Short and Long Term Toxicity of Crude Oil and Oil Dispersants to Two Representative Coral Species

1. Short and Long Term Toxicity of Crude Oil and Oil Dispersants to Two Representative Coral Species Shai Shafir, Jaap Van Rijn and Baruch Rinkevich Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 5571-5574 U.E.39 : Fluctuations et Perturbations des écosystèmes marins, naturelles et anthropiques. MICHEZ Noëmie et OLLIER Cora

2. Introduction • Récifs coralliens: forte diversité biologique et forte productivité • Coraux Scléractiniaires hermatypiques: espèce clé • Ecosystèmes soumis à de nombreuses perturbations (Letourneur, 2008) Prolifération d’Acanthaster planci Blanchiement Cyclones

3. Augmentation du trafic maritime • Baisse des accidents pétroliers D’après Anderson et Labelle (2000)

4. Moyen de lutte étudié : les Dispersants • Principe : dissolution du pétrole en gouttelettes • Toxicité à court et long terme : Pétrole Brut, Pétrole Dispersé, Dispersants • Stylophora pistillata • (Esper, 1797) et • Pocillopora damicornis • (Linnaeus, 1758) • Méthode sur nubbins • Surveillance du taux de survie et évolution de la croissance horizontale des tissus Stylophora pistillata Pocillopora damicornis

5. Toxicité relative Evaluation de la toxicité relative des dispersants D’après Shafir etal. (2007) Toxicité relative des six dispersants testés DOF: fraction de pétrole dispersé  DOF + toxique que Pétrole Brut

6. Semaines de retard dans le début de la croissance horizontale des tissus, NA : Pas disponible, tous les nubbins sont morts, NT, N0 : croissance horizontale développée Moyenne des taux de survie des nubbins de S. pistillata et P. damicornis, une semaine après administration (24H) de 9 dilutions de solution de Pétrole Brut (WSP) et de Pétrole Dispersé (DOF). Dispersants : dommages sur les récifs coralliens • A court terme : mortalité pour dose du fabricant • A long terme (50 jours): inhibition de la croissance + diminution de la colonisation + diminution du taux de survie + modifications morphologiques et comportementales. Utilisation de dispersants à éviter sur les récifs coralliens. D’après Shafir etal. (2007)

7. Variable : Espèce - Toxicité différente selon l’espèce (ex. : poissons / crustacés) Octopus pallidus : - sensible par rapport aux Coraux Scléractiniaires (George-Ares et Clark, 2000, Long et Holdway, 2002) - Toxicité différente selon le stade de vie : Zygote, Embryon, Larve, Juvénile +sensibles par rapport aux Adultes (George-Ares et Clark, 2000) - Toxicité différente selon le niveau dans le réseau trophique Bioaccumulation (Wolfe etal., 1996) + Conditions physico-chimiques: T, S, 02, pH (George-Ares et Clark, 2000) Poisson papillon Crabe corallien Octopus pallidus

8. D’après IPIECA (2000) Variable : In vivo vs. In vitro • Durée d’exposition : • En Laboratoire: exposition à une concentration de dispersants constante pendant plusieurs jours  Toxicité • En milieu marin: diminution de la concentration exposée (dilution par turbulence de l’océan) en quelques heures • Etudes à long terme in vitro Basses concentrations sur le terrain pas détectées par les méthodes analytiques (George-Ares et Clark, 2000) - Protocoles différents: préparation des pétroles dispersés + type de pétrole  Efficacité des produits (Long et Holdway, 2002)

9. Variable : sensibilité des habitats • Expérience TROPICS: Hydrocarbure seul (flotte sur l’eau) Palétuviers Marée haute Marée basse Récif corallien Herbier Hydrocarbure dispersé (dans la colonne d’eau) Palétuviers Marée haute Marée basse Herbier Récif corallien D’après Ballou etal. (1989)

10. Conclusion • Etude au cas par cas selon: profondeur, concentration et type de pétrole, hydrodynamisme, activités économiques, écosystèmes en présence, moyens à mettre en oeuvre • Avantages / Inconvénients • “Marée noire pas si grave” • Catastrophe économique mais pas écologique. (Boudouresque, 2008)

11. Références • Anderson C.M., Labelle R. P., 2000. Update of comparative occurrence rates for offshore oil spills. Spill Science Technology Bulletin 6. 303-321. • Ballou, T. G. et al. , 1989. Effects of untreated and chemically dispersed oil on tropical marine communities: a long-term field experiment. Proceedings 1989 Oil Spill Conference, API Publication Number 4479, American Petroleum Institute, Washington, DC, p 447–454. • Bertrand J.C., 2008. Rôle des organismes vivants dans les perturbations et la réhabilitation des écosystèmes côtiers. • Boudouresque C.F., 2008. Fluctuations et perturbations, naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins.7. Les grands types de perturbations et de stress liés à l’homme. • George-Ares A., Clark J.R., 2000. Aquatic toxicity of two Corexit dispersants. Chemosphere 40. 897-906. • IPIECA, 1992. Impact biologique par la pollution aux hydrocarbures sur les récifs coralliens. IPIECA Report Series, Volume 3. International Petroleum Industry Environmental Conservation Association, London. • IPIECA, 2001. Dispersants et leur rôle dans la lutte contre la pollution aux hydrocarbures. IPIECA Report Series, Volume 3. International Petroleum Industry Environmental Conservation Association, London. • Lessard R. R., Demarco G., 2000. The signicance of oil spill dispersants.Spill Science Technology Bulletin, Vol. 6, No. 1, 59-68. • Letourneur Y., 2008. Fluctuations et perturbations des écosytèmes marins. Les récifs coralliens. • Long S. M., Holdway D. A., 2002. Acute toxicity of crude and dispersed oil to Octopus pallidus (Hoyle, 1885) hatchlings. Water Research 36. 2769–2776. • Loya Y.,Rinkevich B., 1980. Effects of oil pollution on coral reef communities. Marine ecology progress series. Vol. 3. 167-180. • Wolfe M. F. , Schwartz G. J. B. , Singaram S. , Mielbrechtt E. E. , Tjeerdema R. S. , Sowby M. L. , 1996. Influence of dispersants on trophic transfer of petroleum hydrocarbons in a marine food chain. Spill Science Technology Bulletin. Vol. 3. No. 4. 255-258.

12. QUESTIONS

13. Sources 106 tonnes par an % Suintements naturels 2,5 27,8 Déballastages 1,3 14,4 Dégazages 0,7 7,8 Rejets d'eau de cale 0,1 1,1 Rebuts de lubrifiants 0,25 2,8 Echouages (marées noires) 0,65 7,2 Production off shore 0,2 2,2 Terminaux 0,2 2,2 Effluents de raffinerie 0,5 5,6 Fuites de canalisation 0,2 2,2 Apports telluriques 2,4 26,7 Total 9 100 Les hydrocarbures dans le milieu marin Les apports biogéniques sont supérieurs à ceux des hydrocarbures fossiles:  hydrocarbures produits par les organismes planctoniques = 6.106 tonnes par an  autotrophes benthiques = 3,6.106 tonnes par an. D’après NAS (1985) De nos jours les apports d’hydrocarbures représentent 6.106 tonnes par an. in Bertrand J-C., 2008. Rôle des organismes vivants dans les perturbations et la réhabilitation des écosystèmes côtiers

14. Mode d’action des dispersants D’après IPIECA (2001)

15. Composition de l’INIPOL Acide oléique: phase oléophile, source de carbone facilement assimilable 26,2% Lauryl phosphate: source de phosphore, tensio-actif 23,7% Butoxyéthanol: co-tensio-actif, stabilisant de l’émulsion 10,8% Urée: source d’azote 5,7% Eau: 23,6% Bertrand J-C., 2008. Rôle des organismes vivants dans les perturbations et la réhabilitation des écosystèmes côtiers

16. Nubbin de S. pistillata 45 jours après préparation Protocle détaillé pour l’étude des nubbins de coraux D’après Shafir et al. (2006) . Nubbin de P. damicornis, 7 jours après préparation (a), 55 jours plus tard (b)

17. Calcul de la toxicité relative E = (a/b)*c Avec : a = résultats des expériences b = valeurs contrôles c = concentration substance toxique administrée (DOF, WSF, dispersant) TR = E/d Avec : d = valeur du dispersant le plus toxique D’après Shafir et al. (2007)

18. Hauteur des vagues (mètres) Dégradation et dispersion naturelle Récupération mécanique Condition de la mer Application dispersants Combustion Millimètres Epaisseur moyenne de la nappe de pétrole Conditions dans lesquelles les différents moyens techniques sont efficaces D’après Lessard et Demarco (2000)

19. Mécaniques Chimiques Biologiques Confinement (barrages flottants) Absorbants (sciure de bois) Dispersants Nutriments Bactéries Pompage Accélération de l’activité des bactéries hydrocarbonoclastes présentes dans le milieu Les moyens de lutte Bertrand J-C., 2008. Rôle des organismes vivants dans les perturbations et la réhabilitation des écosystèmes côtiers