Ecologie des cours d'eau: l' I.B.G.N ou lorsque, par l'hydrobiologie, les macroinvertébrés aquatiques vous aident pour la détermination de la qualité des cours d'eau

29/04/2018 20:50

Cette méthodologie tient compte de la mise en place d'une démarche qualité accréditée COFRAC.

L'Indice Biologique Global Normalisé (IBGN)

Norme AFNOR NF T90350 (Mars 2004)

L’Indice Biologique Global Normalisé ou IBGN permet d’évaluer la qualité hydrobiologique d’un site aquatique, par l’intermédiaire de la composition des peuplements d’invertébrés benthiques vivant sur divers habitats (couple support/vitesse), dans les cours d’eau, permettant la visibilité et l’accessibilité des différents supports à prospecter, en évitant les zones des sources, les cours inférieurs des grands cours d’eau et les milieux atypiques (canaux et estuaires).

L’IBGN est sensible aux variations de la composition physico-chimique de l’eau et plus particulièrement aux fluctuations de la pollution organique et chimique, mais aussi de la nature des substrats (travaux en rivière ou recalibrage) et des évènements climatiques (orages, crues subites). La méthode permet, dans les conditions naturelles de stabilité hydraulique et dans les limites de sa sensibilité, d’évaluer l’incidence d’une perturbation sur le milieu récepteur.

Une note indicielle, comprise entre 0 et 20, détermine la qualité globale du milieu aquatique.

REALISATION DE L’ESSAI ET TRAITEMENT DES ECHANTILLONS

La mise en œuvre de la méthode se fait en 3 étapes : Le Prélèvement, L’Analyse, Le calcul de l’Indice.

LE PRELEVEMENT

Le Matériel

Glacière portative pour le transport des pots de prélèvement
Décamètre; brosse; écope
Gants
Waders ou cuissardes

·Appareil photo numérique

Gilets de sauvetage
Fiches de terrain (caractéristiques générales et tableau d’échantillonnage)
Pots en plastique, par lot de 8 avec étiquettes
Dispensette contenant le formaldéhyde à 36 %

Pour les prélèvements effectués en faciès lotique:

Surber avec filet à maille de 500 µm et de 1/20 m2 de base

Pour les prélèvements effectués en faciès lentique:

Haveneau de 1/20 m2 avec filet à maille de 500 µm
Tamis de 500 µm et 5 mm

Préparation du prélèvement

Si possible, avant les prélèvements, les débits seront consultés à partir des données des stations hydrométriques télétransmises (cellule hydrologie de la DIREN PACA ou organismes fournissant ces données).

Pour l'intervention sur le terrain, il est nécessaire d'attendre que les perturbations dues aux crues disparaissent. Les prélèvements sont réalisés dès que les conditions requises le permettent (stabilité hydraulique), pour l'investigation des habitats d'une station, en s'éloignant des événements hydrologiques exceptionnels, dommageables pour la faune aquatique. En moyenne, une quinzaine de jours permet le retour à une situation normale.

La station doit être accessible et prélevable sur la majorité de son linéaire Le fond doit être visible
Elle doit être représentative de la morphologie générale de la rivière
Elle doit comporter si possible une zone calme et une zone lotique
Sa longueur représente au plus 10 fois sa largeur (moins si les 8 habitats sont trouvés sur un linéaire moins important)
La profondeur ne doit pas excéder environ 1 m
La vitesse du courant doit permettre d'échantillonner la mosaïque d'habitats

Prospecter globalement les supports de la station en repérant les 8 couples S-V (Substrat-Vitesse) qui seront échantillonnés, en évitant à tout moment de piétiner inutilement le lit mineur. Cette prospection devra être faite prioritairement sur les supports les plus représentatifs et hospitaliers pour la faune, dans la classe de vitesse où le support est le plus représenté. Si la station ne présente pas les 8 supports, on complètera les habitats par des prélèvements réalisés sur des supports dominants ou sub-dominants dans des classes de vitesse différentes

Un minimum de deux périodes par an est nécessaire pour bien juger un milieu. Une seconde période de prélèvement permet de mesurer l'écart entre la situation la plus défavorable et la situation la moins favorable (généralement au printemps).

MODELES DE FICHES DE TERRAIN

CARACTERISTIQUES MORPHODYNAMIQUES

CODE STATION :

DATE DE PRELEVEMENT :

CONDITIONS : LARGEUR :

COURS D’EAU :

STATION : PRELEVEMENTS EFFECTUES PAR:

DEBIT ESTIME : VISA :

CODE DU MATERIEL VERIFIE AVANT UTILISATION :

N° de tamis (500 µ):

N° du surber:

N° du haveneau:

COUVERTURE MINERALE, GRANULOMETRIE:

S6: Pierres, galets (250 mm >o> 25 mm); S5: Granulats grossiers (25 mm >o> 2,5 mm); S3: Sédiments fins+/- organiques (vase< 0,1 mm); S2: Sable Limon(< 2,5 mm); S1: Roches, Dalles Sols, Parois Blocs (> 250mm) S0: Marne, argile

COUVERTURE VEGETALE: S9: Bryophytes; S8: Spermaphytes immergés; S7: Litières débris / végétaux Racines; S4: Spermaphytes émergents; S0: Algues

VITESSE (cm / s): V₂ > 150; 150 > V₄ > 75; 75 > V₅ > 25; 25 > V₃ > 5; V₁ < 5

CARACTERISTIQUES DU LIT:

· Faciès d'écoulement: mouille, radier, plat, rapide, escalier, cascade, chenal lotique

· Nature des berges: naturelles, artificielles, plates, inclinées, verticales

· Colmatage: absence, faible, moyen, important

· Couverture principale: pierres, galets, granulat grossier, sédiments, vase, sable, limon, blocs, dalles, roches

· Végétation des rives: absente, éparse, dense, herbacée, arbustive, arborée

· Ensoleillement: nul, moyen, fort

· Environnement: prairial, forestier, agricole, urbain

· Nature géologique du BV: saline, calcaire, argileuse, grèseuse, cristalline

VEGETATION AQUATIQUE: A<10% B: 10 à 30% C: 30 à 50% D>50%

· Bactéries et champignons:

· Diatomées:

· Algues:

· Végétaux:

DESCRIPTION DU MILIEU:

· Couleur: incolore, légèrement coloré, coloré

· Limpidité: limpide, légèrement trouble, trouble

DEBIT: normal pour la saison, important, crue, étiage hivernal, étiage estival, éclusée de barrage

STATION AVAL BARRAGE EDF:

Convention:

OBSERVATIONS:

Le Prélèvement

On prélèvera en priorité les habitats de l’aval vers l’amont, et si les conditions de prélèvement le permettent, on reprendra l'ordre de l'hospitalité décroissante de la norme de 9 à 0 .des supports les plus biogènes vers les moins biogènes.

Le préleveur estime l'intervalle de vitesse

§Pour les faciès lotiques :

La base du surber est posée sur le fond du lit de façon à encadrer l'habitat à échantillonner sur une surface 1/20 de m2, l'ouverture du filet face au courant, le support est nettoyé à la main, et les substrats meubles sont échantillonnés sur une épaisseur de quelques centimètres. Ne pas oublier de nettoyer le filet entre chaque prélèvement sans influencer les habitats à prospecter ultérieurement.

§Pour les faciès lentiques:

La prospection au haveneau s'effectue en général par traction sur 50 cm ou bien, par mouvements de va et vient sur une même surface et pour une profondeur d'eau permettant l'utilisation de l'instrument de prélèvement. Verser le prélèvement dans le tamis supérieur. A l'aide de la colonne de tamis, effectuer un premier tri afin de réduire le volume de l'échantillon, verser le contenu des différents tamis dans un pot. Ne pas oublier de nettoyer l'ensemble du matériel après le prélèvement.

§Pour les supports végétaux (macrophytes):

Seul le support doit être prospecté sur 1/20 m2 et non pas la partie dans lequel il est implanté.

§Pour les blocs supérieurs à la dimension du cadre:

Se placer à l'aval du bloc et prospecter la surface du support.

Chaque prélèvement effectué sur les 8 supports est transvasé dans le pot correspondant, dans lequel a été ajouté préalablement 280 cm3 d'eau de rivière.

Il complète ensuite l'ensemble des fiches de terrain. Une photographie de la station peut être incluse dans le rapport d'essai , afin d’y localiser les points de prélèvements.

La conservation des invertébrés se fera sur le terrain en ajoutant 10 cm3 de formaldéhyde à 36 % (de façon à ce que la teneur en formaldéhyde soit de 10%). La formolation pourra être augmentée, au jugé de l'hydrobiologiste, en fonction de la richesse en matière organique de l'échantillon (vases, végétaux…).

L’ANALYSE

Matériel

·Tamis de différents maillages

·Hotte aspirante

·Bonbonne de récupération des eaux formolées

·Cuvette

·Douchette

·Cahier de paillasse annuel propre à chaque hydrobiologiste

- Le Tri

·Loupe monoculaire

·Loupe binoculaire avec source froide

·Pinces Brucelles

·Piluliers

·Formol à 10 %

·Pissettes d'eau du robinet

·Cahier de paillasse propre à chaque hydrobiologiste

- Détermination

·Loupe binoculaire avec source froide

·Boîtes de pétri

·Formol à 10 %

·Pinces Brucelles

·Pissettes d'eau du robinet

·Piluliers

·Cahier de paillasse annuel propre à chaque hydrobiologiste

·Manuel pour la détermination "Introduction à l'étude des macroinvertébrés des eaux douces" (Université Claude Renard).

LYMNAEIDAE (DIREN PACA)

CORBICULIDAE (DIREN PACA)

Le lavage

Vider le contenu du pot prélevé contenant les phases solides et liquides à travers les tamis, disposés sur le bac situé au-dessus de la bonbonne de récupération du jus formolé (ce liquide sera évacué par la suite par la société chargée de récupérer les produits toxiques). Prévoir un dispositif de neutralisation des vapeurs de formaldéhyde.

·Laver sur le second bac, le contenu des tamis de manière à éliminer le formol résiduel et la fraction la plus fine des sédiments

·Le contenu des tamis est versé dans une cuvette

·Vérifier avec la loupe monoculaire qu'il ne subsiste pas des invertébrés dans le tamis

·Nettoyer les tamis, .renseigner le cahier de paillasse.

Le Tri

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Cette opération consiste à extraire la faune du substrat contenu dans l'échantillon.

Elle se fait à la loupe binoculaire.

·Récupérer dans des grandes boites de pétri (9 cm) de petites fractions de l'échantillon.

·Retirer un échantillon d'invertébrés représentatif tel qu'il est défini dans la norme NF T90-350 de mars 2004 et le document 100.3 et les répartir dans les boites de pétri pour la détermination.

·Une fois le tri soigneusement effectué, verser le résidu dans la poubelle pour être évacuer par l'organisme chargé du nettoyage du laboratoire.

La Détermination

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A l'aide de l'ouvrage, des clés de détermination et de la collection d'invertébrés si nécessaire, déterminer la nature des taxons triés selon le niveau de précision demandé par la norme NF T90-350 de mars 2004.

Renseigner au fur et à mesure la liste faunistique du cahier de paillasse. Ne pas oublier d'indiquer le dénombrement .

Les comptages sont exhaustifs jusqu'à 3 individus et 10 pour les familles repérées par une astérisque sur la liste faunistique. Au delà, une image simplifiée de l'abondance relative est indiquée:

Pour la traçabilité, les taxons déterminés sont répartis par famille:

·Dans un premier pilulier étiqueté, pour le taxon indicateur.

·Dans, au minimum, un second pilulier étiqueté , on introduit un sous échantillon représentant les autres variétés taxonomiques.

Ces piluliers devront contenir du formol à 10% .

LE CALCUL DE L’INDICE

L'IBGN est établi à partir des tableaux de détermination comprenant pour le premier les 14 classes de variété taxonomique ; pour le second les 9 groupes faunistiques indicateurs . . .

Le répertoire des organismes retenus pour le calcul de l'IBGN contient 152 taxons.

L'unité taxonomique retenue est la famille à l'exception de quelques groupes faunistiques pour lesquels c'est l'embranchement ou la classe ( 38 d'entre eux constituent les 9 groupes faunistiques indicateurs (GFI), numérotés de 1 à 9 dans le tableau de détermination, par ordre de polluosensibilité croissante.).

On applique la formule suivante : pour IBGN < 21

IBGN = GFI + CLASSE DE VARIETE – 1

On détermine à partir des 2 tableaux successivement:

- La variété taxonomique de l'échantillon, égale au nombre total de taxons récoltés, même s'ils ne sont représentés que par un seul individu. Ce nombre est inféodé aux classes de variété figurant dans le tableau.

- Le groupe faunistique indicateur (GFI), en ne prenant en compte que les taxons indicateurs représentés dans les échantillons par au moins 3 individus ou 10 individus selon les taxons. La détermination du GFI s'effectue en prospectant le tableau de gauche à droite (GFI 9 à GFI 1) et en arrêtant l'examen à la première présence significative (n > 3 individus ou n > 10 individus) d'un taxon du répertoire du tableau.

On calcule l'IBGN à partir du GFI et de la classe de variété. Par exemple :

GFI = 9 et Variété Taxonomique = 19 (classe de variété = 6) alors IBGN = 14

GFI = 4 et Variété Taxonomique = 30 (classe de variété = 9) alors IBGN = 12

Tableau de détermination de la classe de variété taxonomique

Taxons	>50	45 à 49	41 à 44	37 à 40	33 à 36	29 à 32	25 à 28	21 à 24	17 à 20	13 à 16	10 à 12	7 à 9	4 à 6	1 à 3
Classe de variété	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Tableau de détermination du groupe faunistique indicateur

Taxons	Chloroperlidae Perlidae Perlodidae Taeniopterygidae	Capniidae Brachycentridae Odontoceridae Philopotamidae	Leuctridae Glossosomatidae Beraeidae Goeridae Leptophlebiidae	Nemouridae Lepidostomatidae Sericostomatidae Ephemeridae	Hydroptilidae Heptageniidae Polymitarcidae Potamanthidae
G.F.I	9	8	7	6	5
Taxons	Leptoceridae Polycentropodidae Psychomyidae Rhyacophilidae	Limnephilidae Hydropsychidae Ephemerellidae Aphelocheiridae	Baetidae Caenidae Elmidae Gammaridae Mollusques	Chironomidae Asellidae Achètes Oligochètes
G.F.I	4	3	2	1

En gras les taxons représentés par au moins 10 individus

LES AVANTAGES ET LES LIMITES DE L’INDICE

L'emploi de l'IBGN est spécialement indiqué pour les perturbations qui induisent une modification de la nature du substrat et de la qualité organique de l'eau : rejet de type urbain à dominante organique, pollution par les matières en suspension, effets secondaires de certains types de rejet (organiques, métalliques) et de l'eutrophisation par modification des fonds.

Si l’on retrouve une certaine stabilité dans l’espace et dans le temps des populations d’invertébrés à plusieurs niveaux trophiques ( consommateurs primaires, secondaires, etc…) et si la répartition des espèces bio-indicatrices se fait de manière uniforme sur les écosystèmes aquatiques ; la globalité de la méthode ne permet pas d'interpréter avec certitude les causes d'une note basse ; on peut tout au plus diagnostiquer une altération du milieu et émettre des hypothèses quant à ses origines. Les analyses physico-chimiques complémentaires seront alors nécessaires.

Les invertébrés présentent des sensibilités sélectives aux différents facteurs de perturbation

Les effets d'une même perturbation peuvent s'exprimer de manière différente selon le niveau typologique du site

La valeur de référence est voisine de 20 dans la plupart des milieux non perturbés, mais elle peut être plus faible dans des situations typologiques extrêmes ou des milieux particuliers (sources, ruisselets, rivières à régime torrentiel, zones calmes des grands cours d'eau,estuaires) sans qu'une perturbation en soit la cause ; d’où la nécessité avec la nouvelle directive européenne d’implanter des stations de référence sur les diverses hydroécorégions par types de cours d ‘eau

La valeur de l'IBGN peut présenter une variabilité saisonnière, conséquence des cycles biologiques de la macrofaune benthique et de l'évolution des conditions locales. Par ailleurs l'IBGN traduisant la structure d'une biocénose constituée d'organismes intégrateurs sur le long terme, il est surtout sensible à des perturbations de type chronique ou bien à des perturbations de type intermittent mais suffisamment intenses pour entraîner une mortalité immédiate de la faune.

L'IBGN est donc une note indicielle qui est interprétée en fonction des caractéristiques du milieu, la mise en place d’un outil était nécessaire.

LE SYSTEME D’EVALUATION DE LA QUALITE BIOLOGIQUE . (SEQ bio)

La page 15, tableauB.1 de la norme NF T90 350 de mars 2004: détermination de l'indice biologique global normalisé (IBGN), fournit une correspondance entre l'IBGN et une couleur pour une représentation cartographique des résultats. Cette évaluation par la couleur de la qualité de l'eau ne permettait pas d'avoir une terminologie complète. Désormais, des évaluations de la qualité hydrobiologique de l’eau ont été introduites par l’intermédiaire du Système d’évaluation de la qualité biologique. Une nouvelle terminologie , voir tableau ci-joint, permet de faire un lien entre couleur et qualité de l'eau.

Pour la biologie, avant la mise en place de la directive cadre européenne, ce nouvel outil (SEQ bio), qui sera adapté pour la directive, vise principalement à apprécier la qualité biologique de la rivière ( base de la réglementation à partir de 2007 ), (document "les études de l'agence de l'eau n°77: SEQ bio, principes généraux). Un des paramètres utilisables est l'IBGN qui dispose d'une grille d'interprétation:

Les limites des classes seront ajustées, par la suite, en fonction des hydroécorégions et des types de cours d'eau.