duesseldorf nh duesseldorf city nord

Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79
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LES DIATOMÉES ET LES INDICES DIATOMIQUES DANS LES
RÉSEAUX DE MESURE DE LA QUALITÉ DES COURS D'EAU
FRANÇAIS : HISTORIQUE ET AVENIR.
J . P R Y G I E L (1), M . C O S T E (2),
a v e c la collaboration t e c h n i q u e d e J . B U K O W S K A .
(1) A g e n c e d e l'Eau Artois-Picardie, 7 6 4 b o u l e v a r d Lahure, 5 9 5 0 8 Douai C e d e x et Laboratoire
d ' E c o l o g i e N u m é r i q u e , U.S.T. Lille, 5 9 6 5 0 Villeneuve d ' A s c q C e d e x , France.
(2) C E M A G R E F B o r d e a u x , 5 0 avenue d e V e r d u n , B.P. 3, 3 3 6 1 0 C e s t a s , France.
Reçu le 11 mars 1996
Accepté le 25 juillet 1996
Received 11 March, 1996
Accepted 25 Juty, 1996
RÉSUMÉ
L'utilisation d e s d i a t o m é e s et d e s indices d i a t o m i q u e s d a n s les réseaux français d e mesure
d e la qualité d e s e a u x a d é b u t é en 1970, sur la Seine. Un regain d'intérêt s'est manifesté à partir
d e s a n n é e s 1990, avec d e s applications sur les b a s s i n s R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e , ArtoisPicardie, R h i n - M e u s e et A d o u r - G a r o n n e . En 1 9 9 4 , les A g e n c e s se sont a s s o c i é e s avec le
C E M A G R E F p o u r mettre au point un indice d i a t o m i q u e a p p l i c a b l e en routine sur l'ensemble d u
territoire français, et p o u r p r o m o u v o i r et faciliter s o n utilisation en réseau d e surveillance. C e t
indice d i a t o m i q u e d o i t rejoindre l'Indice B i o l o g i q u e G l o b a l N o r m a l i s é au sein d u volet biologique
d u futur s y s t è m e d ' é v a l u a t i o n d e la qualité d e s c o u r s d ' e a u , a c t u e l l e m e n t e n c o u r s de réalisation.
Les d é v e l o p p e m e n t s doivent d é s o r m a i s porter sur la c o n s o l i d a t i o n d e cet indice au niveau
français, ainsi q u e s u r d e s tests d a n s plusieurs p a y s e u r o p é e n s .
DIATOMS A N D DIATOM INDICES IN T H E N E T W O R K S FOR QUALITY
MEASUREMENT OF FRENCH WATERCOURSES : SHORT HISTORY AND FUTURE.
SUMMARY
The use of d i a t o m s and d i a t o m indices in the n e t w o r k s for measurement of the quality of
French watercourses w a s initiated o n the Seine in 1970. A s f r o m 1990, applications in the RhôneMéditerranée-Corse, the Artois-Picardie, the R h i n - M e u s e and the Adour-Garonne basins reflected
a renewed interest. In 1994, the six French Water A g e n c i e s associated w i t h C E M A G R E F t o elaborate
a practical d i a t o m index liable t o be used routinely in the w h o l e French territory, a n d to p r o m o t e
and facilitate its use in monitoring networks. This d i a t o m index s h o u l d t a k e its place n e x t to the
Global Biological Standardized Index in the biological section of the future quality assessment
s y s t e m for watercourses, at présent being elaborated. Further d e v e l o p m e n t s s h o u l d , therefore,
f o c u s o n the consolidation of this index in France and o n t e s t s in différent European countries.
RAPIDE HISTORIQUE
L'intérêt d e s o r g a n i s m e s français gestionnaires d e la qualité d e s eaux p o u r les d i a t o m é e s ,
en tant q u ' i n d i c a t e u r s d e la qualité d e s eaux, r e m o n t e aux a n n é e s 70. A l'initiative d e l'Agence
d e l'Eau S e i n e - N o r m a n d i e , C O S T E et L E Y N A U D (1974) o n t p r o p o s é u n e p r e m i è r e grille
Article available at http://www.kmae-journal.org or http://dx.doi.org/10.1051/kmae:1996006
Cocconeis pediculus
Cymbella ventricosa
Diatoma vulgare
Nitzschia dissipata
Fragilaria construens et var.
Fragilaria intermedia & vaucheriae
Frgilaria pinnata
Nitzschia acicularis
Nitzschia linearis
Rhoicosphenia curvata
Navicula seminulum
Nitzschia amphibia
Nitzschia frustulum & var.
Nitzschia kuetzingiana
Nitzschia palea
SOUS-GROUPES
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Achnanthes exilis
Achnanthes minutissima et var.
Denticula tenuis var. crassula
Diatoma hiemale v. mesodon
Meridion circulare et var.
GROUPES
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1
2
3
4
10
9
8
7
9
8
7
6
8
7
6
5
7
6
5
4
\
1
Achnanthes afïïnis
Achnanthes linearis et var.
Cymbella microcephala
Cymbella sinuata
Navicula tridentula fo. parallela
2
Amphipleura pellucida
Cymbella affinis.
Gomphonema constrictum v. capitata
Gomphonema intricatum v. pumila
Fragilaria capucina et var.
3
Cymbella lanceolata
Cymbella prostrata
Gyrosigma attenuatum
Gyrosigma spencerii v. nodiferum
Navicula gracilis
4
Cymbella cistula
Gomphonema olivaceum et var.
Navicula cryptocephala v. intermedia
Navicula pupula et var.
Surirella ovata
5
Cymbella tumida
Navicula gregaria
Navicula viridula et var.
Nitzschia filiformis
Synedra pulchella
6
5
4
3
6
Diatoma elongatum et var.
Gomphonema abbreviatum
Gomphonema parvulum et. var.
Navicula accomoda
Navicula gothlandica
5
4
3
2
7
Navicula mutica et var.
Navicula neoventricosa
Navicula vaucheriae
Nitzschia clausii
Synedra affinis
4
3
2
1
Figure 1
: Grille d e q u a l i t é d i a t o m i q u e m i s e au p o i n t sur la S e i n e à partir d e l'analyse f a c t o r i e l l e d e s
c o r r e s p o n d a n c e s ( d ' a p r è s C O S T E et L E Y N A U D , 1974).
Figure 1
: S e i n e d i a t o m quality g r i d , e l a b o r a t e d s t a r t i n g f r o m t h e f a c t o r i a l analysis ( a c c o r d i n g to
C O S T E a n d L E Y N A U D , 1974).
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79
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d i a t o m i q u e p o u r la d é t e r m i n a t i o n d e la qualité d e s eaux en milieu fluviatile, à partir d ' u n jeu d e
d o n n é e s p o r t a n t sur 39 stations, réparties entre les s o u r c e s d e la Seine et R o u e n , et sur 350
e s p è c e s . Cette grille c o m p r e n a i t 55 e s p è c e s (figure 1).
Une p r o s p e c t i o n d e s stations p e r m a n e n t e s d e l'Inventaire National (précurseur d u Réseau
National d e Bassin) a été réalisée en 1977 par le C E M A G R E F a u c o u r s d e trois c a m p a g n e s d e
p r é l è v e m e n t s , c o m p l é t é e s p a r d e s r é c o l t e s p o n c t u e l l e s e n 1 9 7 8 - 1 9 7 9 et 1 9 8 0 . L e s 189
échantillons e x a m i n é s et les 3 0 0 e s p è c e s recensées ont c o n d u i t à la mise au p o i n t d e la première
version d e l'Indice d e Polluosensibilité S p é c i f i q u e o u IPS, et d e l'Indice D i a t o m i q u e Générique
o u IDG (COSTE in CEMAGREF, 1982). C e s d e u x indices ont été p r o p o s é s à l ' o c c a s i o n d'une
s y n t h è s e b i b l i o g r a p h i q u e d e s t e c h n i q u e s b i o l o g i q u e s d ' é v a l u a t i o n d e la qualité d e s eaux, réalisée
par le C E M A G R E F à la d e m a n d e d e l'Agence R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e . C e premier IPS était
basé sur la d é t e r m i n a t i o n d e 263 e s p è c e s , auxquelles avaient été attribués d e s coefficients d e
sensibilité à la pollution et d e valeur indicatrice. L'Indice Générique reposait, q u a n t à lui, sur la
d é t e r m i n a t i o n d e 4 2 genres selon la classification d e BOURRELLY (1981). U n e m é t h o d o l o g i e
c o m p l è t e b a s é e sur cet indice et c o m p r e n a n t d e s clés d e d é t e r m i n a t i o n a été p r o p o s é e pour 88
genres et s e c t i o n s par R U M E A U et C O S T E (1988). U n e ultime version d e cet indice a été p r o p o s é e
par C O S T E et A Y P H A S S O R H O en 1 9 9 1 . Basée sur 174 genres et sections, c e t t e nouvelle version
d e l'IDG p r e n d en c o m p t e la révision t a x o n o m i q u e a u genre d e R O U N D et al. (1990).
Une nouvelle grille, dite grille C E E - 1 9 8 8 , a été p r o p o s é e en 1990 au t e r m e d ' u n contrat
CEE m e n é c o n j o i n t e m e n t par l'Unité d ' E c o l o g i e d e s Eaux D o u c e s d e s Facultés Universitaires
N o t r e D a m e d e la Paix (Namur) et le C E M A G R E F d e B o r d e a u x (DESCY et C O S T E , 1990) (figure 2).
Cette grille, c o m p r e n a n t 208 e s p è c e s , a été t e s t é e sur plus d e 300 c o u r s d ' e a u e u r o p é e n s . 155
stations d e l'Inventaire National d e 1987 ont été sélectionnées pour les tests français, d e même
q u e 3 0 stations d u réseau d e mesure R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e en 1988 (DESCY et COSTE,
1989) (figure 3).
G R I L L E D'INDICES D I A T O M I Q U E S C E E (1988)
Gl
G2
G3
G4
es
G6
AMIN
ALIB
ALAN
DITE
AMMO
GPAR
DTCR APED ALAR
G7
G8
HAMP AVEN
FCVA
NACI
NMIN
NCOM NACO
EPEC CHIN CCAE MVAR
NJOU
GLIG
NGOE
GANT DEHR CPRO
HARC DVUL RSIN
MCIR FCAP GMIN
NSIN NDIS GOLI
G2
G3
G1
NLAN
NFON
NSOC
RABB
G4
NPUP
NIHU
NPAE
SFJRE
G5
NATO
NIAR
NMMU
NSBM
G6
NMLF NPAL
NSEM NPAD
NSM0 NZSU
NVEN NUMB
G7
G8
10
9
8
7
6
5
4
3
SC2
9
8
7
6
5
4
3
2
SG3 NEXI NGRE NKEU NIFT NIGF NIGR NIR0 NZTE NKOT NLSU NLAT NUN NS10 MTEN SG3
8
7
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
0
NCPL
AHEL ABIO ACLE ACOA ASAT AEH AFLE APEL APUS AVIT CCES CEHR CGRA CSLE
SGI DANC DHME EARC EBIL EEXI ERKO ETUR FRSA FVIR GCLA G CLE GOOL NACD NBRY SGI
NEAF NGPE NHAN NPSL NRAD NREI NRHY NSPD NSTL NTRI PNOB RGIB SUN
STAN
AN0R CAFF CBAC CCIS CCYM CELL CHEL CLAN CHIC CNAV CPED CPLA CSIL
CS0L
SG 2 CTGL DÛBL FCON FVUL GAFF GGRA GN0D GTRU GYAC GYAT NACU NCTE NIAN NINO
NMEN NREC NSBH NSBL NTPT NVER NZAG PGIB PSCA PVÎR SACU SANG
ACON AEXG A0BG FBRE FLEP FPIN
GM1C GAUG G TER NCPR NCOT NCUS NDEC NDRA
NV1R NVRO STKR SULN
ADEL ASPH BPAR CAMP CMEN GSCA NAUR NAMC HAMP NON NCLA NDEB NDUB HHAL
SG4 NIFR
N1NC NINT NIPU NLEV NLVI
NMUT NMVE N0BT NPHY NPRO NPYG NRCS NSAL
SG4
NSHR NSIG NSLE NTRY PM1C PMBR SIDE S0V1 FPUL FFAS
Figure 2
: Grille d i a t o m i q u e C E E m i s e a u p o i n t e n 1 9 8 8 d a n s le c a d r e d'un c o n t r a t d ' é t u d e s C E E
( d ' a p r è s D E S C Y et C O S T E , 1990).
Figure 2
: C E E d i a t o m grid d e s i g n e d in 1 9 8 8 in t h e f r a m e w o r k of a n E E C c o n t r a c t ( a c c o r d i n g t o
D E S C Y a n d C O S T E , 1990).
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79
— 68 —
ETE
Indice CEE 8 8 en c o t e / 2 0
1988
Bull. Fr. Pêche Piscic. (7996J 341/342:65-79
Figure 3
— 69 —
: A p p l i c a t i o n d e l'indice d i a t o m i q u e C E E a u x s t a t i o n s du R é s e a u N a t i o n a l d e Bassin d u
bassin R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e (d'après D E S C Y e t C O S T E , 1989).
Figure 3
: C E E d i a t o m i n d e x a p p l i c a t i o n o n t h e N a t i o n a l M o n i t o r i n g N e t w o r k of t h e R h ô n e M é d i t e r r a n é e - C o r s e basin (according t o D E S C Y a n d C O S T E , 1989).
C'est é g a l e m e n t en 1988 q u e les d i a t o m é e s et les indices d i a t o m i q u e s ont été retenus
pour l'évaluation d e la qualité d e s e a u x d u b a s s i n Artois-Picardie (PRYGIEL, 1991). Les premiers
tests, réalisés sur le bassin versant d e la S o m m e , ont c o n f i r m é l'intérêt d e c e s bioindicateurs,
n o t a m m e n t p o u r l'étude d e s g r a n d s c o u r s d ' e a u et d e s milieux canalisés. Ils ont également
m o n t r é t o u t l'intérêt d e l'IPS, en t a n t q u e m o d e d ' e x p r e s s i o n et d e p r é s e n t a t i o n d e s résultats.
C e t i n d i c e a, par la suite, fait l'objet d ' a p p l i c a t i o n s diverses sur d e petits b a s s i n s versants
tels q u e la Mare à Goriaux (PRYGIEL et C O S T E , 1990), l'Aa (PRYGIEL ef al., 1996), la Sensée
(PRYGIEL, 1994) et la G a r o n n e (EULIN ef al., 1993). En 1990, un premier suivi d e la totalité
d e s s t a t i o n s d e m e s u r e d u bassin A r t o i s - P i c a r d i e a été réalisé d a n s le c a d r e d ' u n e c o n v e n t i o n
e n t r e l ' A g e n c e d e l ' E a u A r t o i s - P i c a r d i e e t le C E M A G R E F d e B o r d e a u x ( C O S T E e t
A Y P H A S S O R H O , 1991). Six indices o n t é t é t e s t é s sur 3 5 5 relevés et p l u s d e 5 0 0 e s p è c e s , grâce
à un p r o g r a m m e i n f o r m a t i q u e p e r m e t t a n t le c a l c u l d e s indices et la g e s t i o n d e s inventaires
d i a t o m i q u e s (LECOINTE et al., 1993). Les résultats d e c e t t e é t u d e ont p e r m i s d e conclure à la
supériorité de l'IPS p o u r la mise en é v i d e n c e d e diverses altérations d e la qualité d e s eaux
(PRYGIEL et C O S T E , 1993a), et u n e première c a r t e d e la qualité h y d r o b i o l o g i q u e d e s c o u r s d'eau
d u bassin Artois-Picardie a été éditée en 1992 (figure 4).
L'IPS étant difficile à mettre en o e u v r e d a n s le c a d r e d ' o p é r a t i o n s d e routine, différentes
a p p r o c h e s ont été explorées en v u e d e rechercher une t e c h n i q u e utilisable par les services
gestionnaires d e la qualité d e s e a u x (PRYGIEL et C O S T E , 1993b). Les premiers t r a v a u x visant
à l'élaboration d ' u n e m é t h o d o l o g i e p r a t i q u e o n t été entrepris à titre e x p é r i m e n t a l sur le bassin
versant d e l'Aa, à partir d e 86 relevés et 2 4 2 e s p è c e s . La t e c h n i q u e utilisée a ensuite é t é
t r a n s p o s é e à l'ensemble d e s relevés effectués d a n s le bassin Artois-Picardie. Il en a résulté un
indice pratique Artois-Picardie (I.D.A.P.), r e p o s a n t sur 91 e s p è c e s et 45 genres (PRYGIEL ef al.,
1996).
A la suite d e s travaux m e n é s en A r t o i s - P i c a r d i e , d e s investigations ont été entreprises
par l ' A g e n c e d e l'Eau R h i n - M e u s e e n 1992 (LENOIR et C O S T E , 1994). L'étude d e s c o m m u n a u t é s
d e d i a t o m é e s b e n t h i q u e s a été réalisée sur 2 2 0 stations d u Réseau National d e B a s s i n (RNB),
au c o u r s d e d e u x c a m p a g n e s intervenues en juin et s e p t e m b r e . La p r o s p e c t i o n d e 10 stations
s u p p l é m e n t a i r e s , m e n é e c o n j o i n t e m e n t , a p e r m i s par ailleurs d'évaluer l'impact d e s fluctuations
saisonnières sur les e s t i m a t i o n s b i o l o g i q u e s d e la qualité d e s eaux, o b t e n u e s à l'aide d e s
invertébrés et d e s d i a t o m é e s . C e s o n t , au t o t a l , 975 relevés d i a t o m i q u e s qui o n t d o n n é lieu a u
c a l c u l d e 8 indices d i a t o m i q u e s , d o n t l'IPS. Les résultats m o n t r e n t q u e les corrélations les plus
élevées a v e c la p h y s i c o - c h i m i e s o n t o b t e n u e s e n juin sur s u b s t r a t v é g é t a l , et e n s e p t e m b r e sur
s u b s t r a t inerte. Les corrélations avec la p h y s i c o - c h i m i e m o y e n n e d e s d e u x m o i s précédant le
p r é l è v e m e n t b i o l o g i q u e s o n t à p e i n e plus élevées q u e celles o b t e n u e s avec la p h y s i c o - c h i m i e
m o y e n n e annuelle, et c o n f i r m e n t les résultats o b t e n u s en Artois-Picardie. La prospection d u
b a s s i n R h i n - M e u s e s'est poursuivie en 1993 et 1994 avec l'Université d e B o r d e a u x , au rythme
d e d e u x c a m p a g n e s annuelles sur 118 s t a t i o n s du R N B .
En 1994, l'Agence de l'Eau A d o u r - G a r o n n e a entrepris une p r o s p e c t i o n d e s stations R N B
d e s o n bassin (COSTE et al., 1995). 71 s t a t i o n s ont été échantillonnées au c o u r s d ' u n e unique
c a m p a g n e estivale. 2 6 s p e c t r e s é c o l o g i q u e s relatifs au p H , à la salinité, aux niveaux t r o p h i q u e s
o u s a p r o b i q u e s (DENYS, 1991 ; H A K A N S S O N , 1993 ; H O F M A N N , 1994 ; VAN D A M ef al., 1994)
ont é t é testés. L'ensemble d e s résultats o b t e n u s a é t é représenté c a r t o g r a p h i q u e m e n t , grâce à
un interfaçage entre le logiciel d e c a l c u l indiciel et le S y s t è m e d ' I n f o r m a t i o n G é o g r a p h i q u e
A R C I N F O (Environmental S y s t e m s Research Institute Inc.) utilisé par les A g e n c e s d e l'Eau
(figure 5).
•
S
»
j
«?
i
Figure 4
: A p p l i c a t i o n d e l'Indice d e Polluosensibilité S p é c i f i q u e d u C E M A G R E F (IPS) à l ' e n s e m b l e
( d ' a p r è s A G E N C E D E L'EAU A r t o i s - P i c a r d i e , 1992).
: A p p l i c a t i o n of C E M A G R E F ' s Spécifie P o l l u t i o n - s e n s i t i v e Index (IPS) t o t h e w h o l e A r t o i s P i c a r d i e b a s i n n e t w o r k for S e p t e m b e r 1990 ( a c c o r d i n g to A G E N C E D E L'EAU A r t o i s P i c a r d i e , 1992).
,
v
• • ••
d e s s t a t i o n s h y d r o l o g i q u e s d u bassin A r t o i s - P i c a r d i e pour le m o i s d e s e p t e m b r e 1 9 9 0
Figure 4
Pollullon très forte
Pollution forte
«
i
1
Couleur
Q.
Pollution moyenne ou forte eutrophis8tion
c
c
Eulrophisallon modérée
— 70 —
Pollullon ou eulrophlsatlon nulle ou faible
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342:65-79
— 71 —
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342:65-79
SAPROBIES - HOFMANN 1994
( T a x o n s p r i s e n c o m p t e e n p o u r mille)
•
100
Figure 5
Km
bétameso-beta-alphamesosaprobes
beta-alphaméso-alpriamésosaprobes
•
alphaméso-polysaprobes
•
polysaprobes
: A p p l i c a t i o n d e s s p e c t r e s s a p r o b i q u e s a u b a s s i n A d o u r - G a r o n n e ( H O F M A N N , 1994)
( d ' a p r è s C O S T E e t al., 1995).
Figure 5
: A p p l i c a t i o n of t h e s a p r o b i c s p e c t r a t o t h e A d o u r - G a r o n n e b a s i n ( H O F M A N N , 1994)
( a c c o r d i n g t o C O S T E et al., 1 9 9 5 ) .
En 1 9 9 5 , enfin, l ' A g e n c e d e l'Eau R h i n - M e u s e a c o n f i é à l'Institut m é d i c o - l é g a l d e
S t r a s b o u r g la réalisation d e d e u x c a m p a g n e s d'inventaires d i a t o m i q u e s sur les c a n a u x de la
région de S t r a s b o u r g . Dans le m ê m e t e m p s , l'Agence d e l'Eau R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e
confiait au C E M A G R E F d e B o r d e a u x u n e é t u d e sur l'impact d e la pollution t o x i q u e sur les
p e u p l e m e n t s d i a t o m i q u e s d u Rhône.
Des é t u d e s m é t h o d o l o g i q u e s o n t é g a l e m e n t été entreprises par l'Université Pierre et Marie
Curie, avec le c o n c o u r s financier d e l ' A g e n c e S e i n e - N o r m a n d i e . C e t t e c o l l a b o r a t i o n s'est
traduite, en 1995, par u n D.E.A. (VÏZINET, 1995) et se poursuit a c t u e l l e m e n t d a n s le c a d r e d'une
t h è s e d'Université.
M i s e a u point d'un indice d i a t o m i q u e p r a t i q u e a p p l i c a b l e sur l ' e n s e m b l e du territoire
national
Face à l'intérêt croissant d e s A g e n c e s de l'Eau et des o r g a n i s m e s g e s t i o n n a i r e s de la
qualité d e s eaux pour les d i a t o m é e s , il a été d é c i d é , d é b u t 1994, d e m e t t r e au p o i n t u n e
m é t h o d o l o g i e pratique utilisable sur l'ensemble d u réseau d e m e s u r e f r a n ç a i s . C e projet est
réalisé d a n s le c a d r e d e s é t u d e s inter-agences, et c o m p o r t e trois volets d o n t l ' e x é c u t i o n a été
c o n f i é e à l'Agence d e l'Eau Artois-Picardie.
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I n d i c e Biologique D i a t o m é e s (I.B.D.)
C e t t e é t u d e a été lancée en août 1994 et fait l'objet d ' u n c o - f i n a n c e m e n t A g e n c e s d e l'EauC E M A G R E F d e Bordeaux. D'une d u r é e de 18 mois, le projet doit se traduire par la mise à
d i s p o s i t i o n d e s u t i l i s a t e u r s p o t e n t i e l s de la m é t h o d o l o g i e d ' u n g u i d e c o m p l e t , i n c l u a n t
notamment :
- d e s r e c o m m a n d a t i o n s p o u r l'échantillonnage d e s d i a t o m é e s et la préparation d e s lames
d'observation,
- u n o u v r a g e d e d é t e r m i n a t i o n pratique des d i a t o m é e s prises en c o m p t e d a n s le calcul
d e l'I.B.D.,
- u n outil de calcul s p é c i f i q u e à l'I.B.D.
U n e b a s e de d o n n é e s a d ' a b o r d été constituée. Cette dernière contient 1332 inventaires
réalisés, entre 1977 et 1994, par le CEMAGREF sur les réseaux d e mesure français. A c e s
inventaires s o n t associés 14 paramètres d e la qualité d e s eaux, d o n t les valeurs sont issues des
b a s e s d e d o n n é e s d e s six A g e n c e s d e l'Eau ( t e m p é r a t u r e , p H , c o n d u c t i v i t é , matières en
s u s p e n s i o n , o x y g è n e d i s s o u s , p o u r c e n t a g e de saturation en o x y g è n e d i s s o u s , DBOs, D C O , NTK,
N H / , NO2", NO3, PO4 ", CI"). Faute d e données suffisantes, la chlorophylle et le p h o s p h o r e total
n ' o n t p a s été pris en c o m p t e . La méthodologie s ' a p p u i e sur l'analyse d e la c o - s t r u c t u r e de d e u x
t a b l e a u x ( c h i m i e et b i o l o g i e ) ( C H E S S E L et M E R C I E R , 1993) et sur l'utilisation d e profils
é c o l o g i q u e s e n f r é q u e n c e et en p r o b a b i l i t é d e p r é s e n c e , c o n s o l i d é e p a r la t e c h n i q u e
d ' é c h a n t i l l o n n a g e b o o t s t r a p (EFRON, 1982). Au t e r m e d e la première phase d ' é t u d e , cet Indice
B i o l o g i q u e D i a t o m é e s r e p o s e sur l'identification d e 209 e s p è c e s , d o n t 57 appariées (espèces
t r è s p r o c h e s , regroupées a u sein d ' u n i t é s taxonomiques).
3
Des t e s t s ont été réalisés sur l'ensemble d e s six g r a n d s bassins hydrographiques, à raison
d e q u i n z e s t a t i o n s d e p r é l è v e m e n t par bassin. Ces tests doivent permettre d e vérifier la pertinence
d e c e t indice s u r de n o u v e a u x relevés.
Des i n f o r m a t i o n s plus détaillées sur la mise au point et le f o n c t i o n n e m e n t d e cet indice
s o n t d o n n é e s par LENOIR et COSTE (1996).
S t a g e d e f o r m a t i o n Indice Biologique D i a t o m é e s
U n s t a g e d'initiation à l'échantillonnage et à la s y s t é m a t i q u e d e s diatomées ainsi q u ' a u
c a l c u l d e l'Indice Biologique D i a t o m é e s a été organisé en n o v e m b r e 1995 à l'intention d e s DIREN
(Directions Régionales d e l'Environnement), en v u e d ' u n e application sur le Réseau National de
B a s s i n . C e s t a g e s'est t e n u à l'Agence d e l'Eau Artois-Picardie et a été réalisé en collaboration
a v e c le C E M A G R E F et le C o n s e i l S u p é r i e u r d e l a P ê c h e ( C S P ) . L a p r é s e n c e d e 2 9
h y d r o b i o l o g i s t e s des Services d ' E t u d e d e s Milieux A q u a t i q u e s (SEMA) t é m o i g n e d e l'intérêt des
D I R E N p o u r les d i a t o m é e s . C e t intérêt devrait se traduire par u n e mise en oeuvre progressive d e
la m é t h o d e . C e l l e - c i d é m a r r e r a d è s 1996, a v e c q u e l q u e s p r e m i è r e s a p p l i c a t i o n s à titre
expérimental.
C r é a t i o n d'un C D R O M Indice Biologique D i a t o m é e s
C e projet a pour but d e créer un outil convivial permettant la détermination d e s 2 0 9 t a x o n s
e n t r a n t d a n s le calcul d e l'Indice Biologique Diatomées, et le calcul de l'indice. L'accent sera
n o t a m m e n t m i s s u r la p a r t i e « s y s t é m a t i q u e », a v e c la m i s e a u p o i n t d ' u n s y s t è m e
d e d é t e r m i n a t i o n m u l t i c r i t è r e s original. Ce s y s t è m e sera bâti à partir d e p l a n c h e s - p h o t o s
originales « s c a n n é r i s é e s » et d ' i m a g e s numérisées. Cet outil sera p r o p o s é sous la f o r m e d ' u n
C D R O M M a c - P C bilingue (français-anglais). Ce logiciel sera largement diffusé auprès d e s
utilisateurs potentiels d e la m é t h o d e , y compris auprès des enseignants d e s universités et d e
l ' e n s e i g n e m e n t secondaire. La c o n c e p t i o n de c e C D R O M devrait démarrer d é b u t 1996, p o u r
s ' a c h e v e r d é b u t 1997.
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AVENIR D E S D I A T O M É E S ET D E S I N D I C E S D I A T O M I Q U E S D A N S LE FUTUR
S Y S T È M E D ' É V A L U A T I O N D E LA Q U A L I T É D E S C O U R S D ' E A U
D é v e l o p p e m e n t d ' u n n o u v e a u S y s t è m e d ' E v a l u a t i o n d e la Q u a l i t é d e s Milieux
A q u a t i q u e s (SEQ C o u r s d'Eau)
C e n o u v e a u s y s t è m e est a c t u e l l e m e n t en cours d ' é l a b o r a t i o n d a n s le c a d r e d e s études
inter-agences. Il fait suite à l'étude inter-agences « Bases d e définition d ' u n s y s t è m e d'évaluation
d e la qualité d e s c o u r s d ' e a u » (AGENCES DE L'EAU, 1991), qui c o m p o r t a i t n o t a m m e n t une
e n q u ê t e auprès d e s p r i n c i p a u x utilisateurs d e s grilles d e qualité d e s eaux. C e s y s t è m e est
c o m p o s é d e trois volets : un volet « eau » (SEQ Eau) a c t u e l l e m e n t a c h e v é et e n c o u r s d e rodage ;
un volet « milieu p h y s i q u e » (SEQ Milieu Physique) en c o u r s d e réalisation et un volet « biologique »
(SEQ Bio), d o n t l'élaboration devrait d é b u t e r au c o u r s d u premier s e m e s t r e 1996. L a confrontation
d e s trois SEQ p e r m e t t r a d ' e s t i m e r le niveau de qualité d e s c o u r s d ' e a u (SEQ C o u r s d'Eau).
C e nouveau s y s t è m e est d e s t i n é à se substituer aux s y s t è m e s actuels. C e u x - c i sont
f o n d é s sur la grille d e qualité d e s eaux d e 1 9 7 1 , qui c o m b i n e qualités p h y s i c o - c h i m i q u e et
h y d r o b i o l o g i q u e . D'une part, c e s s y s t è m e s ont évolué d e f a ç o n différenciée au sein de c h a q u e
bassin ; d'autre part, ils ne p r e n n e n t pas en c o m p t e les nouvelles c o n n a i s s a n c e s relatives
n o t a m m e n t à l'eutrophisation et les m i c r o p o l l u a n t s , et d e m a n d e n t à être c o m p l é t é s .
L'ENSEMBLE DES RESULTATS DU SEQ-EAU EN UN POINT
Qualité
• Très bonne
• Bonne
• Moyenne
• Mauvaise
• Très mauvaise
Aptitude
de l'eau
à remplir
les fonctions
( F O N C T I O N S ET USAGES^)
( QUALITE DE L'EAU )
Altérations
Classe
de qualité
Indice
de qualité
Ex.: Le Var à Nice
le 13/06/90 à 11h30
• Très bonne
• Bonne
• Moyenne
• Mauvaise
• Très mauvaise
E3 L'altération influence peu la fonction
Potentialités
biologiques
A.E.P.
Loisirs Abreuvage Aquaculture
Particules
en suspension
Matières organiques
et oxydables
Matières phosphorées
Phytoplancton
Nitrates
Matières azotées
Micro-organismes
Etats des fonctions
Figure 6
: P r i n c i p e g é n é r a l d u S y s t è m e d ' E v a l u a t i o n d e la Q u a l i t é d e s e a u x (SEQ E a u ) . A p p l i c a t i o n
à la rivière Var, à N i c e . A.E.P. = A l i m e n t a t i o n e n E a u P o t a b l e ( d ' a p r è s A G E N C E S D E L'EAU,
projet).
Figure 6
: G e n e r a l principle of t h e W a t e r Quality A s s e s s m e n t S y s t e m ( S E Q W a t e r ) . Application t o
t h e River Var, in N i c e . A.E.P. m e a n i n g « d r i n k i n g w a t e r s u p p l y » ( a c c o r d i n g to A G E N C E S
D E L'EAU, p r o j e c t ) .
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Le S E Q Eau (figure 6) p e r m e t , d è s aujourd'hui, une évaluation c o m p l è t e d e la qualité d e
l'eau f o n d é e sur la n o t i o n d'altération (regroupement de p a r a m è t r e s d e m ê m e nature o u d e m ê m e
effet). Le S E Q Eau définit un état p o u r chacune des 5 f o n c t i o n s présentées et indique l'état d a n s
lequel s e trouvent les f o n c t i o n s p o u r chacune d e s 8 altérations actuellement prises en c o m p t e .
Le S E Q Eau offre aussi la possibilité d e comparer le d e g r é de satisfaction des usages avec c e
q u i est s o u h a i t é , d'identifier la o u les altérations qui p o s e n t prioritairement p r o b l è m e , et de définir
un o b j e c t i f d e restauration d e la qualité d e s eaux pour c h a q u e altération c o n c e r n é e .
Le S E Q Biologique (SEQ Bio)
Le S E Q Bio est a c t u e l l e m e n t en cours d e lancement. Deux volets sont envisagés :
- volet 1 : élaboration d ' u n outil opérationnel à c o u r t t e r m e , s ' a p p u y a n t sur les variables
b i o l o g i q u e s d i s p o n i b l e s et é p r o u v é e s (macro-invertébrés et diatomées). Cet outil devra être
c o h é r e n t a v e c les autres S E Q , n o t a m m e n t avec le SEQ Eau ;
- volet 2 : proposition d ' u n e architecture pour un s y s t è m e d'évaluation d e la qualité d e s
b i o c é n o s e s , q u i serait o p é r a t i o n n e l à m o y e n terme, cohérent avec les autres SEQ et qui intégrerait
l'outil p r é c é d e n t . C e s y s t è m e d e v r a , e n outre, intégrer les outils b i o l o g i q u e s actuellement en c o u r s
d e r é a l i s a t i o n (indice Poisson), ainsi q u e les d é v e l o p p e m e n t s m é t h o d o l o g i q u e s qui seront
p r o p o s é s d a n s le c a d r e d e c e t t e é t u d e .
P l a c e d e s d i a t o m é e s d a n s le S E Q Bio
L'I.B.D. rejoindra p r o c h a i n e m e n t l'I.B.G.N. au sein d u SEQ Bio. Cet indice repose sur
l ' e x a m e n d e variables b i o l o g i q u e s dépendant essentiellement d e la qualité de l'eau (matières
o r g a n i q u e s et salinité, d a n s le c a s présent). Il est t o u t e f o i s p o s s i b l e d'utiliser t o u t e s les
p o t e n t i a l i t é s d e s d i a t o m é e s , et d e m e t t r e au point des t e c h n i q u e s p e r m e t t a n t la mise en é v i d e n c e
et la q u a n t i f i c a t i o n d'altérations d e la qualité d e s eaux. De n o m b r e u s e s possibilités existent
d e p u i s les c l a s s i f i c a t i o n s a u t é c o l o g i q u e s réalisées a p r è s c o m p i l a t i o n d e s d o n n é e s d e la
littérature (FABRI et L E C L E R C Q , 1984 ; DENYS, 1991 ; H O F M A N N , 1994 ; VAN D A M et al., 1994)
et m i s e s en oeuvre d a n s les b a s s i n s Adour-Garonne (COSTE et al., 1995) et Artois-Picardie
(figure 7), j u s q u ' a u x t e c h n i q u e s d e reconstruction de pH o u d e s c o n d i t i o n s t r o p h i q u e s p r o p o s é e s
p a r les p a l é o l i m n o l o g u e s ( C H A R L E S et SMOL, 1994 ; H A L L et S M O L , 1992).
S a p r o b i e s s e l o n Van D a m et al. (1994)
Trophie selon V a n Dam et al. (1994)
• oligosaprobe
• meso-eutrophe
• Bmesosaprobe
eeutrophe
O atphamesosaprobe ;
ealphaméso>polysabrobe
m polysaprobe
@ hy pereutrophe
D indifférent
Figure 7
: A p p l i c a t i o n d e d e u x s p e c t r e s é c o l o g i q u e s relatifs a u n i v e a u t r o p h i q u e et a u n i v e a u
s a p r o b i q u e sur la rivière C l a r e n c e (bassin A r t o i s - P i c a r d i e ) .
Figure 7
: A p p l i c a t i o n of t w o e c o l o g i c a l spectra c o n c e r n i n g t h e t r o p h i e level a n d t h e saprobic level
t o t h e River C l a r e n c e (Artois-Picardie basin).
Le p r i n c i p a l o b s t a c l e à une pleine utilisation d u potentiel bioindicateur des diatomées est
d ' o r d r e s y s t é m a t i q u e , p u i s q u e c e s techniques requièrent des déterminations à l'espèce. Il est
c e p e n d a n t p e r m i s d ' e s p é r e r q u e la m i s e en o e u v r e d e l'indice n a t i o n a l , qui requiert une
d é t e r m i n a t i o n s p é c i f i q u e limitée à q u e l q u e 200 unités spécifiques, constituera une première
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é t a p e vers une plus large utilisation d e c e s bioindicateurs. La prise e n c o m p t e d e plusieurs types
d'altérations autoriserait u n e plus g r a n d e h o m o g é n é i t é entre les S E Q Eau et B i o , et d o n c une
amélioration d u s y s t è m e d'évaluation d e la qualité d e s c o u r s d ' e a u .
Un s e c o n d obstacle consiste en l'absence, à ce jour, d ' u n véritable protocole
d ' é c h a n t i l l o n n a g e d e s différents milieux a q u a t i q u e s ( C A Z A U B O N , 1991). Il est d è s à présent
possible d ' é m e t t r e d e s r e c o m m a n d a t i o n s q u a n t à la nature d u s u b s t r a t à échantillonner, à la
surface à prélever, et a u n o m b r e d ' i n d i v i d u s à compter. Certains t y p e s d e c o u r s d'eau, c o m m e
les rivières m é d i t e r r a n é e n n e s ( C A Z A U B O N , 1988 ; C A Z A U B O N et L O U D I K I , 1986), posent
c e p e n d a n t d e n o m b r e u x p r o b l è m e s , et d e n o m b r e u s e s q u e s t i o n s d e m e u r e n t q u a n t à l'influence
d u t y p e d e substrat sur la c o m p o s i t i o n d e s p e u p l e m e n t s d i a t o m i q u e s (KOSYATOVAef al., 1991 ;
VIZINET, 1995).
L e s d i a t o m é e s d a n s le suivi d e la qualité d e s e a u x e n E u r o p e
Les d i a t o m é e s , et le p é r i p h y t o n e n général, sont assez largement utilisés pour l'évaluation
d e la qualité d e s eaux e n Europe ( W H I T T O N et al., 1991). Le p é r i p h y t o n apparaît particulièrement
bien a d a p t é au suivi d e s c o u r s d ' e a u d e s pays Scandinaves c o m m e la Finlande (ELORANTA,
1991), la Norvège ( L I N D S T R O M , 1991) et la S u è d e ( J A R L M A N , 1991), ainsi q u e pour les cours
d ' e a u à régime hydraulique élevé. Plusieurs pays tels q u e l'Autriche (PIPP, 1991 ; PIPP et ROTT,
1994), la R é p u b l i q u e t c h è q u e et la Slovaquie o n t une l o n g u e t r a d i t i o n d a n s l'étude du périphyton
(MARVAN, 1991). Dans la plupart d e s c a s , le p é r i p h y t o n est utilisé d a n s le c a d r e d u s y s t è m e d e s
saprobies (LHOTSKY et M A R V A N , 1991), avec bien s o u v e n t u n recours a u x substrats artificiels
(ROTT, 1991 ; H U R L I M A N N et al., 1991). Les d i a t o m é e s d u p é r i p h y t o n s o n t également utilisées
en A l l e m a g n e p o u r l'estimation d e la qualité d e s eaux, m ê m e si a u c u n véritable réseau d e mesure
n'existe. L a m é t h o d e p r o p o s é e p a r L A N G E - B E R T A L O T (1979) y a é t é largement appliquée, y
c o m p r i s en A u t r i c h e (ROTT e t PFISTER, 1988, 1990 in SCHIEFELE et S C H R E I N E R , 1 9 9 1 ) > e n
S u i s s e ( S T R A U B et G L A U S E R , 1995). C e t t e t e c h n i q u e a é t é r e p r i s e p a r S T E I N B E R G et
SCHIEFELE (1988), et SCHIEFELE et SCHREINER (1991), p o u r p r e n d r e e n c o m p t e les aspects
t r o p h i q u e s . L a r é c e n t e c o m p i l a t i o n d e s c a r a c t é r i s t i q u e s t r o p h i q u e s et s a p r o b i q u è s d e s
d i a t o m é e s réalisée par H O F M A N N (1994) sépare é g a l e m e n t les effets d e la matière organique et
d e l'eutrophisation.
A part les é t u d e s d e m i s e au point d e s indices d i a t o m i q u e s m e n é e s en Belgique sur la
S a m b r e et la M e u s e (DESCY, 1979) et les Ardennes ( L E C L E R C Q et MAQUET, 1987), la plupart
d e s études relatives a u x indices d i a t o m i q u e s o n t été m e n é e s e n France. L'existence d'indices
éprouvés à l'échelle d ' u n g r a n d territoire c o m m e la France, et s u r t o u t la m i s e au point d e logiciels
d e calcul d e s indices d i a t o m i q u e s c o m m e O m n i d i a , o n t p e r m i s u n e p l u s large application e n
Europe. Ainsi, GILL (1989, in FERREIRA, 1991) a utilisé divers indices d i a t o m i q u e s sur trois rivières
d u Portugal et a c o n c l u à la supériorité d e l'indice d e DESCY (1979). M U N O Z et PRATT (1994)
ont a p p l i q u é l'indice C E E s u r la rivière Llobregat et o n t m o n t r é , u n e fois d e plus, l'intérêt d e s
d i a t o m é e s p o u r la m i s e en é v i d e n c e d e c h a n g e m e n t s r a p i d e s d e la qualité des eaux. Plus
r é c e m m e n t , les indices d i a t o m i q u e s , et n o t a m m e n t l'IPS, o n t été a p p l i q u é s avec s u c c è s e n Galice
(Espagne) p a r ECTOR (1993), en Finlande par ELORANTA et K W A N D R A N S (1996), et e n Pologne
par K A W E C K A e f al. (1996). U n e é t u d e d e s p e r f o r m a n c e s d e s indices d i a t o m i q u e s sur d e s cours
d ' e a u anglais et é c o s s a i s réalisée p a r KELLY e f al. (1995) a m o n t r é , d ' u n e part, q u e l'IPS et surtout
l'IDG étaient d e s indices particulièrement bien a d a p t é s aux m e s u r e s e n réseau et, d ' a u t r e part,
q u e l'approche d e R O U N D (1993), basée sur une z o n a t i o n e n 5 c l a s s e s d e rivières et une vingtaine
d ' e s p è c e s indicatrices ( R O U N D , 1991), n'apportait a u c u n e amélioration par rapport a u x indices
diatomiques.
Perspectives
Les d i a t o m é e s c o n s t i t u e n t un d e s meilleurs g r o u p e s b i o i n d i c a t e u r s d e la qualité d e s eaux
d e surface continentales. H i s t o r i q u e m e n t , les premiers indices o n t é t é d é v e l o p p é s d a n s le b u t
d e fournir aux gestionnaires d e la qualité d e s eaux une m é t h o d e b i o l o g i q u e a p p l i c a b l e a u x grands
c o u r s d ' e a u et a u x milieux artificialisés. D i a t o m é e s et m a c r o - i n v e r t é b r é s n'ont c e p e n d a n t pas la
m ê m e valeur indicatrice. L e s d i a t o m é e s o n t u n e taille m i c r o s c o p i q u e , u n c y c l e d e reproduction
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b e a u c o u p plus rapide q u e celui d e s invertébrés, et une relative indifférence à l'influence d u
s u b s t r a t . A u s s i , les indices d i a t o m i q u e s et les indices invertébrés constituent-ils d e s m é t h o d e s
c o m p l é m e n t a i r e s . Les multiples applications réalisées depuis les années 70, en France c o m m e
à l'étranger, d e m ê m e q u ' u n e m i s e à jour régulière d e s bases d e d o n n é e s écologiques et
t a x o n o m i q u e s , ont c o n t r i b u é à rendre d e plus en plus fiables les estimations de la qualité d e s
e a u x d o n n é e s par l'IPS et les d i a t o m é e s en général. Après avoir fait l'objet d'applications d a n s
la p l u p a r t d e s g r a n d s bassins h y d r o g r a p h i q u e s français, l'IPS c o m m e n c e d é s o r m a i s à être
l a r g e m e n t utilisé dans q u e l q u e s p a y s européens.
U n premier c o l l o q u e e u r o p é e n sur le t h è m e « Use of A l g a e for Monitoring Rivers » s'est
t e n u , e n m a i 1 9 9 1 , e n A l l e m a g n e à Dùsseldorf (WHITTON et al., 1991). A c e t t e o c c a s i o n , avaient
été p r é s e n t é s les t r a v a u x réalisés en France et plus particulièrement d a n s le bassin ArtoisPicardie. Le s e c o n d W o r k s h o p , qui s'est tenu en s e p t e m b r e 1995 à Innsbruck (Autriche), a permis
d e d r e s s e r u n bilan d e l'avancement d e s projets présentés en 1 9 9 1 . Il s e m b l e q u e la France soit
u n d e s p a y s les plus avancés d a n s le domaine de mesure d e la qualité d e s eaux par des
m é t h o d o l o g i e s algales utilisables en routine. La m é t h o d o l o g i e d é v e l o p p é e s'appuie sur d e s
profils é c o l o g i q u e s et pourrait s'avérer facilement transposable à d'autres pays, m o y e n n a n t d e s
t e s t s e n v u e d ' a d a p t e r la liste d ' e s p è c e s à prendre en c o m p t e et une éventuelle redéfinition d e s
profils é c o l o g i q u e s .
Les travaux à venir devraient s'orienter, t o u t d ' a b o r d , vers une c o n s o l i d a t i o n d e l'I.B.D. par
u n e série d e p r é l è v e m e n t s d e s t i n é s à mieux couvrir l'ensemble d e s situations hydrologiques d u
t e r r i t o i r e f r a n ç a i s . Plusieurs z o n e s telles que la Bretagne, le L a n g u e d o c - R o u s s i l l o n o u les
P y r é n é e s s'avèrent, en effet, insuffisamment p r o s p e c t é e s . Cette e x t e n s i o n pourrait également
t o u c h e r q u e l q u e s p a y s r i v e r a i n s c o m m e la B e l g i q u e , le G r a n d - D u c h é d u L u x e m b o u r g ,
l ' A l l e m a g n e , la G r a n d e - B r e t a g n e , l'Italie o u l'Espagne. Les inventaires réalisés en 1988, lors d e
la v a l i d a t i o n d e l'indice CEE, devraient permettre d'évaluer les possibilités d'utilisation de l'indice
p r a t i q u e national dans un c o n t e x t e européen. Les efforts porteront également sur la p r o m o t i o n
d e c e t t e t e c h n i q u e et sur le d é v e l o p p e m e n t d e s techniques b a s é e s sur les caractéristiques
é c o l o g i q u e s d e s d i a t o m é e s . Des t e s t s d e s spectres écologiques portant sur la matière organique,
la s a l i n i t é , le niveau t r o p h i q u e o u le p H , s e r o n t réalisés à l'échelle d e s g r a n d s b a s s i n s
hydrographiques.
REMERCIEMENTS
J e t i e n s à remercier ici les m e m b r e s du g r o u p e inter-agences T h è m e C « Connaissance
et c a r a c t é r i s a t i o n d u milieu a q u a t i q u e », pour leurs c o m m e n t a i r e s et remarques.
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