of edaphic conditions and persistent organic pollutants on earthworms in an infiltration basin. Environmental Pollution, 304, pp.119192. ⟨10.1016/j.envpol.2022.119192⟩2021 Bedell, J.P., Hechelski, M., Saulais, M., Lassabatere, L., 2021 - Are acts of selective planting and maintenance drivers for vegetation change in stormwater systems? A case study of two infiltration basins. Ecological Engineering, 172, pp.106400. ⟨10.1016/j.ecoleng.2021.106400⟩2020 Dendievel, A.M., Mourier, B., Dabrin, A., Delile, H., Coynel, A., Gosset, A., Liber, Y., Berger, J.F., Bedell, J.P., 2020 - Metal pollution trajectories and mixture risk assessed by combining dated cores and subsurface sediments along a major European river (Rhône River, France). Environment International, 144:106032.2020 Liber, Y., Cornet, D., Tournebize, R., Feidt, C., Mahieu, M., Laurent, F., Bedell, J.P., 2020 - A Bayesian network approach for the identification of relationships between drivers of chlordecone bioaccumulation in plants. Environmental Science and Pollution Research, 27:41046–41051.2019 Liber, Y., Mourier, B., Marchand, P., Bichon, E., Perrodin, Y., Bedell, J.P., 2019 - Past and recent state of sediment contamination by persistent organic pollutants (POPs) in the Rhône River : Overview of ecotoxicological implications. Science of the Total Environment 646 : 1037–1046.2018 Coelho C., Foret, C., Bazin, C., Leduc, L., Hammada, M., Inacio, M., Bedell, J.P., 2018 - Bioavailability and bioaccumulation of heavy metals of several soils and sediments (from industrialized urban areas) for Eisenia fetida. Science of the Total Environment, 635 : 1317–1330.2018 Thorel, M., Piégay, H., Barthelemy, C., Räpple, B., Gruel, C.R., Marmonier, P.,Winiarski, T., Bedell, J.P., Arnaud, F., Roux, G., Stella, J.C., Seignemartin, G., Tena-Pagan, A., Wawrzyniak, V., Roux-Michollet, D., Oursel, B., Fayolle, S., Bertrand, C., Franquet, E., 2018 - Socio-environmental implications of process-based restoration strategies in large rivers: should we remove novel ecosystems along the Rhône (France) ? Regional Environmental Change, 18(7) : 2019-2031.2015 Aucour, A.M., Bedell, J.P., Queyron, M., Magnin, V., Testemale, D., Sarret, G., 2015 - Dynamics of Zn in an urban wetland soil–plant system: Coupling isotopic and EXAFS approaches. Geochimica et Cosmochimica Acta, 160 : 55–69.
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2013 Bedell, J.P., Saulais, M., Delolme, C., 2013 - Rôle de la végétation sur l’évolution des caractéristiques physico-chimiques des sédiments déposés dans un bassin d’infiltration des eaux pluviales. Etude et Gestion des Sols, Volume 20(2) : 27-38.
2013 Manceau, A., Simionovici, A., Lanson, M., Perrin, J., Tucoulou, R., Bohic, S., Fakra, S.C., Marcus, M.A., Bedell, J.P., Nagy, K.L., 2013 -Thlaspi arvense binds Cu(II) as a bis-(L-histidinato) complex on root cell walls in an urban ecosystem. Metallomics 5: 1674-1684.
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2011
Badin, A.L., Monier, A., Volatier, L., Geremia, R.A., Delolme, C., Bedell, J.P., 2011 - Structural stability, microbial biomass and community composition of sediments affected by the hydric dynamics of an urban stormwater infiltration basin. Microbial ecology, 61(4) : 885-897.
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2009
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Volatier, L., Clément, B., Devaux, A., Durrieu, C., Bedell, J.P., Perrodin, Y., 2009 - Benefits and limits of sediment toxicity tests as an aid to decision making. Environmental Technology, 30 (8) : 865-870.
Communications à des manifestations avec actes :
- Congrès internationaux
2010
Saulais, M., Bedell, J.P., Delolme, C., 2010 - Cd, Cu and Zn mobility in contaminated sediments from an infiltration basin colonized by wild plants: The case of Phalaris arundinacea and Typha latifolia. 7th International conference on sustainable techniques and strategies in urban water management, Novatech, 27 Juin-01 Juillet 2010, Lyon.
Saulais, M., Bedell, J.P., Lemoine, D., Delolme C., 2010 - ”Trace Elements Uptake (Zn, Cd and Cu) by 3 Dominant Plants of an Infiltration Basin” the 20th Annual International Conference on Soils, Sediments, Water, and Energy and AEHS Foundation Annual Meeting, March 15-18, 2010 at the Mission Valley Marriott, San Diego, CA.
- Colloques nationaux
2009
Saulais, M., Bedell, J.P., Delolme, C., 2009 - Végétalisation naturelle d’un bassin d’infiltration : Relations entre espèces végétales et métaux lourds (Zn,Cd,Cu). Plénières du LCPC, Journées Eau et Environnement, Bordeaux, 25-27 novembre 2009.
Bedell, J.P., Saulais, M., 2009 - Plantes et sédiments routiers et urbains : phytotoxicité ou mobilité des polluants métalliques. Séminaire de clôture « caractérisation et gestion des résidus de l’assainissement pluvial routier te urbain, Nantes 13-14 octobre 2009.
Saulais, M., Lemoine, D., Bedell, J.P., Saleri, R., Lequay, H., Blake, G., Delolme, C., 2009 -Relations entre la dynamique de la végétation et les caractéristiques du sol : caractérisation de la végétation colonisant spontanément un bassin d’infiltration. Les 10èmes Journées de l’Etude des Sols, Strasbourg, 11-15 mai 2009.
