Auteur moral

Institut national de l'environnement industriel et des risques (France)

Auteur secondaire

Résumé

Editeur

INERIS

Descripteur Urbamet

technologie ;paysage

Descripteur écoplanete

combustion ;nanotechnologie ;biogaz ;batterie ;lithium ;substance chimique ;technique alternative ;risque technologique ;santé publique ;pollution de l'air ;sol ;sous sol

Thème

Environnement - Paysage ;Ressources - Nuisances

Texte intégral

2011/2012 Institut national de l?environnement industriel et des risques Parc Technologique Alata - BP 2 - 60550 Verneuil-en-Halatte Tél. : +33(0)3 44 55 66 77 ? Fax : +33(0)3 44 55 66 99 E-mail : ineris@ineris.fr ? Internet : www.ineris.fr INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 1| 12 |012/2011/201E 2QUEFIQTIFENTCIESCRT SORPPORAP_RAIS_ERINE ININNERRISS_RRAAPPPORORTT SSCIENNTIIFIQQUUE E 200111/220112 | 11 Sommaire INTRODUCTION LIQUIDES IONIQUES 10 Prédiction et mesure de la chaleur de combustion NANOTECHNOLOGIES 14 Focus Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail BIOGAZ 15 Perspectives européennes sur la sécurité : transition vers le programme Horizon 2020 18 Composition du biogaz issu de la méthanisation et des émissions de moteurs de valorisation BATTERIES LITHIUM-ION 21 Accompagnement à la maîtrise des risques accidentels associés aux applications innovantes HYDROCARBURES NON CONVENTIONNELS 24 Gestion des risques environnementaux liés à l?exploitation des hydrocarbures de roche mère 4 L?INERIS, acteur majeur de la qualité de l?air en Europe 6 Les partenariats de recherche à l?INERIS 8 NOUVELLES TECHNOLOGIES 40 SITES ET TERRITOIRES 2 INTRODUCTION 26 SUBSTANCES CHIMIQUES BISPHÉNOL A ET PHTALATES 28 Contamination des prélèvements et exposition à l?hôpital RETARDATEURS DE FLAMME BROMÉS 30 Estimation de l?exposition dans un immeuble de bureaux. Couplage de mesures dans le sang, dans l?air et dans les poussières des bureaux MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS 32 Prédiction des propriétés physico-chimiques dangereuses des substances chimiques. Vers l?application des modèles QSPR dans un contexte réglementaire 35 Focus Prédiction des effets chroniques des substances chimiques sur la daphnie 36 Les effets du clotrimazole sur la stéroïdogenèse testiculaire chez le poisson zèbre 39 Focus Hydrocarbures polycycliques aromatiques : exposition, implication des macrophages humains RISQUES INDUSTRIELS 42 Risques technologiques majeurs et signaux faibles 44 Vulnérabilité des réservoirs aux explosions et aux impacts RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 46 Focus Inégalités environnementales : intégration des données socio-économiques 47 Évolution de la qualité de l?air en Europe sur dix ans. Première évaluation multimodèle 50 Focus Micro-organismes : modélisation du transport atmosphérique des aérosols biologiques couplée avec un modèle de survie 51 Bioanalyse des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques 54 Focus Accompagner le développement des phytotechnologies 55 Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des rejets industriels. Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 57 Géochimie du stockage géologique du CO2. Outils d?études des risques de remobilisation des métaux lourds 60 Évaluation de l?aléa mouvement de terrain lié aux processus naturels de dissolution des roches 63 Évaluation de la résistance à long terme des piliers des mines de fer du bassin lorrain 66 ANNEXES 67 Programmes 190 68 L?INERIS, partenaire de 45 programmes européens 70 Programmes de recherche soutenus par l?ANR 71 Autres programmes 72 Sujets de thèses sélectionnés en 2012 73 Gouvernance scientifique 76 Les indicateurs du contrat d?objectifs 2011-2015 77 Publications ? L?INERIS développe une activité de recherche résolument appliquée, qui s?appuie sur des partenariats forts, levier indispensable à la réussite de sa mission au service de l?innovation. L?innovation et des sauts technologiques sont essentiels pour faire face aux défis climatiques et énergétiques. La feuille de route pour la transition écologique, issue de la Conférence environnementale qui s?est tenue les 14 et 15 septembre derniers, souligne la nécessité de relever ces défis en déve- loppant notamment les nouvelles technologies de l?énergie. Elle met l?accent sur d?autres priorités, la prévention des risques sanitaires environnementaux, risques émergents (nanomatériaux, perturbateurs endocriniens, polluants non réglementés dans l?eau, etc.), la qualité de l?air, la lutte contre les inégalités environnementales. ? Les travaux présentés dans ce rapport scientifique, montrent que les études menées à l?INERIS sont au coeur de ces chantiers prioritaires. Qu?il s?agisse des batteries au lithium, du biogaz, des nanotechnologies, du bisphénol A, des perturbateurs endocriniens ou de la recherche en toxicologie et écotoxicologie. L?un des points soulignés sur les risques, et notamment sur les risques émergents, est l?information du public et le nécessaire partage des savoirs, élément important dans ce contexte. ? L?INERIS a mis en place depuis plusieurs années des rencontres avec des relais d?opinion de la société que sont les ONG et les associations de consomma- teurs pour échanger sur ses travaux. L?Institut, qui s?est engagé à répondre aux attentes sociétales, inscrit ses recherches dans l?excellence scientifique alliée à l?utilité sociale. ? La Commission d?orientation de la recherche et de l?expertise (Core) donne son avis sur les orienta- tions des programmes de recherche et d?expertise eu égard aux attentes de la société. La Core est éga- lement consultée sur les suites à donner dans l?hypo- thèse d?une alerte soulevée par l?un des salariés de l?Institut : face à l?inquiétude de la population, il apparaît plus que jamais nécessaire de clarifier les règles de gouvernance qui s?attachent aux travaux de recherche et d?expertise dans le domaine des risques sanitaires et environnementaux. ? Vincent Laflèche, directeur général INERIS is rolling out a comprehensively applied research activity hinged on strong partnerships, which is an overriding success factor in its mission at the service of innovation. Innovation and technological breakthroughs are crucial to take on climate and energy challenges. The environmental transition road map drawn up at the environmental Conference of 14 to 15 September, 2012 underscores the need to meet these challenges by developing especially new energy technologies. It equally lays emphasis on other priorities, prevention of environmental health risks, emerging risks (nanomaterials, endocrine disrupters, unregulated water pollutants?), air quality, and the fight against environmental inequalities. The findings presented in this scientific report show that the research conducted at INERIS lie at the heart of these priority projects, be it lithium batteries, biogas, nanotechnologies, bisphenol A, endocrine disrupters, toxicology and ecotoxicology research, etc. One of the salient points on risks, particularly emerging risks, is informing the general public and the need for knowledge sharing, which is a vital factor in the present dispensation. For several years now, INERIS has instituted meetings with opinion multipliers in communities, namely NGOs and consumer associations, to exchange views on these findings. Given that the Institute is committed to meeting societal expectations, its research is designed to combine scientific excellence with social utility. The Committee for the orientation of research and expertise (Core) provides advice on how to orient research and expertise programmes in the light of society expectations. The Core is equally consulted on the way forward whenever an alarm is raised by an employee of the Institute. Faced with concerns from the population, there is an urgent need, more than ever, to clarify the governance rules attached to research and expertise activities in the field of health and environmental risk management. 2 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 EXCELLENCE SCIENTIFIQUE ET UTILITÉ SOCIALE INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 3 ? À plusieurs reprises, la communauté scientifique s?est trouvée contournée dans le cadre de débats et de décisions importantes. Sur des sujets porteurs d?enjeux sanitaires ou environnementaux sensibles, les scientifiques sont de plus en plus remis en cause, voire accusés de conflits d?intérêt, ou instrumentalisés. Scienti- fiques et experts doivent reprendre la parole et regagner la confiance parfois per- due, dans une société de plus en plus allergique aux risques perçus le plus souvent de manière indirecte, notamment à travers l?écho des médias. ? Dans un contexte souvent tendu, le scientifique doit savoir résister aux pressions diverses. Ainsi, la pression de la communauté scientifique elle-même et des ins- tances d?évaluation s?est amplifiée vis-à-vis des publications avec l?avènement des outils bibliométriques modernes. D?autres pressions peuvent être dictées par des intérêts économiques, des pressions idéologiques ou politiques. Plus que jamais, le scientifique se doit donc d?adopter une démarche rigoureuse, transparente, basée sur des protocoles et des méthodes validées, auditables et reproductibles par les pairs, tout en observant les principes déontologiques les plus stricts. Pour construire des processus décisionnels robustes, le scientifique ainsi pressé de questions doit démontrer sa capacité à fournir des réponses assorties d?une évaluation objective des incertitudes. ? L?implication accrue des chercheurs en sciences sociales dans les débats relatifs aux innovations technologiques est nécessaire, mais pas suffisante. La gouvernance revêt une importance cruciale, notamment grâce au partage très en amont avec les parties prenantes des questions de recherche et d?expertise, comme l?atteste l?expérience de la Commis- sion d?orientation de la recherche et de l?expertise (Core) menée par l?INERIS. En effet, la communauté scientifique doit se rendre compte qu?elle est attendue, et que son propre agenda, ses priorités doivent être réinterrogés à la lumière des questions mises en avant par les parties prenantes. Pour autant, le scientifique est responsable de la valeur scienti- fique des réponses qu?il apporte. Mais il doit aussi travailler plus que jamais pour que ses réponses soient partagées et audibles, de même que ses doutes et ses incertitudes. ? Pierre Toulhoat, directeur scientifique INTRODUCTION On countless occasions, the scientific community has been sidelined in debates and decisions of major importance. On issues representing crucial health and environmental challenges, scientists have been increasingly impugned and even accused of conflicts of interest or being used for dubious ends. Scientists and experts must retake the leadership mantle and regain the trust they have sometimes lost in a society that is increasingly allergic to the risks very often seen in a rather indirect manner, particularly echoes from the media. In an often tense environment, the scientist must be able to withstand pressure from various quarters. In this regard, the pressure from the scientific community itself, notably rating authorities, has intensified with regard to publications, with the coming of modern bibliometric tools. Other forms of pressure may be imposed by economic interests, ideological or political demands. More than ever, the scientist must opt for a rigorous and transparent approach, based on protocols and methods validated, auditable and replicable by their peers, while observing ethical principles of the highest order. To design robust decision-making processes, the scientist thus faced with a torrent of issues, must demonstrate their ability to provide solutions accompanied with an objective appraisal of uncertainties. The increased involvement of social science researchers in technological innovation debates remains inadequate. Good governance is equally of vital importance, particularly thanks to the rather upstream exchanges with stakeholders of research and expertise issues, as shown by the experience of the Committee for the orientation of research and expertise (Core) operated by INERIS. In actual fact, the scientific community must realise that expectations are high, and that it must rethink its own agenda and priorities in the light of the questions raised by the stakeholders. But for all this, the scientist is responsible for the scientific value of the solutions put forward. Additionally, they must make sure, more than ever, that not only their responses but also their doubts and uncertainties are shared and understood. INTRODUCTION REPRENDRE LA PAROLE ET REGAGNER LA CONFIANCE On countless occasions, the scientific community has been sidelin and decisions of major importance. On issues representing crucial INTRODUCTION 4 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Honoré C., Rouil L., Vautard R., Beekmann M., Bessagnet B., Malherbe L., Meleux F., Dufour A., Elichegaray C., Flaud J.-M., Menut L., Martin D., Peuch V.H., Poisson N. Predictability of regional air quality in Europe: the assessment of three years of operational forecasts and analyses over France. 2007, Journal of Geophysical Research, Atmospheres, 113, D04301, http://dx.doi. org/10.1029/2007JD00876 Rouil L., Honore C., Vautard R., Beekmann M., Bessagnet B., Malherbe L., Meleux F., Dufour A., Elichegaray C., Flaud J.-M., Menut L., Martin D., Peuch A., Peuch V.H., Poisson N. PREV?AIR: an operational forecasting and mapping system for air quality in Europe. 2009, BAMS, DOI: 10.1175/2008BAMS2390.1. Konovalov I. B., Beekmann M., Meleux F., Dutot A., Foret G. Combining deterministic and statistical approaches for PM10 forecasting in Europe. Atmospheric Environment, 2007, 41 (35), pp. 7577-7587. Meleux F., Solmon F., Giorgi F. Increase in summer European ozone amounts due to climate change. Atmospheric Environment, 2007, 41 (35), pp. 7577-7587. Bessagnet B., Menut L., Curci G., Hodzic A., Guillaume B., Liousse C., Moukhtar S., Pun B., Seigneur C., Schulz M. Regional modeling of carbonaceous aerosols over europe ? focus on secondary organic aerosols. J Atmos Chem, 2009, 61 (3), pp. 175-202 10.1007/s10874-009-9129-2. Bessagnet B., Seigneur C., Menut L. Impact of dry deposition of semi-volatile organic compounds on secondary organic aerosols. Atmospheric Environment, In Press, Corrected Proof, Available online, February 19, 2010, ISSN 1352-2310, DOI: 10.1016/j. tmosenv.2010.01.027. Colette A., Granier C., Hodnebrog Ø., Jakobs H., Maurizi A., Nyiri A., Rao S., Amann M., Bessagnet B., D?Angiola A., Gauss M., Heyes C., Klimont Z., Meleux F., Memmesheimer M., Mieville A., Rouïl L., Russo F., Schucht S., Simpson D., Stordal F., Tampieri F., M. Vrac. Future air quality in Europe: a multi-model assessment of projected exposure to ozone. Atmos Chem Phys Discuss, 12, pp. 14771-14812, 2012doi:10.5194/ acpd-12-14771-2012. L a pollution atmosphérique est l?une des préoccupa- tions environnementales parmi les plus importantes des citoyens. Des exemples marquants, tels que le « Grand Smog » de Londres de 1952, responsable de plusieurs milliers de décès, ou l?acidification des eaux scandi- naves dans les années 1970, ont motivé la prise de conscience des décideurs politiques et initié la mise en oeuvre de stratégies de gestion de la qualité de l?air dans les pays industrialisés. En Europe, la Commission économique pour l?Europe des Nations unies (CEE-NU) a établi, en 1979, la Convention sur le transport longue distance des polluants atmosphériques (CLRTAP), avec en ligne de mire les questions d?acidification et d?eutrophisation des écosystèmes. La Commission euro- péenne a rapidement suivi avec un arsenal de directives sur la surveillance de la qualité de l?air et la limitation des rejets atmosphériques de nombreux secteurs économiques. L?expo- sition des écosystèmes et de la santé humaine à l?ozone fut établie dès la fin des années 1990. Le protocole de Göteborg de la CEE-NU de 1999 imposa des valeurs limites d?émission par pays, afin de lutter contre l?acidification, l?eutrophisation et les niveaux d?ozone, relayées par la Commission européenne au niveau des états membres avec la directive dite « NEC » (Natio- nal Emissions Ceilings) (2001/81/CE). La surveillance des pol- luants atmosphériques est aujourd?hui cadrée par la directive unifiée 2008/50/CE sur la qualité de l?air ambiant. Ces textes sont actuellement en cours de révision pour prendre en compte des enjeux nouveaux tels que la pollution particu- laire. La nécessité de considérer les interactions avec l?évolu- tion de notre climat est maintenant une évidence, afin de privilégier des stratégies de gestion de la qualité de l?air et du réchauffement climatique les plus coût-efficaces, tout en limi- tant leurs éventuels antagonismes. Ces processus de révision s?appuient sur des bilans des stratégies mises en oeuvre depuis près de vingt ans, afin d?optimiser les actions futures en utili- sant les enseignements du passé. Ce cadre réglementaire cache une intense activité scienti- fique et technique pour apporter au politique des éléments objectifs d?évaluation et d?aide à la décision. L?INERIS est investi depuis plusieurs années dans ces travaux en appui du ministère chargé de l?Écologie. Il est impliqué autant dans la mise en oeuvre et la coordination de la surveillance de la qua- lité de l?air1 que dans des travaux de recherche destinés à mieux comprendre les déterminants de la qualité de l?air et leur évolution future. Le développement et la mise en oeuvre de modèles de simulation adaptés et fiables sont indispen- sables pour concevoir des stratégies efficaces. Dans ce domaine, l?INERIS est aujourd?hui reconnu par ses pairs européens au travers de ses nombreuses publications et de ses projets. De PREV?AIR aux services GMES Le programme GMES (Global Monitoring for Environment and Security, www.gmes.info/), lancé par la Commission euro- péenne dans les années 2000, a pour objectif de développer des services opérationnels de surveillance de l?environne- ment. L?atmosphère est concernée et, depuis 2006, une succes- sion de projets de recherche, coordonnés par le Centre européen de prévision météorologique à moyen terme Laurence Rouil Contributrice L?INERIS, ACTEUR MAJEUR DE LA QUALITÉ DE L?AIR EN EUROPE Note 1. L?INERIS est membre du Laboratoire central de surveillance de la qualité de l?air (LCSQA, www.lcsqa.org). Références INTRODUCTION INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 5 (CEPMMT, www.ecmwf.int ), sont dédiés au développement de services de prévision et de cartographie de la composition de l?atmosphère. Dès 2003, l?INERIS mettait en place, en collaboration avec Météo-France, l?Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL) et l?Ademe, à la demande du ministère chargé de l?Écologie, le système national de prévision et de cartographie de la qualité de l?air, PREV?AIR (www.prevair.org ). PREV?AIR fut le premier système opérationnel en Europe capable de produire et de diffuser des prévisions et des cartes combinant simulations et observations des principaux polluants atmosphériques. L?INERIS est responsable du développement et de l?exploitation de la plateforme de calcul. Elle développe, en étroit partenariat avec l?IPSL, l?un des modèles de chimie-transport produisant des prévisions, CHIMERE, et mène des travaux de recherche destinés à améliorer le système, notamment dans le domaine de l?assimilation de données d?observation. Le savoir-faire développé dans PREV?AIR a pu être valorisé dans le cadre des projets préfigurateurs à la mise en place, en 2014, des services GMES-Atmosphère. Météo-France et l?INERIS coordonnent le développement des services Qualité de l?air (www.gmes-atmosphere.eu/services/raq/). Ils orga- nisent les travaux de six équipes de modélisation européennes et proposent un cadre de valorisation et d?évaluation des modèles candidats pour être intégrés dans les futurs services Atmosphère. La recherche en appui aux décisions politiques Le code CHIMERE fait l?objet de travaux récurrents à l?INERIS pour le mettre en oeuvre afin d?évaluer des politiques de ges- tion. Ils concernent en particulier la modélisation des aérosols et la simulation des zones d?émission et d?exposition les plus sensibles telles que les grandes agglomérations. CHIMERE permet de simuler des niveaux de pollution aux échelles euro- péenne à régionale avec une résolution variant de 20 à 3 km. Mais utiliser un modèle de ce type avec une résolution aussi fine est coûteux et peut s?avérer fastidieux, car les données de base (les émissions) sont rarement disponibles avec un tel raf- finement. En 2009, l?INERIS a été sollicité pour intégrer le consortium du projet EC4MACS (www.ec4macs.eu), coor- donné par l?IIASA (International Institute for Applied System Analysis), pour développer pour la Commission européenne une méthodologie permettant de simuler avec une précision accrue par rapport à l?état de l?art les concentrations en parti- cules, dioxyde d?azote et ozone en Europe. Ce projet a conduit l?INERIS à réaliser pour la première fois des simulations sur l?Europe entière avec une résolution spatiale de 7 km, et à éva- luer les inventaires d?émissions réglementaires pour aboutir à des résultats salués par la commission et la communauté scientifique. Dans le cadre du projet européen CityZen (www.cityzen- project.eu/), l?INERIS a coordonné la réalisation d?une analyse des tendances de la qualité de l?air en Europe ces dix dernières années. Il a également proposé des travaux préliminaires d?évaluation des impacts réciproques de la pollution atmos- phérique et du changement climatique. Anticipant les enjeux sous-jacents, l?Institut publiait dès 2007 le résultat de simula- tions de niveaux d?ozone attendus à la fin du siècle, obtenus en couplant CHIMERE à un modèle climatique. Ces travaux se sont poursuivis sur les particules et font toujours l?objet de travaux de recherche menés au sein de l?Institut. Les liens avec la communauté du climat se font désormais plus étroits. Fort de ces expériences, en 2010, l?INERIS a été intégré au centre thématique sur la pollution atmosphérique et la miti- gation du climat de l?Agence européenne de l?environnement, pour ses compétences en modélisation. Il participe aux tra- vaux d?évaluation et de prospective de l?Agence sur lesquels elle s?appuie pour proposer des orientations stratégiques. Cette position lui permet de valoriser ses travaux, et de consolider son réseau de partenaires sans lequel ses travaux de recherches ne pourraient se développer. Autant d?exemples qui illustrent la position de l?INERIS dans le domaine de la modélisation de la qualité de l?air, désormais bien établie en Europe. Ce développement bénéficie de la compétence historique de l?Institut sur les aspects métrolo- giques. Son savoir-faire est reconnu dans le domaine de la mesure et il a été pionnier en proposant, en 2007, pour le Labo- ratoire central de surveillance de la qualité de l?air (LCSQA) et avec l?appui des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l?Air (AASQA), la mise en place d?un réseau de mesure de la composition chimique des particules, activé en cas d?épisodes de pollution (CARA). Les données uniques ainsi obtenues ont largement aidé à l?évaluation de CHIMERE et à la compréhension des phénomènes de pollution particu- laire. Cette transversalité de compétences est l?un des meil- leurs atouts de l?Institut, qui entend bien continuer de l?exploiter pour tenir son rang européen. Abstract For several years, INERIS participates to a significant number of European research projects in the field of air quality that aim at providing up-to-date scientific insights to policy makers. Thanks to skills and experience developed with the development and the implementation of the PREV?AIR system, INERIS has been deeply involved in the preparatory projects dedicated to the future implementation of the GMES atmospheric services. With Météo France, INERIS is responsible for the coordination of the air quality monitoring and forecasting activities. INERIS is also a member of the EC4MACS consortium (www. ec4macs.eu), a team committed by the European Commission to develop modelling tools and databases for decision-aiding in framing future air quality legislations. Within the European project CityZen (http://www.cityzen-project.eu/), INERIS coordinated a trend study of air pollutant concentrations in Europe over the 10 past years. It led preliminary evaluation work related to bilateral impacts of air quality and climate change and the possible consequences to set win-win management strategies. It has also been involved in the CITEAIR project which proposed methodologies to define a consistent and homogeneous air quality index over Europe. INERIS started recently new research projects that will maintain its position in the field of air quality research. 6 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 6 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 A u fur et à mesure du temps, la notoriété de l?INERIS le conduit à être plus régulièrement sollicité pour contribuer à des sujets majeurs. L?INERIS ne dis- pose le plus souvent ni de la taille critique ni de l?ensemble des compétences pour y répondre seul. La mise en place de partenariats dans lesquels l?Institut apporte ses compétences spécifiques au sein d?une feuille de route par- tagée est ainsi devenue depuis plusieurs années un mode d?action privilégié. Développer des partenariats diversifiés De nombreux travaux sont menés en partenariat (projets européens, ANR, Ademe), avec des partenaires institution- nels et académiques. Certains sont éphémères le temps d?un projet, d?autres menés dans la durée. D?autres font l?objet de conventions avec des organismes hexagonaux ou européens. Avec le monde industriel, des accords-cadres permettent de développer une stratégie de recherche concertée nécessaire pour anticiper les besoins à court et moyen terme. Les partenariats de recherche sont stratégiques pour l?INERIS. L?utilisation partagée d?équipements techniques spécifiques ainsi que la programmation concertée optimisent les inves- tissements et facilitent l?accès aux chercheurs. Les partena- riats et réseaux sont une opportunité de rassembler une masse critique, renforçant la visibilité collective et indivi- duelle des partenaires dans le paysage de la recherche tout en permettant d?en mieux influencer les orientations. Partager une feuille de route La participation de l?INERIS aux alliances Ancre et Allenvi lui permet d?être au coeur de la coordination de l?ensemble des acteurs concernés par ces domaines de recherche, répartis entre les scientifiques des organismes de recherche, des uni- versités et des écoles. Les réflexions menées dans les groupes de travail nourrissent les propositions de priorités transmises LES PARTENARIATS DE RECHERCHE À L?INERIS aux financeurs (ANR, Europe, etc.). Pour renforcer la visibi- lité des acteurs et écrire une feuille de route partagée, et avant même la mise en place des alliances, l?INERIS a créé le réseau Antiopes, qui réunit 50 équipes parmi les 11 partenaires (INRA, INSERM, CEA, etc.) Au sein de ce réseau, neuf projets ont été sélectionnés parmi les axes suivants : modélisation pour la prédiction des méthodes in vitro ; champs électromagnétiques ; biomarqueurs d?exposition prédictifs ; caractérisation des perturbateurs endocriniens ; toxicité, écotoxicité des nanoparticules ; comparaison de modèles in vivo et in vitro pour la caracté- risation des perturbateurs endocriniens ; méthodes in vitro pour la toxicologie de la reproduction. Un premier bilan après trois ans a permis des avancées significatives, notamment grâce au développement de nom- breuses méthodes dans le cadre des projets DEVIL(1), NANO- TRANS(2), NEMO(3) ou STORM(4) et concrétisées par plusieurs publications marquantes. Ce réseau a joué et continue à jouer un rôle essentiel pour écrire la feuille de route natio- nale en toxicologie et écotoxicologie prédictive, et a permis de créer une interface opérationnelle entre les alliances Allenvi et Aviesan. Rassembler des compétences Avec les biopuces, l?INERIS dispose de compétences et d?ou- tils complémentaires pour innover dans les méthodes alter- natives, pour l?évaluation des dangers des substances. En effet, l?INERIS et l?UTC (Université de technologie de Com- piègne) développent ensemble des outils pour prédire la toxicité de substances chimiques dans l?organisme humain. Ce partenariat repose sur le rapprochement de compétences complémentaires : une équipe à l?INERIS capable de modé- liser des processus in vitro et un équipement mis au point par l?UTC : des biopuces spécifiques que sont les organes bioartificiels miniaturisés. Deux programmes de recherche Notes 1. Development and Validation of fish biomarkers for the Implementation of environmental Legislation. 2. Translocation of nanoparticles across biological barriers validation of cellular models using standardized approches. 3. New in vitro and in vivo biological models to study endocrine disrupting chemicals in zebrafish. 4. Specific tools and methods for reprotoxicity. 45 Taux de succès 2011 de l?INERIS pour les appels d?offres européens Les grands domaines de recherche Les grands domaines de recherche LLeLeses gs ggragranrandandndsds ds dodomdomomamaiainaineneses ds dede de re rerecechcheherercrchchehe e Les territoires Ce domaine regroupe l?ensemble des thématiques liées à l?interaction des activités humaines, des milieux (eau, air, sol) et du vivant. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 7 INTRODUCTION INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 7 financés par l?ANR ont permis, depuis 2007, d?initier ces développements : SYSBIOX, relatif à l?impact des substances chimiques sur le métabolisme intracellulaire du foie a débouché au dépôt d?un brevet ; ?HepaReTox étudie les échanges cellulaires du foie et des reins. De plus, le projet ToxOnChip est financé par la fondation UTC pour tester de nouvelles cellules et étendre le type de tissu. Des perspec- tives, d?ici cinq à dix ans, visent à construire des biopuces pour reproduire les processus toxicocinétiques du corps humain. Ce projet a permis aussi la mise en place de la chaire de modélisation mathématique à l?UTC, occupée par Fré- déric Bois (INERIS). La reconnaissance des travaux se traduit naturellement par de nouvelles collaborations de recherche, par des échanges de scientifiques et la venue de doctorants. L?unité mixte Péri- tox, mise en place en 2008 entre l?INERIS et l?équipe univer- sitaire Environnement toxique périnatal (université Picardie Jules-Verne), repose sur une pluridisciplinarité qui permet de répondre à des questions complexes (physiologie, biologie moléculaire, métrologie, etc.). Reconduite depuis début 2012, l?unité mixte couvre différents domaines de recherche en santé-environnement, tels que les effets sur la santé des radiofréquences ou des nanoparticules. L?étude MécoExpo, menée par l?unité, vise à mieux évaluer l?exposition in utero des nouveau-nés aux pesticides. Des perspectives après vali- dation de la méthodologie, les effets de l?exposition sur la physiologie de l?enfant pourront être étudiés. Établir des collaborations stratégiques Les accords conclus avec les industriels permettent d?inter- venir en amont sur les problématiques de sécurité liées aux nouvelles filières technologiques, nécessaires pour répondre aux enjeux du développement durable. Par exemple, GDF SUEZ et l?INERIS ont conclu pour une durée de cinq ans un accord de collaboration sur leurs acti- vités de recherche. Il vise à renforcer les échanges scientifiques et techniques dans le domaine de la sécurité industrielle liée aux nouvelles énergies : filières hydrogène ; biogaz et méthanisation ; captage, transport et stockage du CO 2 .Avec la signature de cet accord-cadre, la direction Recherche et Innovation de GDF SUEZ marque ainsi sa volonté de mobiliser les expertises de l?INERIS dans le domaine de la sécurité industrielle, pour accompagner les développements techniques autour du gaz naturel et des nouvelles filières énergétiques (CO 2, hydrogène, biogaz, etc.). Cet accord permettra de renforcer les collaborations déjà fructueuses sur les sujets d?intérêt commun. Répondre aux attentes sociétales La société souhaite l?arrivée de nouveaux produits et de nou- velles technologies sans être exposée à de nouveaux risques. L?INERIS s?engage à répondre aux attentes sociétales en alliant l?excellence de la recherche à l?utilité sociale. La Com- mission d?orientation de la recherche et de l?expertise (Core) rend chaque année un avis sur l?adéquation des pro- grammes de recherche développés à l?Institut vis-à-vis des attentes sociétales. Abstract INERIS, whose profile is improving year after year, is more and more involved in the management of major science and environmental issues. Therefore, the Institute has developed for several years various partnerships with stakeholders (academics, state and industry), in which all partners can benefit from INERIS scientific ?know how? within a shared roadmap. INERIS has committed itself to answer to social expectations combining high level research and social utility. The Committee for the orientation of research and expertise (Core) provides advice each year about the relevancy of research programmes built by the Institute with regards to the society expectations. 55 Nombre de doctorants préparant une thèse à l?INERIS en 2011 La sécurité des installations industrielles fixes ou mobiles Étude des phénomènes dangereux à l?origine des accidents, fiabilité des moyens mis en place pour la sécurité, apport plus récent des sciences humaines et sociales (facteur organisationnel et humain), etc. L?accompagnement de l?innovation Respecter la planète pour les générations futures tout en répondant aux besoins de la croissance démographique nécessite de développer de nouvelles filières énergétiques, des nanotechnologies? L?INERIS accompagne les entreprises avec des programmes de recherche qui étudient la sécurité en amont du développement. 8 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LIQUIDES IONIQUES 10 Prédiction et mesure de la chaleur de combustion NANOTECHNOLOGIES 14 Focus Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail BIOGAZ 15 Perspectives européennes sur la sécurité : transition vers le programme Horizon 2020 18 Composition du biogaz issu de la méthanisation et des émissions de moteurs de valorisation BATTERIES LITHIUM-ION 21 Accompagnement à la maîtrise des risques accidentels associés aux applications innovantes HYDROCARBURES NON CONVENTIONNELS 24 Gestion des risques environnementaux liés à l?exploitation des hydrocarbures de roche mère INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 9 NOUVELLES TECHNOLOGIES 10 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 L es liquides ioniques (LI) sont utilisés dans divers domaines, allant des applications analytiques aux processus de production ou de stockage d?énergie, à l?électrochimie, jusqu?aux sciences des polymères, en passant par les processus photochimiques ou de traitement de la biomasse. Dans le cadre de la thèse d?Alpha-Oumar Diallo, l?INERIS, en collaboration avec l?Université de technologie de Compiègne (UTC) et l?École supérieure de chimie organique et minérale Guy Marlair Alpha-Oumar Diallo PRÉDICTION ET MESURE DE LA CHALEUR DE COMBUSTION DES LIQUIDES IONIQUES Contributeurs (ESCOM), a initié des travaux sur l?établissement d?une métho- dologie cohérente d?évaluation du profil de dangers physico- chimiques des liquides ioniques. Ces travaux ont notamment porté sur le développement de méthodes d?estimation de la chaleur de combustion (PCI/PCS)1 représentant un premier indicateur simplifié de potentiels de dangers d?incendie d?une substance. Pour rappel, les liquides ioniques sont constitués d?un cation organique associé à un anion organique ou inorganique et présentent une température de fusion inférieure à 100 °C. À ce titre, il s?agit d?une sous-famille des sels d?onium. Le tableau 1 reprend le type de cations et d?anions couramment rencontrés ; les combinaisons cations/anions possibles sont dans l?absolu pratiquement infinies (~1018). Revue et développement de modèles prédictifs permettant l?accès au PCI/PCS L?analyse de 18 modèles corrélatifs existants, reliant le pouvoir calorifique supérieur à la composition élémentaire de com- bustibles, a permis de faire ressortir cinq corrélations présen- Corrélation Formule de la chaleur de combustion Erreur (%) R2 Boie 4,6 0,97 Dulong-Berthelot 6,4 0,94 Garvin 4,9 0,96 Gumz 4,1 0,97 Lloyd-Davenport 3,1 0,98 Tableau 2 - Pouvoirs prédictifs des cinq meilleurs modèles existants pour la prédiction des pouvoirs calorifiques des LI. N.B. : PCS et PCI en MJ/kg, teneurs massiques en éléments C, H, O, S, N, halogènes exprimées en fractions massiques. PCS = 35.17.C + 116.26.H ? 11.10.O + 6.28.N + 10.47.S PCS = 34.03.C + 124.32.H ? 9.84.O + 6.28.N + 19.09.S PCS = 35.78.C + 113.57.H ? 8.45.O + 5.90.N + 11.19.S PCI = 36.2.C + 90.0.H ? 10.6O + 8. 0.N + 10.6.S ? 2.05 . Cl ? 3.5 . F ? 0.16 .Br + 0.26 .I PCS = 35.14.C + 144.45.H ? N+ O?1 8 + 9.30.S Figure 1 Photographie du calorimètre de combustion 6100. Note 1. PCI : Pouvoir calorifique inférieur. PCS : Pouvoir calorifique supérieur. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 11 tant un potentiel de prédictibilité satisfaisant dans le cas des liquides ioniques, domaine d?application non envisagé au départ par les auteurs de ces modèles originaux, comme le montre le tableau 2 . Par la suite, un premier modèle de type Quantitative structure? property relationships (QSPR) conforme aux exigences régle- mentaires pour la conception et l?utilisation de modèles QSPR, tel que défini par l?OCDE, a été développé, en s?inspirant des descripteurs utilisés dans les corrélations existantes (fractions massiques en éléments C, H, O, N, etc.). Ce modèle présente une corrélation très robuste (R2=0.99) et de faibles déviations par rapport aux valeurs expérimentales trouvées dans la litté- rature (3 % au maximum). PCS = 34.95 C + 135.82 H - 3.37 O + 6.45 N + 2.79 Cl - 1.86 PCI = 34.95 C + 113.86 H - 3.37 O + 6.45 N + 2.79 Cl - 1.86 Mesures directes de PCI/PCS réalisées à l?aide de la bombe calorimétrique L?utilisation de la bombe calorimétrique modèle Parr 6100 Calorimeter® figure 1 a permis d?obtenir des mesures NOUVELLES TECHNOLOGIES Diallo A. O., Marlair G., Len C., Fayet G. Evaluation of heats of combustion of ionic liquids through use of existing and purpose-built models. Ind Eng Chem Res, 2012, 51 (7), pp. 3149-3156. Diallo A. O., Marlair G., Len C., Morgan A.B. Revisiting physico-chemical hazards of ionic liquids. Sep Purif Tech, 2012, 97, pp. 228-234. Diallo A. O., Marlair G., Len C., Morgan A.B. Revisiting the question: how far ionic liquids are safe to produce, store, handle and use. 1st International Conference on ionic liquids in separation and purification technology, ILSEPT 2011, Sitges, Spain, September 4-7, 2011. Diallo A. O., Marlair G., Len C. Ionic liquids targeted in the energy sector, how safe, how green are they? SafeEnergy Workshop, ETPIS, Brussels, Belgium, March 13, 2012. Diallo A. O., Marlair G., Len C., Bertrand J.-P. Fire hazard assessment of ionic liquids in biorefineries. 8th International Conference on renewable resources and biorefineries. Toulouse, France, June 4-6, 2012. Références ? Ammonium Imidazolium Phosphonium Triazolium Pyrrolidinium Pyridinium Anions inorganiques Anions organiques F _ , Cl _ , Br _ , I _ CH3CO2 _ , CH3SO4 _ BF4 _ , PF6 _ , SbF6 _ , AsF6 _ C6H5SO3 _ (=OTs) NO3 _ , ClO4 _ CF3CO2 _ , C(CF3SO2)3 _ AlXCl(3X+1) _ CF3CO3 _ , (=OTf) AIXEtXCl(2X+1) _ N(SO2CF3)2 _ (=NTf2) CuCl2 _ , AuCl4 _ , ZnCl3 _ , BR4 _ , R3BOH _ SnCl3 _ Tableau 3 - Comparaison des valeurs mesurées/prédites du pouvoir calorifique supérieur de LI de type phosphonium. Liquide ionique Valeur prédite (MJ/kg) Modèle dédié Valeur mesurée (MJ/kg) Calorimètre 6100 (MJ/kg) Erreur VP/VM (%) [P6,6,6,14]Cl 42,12 42,28 ± 0,08 ? 0,4 [P6,6,6,14][(iC8)2PO2] 42,12 42,47 ± 0,08 ? 0,8 [P6,6,6,14][DCA] 41,52 41,04 ± 0,08 + 1,2 [Pi4,i4,i4,1][TOS] 32,37 33,49 ± 0,08 ? 3,3 [P4,4,4,1][MeSO3] 29,13 30,55 ± 0,08 ? 4,6 [P6,6,6,14][TFSI] 28,84 29,90 ± 0,08 ? 3,5 [P4,4,4,2][DEP] 32,19 32,65 ± 0,08 ? 1,4 Tableau 1 - Divers cations et anions entrant dans la composition des liquides ioniques (liste non exhaustive). 12 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 ? directes de chaleur de combustion théorique (PCS) sur une série de liquides ioniques appartenant à la famille des phosphoniums dont aucun représentant ne figure dans le modèle QSPR initialement développé. Dans le cas des liquides ioniques, nous avons eu recours à l?ajout d?huile de paraffine dont nous avons au préalable mesuré le pouvoir calorifique pour faciliter l?inflammation des LI pendant le processus de combustion sous oxygène. Comme le montre le tableau 3 , les valeurs de PCS obtenues expérimentalement sont proches de celles prédites, ce qui démontre la robustesse du modèle. Mesures de la chaleur de combustion réellement dégagée en condition d?incendie Le calorimètre de Tewarson, FPA ISO 12136 : 2011, a été utilisé pour caractériser de manière scientifique le comportement au feu des liquides ioniques dans des conditions d?incendie. Il donne accès à des mesures essentielles comme l?allumabilité, les débits calorifiques réellement dégagés, les concentrations et les facteurs d?émission de polluants et toxiques, l?opacité des fumées, etc. L?impact thermique provoqué par la combustion de divers liquides ioniques de la famille des imidazoliums et des phosphoniums a été analysé en termes de débit calorifique dégagé en fonction du temps figures 2 et 3 et en termes d?éner- gie effectivement dissipée (par intégration des courbes de débits calorifiques tableau 4 ). La chaleur effectivement déga- gée est bien entendu inférieure à la chaleur théorique de com- bustion complète, un incendie n?étant par nature pas un processus optimisé en termes de combustion. Les résultats de ces essais confirment une bonne résistance à l?inflammation, mais une combustibilité réelle de l?ensemble des liquides ioniques testés, donnant souvent formation de résidus carbonés. Par ailleurs, le profil de débit calorifique figure 2 en conditions de feu « bien ventilé » ainsi que les fac- teurs d?émissions de polluants sont propres à chaque liquide ionique, confirmant le rôle important de l?anion associé à une même famille de cation. Le tableau 4 reprend les différentes valeurs de PCS obtenus dans les calorimètres de combustion, le PCFC® (Pyrolysis Combustion Flow Calorimeter) étant un calorimètre développé par la F AA permettant d?étudier le com- portement au feu des matériaux à l?échelle du milligramme. La comparaison des chaleurs de combustion effectives, mesu- rées au calorimètre de Tewarson, et des chaleurs de combus- tion théoriques, également mesurée pour ces mêmes produits, fait ressortir des rendements de combustion dans les condi- tions de fonctionnement du calorimètre de Tewarson qui varient entre 66 et 88 % pour les phosphoniums. Conclusions et perspectives Les premières publications et communications effectuées sur ces travaux ont surpris certains experts qui tablaient a priori sur une « innocuité » de toute cette famille de produits. Elles confirment donc l?intérêt réel de poursuivre ces travaux et ouvrent d?ores et déjà de nouvelles perspectives de collabora- tion pour approfondir nos recherches sur ce sujet. Les résultats acquis seront intégrés dans le processus global d?évaluation des profils de dangers physico-chimiques des liquides ioniques, développé dans le cadre de cette thèse initiée par l?INERIS en collaboration avec l?équipe Transformations intégrées de la matière renouvelable de l?UTC. Tableau 4 - Rendement de combustion des LI au calorimètre de Tewarson. Chaleur totale dégagée en condition d?incendie Liquide ionique PCS mesuré ASTM D240 (MJ/kg)1 Tewarson ISO 12136 : 2011 (MJ/kg)1 PCFC ASTM D7309 (MJ/kg)2 Rendement de combustion (%) [P6,6,6,14]Cl 42,28 28,00 32,23 66 [P6,6,6,14][(iC8)2PO2] 42,47 29,90 33,60 70 [P6,6,6,14][DCA] 41,04 30,80 27,40 75 [Pi4,i4,i4,1][TOS] 33,49 21,30 27,98 64 [P4,4,4,1][MeSO3] 30,55 25,50 21,77 83 [P6,6,6,14][TFSI] 29,90 20,10 27,50 67 [P4,4,4,2][DEP] 32,65 28,60 28,17 88 [EMIM][MeSO3] 20,00 [EMIM][EtSO4] 19,90 [EMIM][DCA] 25,90 [EMIM][BF4] 19,20 [EMIM][Otf] 16,76 1. Mesuré à l?INERIS. 2. Mesuré par A. B. Morgan (UDRI-USA). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 13 NOUVELLES TECHNOLOGIES Figure 2 Débits calorifiques obtenus lors de la combustion au calorimètre de Tewarson (ISO 12136), composés de la famille des imidazoliums. Figure 3 Débits calorifiques obtenus lors de la combustion au calorimètre de Tewarson (ISO 12136), composés de la famille des phosphoniums. Abstract Ionic liquids (IL) are advanced chemicals promised according to many people to a brilliant future in a number of strategic applications that might serve greener future in chemistry and energy related technological developments. However, lack of appropriate thermodynamic data as well as somewhat misleading discourse presenting IL as inherently safe materials has led INERIS to initiate a thesis work in collaboration with the University of Compiègne and ESCOM with the objective to develop a dedicated and pertinent methodology aiming at characterizing the comprehensive phys-chem hazards profile of such chemical from scratch. The paper here focuses on the initial work that has led to develop a first tool allowing to access to reasonable predictive values of theoretical heats of combustion of ionic liquids for which the elemental composition is known. As a result, validation of 5 preexisting correlation found in the literature for such a use was operated successfully, as well as the development of a purpose built QSPR model based on the implementation of a database of some 50 IL comprising four main groups of ionic liquids for which heats of formation or heats of combustion were available in the open literature. Experimental tools have also been implemented and used to either: obtain additional measurments of theoretical heats of combustion of test samples by use of a bomb calorimetry following ASTM D240 protocol; or measure the effective heats of combustion in fire conditions, by use of the Tewarson apparatus (ISO 12136: 2011) with the acknowledged contribution of two industrial suppliers of IL. Results so far confirm that the combustibility potential as well as the fire behaviour must be assessed on a case by case approach. The work has opened new perspective of collaborative work serving the global objectives of our project. 14 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Les nanotechnologies représentent aujourd?hui un secteur industriel en plein essor. Porteuses d?innovations dans des secteurs fondamen- taux tels que ceux de l?énergie ou des maté- riaux, elles sont également vectrices de craintes, notamment vis-à-vis des impacts potentiels ? toxicologique et environnemen- tal ?, induits par l?émission de nanoparticules. Il est donc nécessaire d?accompagner les industriels, afin de maîtriser les risques et de favoriser ainsi un développement durable. Parmi les risques, l?INERIS s?intéresse notam- ment à celui lié à l?exposition des personnes aux nanoparticules manufacturées, sur les places de travail. Afin de caractériser l?expo- sition des personnels potentiellement induite par des fuites sur les procédés de fabrication ou encore par des manipulations de poudres nanométriques, il est nécessaire de disposer d?une instrumentation adéquate permettant de détecter, in situ et en temps réel, des nanopar- ticules manufacturées. Les outils actuellement disponibles se basent sur la mesure de la taille et de la concentration des particules et, de ce fait, permettent diffici- lement de distinguer les nanoparticules manu- facturées des nombreuses particules déjà présentes dans l?air. Ce problème peut être résolu en analysant la chimie élémentaire des particules en suspension dans l?air, indépen- damment de leur taille et de leur niveau d?agré- gation. L?idée est donc d?identifier les nanoparticules manufacturées grâce à leurs composants élémentaires, souvent des métaux rarement présents dans l?air à l?état naturel. Pour cela, l?INERIS a développé la technique de spectroscopie de plasma induit par laser, ou LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), qui permet d?analyser en temps réel la composition chimique élémentaire de l?air et des particules en suspension. Tout d?abord dans le cadre d?un doctorat, puis au sein d?une collaboration avec un industriel ? CILAS (Compagnie industrielle des lasers) ?, un prototype de terrain a été élaboré. Cet ins- trument, transportable, permet de mesurer la concentration en masse (?g/m3) de tout type d?espèces atomiques présentes dans l?air, ainsi que celles qui composent les nanoparticules manufacturées. L?INERIS s?est vu décerner, en octobre 2011, le Prix Technologies 2011 à l?occasion de la 8e édition des Prix de la Recherche. L?Institut a été récompensé pour ses travaux sur la tech- nique LIBS, permettant de sécuriser les pro- cédés de fabrication en détectant les fuites de nanoparticules manufacturées. DÉTECTION DES NANOPARTICULES MANUFACTURÉES SUR LES PLACES DE TRAVAIL Figure 1 Prototype LIBS développé dans le cadre d?une collaboration entre l?INERIS et CILAS. FOCUS Contributeurs Christophe Dutouquet Tanguy Amodeo INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 15 L? année 2012 aura vu la publication des derniers appels du 7e programme-cadre de recherche et dévelop- pement de l?Union européenne avant le lancement du programme Horizon 2020 1 en 2014. Ce nouveau programme permettra la mise en oeuvre de l?initiative phare Union de l?innovation, élaborée en application de la stratégie européenne Europe 2020 (http://ec.europa.eu/europe2020). La stratégie européenne Europe 2020 définit également les objectifs de recherche et d?innovation qui permettront de renforcer la position de l?Union européenne sur la scène éco- nomique internationale. Cette stratégie est organisée autour de quatre priorités : Olivier Salvi PERSPECTIVES EUROPÉENNES SUR LA SÉCURITÉ TRANSITION VERS LE PROGRAMME HORIZON 2020 Contributeur NOUVELLES TECHNOLOGIES ? démographique et bien-être efficace et sûre vert et intégré efficacité des ressources et matières premières de changement ? une société inclusive, innovante et réfléchie et de ses citoyens, protégeant les libertés Table 1 - Les défis sociétaux de l?Union européenne. basée sur l?innovation soute- nue par la recherche ; respectant les ressources de la planète et l?environnement ; luttant contre les inégalités ; visant à plus de stabilité au sein de l?Union européenne. La sécurité industrielle et la sécurité environnementale sont au coeur de la stratégie européenne, à la fois pour garantir que l?innovation technologique ne fera pas courir de nou- veaux risques non maîtrisés, et aussi pour développer des solutions innovantes en matière de sécurité, permettant d?atteindre une croissance durable. La sécurité est ancrée dans les valeurs européennes et l?Europe se doit d?être exem- plaire en favorisant des innovations propres et sûres, et pour déployer rapidement des technologies industrielles éco- nomes en énergie et en ressources. La communauté scientifique concernée par les questions de sécurité s?est organisée pour faire valoir ses connais- sances et ses expertises dans la résolution des défis sociétaux table 1 . 16 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Notes 1. http://ec.europa.eu/ research/horizon2020/ index_en.cfm 2. DS 1505/12 dated 09/07/2012, Proposal for a council decision establishing the specific programme Implementing Horizon 2020 - The framework programme for research and innovation (2014-2020). 3. www3.weforum.org/ docs/WEF_ GlobalRisks_ Report_2010.pdf 4. http://riskreport. weforum.org/ 5. www.foresight- platform.eu/wp- content/ uploads/2010/06/2.2- Schieb- eofForesightViennaJ une14.pdf 6. www.irgc.org/IMG/ pdf/IRGC_rgd_web_ final.pdf 7. http://osha.europa. eu/en/riskobservatory/ enterprise-survey/ enterprise-survey- esener 8. SafeFuture - Safe innovation for a competitive and sustainable future. www.industrialsafety-tp. org/ 9. http://ec.europa.eu/ enterprise/policies/ raw-materials/ index_en.htm La clé du succès passe par une intégration des savoirs pluridisciplinaires dans le développement de solutions tech- nologiques et par une utilisation des résultats des évaluations des risques dans les processus de décision qui s?opèrent au niveau de l?industrie et dans les politiques publiques. Cela nécessitera une ouverture accrue vers les domaines d?appli- cation et une capacité à convaincre de la valeur ajoutée de l?investis sement en sécurité. La démarche sera d?autant plus efficace que les décideurs publics ou privés pourront utiliser des outils éprouvés. Les thématiques de sécurité dans les défis sociétaux La stratégie Europe 2020 ainsi que le programme Horizon 2020 ont été élaborés selon une approche top-down, centrée sur la résolution de défis sociétaux sélectionnés et formalisés par le Conseil européen 2. Ils structurent notamment les stra- tégies de recherche et définissent des objectifs communau- taires clairs. La résolution de ces défis est une priorité pour l?Union euro- péenne et l?investissement en recherche et innovation devra permettre d?apporter des réponses concrètes avec des béné- fices pour la société européenne, notamment à travers un renforcement de la compétitivité industrielle. L?INERIS, qui assure le secrétariat général de la Plateforme technologique européenne en sécurité industrielle (ETPIS, http://www.industrialsafety-tp.org), a pris en main la coor- dination de l?initiative SafeFuture ? l?innovation sûre pour un futur durable et compétitif ? qui vise à couvrir le volet sécurité dans la résolution des défis sociétaux. L?initiative SafeFuture a aussi été développée selon une approche top-down focalisée sur la résolution des défis socié- taux de l?Union européenne, sur les priorités du High Level Group de l?ETPIS table 2 , composé de leaders européens de la sécurité industrielle, et sur une analyse approfondie des besoins en matière de sécurité et gestion des risques expri- més dans les rapports de référence tels que : a. World Economic Forum ? Global Risk Report 20103 and Glo- bal Risk Report 20114 ; b. OECD ? Future Global Shocks5 ; c. IRGC (International Risk Governance Council) ? Risk Governance Deficits6 ; d. EU-OSHA ? European Survey of Enterprises on New and Emerging Risks (ESENER)7, 2010. L?initiative SafeFuture8 est organisée autour de quatre piliers : pour traiter : de l?extension de la durée de vie des usines, des infrastructures de transport, des centrales énergétiques, des plateformes offshore ; de l?inten- sification des catastrophes naturelles dues au changement climatique ; du design et de la surveillance pour l?exploitation à long terme des installations de stockage du dioxyde de car- bone ; de la protection et de la sûreté des infrastructures cri- tiques, etc. pour traiter : de la sécurité de l?utilisation de nouveaux vecteurs énergétiques pour les véhicules (FEV, piles à combustible, CNG, biogaz, biocarburants, etc.) ; de la sécurité des technologies associées aux énergies renouve- lables (éoliennes, panneaux photovoltaïques et puissance solaire concentrée ? concentrating solar power (CSP) ? ; de la compatibilité des infrastructures souterraines de transport avec les nouvelles énergies ; de la combinaison des infrastruc- tures paneuropéennes et du réseau de distribution d?électri- cité « intelligent » (smart high power electricity grids) ; pour traiter : du développe- ment de l?usine du futur (European factories of the future), en gérant les risques émergents grâce à des solutions intégrées (systèmes de sécurité avancés, équipements de protection individuels intelligents, nouveaux modèles organisationnels pour la sécurité, ergonomie augmentée, etc.) ; de l?accroisse- ment de la productivité grâce à un meilleur environnement de travail et au bien-être des travailleurs ; de la sécurité des emplois verts ; de l?utilisation en toute sécurité de nano matériaux ; pour résoudre les défis d?inté- gration, d?interaction et de gouvernance des risques, tels que les difficultés à concilier des politiques sectorielles de maîtrise des risques et d?assurer leur compatibilité (concept de transferts de risques ? Risk-risk trade-offs), approches multirisques et interdépendance des risques dans des mar- chés compétitifs. Via l?initiative SafeFuture, l?INERIS s?investit sur la défini- tion précise des besoins et sur la préparation de réponses sous forme de projets en partenariat public-privé, lancés sous l?égide de partenariats européens de l?innovation, qui regroupent des industriels, des centres de recherche et des universités, les autorités de régulation ainsi que des orga- nisations non gouvernementales. L?INERIS participe au partenariat de l?innovation sur les matières premières9 et prépare une initiative analogue sur la maîtrise des risques émergents basée sur les résultats du programme iNTeg-Risk (www.integrisk.eu-vri.eu/). (Chairman), BASF, Vice President and Director HSE Head of Risk Management Department Iberdrola, Director HSE Vice President Technology Agency for Safety Re, Head Emerging Risk Management Head of Occupational Safety Health and Environmental Protection Center Praxis Pharma, Scientific Director Table 2 - Membres du High Level Group d?ETPIS. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 17 NOUVELLES TECHNOLOGIES Abstract Importance d?une approche globale intégrée de gestion des risques mobilisant une expertise pluridisciplinaire L?INERIS est sensible à la nécessité de combiner les exper- tises. C?est ce qui fait sa force pour résoudre des questions complexes ? dans le domaine de la sécurité industrielle et de la sécurité environnementale ?, posées par l?industrie ou par les pouvoirs publics et identifiées dans son contrat d?objectifs. L?Institut regroupe des experts dans plusieurs disciplines, impliqués dans des projets européens de grande envergure et stratégiques tels que I2mine (Innovative technologies and concepts for the intelligent deep mine of the future, www. i2mine.eu/), COSMOS (Integrated in silico models for the pre- diction of human repeated dose toxicity of cosmetics to optimise safety, www.cosmostox.eu/), GREENLAND (Gentle remedia- tion of trace element contaminated land, www.greenland- project.eu/), DEMCAMER (Catalytic membrane reactors, www.demcamer.org/) ou NANOSTAIR (Establishing a process and a platform to support standardization for nanotechnolo- gies implementing the STAIR approach, www.nanostair.eu- vri.eu/). L?Institut travaille en réseau, notamment grâce à son impli- cation dans le GEIE EU-VRi (European Virtual Institute for Integrated Risk Management, www.eu-vri.eu), dont il est membre fondateur. EU-VRi offre la base de partenariats public-privés, puisque ce groupement rassemble 50 compa- gnies réparties sur 22 pays et dont 60 % sont issus du secteur privé. Travailler en réseau en combinant les expertises et les expé- riences confère à l?INERIS un avantage unique pour ressour- cer les connaissances scientifiques, tout en restant attentif aux futurs challenges en matière de sécurité, qui nécessite- ront des connaissances sur les procédés et les phénomènes, mais aussi sur les processus de décision dans une dynamique complexe de changement perpétuel. The Horizon 2020 programme is aimed at implementing the Innovation Union flagship initiative of the Europe 2020 Strategy, which is organized around four priorities: smart growth; sustainable growth; inclusive growth; economic governance. Industrial and environmental safety constitute a cross-cutting field of knowledge which provides an important added value in all european industry sectors, especially with the aim to develop sustainable technologies and products. Safety, security and sustainability are considered as key factors for successful business and an inherent element of business performance. The European Technology Platform on Industrial Safety (ETPIS) has structured the contribution from the safety community to support the Europe 2020 Strategy with the SafeFuture initiative. INERIS which acts as ETPIS general secretary plays a leading role in this initiative. SafeFuture has been developed by taking into account the top priorities expressed by ETPIS high level group gathering representatives from several industry sectors and focusing on the EU societal challenges (climate change, greening of transport, sustainable energies?). SafeFuture has been also inspired by recent reference reports describing the needs and gaps in terms of improved safety and risk management (OECD, IRGC, EU-OSHA, WEF?). It is structured around four pillars: safe infrastructure; safe energy; safe products and production; transversal issues.Through SafeFuture, INERIS contributes to define the research roadmap and initiates projects built on public-private partnerships such as the innovation partnership on raw materials and another similar action dealing with emerging risk management (European Emerging Risks Radar, www.integrisk.eu-vri.eu). Combining knowledge from various disciplines and working in network, as INERIS does, is a key success factor for sustainability and competitive growth. 18 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Ainsi, 17 publications pertinentes ont été étudiées en détail. Elles concernaient principalement des biogaz issus de centres de stockage de déchets ménagers, mais aussi des biogaz issus de la méthanisation en digesteur de différents déchets ménagers, agricoles ou issus d?industries agroali- mentaires. Des données d?analyses de biogaz résultants de la méthanisation ont également été collectées par l?INERIS auprès de sites industriels. Le biogaz est principalement constitué de méthane et de gaz carbonique, et d?autres constituants mineurs (vapeur d?eau, hydrogène, hydrogène sulfuré, ammoniac, composés orga- niques volatils ou COV, etc.). Plus de 250 composés ont été identifiés dans les différents biogaz : organohalogénés, hydro- carbures aromatiques monocycliques et polycycliques, alkyles, alcools, oléfines, esters, éthers, composés soufrés, siloxanes, métaux, etc. La somme de ces composés représente généralement moins de 5 % v/v du biogaz avant traitement. Dans le cadre des travaux faisant suite au Grenelle de l?environ nement et compte tenu du développement de la filière, le ministère chargé de l?Écologie a demandé à l?INERIS d?étudier plus spécifiquement la qualité des biogaz issus L e biogaz produit par fermentation anaérobie des substances organiques (déchets) représente une source d?énergie alternative renouvelable. Son utili- sation des déchets peut contribuer à une réduction substantielle du volume des déchets organiques et favoriser leur valorisation. Le biogaz produit peut être utilisé sur site afin de générer de l?électricité ou de la chaleur, ou être épuré pour servir de carburant ou pour être injecté dans un réseau de distribution de gaz naturel. Cependant, cette énergie étant produite à partir de déchets, son utilisation requiert de connaître sa composition, les émissions qui découlent de sa valorisation et les risques associés. L?INERIS conduit depuis plusieurs années des études sur les risques chroniques et accidentels liés aux procédés de métha- nisation des déchets, tant pour les pouvoirs publics que pour des industriels. Dans ce cadre, depuis le début des années 2000, l?Institut a étudié la composition de différents types de biogaz en vue de leur valorisation. Une étude conduite en 2002 [A] a ainsi permis de rassembler des données issues de la litté- rature et de les compléter par une campagne de mesures sur des biogaz bruts et sur les émissions de procédés de combus- tion de ces biogaz (moteurs, chaudières, torchères) sur diffé- rents types de sites de traitement de déchets : installations de stockage, méthanisation de déchets agricoles, de papeterie, etc. Cette étude a été complétée en 2007 par la recherche de données supplémentaires issues de la littérature. Isabelle Zdanevitch COMPOSITION DU BIOGAZ ISSU DE LA MÉTHANISATION ET DES ÉMISSIONS DE MOTEURS DE VALORISATION Contributrice A INERIS. Caractérisation des biogaz. Bibliographie, mesures sur sites, Rapport INERIS (2002). Réf. DRC-02-27158-AIRE-n°316b-JPo. B INERIS. Étude de la composition du biogaz de méthanisation agricole et des émissions en sortie de moteur de valorisation, Rapport (2009a) DRC-09- 94520-13867A. C Afsset. Risques sanitaires du biogaz. Évaluation des risques sanitaires liés à l?injection de biogaz dans le réseau de gaz naturel. Avis de l?Afsset, Rapport d?expertise collective, octobre 2008. D Naja G.-M., Alary R., Zdanevitch I. Assessment of biogas potential hazards. Renewable Energy 2011, 36, pp. 3445-3451. E INERIS. Risques sanitaires liés à l?injection de biogaz issu de boues de STEP dans un réseau de gaz naturel ? Travaux préliminaires. Réf. DRC-09-104115-15569A (2009b). Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 19 Tableau 1 - Caractéristiques des six sites de méthanisation agricole étudiés entre 2008 et 2011. Production de biogaz (m3/h) 17 à 170 Puissance électrique du (des) moteur(s) (kWe) 27 à 615 (sur 2 moteurs) 1. Mesurés sur les trois premiers sites. 2. Mesurés sur les trois derniers sites. 3. La combustion se faisant en excès d?air, le complément est constitué principalement d?azote. 4. Composé majoritaire : butanone. 5. Composé majoritaire : formaldéhyde. d?installations de méthanisation agricole et de quantifier les émissions atmosphériques des moteurs de valorisation de ces biogaz. L?étude a consisté, dans un premier temps, à réaliser une synthèse bibliographique et réglementaire, complétée par des mesures sur trois installations de capacités diffé- Photo 1 Digesteurs agricoles. NOUVELLES TECHNOLOGIES rentes [B]. Elle a ensuite été complétée par des mesures sur trois sites supplémentaires, en 2010-2011 ; les caractéristiques des sites sont données en tableau 1 . Les principaux résultats sont reportés en tableau 2 . L?ensemble de ces résultats d?études a conduit l?INERIS Tableau 2 - Teneurs des principaux constituants du biogaz et des émissions des moteurs, mesurés sur six sites de méthanisation agricole. Constituants Biogaz Émissions des moteurs CH4 (% vol) 50,8 à 70 370 à 2 000 mg/m3 CO2 (% vol) 16,7 à 39,5 9,6 à 18,7 (3) CO (mg/m3) 4 à 56 423 à 929 H2S (ppm) < 15 à 740 < 15 SO2 (mg/m3) 0,16 à 12,4 1,6 à 175 NH3 (mg/m3) 0,13 à 40,7 0,12 à 1,8 NOx (mg éq. NO2/m 3) - 226 à 4 939 Poussières (mg/m3) (1) - 0,35 à 6,56 Dioxines (pg l. TEQ/m3) (1) 1,8 à 3 2,55 à 3,95 HAP (8 éléments - ?g/m3) (1) < 2,0 < 0,8 à 0,99 HCl (mg/m3) (1) 0,02 à 0,06 0,04 à 0,17 HF (mg/m3) (1) < 0,2 < 0,2 Somme des COV (mg/m3) (2) 2 à 47 0,4 à 9 Somme des aldéhydes-cétones (mg/m3) (2) < 2 à 40 (4) 28 à 39 (5) ? 20 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Photo 2 Réservoirs de biogaz épuré (centre de valorisation organique de Lille-Sequedin). Abstract The biogas produced by anaerobic digestion of organic substances is a renewable energy source. Its production contributes to a reduction in the volume of organic waste and contributes to organic matter recycling. The biogas produced can be used to provide electricity or heat, or be purified to be injected into a distribution network of natural gas. INERIS studied the composition of different types of biogas since the early 2000s. Bibliographical studies were complemented by measurement campaigns at different sites, in order to study the quality of the biogas and the emissions of gas engines used for producing electricity and heat. Beside the major compounds (methane, CO2), over 250 compounds have been identified and quantified. These compounds represent less than 5% of the biogas before purification. The studies on composition of biogas and engine emissions, as well as the extended knowledge of many biogas plants of all sizes were used by INERIS since 2009 to contribute to the evolution of regulations relating to anaerobic digestion plants. à contribuer à l?expertise collective pilotée par l?Afsset1, en 2007-2008, sur les risques sanitaires liés à l?injection de biogaz épuré en réseau de gaz naturel. Ces travaux, centrés sur les déchets ménagers et agricoles, ont fait l?objet d?un avis et d?un rapport de l?Afsset publiés en octobre 2008 [C] et d?un article publié en 2011 [D]. Pour ce qui concerne la méthanisation des boues de station d?épuration, l?INERIS a également réalisé une collecte de données de composition du biogaz auprès des industriels du traitement de l?eau [E], suivie d?une campagne de mesures sur le biogaz brut et épuré d?une station d?épuration française. Ces données ont été fournies en 2011 à l?Anses en vue du traitement de la deuxième saisine de l?Agence sur les risques sanitaires liés à la valorisation du biogaz issu de ce type d?installations. L?ensemble de ces travaux sur la méthanisation et la connaissance approfondie, sur le terrain, de nombreuses installations de méthanisation de toutes tailles et de tous types a permis à l?INERIS d?accompagner depuis 2009 l?évolution de la réglementation des installations classées relative aux installations de méthanisation (prescriptions générales sur les installations et émissions liées à la com- bustion du biogaz). Dans ce cadre, le ministère chargé de l?Écologie a sollicité l?Institut pour constituer un Observa- toire du fonctionnement des installations de méthanisa- tion. Cet observatoire devrait regrouper des retours d?expérience provenant des exploitants eux-mêmes, contri- buant ainsi à vérifier le bon fonctionnement des installa- tions existantes et à permettre le déploiement de cette filière en toute sécurité. ? Note 1. Actuellement Anses : Agence nationale de sécurité sanitaire, de l?alimentation, de l?environnement et du travail. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 21 D ans le développement durable de nouvelles filières de stockage propres et sûres d?énergie, nécessaires à la promotion de l?électromobilité et des applica- tions stationnaires, la prise en compte de la sécu- rité reste un enjeu important. En témoignent les nombreuses initiatives prises aux États-Unis, au Japon ainsi qu?en Europe, pour approfondir les connaissances permettant la maîtrise de ces risques, dans les différents contextes d?utilisation de ces batteries et sur toutes leurs chaînes de valeur. Une sécurité plus délicate à assurer est en effet la conséquence d?un poten- tiel de performance (densité d?énergie, puissance spécifique) notablement plus grand que celui offert par les technologies antérieures (batteries acide-plomb, cadmium-nickel?). Le phénomène dangereux atypique qu?il convient de contrôler est, dans la plupart des scénarios d?intérêt, l?emballement thermique figure 1 potentiellement amorçable par sollicita- tions thermique, mécanique ou électrique abusives. Il s?agit en particulier de viser les objectifs suivants : Amandine Lecocq Delphine Tigreat ACCOMPAGNEMENT À LA MAÎTRISE DES RISQUES ACCIDENTELS ASSOCIÉS AUX APPLICATIONS INNOVANTES DES BATTERIES AU LITHIUM-ION Contributeurs Lecocq A., Bertana M., Truchot B., Marlair G. Comparison of the fire consequences of an electric vehicle and an internal combustion engine vehicle. Communication au congrès FIVE 2012 (2nd International Conference on fires in vehicles), Chicago (MI), USA, 27-28 September 2012. Marlair G., Lisbona D. Protection issues pertaining to large storage of new and used lithium-based batteries. High Challenge Storage Protection Workshop, NFPA/FPRF, 27 June 2012, Paris, France. Durso Jr F., Lithium-ion Battery hazards. NFPA Journal, March-April 2002, pp. 44-50. Bertana M., Tigreat D., Marlair G., Demissy M. Nanotechnologies in batteries, a new challenge toward safety? The young engineers scientists symposium (YESS 2012), March 22, 2012, Berkeley, USA. Lecoq A., Bertana M., Truchot B., Marlair G. Fire tests on vehicles with electric and combustion engines. International Association for Fire Safety Science Newsletter, 32, April 2012. Ribière P., Grugeon S., Morcrette M., Boyanov S., Laruelle S., Marlair G. Investigation on the fire-induced hazards of Li-ion battery cells by fire calorimetry. Energy Environ Sci, 2012, 5, pp. 5271-5280. Marlair G., Demissy M. Safety issues pertainingto rechargeable Li-based batteries: Current knowledge from literature review and abuse testing and perceived remaining topics. Communication invitée au colloque « La sécurité des batteries à ions lithium : possibilité de risque zéro ? », Collège de France, réseau RS2E, 7 novembre 2011. Ribière P., Grugeon S., Gachot G., Mathiron D., Morcrette M., Boyanov S., Laruelle S., Marlair G. Safety and aging investigation toward an understanding of electrolyte degradation processes. ABAA-4 Congress, Beijing (China), September 21-23, 2011. Mikolajczak C., et al. Lithium-Ion Batteries Hazard and Use Assessment. Exponent, prepared for the Fire Protection Research Foundation, July 2011. Dupont L., Marlair G. Approche de la maîtrise des risques spécifiques de la filière véhicules électriques. Analyse préliminaire des risques. Rapport d?étude INERIS, juin 2011. Ribière P., Grugeon S., Laruelle S., Morcrette M., Tarascon J.-M., Marlair G., Bertrand J.-P., Paillart A. Lithium-ion battery: safety tests. Proceedings of AABS Congress, Mainz (Germany), Feb. 2-5, 2010. Figure 1 Phénomène d?emballement thermique d?une batterie au lithium-ion. ? NOUVELLES TECHNOLOGIES Guy Marlair Références 22 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Axe 1 Veille technologique/suivi du retour d?expérience/participation aux activités de réseaux Axe 2 Caractérisation de la sécurité des systèmes de stockage électrochimique 2.1 Essais abusifs ? Développement de méthodes expérimentales ? Influence de la nature des composants, de l?état de charge, du vieillissement, etc. 2.3 Dispositifs de sécurité intrinsèques aux systèmes de stockage 2.2 Développement et/ou adaptation des outils de modélisation 2.4 Développement de nouveaux dispositifs de sécurité (pertinence, fiabilité) 3.1 Risques liés à la fabrication ? Sécurité des procédés ? Risques liés aux substances mises en oeuvre 4.1 Applications stationnaires (seconde vie, stockage d?énergie couplé aux énergies renouvelables) 3.2 Risques liés à l?utilisation ? Charges rapide et normale ? Comportement au feu ? Cas particulier des lieux confinés 3.3 Risques liés aux interventions de secours ? Essais d?extinction ? Rédaction de guides de bonnes pratiques 3.4 Risques liés au stockage ? Étude des effets de propagation (règles d?ilotage, distance de dangers, etc.) 3.5 Risques liés au recyclage ? Sécurité des procédés de recyclage (démantèlement, désactivation, traitement) 4.2 Autres applications mobiles (ferroviaires, navales, petits véhicules électriques) Axe 3 Maîtrise des risques au cours des différentes étapes du cycle de vie des VE/HEV/PHEV Axe 4 Maîtrise des risques des systèmes de stockage pour les autres applications stationnaires et mobiles Figure 2 Logigramme de feuille de route recherche « sécurité des batteries », mise en place dans le cadre de la structuration de la recherche à l?INERIS. et les consé- quences d?une défaillance induite au niveau d?une cellule élémentaire de batterie au Li-ion dans son environnement ; permettant de mieux qualifier ou pré- dire le développement des désordres internes à un module de batterie lorsqu?une cellule devient défaillante ; à mettre en place sur toute la chaîne de valeurs de ces technologies et mieux orienter les progrès technologiques envisageables. Acteur de cette recherche depuis quelques années déjà à l?échelle internationale (programme HELIOS, cf. site www. helios-eu.org), et en partenariat avec des membres du réseau RS2E1, l?INERIS vient de structurer davantage cet effort de recherche en mettant en place un axe stratégique de recherche spécifique sur la sécurité des nouveaux systèmes de stockage d?énergie électrique où les technologies lithium constituent la majorité des systèmes en devenir figure 2 . Par ailleurs, depuis qu?elle est rendue opérationnelle, la plate- forme STEEVE Sécurité figure 3 , qui rassemble tout un arse- nal de moyens expérimentaux dédiés à l?évaluation des risques de ces systèmes au service des acteurs du marché, renforce en même temps les moyens techniques plus polyvalents (chambre de 80 m3, calorimètre de Tewarson, galerie incendie) jusqu?ici sollicités pour ces travaux de recherche. Le calori- mètre de Tewarson (ISO 12136 : 2011) a en particulier été mis en oeuvre en partenariat avec l?UPJV2 (LRCS3) pour étudier de manière globale le comportement au feu de cellules Li-ion élémentaires de type cylindrique (18650) et de type coffee-bag et d?en dresser les premiers profils de risques thermique et ? Notes 1. Réseau sur le stockage électrochimique de l?énergie. 2. Université de Picardie Jules-Verne. 3. Laboratoire de réactivité et de chimie des solides. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 23 Abstract Sustainable development of innovative electric energy storage systems are needed for both mobile and stationary applications. With increased energy and power densities obtained with lithium metal and ion systems, that trigger some atypical hybrid hazard in case of abuse conditions of use, handling or storage, safety focused has been recently promoted at a world-wide level. We briefly update here how far INERIS contributes at national as well as at international level to this research effort, focusing on how this effort has been recently restructured and outlining some important results. Perspectives are also shortly given. chimique, dans le cadre d?une thèse intégrée au programme BatteryNanoSafe, à présent terminé. Grâce à ce programme, un axe de progrès technologique a pu être identifié, qui tient à la pré- sence de l?élément fluor dans deux des principaux constituants de ce type de batterie, à savoir le liant de type PVDF qui assure la cohé- sion du matériau d?électrode positive sur le collecteur de courant en aluminium, ainsi que le sel (quasi exclusivement LiPF6 aujourd?hui dans les systèmes Li-ion). En effet, comme c?est bien souvent le cas pour d?autres applications de matériaux halogénés (Cl, F), le potentiel de conversion de cet élément en toxiques halogé- nés associé (ici HF essentiellement) est très significatif au point de pouvoir conditionner, dans certains cas à lui tout seul, la toxicité de l?environ nement. Nous avons démontré que ce potentiel pouvait avoisiner les 100 % à l?échelle de l?électrolyte à partir du bilan matière sur le fluor. Ce constat est néanmoins à pondérer pour deux raisons. Sur un plan métrologique, la mesure des composés fluorés produits en condition d?incendie reste une opération délicate et notre expérience opérationnelle nous a conduits à consolider la calibration du système de mesure utilisé (spectromètre à transfor- mée de Fourier) pour progresser dans cette voie et fiabiliser la mesure à 100 %. Sur le plan pratique, l?exposition aux fumées d?incendie se situe potentiellement en aval du lieu d?émission des fumées dans la zone de combustion. La dilution du composé toxique HF, formé majori- tairement à partir du fluor, est considérablement aidée par la capacité de ce composé à s?absorber en chemin sur la quasi-totalité des supports physiques (métaux, verre, matériaux polymères, particules de suie). De plus, la cinétique d?émission est poten- tiellement fortement conditionnée par le taux de charge de la batterie. En tout état de cause, et pour certaines applications grand public, le développement de systèmes d?électrodes et d?électrolytes, à moindre teneur en fluor, semble un axe de progrès technologique intéressant à explorer en matière de sécurité d?usage de tels systèmes. Enfin, dans le cadre de notre participation au comité de suivi scientifique et technique des travaux lancés aux États-Unis pour le compte de la fondation de recherche de la National Fire Protection Association (NFPA), nous avons pu constater que la revue bibliographique, visant à consolider l?état de l?art sur les dangers des batteries au lithium-ion, publiée en juillet 2011, est très conforme aux conclusions de notre propre étude sur le sujet, mise en ligne sur le site Internet du ministère chargé de l?Écologie. Ce programme de travail, confié sur appel d?offres à la société américaine Exponent, fait à présent l?objet d?une seconde phase de travaux, dont le pilotage est assuré par FM Global, disposant d?installations expérimentales sans équi- valent dans le domaine de l?évaluation du risque incendie et des moyens de protection. Dans ce contexte, des experts de l?INERIS iront prochainement assister aux premiers travaux expérimentaux visant à examiner la faisabilité d?une protec- tion automatique dans le cas d?un entreposage en masse de batteries au lithium. En effet, à l?occasion du congrès portant sur les nouveaux enjeux en matière de protection dans les stoc- kages, qui s?est récemment tenu sous l?égide de la NFPA à Paris en juin 2012, et à l?organisation duquel l?INERIS a été associé, les assureurs ont clairement reconnu à la table ronde finale que la profession manquait de données pour dimensionner les installations de protection incendie pour les batteries au lithium. Notre contribution à ces efforts de recherche se pour- suit dans la logique des travaux antérieurs, notamment dans le cadre du programme régional dénommé DEGAS ? financé par le conseil régional de Picardie et le Fonds européen de développement régional (FEDER) ?, où nous examinons de manière plus pointue le comportement au feu des batteries à l?échelle des divers constituants (essais de combustion des solvants, seuls et en mélange constitutif des principaux élec- trolytes de batteries). Au niveau international, d?autres oppor- tunités de recherches collaboratives ont d?ores et déjà été concrétisées dans le cadre de récents appels d?offres européens portant sur la thématique. Remerciements Les projets BatteryNanoSafe et DEGAS ont bénéficié ou béné- ficient de financements du conseil régional de Picardie et du FEDER. NOUVELLES TECHNOLOGIES Figure 3 La plateforme d?innovation technologique STEEVE Sécurité. 24 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Christophe Didier Mehdi Ghoreychi Pierre Toulhoat GESTION DES RISQUES ENVIRONNEMENTAUX LIÉS À L?EXPLOITATION DES HYDROCARBURES DE ROCHE MÈRE Contributeurs O n appelle « gaz et huile de roche mère » (GHRM), les hydrocarbures retenus au sein de la roche où ils ont été générés. Ils se différencient des hydrocarbures ayant migré dans le temps pour s?accumuler, lorsque le contexte géologique l?a permis, au sein de « réservoirs conventionnels » constitués de roches poreuses exploitées à l?aide de techniques « classiques » (forage, puis pompage). Parmi les hydrocarbures de roche mère, les « gaz et huiles de schistes »1 focalisent aujourd?hui toutes les attentions. Suite au dévelop- pement de technologies spécialisées (notamment forages diri- gés et développement de la fracturation hydraulique), l?exploitation des gaz de schistes a en effet pris un essor considé- rable aux États-Unis durant la dernière décennie. Si d?autres pays présentent, a priori, d?importantes ressources potentielles non exploitées (Chine, Mexique, Pologne et France notamment), diverses interrogations émergent sur la capacité de maîtriser les risques environnementaux en cas d?exploitation de ces ressources. Ces questions se cristallisent autour de la technique mise en oeuvre pour libérer le gaz piégé dans la matrice rocheuse : la fracturation hydraulique. La technique de fracturation hydraulique La technique de fracturation hydraulique consiste à fracturer une roche très compacte dont la faible perméabilité n?a pas per- mis la migration de toutes les substances piégées en son sein figure 1 . Elle exige d?injecter dans le sous-sol un fluide sous des pressions suffisamment élevées pour induire la fracturation du massif rocheux. On ajoute à l?eau du sable ou des billes pour maintenir les fractures ouvertes ainsi que divers additifs chimiques pour faciliter la fracturation et l?écoulement du gaz. Afin d?accéder aux zones à fracturer, des puits verticaux sont forés, prolongés par un ou plusieurs forages horizontaux au sein de la roche mère. L?extension des fractures induites étant généralement limitée, il faut forer différents puits pour exploi- ter un vaste secteur géographique. Une fois la roche fracturée, le fluide de fracturation est extrait autant que possible afin d?être traité et éventuellement réutilisé. Le forage affiche un pic de production durant les premiers mois, puis une décrois- sance progressive durant les années suivantes. Il est alors abandonné et d?autres sont forés aux alentours pour pour- suivre l?exploitation. Des verrous scientifiques à lever En France, comme dans beaucoup d?autres pays, la possible exploitation des gaz et huiles de schistes est au coeur d?une vive polémique qui anime l?opinion publique. Aux possibles intérêts économiques (emplois, baisse du coût de l?énergie) et stratégiques (réduction de la dépendance énergétique) s?opposent de sérieuses interrogations environnementales et sanitaires (risque de pollution des nappes aquifères, notamment). L?INERIS dispose sur ce sujet d?une expertise intégratrice, transversale aux différentes problématiques concernées (risques souterrains, toxicité et écotoxicité des substances chimiques, risques technologiques, installations de sur- face). L?Institut n?a pas vocation à se prononcer sur le bien- fondé ou non de la filière. Il constitue un acteur clé dont la mission consiste à éclairer les décideurs sur les risques et la faisabilité de leur maîtrise. Auditionné par différentes missions scientifiques, straté- giques ou parlementaires, tant nationales qu?internatio- nales, l?Institut a également été missionné par le ministère chargé de l?Écologie pour élaborer, en partenariat avec l?IFPEN2 et le BRGM3, un rapport de synthèse présentant l?état de l?art et identifiant les principaux enjeux d?expertise et de recherche qui permettraient de lever les verrous scien- tifiques ou techniques qui persistent sur la problématique. Maîtriser les risques sur le massif rocheux L?étanchéité des forages constitue l?un des éléments clés pour limiter le risque de fuites de contaminants vers le milieu envi- ronnant. Le retour d?expérience disponible sur les activités de stockage souterrain le confirme. Les deux éléments clés qui contribuent à l?étanchéité d?un forage sont respectivement les casings (tubages qui isolent le forage des formations Didier C., Ghoreychi M., Toulhoat P. La maîtrise des risques émergents : le cas des hydrocarbures non conventionnels. Annales des Mines, Responsabilité & Environnement. n° 64, octobre 2011. EPA. Draft plan to study the potential impacts of hydraulic fracturing on drinking water resources. EPA/600/D-11/001/ February 2011/www.epa.gov/ research, 140 p. Howarth RW., Ingraffea A., Engelder T. Natural Gaz: should fracking stop ? Nature, 2011, 477, pp. 271-275. Rapport BRGM-IFPEN-INERIS. Maîtrise des impacts et risques liés à l?exploitation des hydrocarbures de roche mère : enjeux, verrous et pistes de recherche. 2011. Notes 1. Dans les faits, le terme « schiste » présente un sens très large (toute roche susceptible de se déliter en feuillets) et il pourrait être plus juste de lui privilégier le terme anglo-saxon de shale qui traduit mieux l?origine sédimentaire argileuse ou marneuse des roches en question, très différentes des schistes. 2. IFP Énergies nouvelles. 3. Bureau de recherches géologiques et minières. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 25 géologiques environnantes) et la « cimentation » (coulis injec- tés en périphérie extérieure des tubages pour assurer l?étan- chéité de l?ouvrage). Les conditions de réalisation, de contrôle, d?exploitation et de suivi de ces éléments méritent une atten- tion toute particulière dans le cas de recours systématique à des travaux de fracturation hydraulique. De même, la ques- tion du comportement à long terme des forages devra égale- ment être considérée avec la plus grande attention. Le deuxième secteur d?intérêt concerne la zone d?injection au sein de laquelle se développent les fractures. Pour optimi- ser l?exploitation tout en limitant les risques, il convient que les fractures se développent sur des distances et des surfaces suffisamment importantes, tout en évitant qu?elles ne se propagent jusqu?à des discontinuités (failles, discordances) susceptibles d?autoriser la mise en communication des fluides de production avec des couches plus perméables. Une meilleure maîtrise du procédé passe par une amélioration de la compréhension et des capacités de prédiction des phénomènes d?initiation et de propagation des fissures ainsi que par le recours à des outils de surveillance, en particulier la technique d?écoute microsismique passive. Enfin, une réflexion approfondie mérite d?être engagée pour mieux comprendre les conditions d?apparition de « séismes induits », non systématiques, mais régulièrement mis en évidence au Texas, en Arkansas et, récemment, dans la région de Blackpool (Grande-Bretagne). Maîtriser les impacts sur la ressource en eau La grande majorité des situations accidentelles répertoriées aux États-Unis a concerné la pollution des aquifères (produits chimiques ou hydrocarbures), dont l?origine peut provenir de migrations dans le sous-sol (fuites de forages, zones faillées) ou résulter de défaillances en surface qui ont pour conséquence l?écoulement de substances vers les nappes aquifères. L?une des priorités est donc de maîtriser l?emploi d?additifs appropriés permettant de limiter le recours à des substances dangereuses pour l?homme et les écosystèmes (notamment les substances cancérigènes, mutagènes et reprotoxiques). Une analyse fine des produits envisagés par les exploitants, en termes de volume, de nocivité-toxicité et de réactivité, doit donc être entreprise. À ce titre, des réflexions en termes d?in- terdiction ou de substitution des substances les plus critiques sont à envisager. Pour ce faire, une transparence totale est requise sur la nature des fluides potentiellement injectés. Dans le même ordre d?idée, une analyse prévisionnelle de la nature et des teneurs des éléments traces d?origines minérale ou organique lixiviés de la roche mère, puis mis en solution par le fluide de fracturation, doit être menée afin de définir et dimensionner les techniques de traitement des effluents les plus adaptées. Pour réduire ces nuisances, des méthodes potentiellement alternatives à la fracturation hydraulique (utilisant notamment d?autres fluides d?injection) méritent d?être considérées avec attention. Limiter les risques et impacts liés aux installations et usages de la surface L?extraction d?hydrocarbures requiert le déploiement d?ins- tallations de surface destinées aux activités de forage, de col- lecte, de stockage, de traitement et de transport. Outre la prévention des risques inhérents à l?existence d?installations de mélange et d?injection, sous haute pression, de fluides com- portant divers produits chimiques, il conviendra d?identifier l?ensemble des impacts potentiellement induits par la filière pour mieux maîtriser leurs effets sur le milieu environnant. Parmi eux, on citera l?impact de l?activité sur la qualité de l?air ambiant, la consommation d?eau, les nuisances sonores et olfactives, la circulation d?engins, l?impact paysager et la limi- tation d?usage des terrains nécessaires à l?exploitation. Ces considérations mettent en lumière une autre suggestion forte énoncée dans le rapport commun aux trois organismes : le besoin de développer un bilan environnemental global de la filière basé sur des analyses systémiques transparentes et quantifiées. Seul ce bilan global permettrait de préciser le bien-fondé économique (ou non) de l?exploitation de cette nouvelle ressource énergétique dans le contexte français. Il devrait ne pas se limiter au seul bilan carbone, mais intégrer également les conséquences sur l?usage de l?eau et des terrains de surface et les impacts à moyen ou long terme, qu?ils soient de nature environ nementale ou sanitaire. ? Figure 1 Principe d?exploitation par fracturation hydraulique (source : http://www.connaissancedesenergies.org). NOUVELLES TECHNOLOGIES Abstract The potential extraction of shale gas generated a very lively social debate in France, illustrating the contrast between two logics: on the one hand the relevance to exploit an energy resource, available in France and, on the other hand, the serious questions related to the use of the ?hydro-fracking? technique in terms of environmental and health impacts. INERIS is not intended to support or reject any potential industrial sector but to make available to stakeholders an independent and integrative expertise concerning risk assessment and prevention. This paper presents the major scientific issues and research priorities to develop knowledge and reduce uncertainty regarding the consequences of the hydro-fracking technique. It focuses notably on the impacts and risks generated with respect to the rockmass, the water resources as well as those due to exploitation of surface facilities. BISPHÉNOL A ET PHTALATES 28 Contamination des prélèvements et exposition à l?hôpital RETARDATEURS DE FLAMME BROMÉS 30 Estimation de l?exposition dans un immeuble de bureaux. Couplage de mesures dans le sang, dans l?air et dans les poussières des bureaux MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS 32 Prédiction des propriétés physico-chimiques dangereuses des substances chimiques. Vers l?application des modèles QSPR dans un contexte réglementaire 35 Focus Prédiction des effets chroniques des substances chimiques sur la daphnie 36 Les effets du clotrimazole sur la stéroïdogenèse testiculaire chez le poisson zèbre 39 Focus Hydrocarbures polycycliques aromatiques : exposition, implication des macrophages humains NOUVELLES TECHNOLOGIES SUBSTANCES CHIMIQUES 28 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 BISPHÉNOL A ET PHTALATES CONTAMINATION DES PRÉLÈVEMENTS ET EXPOSITION À L?HÔPITAL Contributrices Céline Boudet T rès couramment utilisés dans la fabrication de divers plastiques, le bisphénol A (BPA) ainsi que les phtalates sont largement répandus dans notre envi- ronnement. Le bisphénol A est un monomère utilisé plus particulièrement dans la fabrication des matières plas- tiques polycarbonates et des résines époxy ; il entre aussi dans la composition de diverses autres matières plastiques telles que le polychlorure de vinyle (PVC). Ces matériaux sont utilisés non seulement dans la fabrication de dispositifs médicaux, de disques compacts, mais également dans la fabrication des films alimentaires et de bouteilles destinées à contenir des boissons. Les phtalates font quant à eux partie d?une famille chimique essentiellement utilisée dans l?industrie pour rendre souple et flexible certains plastiques. Ils sont présents dans de nombreux produits de consommation, par exemple dans cer- tains emballages de produits alimentaires, dans des médica- ments et des cosmétiques, dans certains matériaux de construction, peintures, jouets pour enfants ou même équi- pements médicaux [A]. Ces composés, phtalates et BPA, ne sont pas chimiquement liés aux plastiques dans lesquels ils sont employés et peuvent être relargués directement par le plastique par simple migration. Plusieurs études ont montré que ces molécules, très présentes dans nos produits de consommation courante ou dans notre environnement intérieur, ont des effets sur la reproduction et sur le développement chez l?animal [B] [C]. Il existe relative- ment peu de données sur la relation entre une exposition aux phtalates ou BPA et des effets sur la santé. Cependant, diverses études impliquant des femmes enceintes suggèrent que cer- tains effets comme une durée de gestation plus courte [D], un risque de fausse couche accru [E] ou un comportement néo- natal altéré [F] pourraient être liés à une exposition à ces subs- tances pendant la grossesse. De plus, il a été montré que les phtalates ainsi que le BPA peuvent pénétrer dans le placenta [G] [H]. Une exposition de courte de durée in utero, à des niveaux élevés de ces substances pendant la différenciation sexuelle, pourrait causer des effets permanents sur le dévelop- pement du système reproducteur du foetus [I]. Il est donc par- ticulièrement important de s?intéresser à l?évaluation de l?exposition des femmes enceintes. A Berman T., Hochner-Celnikier D., Calafat A. M., Needham L. L. et al. Phthalate exposure among pregnant women in Jerusalem, Israel: results of a pilot study. Environ Int 2009, 35, pp. 353-357. B Noriega N. C., Howdeshell K. L., Furr J., Lambright C. R., Wilson V. S., Gray, L. E. Pubertal administration of DEHP delays puberty, suppresses testosterone production, and inhibits reproductive tract development in male Sprague-Dawley and Long-Evans rats. Toxicol Sci, 2009, 111, pp. 163-178. C Moyer B., Hixon M. L. Reproductive effects in F1 adult females exposed in utero to moderate to high doses of mono-2-ethylhexylphthalate (MEHP). Reproductive Toxicology, 2012, 34 (1), pp. 43-50. D Latini G., De Felice C., Presta G., Del Vecchio A., Paris I., Ruggieri F., Mazzeo P. In utero exposure to di-(2-ethylhexyl)phthalate and duration of human pregnancy. Environ Health Perspect, 2003, 111 (14), pp. 1783-1785. E Sugiura-Ogasawara M., Ozaki Y., Sonta S-i, Makino T., Suzumori K. Exposure to bisphenol A is associated with recurrent miscarriage. Hum Reprod, 2005, 20 (8), pp. 2325-2329. F Engel S. M., Miodovnik A., Canfield R. L., Zhu C. et al. Prenatal phthalate exposure is associated with childhood behavior and executive functioning. Environ Health Perspect, 2010, 118, pp. 565-571. G Mose T., Mortensen G. K., Hedegaard M., et al. Phthalate monoesters in perfusate from a dual placenta perfusion system, the placenta tissue and umbilical cord blood. Reprod Toxicol, 2007, 23, pp. 83-91. H Balakrishnan B., Henare K., Thorstensen E. B., Ponnampalam A. P., Mitchell M. D. Transfer of bisphenol A across the human placenta. American Journal of Obstetrics and Gynecology, 2010, 202 (4), p. 7. I Wittassek M., Koch H. M., Angerer J., Bruning T. Assessing exposure to phthalates ? The human biomonitoring approach. Mol Nutr Food Res, 2010, 55, pp. 7-31. J Vandentorren S., Zeman F., Morin L., Sarter H., Bidondo M-L, Oleko A., Leridon H. Bisphenol A and phthalates contamination of urine samples by catheters in the ELFE pilot study: Implications for large-scale biomonitoring studies. Environ Res, 2011, 111, pp. 761-764. K Yan X., Calafat A., Lashley S. Smulian J., Ananth C., Barr D., et al. Phthalates biomarker identification and exposure estimates in a population of pregnant women. Hum Ecol Risk Assess, 2009, 15, pp. 565-578. Florence ZemanKarine Tack Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 29 vements avaient été réalisés à partir de leurs poches uri- naires, ce qui confirme l?hypothèse d?une contamination par le matériel médical. Exposition récente au DEHP à l?hôpital En ce qui concerne l?exposition aux phtalates, l?hypothèse d?une exposition récente au DEHP, à l?hôpital, quelques heures avant les prélèvements urinaires probablement par le système de perfusion, comme observé dans une étude précédente a été privilégiée. En effet, les femmes ayant eu un accouche- ment plus compliqué (césarienne ou forceps) auraient été perfusées plus longtemps que celles ayant eu un accouche- ment classique, ce qui se traduirait par une concentration supérieure en MEHP (métabolite primaire) et non en métabo- lites secondaires qui n?auraient pas eu le temps d?être formés. Conclusion Les biomarqueurs de BPA et de phtalates ont été retrouvés chez plus de 90 % des sujets, ce qui confirme le caractère ubiquitaire de l?exposition à ces substances de la population générale. La distribution des concentrations montre une grande variabilité des valeurs au sein de la population étudiée, suggérant diffé- rentes sources potentielles et divers facteurs pouvant influen- cer ces concentrations. Les questionnaires et les mesures environnementales de l?étude ELFE devraient permettre de mieux cerner les sources d?exposition et de mieux comprendre la variabilité observée. Les problèmes de contamination ou d?exposition par des dispositifs médicaux, mis en évidence dans l?étude pilote ELFE, devront être pris en compte lors de futures études de biosurveillance, et en particulier dans l?étude nationale ELFE. Les phtalates et le BPA font partie des substances étudiées dans le cadre de la cohorte ELFE (Étude longitudinale française depuis l?enfance) qui a pour objectif d?analyser le dévelop- pement physique, psychologique et social de l?enfant, en prenant en compte notamment l?impact des facteurs environ- nementaux. Les inclusions des sujets dans la cohorte nationale se sont déroulées, en 2011, sur quatre vagues (printemps, été, automne, hiver) de 4 à 8 jours. Avant que cette étude nationale ne soit lancée, une étude pilote a ainsi été réalisée en octobre 2007 en Rhône-Alpes et Seine-Saint-Denis, sur 571 naissances, afin de valider les procédures de collecte, de stockage et d?analyses des échantillons, mais aussi pour décrire les niveaux d?imprégnation des mères aux substances émergentes comme les phtalates ou le BPA. Méthodes Le recrutement de l?étude pilote a concerné toutes les nais- sances survenues du 1er au 4 octobre 2007 dans le département de Seine-Saint-Denis et dans la région Rhône-Alpes dans 30 maternités. Au total, 279 échantillons d?urine ont été collec- tés en salle de naissance. 258 dosages de bisphénol A libre et total dans les échantillons d?urine ont été réalisés à la suite d?une extraction liquide/liquide par chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC/MS-MS). Afin d?évaluer l?exposition au diéthyl- hexyl phtalate (DEHP), son métabolite primaire ? mono- 2-éthyl-5-hexylphtalate (MEHP) et deux de ses métabolites secondaires ? 2-éthyl-5-hydroxy-hexylphtalate (5OH-MEHP) ; 2-éthyl-5-oxo-hexylphtalate (5oxo-MEHP) ont été dosés dans ces 279 échantillons d?urine après hydrolyse enzymatique et analysés par chromatographie liquide couplée à la spectro- métrie de masse (LC/MS). Principaux résultats Analyse des niveaux retrouvés Le BPA total et le BPA libre ont été détectés respectivement dans plus de 90 % et 74 % des échantillons urinaires. La valeur médiane des concentrations en BPA était de 2,5 ?g/l, et celle du BPA libre était de 0,4 ?g/l. Pour les phtalates, les trois méta- bolites du DEHP ont été détectés dans plus de 95 % des échan- tillons d?urine. Les concentrations de ces métabolites s?étendaient de 0,2 à 1 587,9 ?g/l (avec une concentration médiane de 13,7 ?g/l pour le MEHP ; de 50,7 ?g/l pour le 5OH- MEHP, de 28,3 ?g/l pour le 5oxo-MEHP) [J]. Des analyses statistiques complémentaires ont permis de mettre en évi- dence que les concentrations urinaires en BPA et en MEHP (le métabolite primaire du DEHP) mesurées pour les accou- chements par césarienne ou forceps étaient significati- vement plus élevées que celles retrouvées pour les accouchements naturels. Relargage de BPA par les poches urinaires Afin de mieux comprendre cette observation, des analyses supplémentaires ont donc été réalisées sur les sondes uri- naires. En effet, ces dernières font partie des dispositifs médi- caux pouvant contenir du BPA et sont le plus souvent utilisées lors d?un acte chirurgical comme lors d?une césarienne. Des tests sur différentes sondes urinaires ont montré un relargage du BPA au cours du temps. De plus, après une enquête auprès des sages-femmes, il est apparu que, le plus souvent, lorsque les femmes avaient accouché par une césarienne, les prélè- SUBSTANCES CHIMIQUES Abstract The ubiquitous use of phthalates and bisphenol A (BPA) in plastics, medical devices and food packaging materials results in a widespread general population exposure. The ELFE pilot study reports measurement of urinary concentration of phthalate metabolites and BPA in France and provides a first assessment of the exposure of French pregnant women to these compounds. The median concentrations of total and free BPA measured in urine were similar to those measured in previous studies except for the highest concentrations. These results allowed us to identify a contamination with BPA that occurred from medical devices with urine probes when monitoring at delivery. High concentrations of primary metabolite of DEHP (Di-ethyl-hexyl phthalate), compared to other European and American studies were also observed and a very recent exposure at the hospital probably due to perfusion materials was also suspected. All these information about contamination and recent exposure will have to be taken into account for large-scale biomonitoring studies. 30 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Jessica Queron Karine TackCéline Boudet financés par l?Anses et le ministère chargé de l?Écologie, en partenariat avec Veolia Environnement Recherche et Innova- tion et le bureau d?études SEPIA Santé. Matériel et méthode La première phase du projet a consisté en la mise au point des méthodes de prélèvement et d?analyse des PBDE pour plu- sieurs matrices et pour 11 congénères. Une méthode de prélèvement de poussières déposées a été développée par l?INERIS photo 1 . Pour les prélèvements aériens, deux approches ont été retenues : des prélèvements actifs à l?aide de préleveurs MicroVol® sur un filtre quartz, suivi d?une cartouche SUPELCO® composée de mousses en polyu- réthane et d?une résine, et des prélèvements passifs à l?aide d?un échantillonneur en inox contenant une mousse en polyuréthane. La seconde phase du projet a consisté en une campagne de mesures in situ réalisée en novembre 2010 parmi les employés d?un immeuble de bureaux situé en Ile-de-France : 31 volon- taires (17 femmes et 14 hommes) ont participé à l?étude. Le protocole reposait sur la mise en oeuvre simultanée de mesures de PBDE dans le sang et dans les bureaux des volontaires (dans l?air et les poussières déposées sur les surfaces), ainsi que sur des questionnaires d?enquête. Après recueil individuel des consentements éclairés, les pré- lèvements sanguins ont été réalisés sur le lieu de travail des volontaires par une infirmière. Les participants ont également répondu à un certain nombre de questions sur leurs habitudes de transport, leur habitat et leur alimentation. Le recueil des poussières déposées dans les bureaux des par- ticipants (24 bureaux) a été réalisé par essuyage de la surface de plaques de 100 cm2 de même nature que celle des mobiliers des bureaux étudiés, disposées pour les besoins de l?étude pendant un mois ; les poussières déposées ont également été recueillies par essuyage sur les armoires présentes dans les bureaux. Concernant l?air des bureaux, les prélèvements passifs ont duré 28 jours (hauteur 2 m, photo 1 et les prélève- ments actifs se sont tenus le week-end (48 heures), dans 12 des bureaux étudiés. Photo 1 Dispositif de prélèvement d?air passif. L es polybromodiphényl éthers (PBDE), principaux retardateurs de flamme bromés (RFB), entrent dans la composition de nombreux produits manufactu- rés d?usage quotidien. Ils sont suspectés d?être des perturbateurs endocriniens et font l?objet d?interdictions ou de limitations d?usage variées au niveau international. Si les PBDE sont des substances ubiquitaires et persistantes dans l?environnement, leur devenir dans les milieux environ- nementaux est mal connu. L?exposition de la population générale aux PBDE reste à ce jour mal estimée, notamment en raison d?un manque de précision des méthodes d?estima- tion de l?exposition. L?alimentation est une voie d?exposition aux PBDE reconnue, mais de plus en plus d?études interna- tionales mettent en évidence le rôle également important de l?exposition aux poussières de l?air intérieur, en particulier dans les immeubles de bureaux. Dans ce contexte de connaissances lacunaires, en particulier en France, le projet proposé par l?INERIS en 2007 consistait à conduire une étude de faisabilité visant à mieux connaître, pour les PBDE, le continuum source-exposition-dose interne chez l?homme, en couplant, pour la première fois en France, des mesures des PBDE dans les poussières et l?air des bureaux et celles dans le sang de leurs occupants. Coordinateur et pro- moteur du projet d?étude, l?INERIS a réalisé ces travaux, Contributrices ESTIMATION DE L?EXPOSITION AUX RETARDATEURS DE FLAMME BROMÉS DANS UN IMMEUBLE DE BUREAUX Couplage de mesures dans le sang, dans l?air et dans les poussières des bureaux INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 31 A Antignac J.-P., Cariou R. et al. Exposure assessment of french women and their newborn to brominated flame retardants : determination of tri- to deca- polybromodiphenylethers (PBDE) in maternal adipose tissue, serum, breast milk and cord serum. Environmental Pollution, 2009, 157(1), pp. 164-173. B Battermann S. Brominated flame retardants in offices in Michigan, USA. Environment International, 2010, 36(6), pp. 548-556. C Toms L. M. L. Assessment of PBDEs in sample collected from indoor environments in South East Queensland, Australia. Chemosphere, 2009, 76(2), pp. 173-178. D Fromme H. et al. Human exposure to PBDE as evidenced by data from a duplicate diet study, indoor air, house dust, and biomonitoring in Germany. Environment International, 2009, 35(8), pp. 1125-1135. E Harrad S., Hazrati S et al. Concentrations of polychlorinated biphenyls in indoor air and polybrominated diphenyl ethers in indoor air and dust in Birmingham, UK : implications for human exposure. Environmental Science and Technology, 2006, 40(15), pp. 4633-4638. Références SUBSTANCES CHIMIQUES Résultats et discussion Le protocole d?étude a été bien accepté par l?ensemble des volontaires. Les résultats indiquent que la somme des PBDE mesurés dans le sang des volontaires est comprise entre 0,2 et 12,5 ng/g de sérum (moyenne = 2 ng/g de sérum). Pour la plu- part des congénères recherchés, les valeurs sont du même ordre de grandeur que dans les autres études européennes et, en particulier, dans la seule étude française ayant recherché ces substances dans le sérum [A]. Les échantillons sanguins contiennent majoritairement du BDE209, congénère principal de la formulation commerciale déca-BDE, la dernière encore autorisée en Europe au début de cette étude (interdite en 2008). Les masses de PBDE dans les poussières déposées sont com- prises entre 1,2 et 19,3 ng/100 cm2 (pour un mois de dépôt). Dans l?air des bureaux, les concentrations en PBDE sont com- prises entre 2,8 et 26,9 ng/m3 pour les prélèvements actifs et entre 0,2 et 2 ng/m3 pour les prélèvements passifs. Les résultats obtenus par les deux méthodes de prélèvement ne sont pas corrélés. Ceci peut être dû à la taille de particules prélevées par ces deux systèmes, aux durées de prélèvements différentes et aux différences d?activité en semaine et le week-end. Même si les études sont peu nombreuses, limitant la comparaison, les concentrations mesurées dans l?air (actif et passif) dans les bureaux investigués au cours de ce projet sont inférieures à celles mesurées dans des bureaux aux États-Unis [B] et du même ordre de grandeur que celles mesurées dans des bureaux en Australie [C]. Les concentrations dans les bureaux investigués sont globalement supérieures aux concentrations mesurées par les mêmes méthodes dans des logements en Allemagne [D], ce qui est en accord avec Harrad [E]. Par ailleurs, cette étude a permis de démontrer l?importance de mesurer les PBDE légers, très rarement étudiés, mais les incertitudes associées restent toutefois importantes. Malgré la taille limitée de l?échantillon étudié, l?analyse statis- tique des résultats suggère quelques tendances, non extrapo- lables à l?ensemble de la population et des immeubles de bureaux. En particulier, au regard de la répartition des congé- nères dans chaque matrice figure 1 , il n?existe pas de corréla- tion significative (test de Spearman) entre les teneurs observées. Toutefois, lorsque l?on exclut les deux composés les plus légers (BDE1 et BDE12), on observe un lien significatif entre les concentrations totales en PBDE dans l?air (prélève- ments actifs) et dans le sang. Conclusion et perspectives Ce projet a montré la faisabilité d?une campagne de mesures environnementales et sanguines chez des employés de bureaux. Au regard des résultats de cette étude exploratoire, il apparaît pertinent d?orienter le protocole vers d?autres sources d?exposition que les bureaux, notamment les trans- ports ou l?alimentation. Enfin, l?utilisation des PBDE étant progressivement abandonnée, des études visant certains retardateurs de flammes bromés de remplacement pourraient être envisagées. Figure 1 Répartition des congénères dans chaque matrice. Abstract Polybromodiphenyl ethers are a family of 209 congeners widely used as brominated flame retardants in consumer products. They have the potential to be released into the environment and are suspected to be associated with endocrine disruption. PBDE are ubiquitous and persistent in environment, but the population exposure is not well known. The aim of this project was to compare measurements of PBDEs in dust and air from offices and in the blood of their occupants and to explain PBDE levels with declared exposures. The first step was to develop and optimize some sampling and analysis methods for blood, air and dust. Eleven congeners were studied. In the second step, about thirty volunteers and their own office were included in the study. PBDEs concentrations in blood ranged from 0,2-12,5 ng/g serum (mean is 2 ng/g serum), the major congener is BDE209. For most congeners, values are in the range of those found in European studies. The project does not reveal any significant relationship between concentrations in the air and the dust deposited in the investigated offices and blood levels of their occupants. Some relationships could be further investigated in a larger group using most specific tools and focusing on novel flame retardants. 32 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Guillaume Fayet Patricia Rotureau L? INERIS est reconnu au plan international dans le domaine de l?évaluation de l?explosibilité et de l?in- flammabilité des substances chimiques (risques d?explosion et d?incendie). Dans ce domaine, l?exper- tise repose essentiellement sur la réalisation d?essais selon des référentiels réglementaires. Or, l?approche par modélisation moléculaire a connu ces der- nières années un essor important lié à l?accès à des ordinateurs toujours plus puissants. Ainsi, elle peut dans certains cas se substituer à l?expérience ou aider à identifier les substances les plus à risque qu?il est indispensable de tester. Aussi, depuis plusieurs années, l?INERIS travaille au développement de méthodes prédictives telles que les méthodes QSAR/QSPR (Quantitative Structure-Activity/Property Relationship) pour l?évaluation des propriétés physico-chimiques dangereuses des substances chimiques [A]. Ces méthodes sont très déve- loppées et très utilisées dans la recherche pharmaceutique ou biologique ainsi que pour l?évaluation des risques toxicolo- giques et pour l?environnement (écotoxicité, etc.). Dès 2007, le programme de recherche REPLACE (Recherche sur les propriétés et l?activité de composés explosifs, 2007-2010) A Rotureau P., Fayet G., Marlair, G., Michot C., Joubert L., Adamo C. Évaluation de l?explosibilité des substances chimiques. Des approches expérimentales classiques à la prédiction par la chimie quantique et les méthodes statistiques QSPR. Actualité Chimique, 2010, 337, p. 51. B Fayet G., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Development of a QSPR model for predicting thermal stabilities of nitroaromatic compounds taking into account their decomposition mechanism. J. Mol Model, 2011, 17, p. 2443. C Fayet G., Del Rio A., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools. Mol Inf, 2011, 30, p. 623. D Gaussian 09. Gaussian Inc., Pittsburg, PA, USA, 2009. E Guidance document on the validation of (quantitative) structure-activity relationships [(Q)SAR] models. OECD, 2007. F Papa E., Kovarich S., Gramatica P. Development, validation and inspection of the applicability domain of QSPR models for physicochemical properties of polybrominated diphenyl ethers. QSAR Comb Sci, 2009, 28, p. 790. G Dearden J. C., Cronin M. T. D., Kaiser K. L. E. How to not develop a quantitative structure-activity or structure-property relationship (QSAR/QSPR). SAR QSAR Environ Res, 2009, 20, p. 241. H Fayet G., Rotureau P., Prana V., Adamo C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds. Process Saf Prog, accepté. I Kamlet M.J. The relationship of impact sensitivity with structure of organic high explosives. 1. Polynitroaliphatic explosives. 6th Symposium International on Detonation, Coronado, CA, 1976, p. 69. J Wang R., Jiang J., Pan, Y. Kao H., Cui Y. Prediction of impact sensitivity of nitro energetic compounds by neural network based on electrotopological-state indices. J Hazard Mater, 2009, 166, p. 155. K Prana V., Fayet G., Rotureau P., Adamo C. Development of validated QSPR models for impact sensitivity of nitroaliphatic compounds. J Hazard Mater, accepté. L QSAR Toolbox : www.qsartoolbox.org. M (Q)SAR Model Reporting Format Inventory : qsardb.jrc.it/qmrf/. N Projet PREDIMOL : www.ineris.fr/predimol Descripteurs moléculaires NO2 Propriété expérimentale Modèle QSPR Figure 1 Principe d?une méthode QSPR. PRÉDICTION DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DANGEREUSES DES SUBSTANCES CHIMIQUES Vers l?application des modèles QSPR dans un contexte réglementaire Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 33 permettant de déterminer pour quelles molécules les prédictions sont fiables ; du modèle en termes de corrélation et de prédiction, incluant donc la mesure de son pouvoir prédictif pour un jeu de molécules de validation ; si possible, mis en jeu au travers des descripteurs employés et de la struc- ture du modèle. Les performances des modèles sont évaluées sur la base de différents critères statistiques [F] [G]. La qualité d?ajustement du modèle est vérifiée par la corrélation entre les valeurs cal- culées et expérimentales de son jeu d?entraînement. La vali- dation interne du modèle est réalisée à l?aide d?une méthode de validation croisée (cross-validation method) qui permet d?évaluer sa robustesse. Une méthode dite de « Y-randomisa- tion » est également réalisée afin de s?assurer que le modèle n?a pas été obtenu par chance. Enfin, l?évaluation de son pouvoir prédictif est réalisée sur un jeu de données externes (jeu de validation), non employées pour le développement du modèle. Prédiction de la sensibilité à l?impact des nitroaliphatiques Dans le cadre des travaux menés par l?INERIS, des modèles QSPR ont été développés pour prédire la sensibilité à l?impact de différentes substances explosives nitrées (nitroaroma- tiques, nitramines et nitroaliphatiques) avec de bonnes per- formances [H]. La sensibilité à l?impact (h 50 %) est une propriété importante car elle caractérise la tendance du matériau à engendrer une décomposition (potentiellement explosive) sous l?effet d?un impact. Pour cette propriété, des modèles QSPR ont déjà été développés par le passé, mais aucun ne répond à l?intégralité des principes OCDE (pas de validation externe dans les modèles de Kamlet [I], une mauvaise robustesse et un domaine d?applicabilité non défini pour ceux de Wang [J]). Des modèles multilinéaires ont donc été développés à l?INERIS pour prédire la sensibilité à l?impact de nitroaliphatiques (à partir d?une base de données de 50 composés) en a initié le développement de premiers modèles QSPR fiables pour la chaleur de décomposition des composés nitroaroma- tiques [B] [C]. Fort de ce succès, le développement de modèles QSPR est désormais poursuivi pour d?autres propriétés phy- sico-chimiques dangereuses (notamment pour la réglemen- tation REACh) et d?autres familles de composés chimiques selon une méthode robuste permettant d?envisager leur utili- sation dans un contexte réglementaire. Relations quantitatives structures-propriétés (QSPR) Les méthodes QSPR consistent à relier de manière quantitative une propriété expérimentale à la structure moléculaire d?une substance, comme illustré en figure 1. Afin de décrire cette structure moléculaire, des descripteurs de plusieurs types peuvent être employés : constitutionnels (par exemple, nombre de groupements, atomes), topologiques (basés sur la connec- tivité des atomes dans la molécule), géométriques (caractéri- sant la géométrie 3D de la molécule) ou quantiques (regroupant les informations énergétiques, électroniques et de réactivité). Ces derniers peuvent être obtenus par des méthodes de chimie quantique telle que la Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) à l?aide du logiciel Gaussian 09 [D]. Il s?agit de mettre en place une équation mathématique (ou un algorithme) entre la propriété macroscopique à prédire et une série de descripteurs à l?échelle moléculaire. Pour ce faire, dif- férents outils de traitement de données peuvent être employés : algorithmes génétiques, réseaux de neurones ou régressions multilinéaires. Pour utiliser les données prédites par ces modèles QSAR/QSPR à des fins réglementaires, l?OCDE a mis en place en 2004 une série de cinq principes de validation auxquels doivent répondre les modèles [E] : par le modèle, incluant le protocole et les conditions expérimentales ; - incluant la définition des différents paramètres employés ainsi que les méthodes de calcul éven- tuellement utilisées pour les obtenir ; SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 2 Corrélation entre les valeurs de sensibilité à l?impact expérimentales et calculées par le modèle (Eq. 1). Figure 3 Résultats du test de Y-scrambling représentant la valeur des coefficients R²random, en fonction de la corrélation entre les valeurs Y expérimentales et redistribuées aléatoirement (R²Yrandom/Yexp). ? 34 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 répondant à tous les principes OCDE [K]. À titre d?exemple, en considérant 66 descripteurs constitutionnels, un modèle quantitatif représenté par une équation multilinéaire à trois descripteurs (Eq. 1) a été obtenu : 50 % N/n NO2 où nN/natom est le nombre relatif d?atomes d?azote, nsingle le nombre de liaisons simples, et nNO2 le nombre de groupements NO2. D?un point de vue chimique, la présence du groupement NO2 était attendue, puisqu?il est connu que le mécanisme prin- cipal impliqué dans la décomposition des composés nitroali- phatiques est la dissociation de la liaison C-NO 2. Ce modèle est caractérisé par une bonne corrélation (R²=0,88), comme le montre la figure 2 . Il est robuste (Q² LOO=0,85) et présente un pouvoir prédictif important (R²ext=0,81), en parti- culier dans son domaine d?applicabilité (R²in=0,78). La méthode de Y-scrambling a également validé le modèle, puisque les coefficients R² obtenus après redistribution aléa- toire des valeurs expérimentales sont faibles (avec une valeur moyenne R² YS=0,09) comme indiqué sur la figure 3 . Ce modèle permet donc de prédire la valeur de la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques par la seule connais- sance de trois descripteurs constitutionnels, qui sont facile- ment calculés à partir de la structure 2D des molécules. Ce modèle QSPR est, à notre connaissance, le premier modèle répondant aux exigences d?une utilisation dans un cadre régle- mentaire (cinq principes OCDE) pour prédire la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques. En effet, il a été validé avec des méthodes de validation interne (pour caractériser la robustesse) et externe (caractérisant la prédictivité) et son domaine d?applicabilité a été clairement défini. Mise à disposition et acceptabilité des modèles QSPR Une fois validés, les modèles peuvent être utilisés pour prédire la propriété étudiée pour des substances chimiques de struc- ture moléculaire « proche ». Ils peuvent aider notamment à la prédiction de la propriété pour des substances chimiques encore non synthétisées (optimisation de procédés ou subs- titution de substances, par exemple). Dans certains cas, les modèles peuvent également permettre la compréhension des mécanismes mis en jeu dans la propriété étudiée. L?utilisation des modèles QSPR pour prédire les propriétés des substances chimiques est même recommandée dans le cadre de la nouvelle réglementation REACh pour peu qu?ils répondent aux exigences des principes OCDE. Des modèles validés sont ainsi disponibles dans : (de l?OCDE et de l?ECHA), une boîte-outil accessible gratuitement, connue et utilisée largement par les industriels et les instances réglementaires. Elle est principa- lement dédiée à la toxicité des substances, qui regroupe diffé- rentes méthodes alternatives (read across et modèles QSAR/ QSPR). Néanmoins, la version 2.1 propose un module dédié à la prédiction des propriétés physico-chimiques (y compris celles d?explosibilité, comme montré en figure 4 ), même si aucun modèle lié aux propriétés physico-chimiques dange- reuses n?y figure jusqu?à présent. mise en place par le JRC (Joint Research Center) [M]. Les modèles intégrés y sont validés selon un certain nombre de critères définis dans un fichier QMRF (QSAR Model Reporting Format), fichier très complet assurant la transparence des modèles développés et leurs per- formances (nécessaire également pour l?intégration des modèles dans la QSAR Toolbox). Les démarches nécessaires à l?acceptation des nouveaux modèles QSPR développés par l?INERIS dans la QSAR Toolbox ont été initiées et le modèle précédemment présenté (Eq. 1) a reçu un avis favorable pour une intégration prochaine au sein de l?outil. Le succès de ces premiers travaux a mené à la mise en place du projet ANR PREDIMOL [N] (PREDIction des propriétés phy- sico-chimiques des produits par modélisation MOLéculaire) piloté par l?INERIS pour la période 2010-2013 au sein duquel de nouveaux modèles pour la prédiction des propriétés physico- chimiques requises par REACh sont en développement pour les peroxydes organiques et les amines. Collaboration Chimie ParisTech ? Équipe de modélisation des systèmes complexes. Figure 4 Aperçu de la QSAR Toolbox de l?OCDE et de l?ECHA. Abstract New theoretical methodologies were developed to access robust QSPR models to predict the properties of explosibility of chemicals. Several models dedicated to the prediction of explosibility properties (thermal stability and sensitivity to impact) of nitro compounds were derived following the requirements of OECD for acceptance within the regulatory framework of chemicals (e.g. REACh). To allow their use by industrials and by regulatory instances, they will be integrated into the OECD/ECHA QSAR Toolbox and the JRC QSAR database. Current researches, in the PREDIMOL project, are dedicated to the development of new models for other hazardous physico-chemical properties and other families of compounds (organic peroxides and amines). ? La daphnie Daphnia magna est un crustacé classiquement utilisé pour les tests d?écotoxi- cité. En particulier, les tests aigus (de courte durée, 48 heures, se focalisant sur la survie) et les tests chroniques (de durée plus longue, 21 jours, avec un suivi d?effets sublétaux, sur la reproduction notamment) avec cet organisme sont demandés dans des contextes réglemen- taires comme celui de REACh (pour les subs- tances produites ou importées à plus de 100 tonnes par an en particulier). Le test chro- nique étant beaucoup plus coûteux que le test aigu, un modèle mathématique, capable de relier les effets aigus, la structure chimique des substances et les effets chroniques de façon pertinente, serait particulièrement utile pour réduire les coûts, le temps et l?utilisation d?in- vertébrés dans le cadre de l?évaluation du risque écotoxicologique. Nous avons élaboré notre modèle sur la base des données mises à disposition par le minis- tère japonais de l?Environnement (http://www. env.go.jp/chemi/sesaku/02e.pdf) sur son site Internet. Nous avons pu disposer des EC50 (concentration d?exposition donnant lieu à 50 % d?effet) à 48 heures et à 21 jours pour 244 substances. Nous n?avons retenu que les données pour des composés organiques, qui sont plus pertinents que les inorganiques pour établir des relations entre structure et activité. Le jeu de données a été séparé en un jeu d?ap- prentissage pour estimer les paramètres du modèle et un jeu de validation pour valider la pertinence du modèle. Les paramètres phy- sico-chimiques tels que la solubilité aqueuse et le coefficient de partage entre l?octanol et l?eau (log P) ont été calculés à l?aide d?un logiciel libre (ALOGPS 2.1). Ce même coefficient de partage, tenant compte de l?ionisation pour les substances inionisables (log D), a été calculé à l?aide du logiciel en ligne SPARC. La classifica- tion chimique a été effectuée à l?aide de l?outil de profilage ECOSAR, disponible dans la boîte à outils OCDE. La mise en relation entre les EC50 aiguës et chroniques a tout d?abord permis de mettre en évidence une classe chimique particulière, les anilines, pour lesquelles les ratios entre les effets sur la survie à 48 heures et les effets sur la reproduction à 21 jours sont bien supérieurs à ceux observés pour les autres classes chimiques, ce qui souligne un mode d?action particulier. Une fois les anilines retirées des jeux d?appren- tissage et de validation (151 substances pour l?apprentissage et 62 pour la validation), une relation linéaire a pu être mise en évidence figure 1 . Elle rend bien compte de la relation entre les EC50 aiguës et chroniques du jeu d?apprentissage (coefficient de corrélation de 0.89) et du jeu de validation (coefficient de cor- rélation de 0.82) en satisfaisant les critères de validité établis par Golbraikh et al. (2003). PRÉDICTION DES EFFETS CHRONIQUES DES SUBSTANCES CHIMIQUES SUR LA DAPHNIE Figure 1 Régression par la méthode des moindres carrés permettant de prédire la toxicité chronique en fonction de la toxicité aiguë. FOCUS Nous avons pu établir un domaine d?application de notre modèle, en le limitant aux composés organiques, en dehors des anilines et des amines aromatiques qui peuvent s?hydrolyser en anilines. Notre modèle est applicable à des substances dont le log P est compris entre 0.4 et 5.9, et dont le log D (pour les substances ionisables) est compris entre - 5.3 et 5.7. En moyenne, l?erreur sur le logarithme de la prédiction dans le jeu de validation était de 0,28, et il n?a dépassé 1 que dans moins de 4 % des cas. Notre modèle fournit donc une pré- diction de bonne qualité, qui peut s?avérer suffisante dans de nombreux cas et ne pas nécessiter la réalisation du test chronique si l?information aiguë est disponible. Contributeurs Enrico Mombelli Alexandre Pery INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 35 36 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 I l est aujourd?hui clairement admis que des composés chimiques, d?origine naturelle ou de synthèse, présents dans les milieux aquatiques sont capables de perturber l?endocrinologie et l?homéostasie des organismes. Ces substances, appelées perturbateurs endocriniens (PE), repré- sentent un large éventail de contaminants de l?environnement, qui interfèrent avec le système endocrinien via de multiples modes d?action. Au cours des dernières décennies, de nom- breux travaux ont permis de montrer que ces produits chimiques peuvent agir comme des agonistes des récepteurs des hormones stéroïdiennes et induire des effets biologiques similaires à ceux des hormones endogènes. C?est le cas de nom- breux produits chimiques comme, par exemple, les alkylphé- nols ou le bisphénol A, qui miment l?action des oestrogènes et induisent des effets féminisants. Toutefois, d?autres méca- nismes peuvent rendre compte de la perturbation endocri- nienne chez les organismes aquatiques. En particulier, on sait que les PE peuvent agir sur les cytochromes P450 impliqués dans la stéroïdogenèse. La stéroïdogenèse est le processus responsable de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes telles que les oestrogènes et les androgènes, qui jouent un rôle Contributeurs A Hinfray N., Porcher J. M., Brion F. Inhibition of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) P450 aromatase activities in brain and ovarian microsomes by various environmental substances. Comparative Biochemistry and Physiology C, 2006, 144 (3), pp. 252-262. B Leal M. C., de Waal P. P., García-López A., Chen S. X., Bogerd J., Schulz R.W. Zebrafish primary testis tissue culture: an approach to study testis function ex vivo. General and Comparative Endocrinology, 2009, 162(2), pp. 134-138. LES EFFETS DU CLOTRIMAZOLE SUR LA STÉROÏDOGENÈSE TESTICULAIRE CHEZ LE POISSON ZÈBRE Nathalie HinfrayDamien Baudiffier C Schulz R. W., de França L. R., Lareyre J.-J., Le Gac F., Chiarini-Garcia H., Nobrega R. H., Miura T. Spermatogenesis in fish. General and Comparative Endocrinology, 2010, 165 (3), pp. 390-411. Baudiffier D., Hinfray N., Vosges M., Creusot N., Chadili E., Porcher J. M., Schulz R. W., Brion F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish. Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39. Hinfray N., Baudiffier D., Leal M. C., Porcher J. M., Aït-Aïssa S., Le Gac F., Schulz R. W., Brion F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole. General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317. François Brion Jean-Marc Porcher Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 37 prépondérant dans le développement et la reproduction. Parmi les substances chimiques connues pour agir sur les cytochromes P450, impliqués dans la biosynthèse hormonale, figurent les azoles [A]. Cette famille de molécules regroupe des composés qui sont utilisés dans diverses applications comme agents antifongiques en agriculture, en médecine humaine et vétérinaire. Bien que l?occurrence environnementale de ces composés soit peu renseignée, des études récentes montrent que des azoles tels que le propiconazole, le tebuconazole, le prochloraz ou encore le clotrimazole sont présents dans les effluents de station d?épuration ainsi que dans les eaux de sur- face. Cependant, les mécanismes et effets in vivo de ces com- posés sur le système endocrinien et la reproduction des poissons sont peu renseignés. Dans ce contexte, nous nous sommes spécifiquement intéressés aux effets du clotrimazole, une substance pharmaceutique utilisée dans le traitement des mycoses vaginales, sur la stéroïdogenèse testiculaire et la bio- synthèse d?androgènes. Pour ce faire, une série d?expérimen- tations combinant des modèles in vivo et in vitro a été menée chez une espèce modèle largement utilisée en toxicologie et en écotoxicologie, le poisson zèbre (Danio rerio). In vivo, l?exposition de poissons mâles au clotrimazole induit une augmentation concentration-dépendante de l?expression de gènes et de protéines de la stéroïdogenèse testiculaire figure 1 . Il s?agit des gènes cyp17a1 et cyp11c1, codant respecti- vement pour le cytochrome P450c17 ?-hydroxylase 17,20 lyase et le P450 11 ?-hydroxylase qui sont directement impliqués dans la synthèse de 11 kéto-testostérone (11KT), un puissant androgène 11-oxygéné chez les poissons. Au niveau cellulaire, l?induction de ces P450 est localisée dans les cellules de Leydig, des cellules interstitielles qui supportent la synthèse hormo- nale dans les testicules. Afin de déterminer si le clotrimazole agit directement sur la gonade pour réguler la stéroïdogenèse, nous avons utilisé un modèle d?explants de testicules de pois- sons zèbres. Il s?agit d?un modèle développé par Rüdiger Schulz à l?université d?Utrecht (Pays-Bas), qui consiste à cultiver in vitro des testicules pour étudier la stéroïdogenèse et la sper- matogenèse en dehors de toutes régulations extragonadiques [B]. Dans notre étude, ce modèle a été utilisé pour exposer in SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 1 Induction concentration-dépendante de l?expression testiculaire du gène cyp17a1 (A) et de la protéine P450c17 dans les cellules de Leydig (B) de poisson zèbre après sept jours d?exposition au clotrimazole. 8 7 6 5 4 3 2 1 0 SC 0.145?M 0.29?M ** * E x p é ri e n c e r e la ti v e d u g è n e c yp 17 a1 0.725?M 1.45?M ** ** A B Visuel de mauvaise qualité vitro les testicules à des concentrations croissantes de clotri- mazole. Après une semaine de culture, nous avons montré que, contrairement aux expositions in vivo, le clotrimazole n?affecte pas l?expression des gènes de la stéroïdogenèse. Par contre, il inhibe la synthèse d?androgène figure 2 . Cette faculté de perturber la synthèse d?androgène in vitro n?est pas res- treinte au clotrimazole, mais s?observe aussi pour d?autres composés azolés comme le propiconazole, le fenbuconazole ou le kétoconazole. Les différences observées entre les expériences in vivo et in vitro suggèrent que le clotrimazole n?agit pas directement sur les testicules pour réguler la transcription et la synthèse des gènes et protéines de la stéroïdogenèse. Toutefois, il agit directement sur les testicules pour perturber la synthèse d?androgène. In vivo, l?induction des gènes de la stéroïdogenèse est interpré- tée comme une réponse compensatoire aux inhibitions de la synthèse d?androgènes et impliquerait des régulations au niveau hypophysaire. Chez les vertébrés, la stéroïdogenèse gonadique est sous le contrôle de l?axe hypothalamo-hypo- physaire. Les hormones pituitaires LH (hormone lutéinisante) et FSH (hormone folliculo-stimulante) régulent la stéroïdoge- nèse et la gamétogenèse en interagissant avec leur récepteur gonadique. Pour étudier les effets du clotrimazole sur l?axe hypophyse-gonade, les expressions d?un ensemble de gènes cibles ont été mesurées suite à des expositions in vivo. Au niveau hypophysaire, le clotrimazole induit l?expression du gène codant pour la sous-unité béta de FSH, qui est connu pour réguler positivement la stéroïdogenèse chez les poissons [C]. Au niveau testiculaire, l?expression du récepteur de la FSH (FSHR) est induite et est significativement corrélée à l?expres- sion des gènes de la stéroïdogenèse. De même, le gène igf3 codant pour un facteur de croissance, qui s?exprime spécifi- quement dans les cellules de Sertoli et qui est régulé par la FSH, est induit. L?ensemble de ces données montrent que la voie de signalisation FSH/FSHR est impliquée dans les altérations testiculaires induites par le clotrimazole. Outre ces modifica- tions moléculaires et cellulaires, l?exposition au clotrimazole induit également des modifications tissulaires. En effet, ? 38 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 une prolifération des cellules de Leydig dans l?espace interstitiel du testicule, s?accompagnant d?une augmentation du rapport gonado-somatique, a été observée. Cette typolo- gie de réponse histologique et tissulaire n?est pas restreinte au clotrimazole, mais a été observée avec d?autres composés azolés à usage pharmaceutique. En conclusion, nos travaux ont permis de montrer que le clo- trimazole était capable d?agir sur le système endocrinien en altérant la stéroïdogenèse gonadique et la biosynthèse hor- monale, selon un mécanisme original faisant intervenir des perturbations au niveau hypophysaire. Nous montrons l?intérêt d?une démarche expérimentale combinant des modèles in vitro sur culture d?explants de testicules, et in vivo sur des organismes entiers et la mesure d?un ensemble de gènes fonctionnels de l?axe hypophyse-gonade, pour carac- tériser le mode d?action et les effets perturbateurs endocri- niens du clotrimazole. Cette approche pourrait être étendue à d?autres composés azolés qui contaminent le milieu aqua- tique ainsi qu?à d?autres substances chimiques, en vue de caractériser leur potentiel PE. ? Figure 2 Culture d?explant de testicule de poisson zèbre et effet du clotrimazole sur les concentrations en androgène (11 KT) mesurées dans le milieu de culture après six jours. Remerciements Programme P190 NEMO du ministère de l?Écologie, du Déve- loppement durable et de l?Énergie. Collaborations Rüdiger Schulz, université d?Utrecht, Pays-Bas ; Alexis Fostier, INRA-LPGP, Rennes. Abstract Clotrimazole (CLO) is a pharmaceutical fungicide that has been recently detected in aquatic environment but little is known about its endocrine disrupting potency in fish. In vivo exposures of male zebrafish to CLO led to inductions of steroidogenic gene and protein expressions. Using zebrafish testicular explant culture, no effect of CLO was observed on transcript levels of steroidogenic enzymes but it inhibited 11 ketotestorone (11-KT) release in the medium. It suggests that CLO does not act directly on testis. Induction of these genes could be interpreted as a compensatory biological response to inhibition of cytochrome P-450 dependent steroidogenic enzymes. To support this hypothesis, a network of functional genes of the pituitary-gonad axis was used. We showed that CLO induce a cascade of molecular events in pituitary and testes. Transcript levels of genes encoding for folliculo- stimulating hormone (FSH), testicular FSH receptor and steroidogenic enzymes were induced. These molecular events are consistent with the involvement of FSH in inducing steroidogenic gene expressions to compensate the inhibitory action of CLO on 11-KT synthesis. Our study highlights the relevance of studying a network of genes of the pituitary-gonad axis to investigate the mode of action of compounds acting as inhibitor of P450-steroidogenic enzymes. 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0.2?M 1?M 5?M *** C o n c e n tr a ti o n r e la ti v e e n 1 1 K T Contrôle Clotrimazole INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 39 Références La lutte contre la pollution environnementale est une préoccupation majeure des pays industria- lisés. Parmi les contaminants de l?environ- nement, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) tels que le benzo(a)pyrène (BaP), très répandus et présentant des effets délétères pour la santé humaine, font l?objet d?une attention particulière. Ils sont produits par la combustion incomplète de composés orga- niques. L?homme est exposé via l?ingestion de viande de barbecue, par inhalation d?air conta- miné et de fumée de cigarette. Ces HAP exercent une toxicité pléïotropique, notamment des effets cancérogènes. Bien que l?on connaisse le méca- nisme molé culaire de cette toxicité (via le récep- teur cytoplasmique aux hydrocarbures), les différentes cibles moléculaires des HAP, l?in- fluence des conditions d?exposition et des fac- teurs de susceptibilité individuelle sur leur toxicité restent mal connues, notamment au niveau des cellules humaines. Parmi les diffé- rents types cellulaires affectés par le BaP, le macrophage humain constitue une cible notable pertinente des hydrocarbures. Le transcriptome des macrophages humains en culture primaire a été analysé afin de mieux caractériser les cibles moléculaires macrophagiques du BaP, en lien avec ses effets toxiques. Ces travaux ont permis de caractériser de nouveaux gènes régu- lés par les HAP, d?identifier des mécanismes molé culaires intervenant dans ces régulations et leur implication potentielle dans les divers effets toxiques [A] [B] [C]. Une analyse plus fine de la régulation par les HAP des cibles géniques précédemment identifiées a été effectuée, concernant notamment l?influence d?éventuelles variations interindividuelles de réponse, d?un mode d?exposition in vivo ou de la nature du HAP utilisé. Les données obtenues montrent une réponse robuste des cibles étudiées en réponse au BaP, observé in vitro dans des macrophages humains issus de différents donneurs et in vivo chez le rat. L?induction de l?expression des cibles géniques apparaît cependant spécifique à cer- tains HAP, suggérant la faisabilité de les déve- lopper comme biomarqueurs pour évaluer l?exposition à une catégorie de HAP. La détermi- nation de la signature génique des macrophages humains normaux exposés au BaP permet d?aborder la réponse moléculaire aux HAP et de disposer de données quantitatives reliées à l?expression des gènes, susceptibles d?être modélisables par des outils mathématiques [D]. Les gènes surexprimés sont donc des biomar- queurs prédictifs prometteurs, utilisables en épidémiologie moléculaire et contribueraient à une meilleure évaluation des risques. Les mar- queurs (interleukine 1ß(IL-1ß) et cytochrome P450 1B1) induits par le BaP à la fois en réponse HYDROCARBURES POLYCYCLIQUES AROMATIQUES : EXPOSITION, IMPLICATION DES MACROPHAGES HUMAINS à des expositions in vitro et in vivo et présentant de faibles variations interindividuelles d?expres- sion à l?état basal pourraient ainsi représenter des cibles intéressantes pour des études de suivi de sujets exposés aux HAP. Ces marqueurs géniques permettraient de discriminer la réponse à différents types d?HAP, suivant le mécanisme d?action via le profil d?expression des gènes. Enfin, ils pourraient à terme être utiles pour intégrer l?ensemble de l?exposition aux HAP, notamment aux mélanges, ce qui cor- respond à la situation habituelle d?exposition à ces contaminants organiques. Contributrice Sophie Desmots Figure 1 Analyse par PCR quantitative de l?expression des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 (A), de l?induction de leur expression par le BaP (B) dans les macrophages humains en culture primaire (A, B) et de l?induction de l?expression des gènes IL1? et CYP1B1 dans les macrophages alvéolaires de rats exposés au BaP (C). Les macrophages humains provenant de sept donneurs différents ont été traités ou non par 2 ?M de BaP pendant 24 heures (A, B). Quatre rats ont été exposés ou non par voie intratrachéale à la dose de 3 mg/kg de BaP ; 24 heures après l?instillation, les macrophages alvéolaires sont collectés (C). L?expression des ARNm mesurée par les CT (Treshold Cycle) et l?expression relative des ARNm des gènes par rapport aux conditions témoins ont été analysées par PCR quantitative à l?aide d?amorces spécifiques des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 et du 18S (gène de référence)*, p < 0.05 (test t de Student), différence significative par rapport aux conditions témoins. A Pinel-Marie M.L., Sparfel L., Desmots S. et Fardel O. Aryl hydrocarbon receptor-dependant induction of the NADPH oxidase subunit NCF1/p47pbox expression leading to priming of human macrophage oxidative burst. Free Radical Biology and Medecine, 2009, 47, pp. 825-834. B Sparfel L., Pinel-Marie M.L., Boize M., Koscielny S., Desmots S., Pery A. et Fardel O. Transcriptional signature of human macrophages exposed to the environmental contaminant benzo(a)pyrene. Toxicology Sciences, 2010, 114, pp. 247-259. C Pinel-Marie M.L., Louarn L., Desmots S., Fardel O. et Sparfel L. Aryl hydrocarbon receptor- dependant induction of the IgA receptor Fc? by the environmental contaminat benzo(a)pyrene in human macrophages. Toxicology 2011, 290, pp. 89-95. D Pery A., Brochot C., Desmots S., Boize M., Sparfel L. et Fardel O. Predicting in vivo gene expression in macrophages after exposure to benzo(a)pyrene based on in vitro assays and toxicokinetic/ toxicodynamic models. Toxicology letters, 2011, 201, pp. 8-14. FOCUS RISQUES INDUSTRIELS 42 Risques technologiques majeurs et signaux faibles 44 Vulnérabilité des réservoirs aux explosions et aux impacts RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 46 Focus Inégalités environnementales : intégration des données socio-économiques 47 Évolution de la qualité de l?air en Europe sur dix ans. Première évaluation multimodèle 50 Focus Micro-organismes : modélisation du transport atmosphérique des aérosols biologiques couplée avec un modèle de survie 51 Bioanalyse des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques 54 Focus Accompagner le développement des phytotechnologies 55 Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des rejets industriels. Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 57 Géochimie du stockage géologique du CO 2 . Outils d?études des risques de remobilisation des métaux lourds 60 Évaluation de l?aléa mouvement de terrain lié aux processus naturels de dissolution des roches 63 Évaluation de la résistance à long terme des piliers des mines de fer du bassin lorrain NOUVELLES TECHNOLOGIES SITES ET TERRITOIRES 42 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Jean-Christophe Le Coze L a plupart des accidents technologiques majeurs sont toujours précédés de signes avant-coureurs. C?est ce qu?affirmait le sociologue Barry Turner dès les années 1970 [A]. En étudiant un grand nombre de rapports d?accidents, il a en effet montré que ces accidents étaient pré- cédés d?une « période d?incubation » au cours de laquelle des signaux étaient présents. Selon lui, un accident n?arrive pas soudainement ; il a une histoire, se développe dans le temps, en d?autres termes, il « couve ». Cette métaphore médicale (« l?incubation ») fait écho à la notion de latence utilisée plus tard par le psychologue James Reason [B]. Dans un système complexe (comme le sont souvent les organisations gérant une activité à risque ? pétrochimie, transport, nucléaire), les causes des accidents sont présentes bien avant que ces derniers ne surviennent. Le système renferme des « erreurs » dites latentes, dont les effets ne sont pas immédiatement visibles, mais qui peuvent favoriser des situations dangereuses, voire un acci- dent majeur. Les travaux de Barry Turner et James Reason nous conduisent au travail conséquent de Diane Vaughan [C]. Cette sociologue définit les signaux faibles comme des « informations ambiguës qui ne représentent pas des menaces claires et directes sur la sûreté/sécurité ». Les signaux faibles (incubation, latence) se caractérisent ainsi par la difficulté de détection et de traite- ment. Pourtant, Barry Turner considère que les notions de signaux et de période d?incubation restent fondamentales pour la sécurité industrielle. Détecter les informations perti- nentes en amont de l?accident permet en principe d?anticiper RISQUES RISQUES TECHNOLOGIQUES MAJEURS ET SIGNAUX FAIBLES Ève Guillaume l?événement et non de le « subir ». Réussir ce défi est ambitieux, mais il a pour objectif d?améliorer les pratiques de retour d?expérience dont la principale faiblesse réside dans le fait qu?il reste encore largement réactif. Enjeu industriel L?un des enjeux actuels des entreprises gérant une activité à risque est d?anticiper, le plus en amont possible, ce que nous pouvons appeler des « dérives ». Les études approfondies des accidents des navettes Challenger en 1986 [C] et Columbia en 2003 [D] ont apporté une vision très détaillée de la période d?incubation de Turner. Diane Vaughan a interprété ces cas comme des exemples de normalisation de la déviance table 1 au cours de laquelle l?organisation de la NASA s?éloigne pro- gressivement d?un fonctionnement sûr, en interprétant suc- cessivement les informations non pas comme des signaux d?alerte, mais comme des normes de fonctionnement. La problématique des signaux relève d?une triple difficulté : couvent avant l?accident, mais ils restent difficiles à détecter ; et le lien avec l?accident n?est pas évident ; et deviennent une nouvelle norme de travail. Axe de travail de l?INERIS et thèse sur les signaux faibles En principe, tous les accidents récents peuvent être l?objet d?investigations qui explorent la piste du traitement des signaux par l?entreprise, comme l?explosion de la raffinerie BP à Texas City (2005), le crash de l?AF 447 (Rio-Paris, 2009), l?acci- dent de la plateforme Deep Water Horizon (2010) ou encore la catastrophe nucléaire de Fukushima Daïchi (2011). Cette notion de signaux faibles fait partie des arrière-plans théo- riques et méthodologiques de l?INERIS pour traiter, dans ses programmes de recherche, de l?investigation des accidents (a posteriori) à l?évaluation (a priori) des risques technolo- giques [E] [F]. Pour alimenter ces réflexions, l?INERIS avec le département R&D d?EDF, a ainsi participé à l?encadrement d?une thèse réalisée par Ève Guillaume (2011), en partenariat avec le laboratoire Safety Science Group de l?université techno- logique de Delft (Pays-Bas). Ce travail de recherche a été financé par la FonCSI, entre 2005 et 2011. En immersion totale sur deux sites industriels (pétrochimie et sidérurgie), Ève Guillaume a réalisé une investigation de type sociologique (réalisation d?entretiens, d?observations in situ et étude de la documentation). Elle a étudié quatre scénarios d?accidents survenus sur les deux sites et le fonctionnement normal, à savoir le management des risques industriels. Les résultats de cette thèse ouvrent sur un certain nombre de constats qui prolongent, illustrent et approfondissent certains des thèmes identifiés par les auteurs précités (Barry Turner et Diane Vaughan). Elle définit les signaux faibles comme des données dont le sens n?est pas interprété comme des informa- tions pertinentes pour prévenir la survenue d?un accident. Ce sont pourtant des informations importantes dans le sens où elles sont récurrentes, latentes, et révèlent des causes organi- sationnelles des accidents. Ève Guillaume a identifié trois catégories de signaux faibles : techniques latentes répétées ; de coordination dans le travail ; des risques. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 43 Ces signaux sont faibles, car, dans chaque cas étudié, ils n?ont pas été détectés et traités comme des signaux permettant de prévenir l?accident, alors que leur lien avec l?événement s?est révélé, après coup, évident. Rejoignant, mais aussi illustrant concrètement la catégorisation informationnelle de Barry Turner table 2 , Ève Guillaume propose d?expliquer pourquoi les deux sites investigués sont dans l?impossibilité de traiter ces signaux. Le premier filtre est lié à la fragmentation des systèmes de remontée d?information ; peu de liens sont faits entre les multiples bases de données existantes, ce qui ne permet pas de donner du sens à ces dernières. Le deuxième filtre concerne le traitement des données connues. Les sites investigués privilégient et traitent les données précodées dans les outils de détection et de traitement des informations (audits, visites de terrain, etc.), car elles sont connues, au détriment des données peu ou mal connues parce que ne rentrant pas dans les catégories de précodage des outils. Le troisième filtre renvoie au fait que le domaine de la sûreté/ sécurité peut être largement pris en charge par des procé- dures formelles de gestion des données et rester déconnecté de l?activité opérationnelle. En privilégiant la forme au fond, les deux sites investigués n?utilisent pas le potentiel des don- nées émergeant du coeur de l?activité pour les interpréter comme de réelles connaissances sur leur activité, et plus précisément sur leurs risques. Ce travail de thèse [G] montre ainsi que les signaux faibles ne sont pas des catégories absolues, mais bien relatives aux contextes de traitement de l?information, au sein d?une organisation particulière [H]. Ces constats et interpré- tations permettent d?orienter les entreprises vers des solu- tions concrètes pour la gestion des risques, mais ils permettent également de prendre en compte cette dimen- sion dans l?évaluation de la sécurité industrielle. En prenant conscience des limites du fonctionnement de leur système de retour d?expérience, les entreprises à risque peuvent envisager d?améliorer leurs pratiques, comme décloisonner les systèmes ou encore approfondir les analyses d?incidents pour y introduire les connaissances du domaine des facteurs humains et organisationnels. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS 1. Des signaux informent d?un possible problème. 2. Les comportements des éléments techniques qui dévient des critères de sécurité sont analysés comme des signaux de dangers réels. 3. Une enquête sur les preuves de ces comportements est menée. 4. Après discussions, le comportement déviant du joint ? qui est à l?origine technologique de l?accident ? a souvent été « normalisé », définissant ainsi une nouvelle norme de travail. 5. Le risque devient ainsi acceptable, en accord avec la nouvelle norme. 1. L?information est complètement inconnue. 2. L?information est connue mais non complètement comprise. 3. L?information est connue par quelqu?un, mais n?est pas croisée au bon moment avec d?autres informations qui ont le potentiel de changer les représentations (l?information peut être répartie entre plusieurs organisations ou départements au sein de l?organisation ; elle peut être masquée par une masse d?autres informations ; des informations sont retenues volontairement). 4. L?information était disponible mais ne pouvait pas être traitée parce qu?elle n?a pas sa place dans les représentations, dans les modes actuels de vision du monde. Table 1 Étape de la normalisation de la déviance [C]. Table 2 Typologie informationnelle de Turner [A]. A Turner B. Man-made disasters. The failure of foresight. Wykeham, London, 1978. B Reason J. L?erreur humaine. Le travail humain, Presses Universitaires de France,1993. C Vaughan D., The challenger launch decision: risky technology, culture and deviance at NASA. University of Chicago Press, Chicago, 1996. D Vaughan D., History as cause. Chapter 8. Columbia accident investigation board. Report Vol. 1, Government Printing Office, Washington DC, August 2003. E Le Coze J.-C. Are organisations too complex to be introduced in technical risk assessment and current safety auditing? Safety science, 2005, 43, pp. 613-638. F Le Coze J.-C., An example of an organisational investigation in a French dynamite factory, Safety Science, 2010, 48, pp. 80-90. G Guillaume È. La prise en compte des signaux faibles d?accidents dans le retour d?expérience, Safety Science Group. Université technologique de Delft (Pays-Bas), 2011. H Weick K. Sensemaking in organizations, London: Sage, 1995. Abstract The topic of ?weak signals? in safety research is based on the idea that information about pending disasters exist in organisations beforehand. First Barry Turner, a sociologist, established the notion of ?incubation period? in the 70?s. According to his model, before an accident, some clues are potentially available but are mainly ignored by people of the organisation (a factory for instance). Twenty years later after Turner?s sociological contribution, in the 90?s, another sociologist, Diane Vaughan, developed this time the notion of weak signals. Weak signals are ambiguous and their direct link with safety cannot be asserted. They make sense for all only in retrospect. INERIS research maintains a strong interest in this concept as it can be used in both investigations following accidents and in the development of safety assessment methodologies including social sciences. INERIS launched a research in association with TU Delft, EDF R&D and financed by FonCSI in order to explore this topic. Between 2005 and 2011, a PhD student, Eve Guillaume, conducted a qualitative research in two industrial sites in France in order to understand how these organizations dealt with their weak signals. The thesis clarifies some definition issues in relation to weak signals and describes different layers of factors impeding information flows within companies. Références 44 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 L ? effet domino est inhérent à la sécurité et à la sûreté des sites industriels à risque. L?une des définitions peut être : « Action d?un phénomène dangereux affectant une ou plusieurs installations d?un établis- sement, qui pourrait déclencher un autre phénomène sur une installation ou un établissement voisin, conduisant à une aggravation générale des effets du premier phénomène. » - Arrêté du 29 septembre 2005. Historiquement, les plus grandes catastrophes industrielles ont été initiées par un événement primaire de faible ampleur qui s?est amplifié par réaction en chaîne, dite effet domino, jusqu?à atteindre des conséquences dramatiques pour l?homme d?une part, puis pour l?environnement naturel et industriel d?autre part. On recense de nombreux accidents dans le monde, dont les conséquences dévastatrices sont dues aux effets dominos faisant suite à une explosion initiale (Feyzin, La Mède, Buncefield, Texas City, Skikda, etc.). Ces accidents majeurs, associés à de nombreux autres événe- ments tels que l?explosion de l?usine AZF, en 2001, ont conduit les législateurs européens et français à réviser le cadre régle- mentaire. En France, la loi du 30 juillet 2003, transposée sous la forme de l?arrêté du 29 septembre 2005, impose aux indus- tries, soumises à autorisation, une évaluation quantifiée des risques en termes de probabilité, de cinétique, d?intensité et de gravité. Ainsi, un risque peut être évalué, maîtrisé et enfin accepté. L?analyse de risque doit prendre en compte, pour chaque équipement sensible, les agressions externes pouvant entraîner sa rupture et notamment l?onde de surpression externe. Ainsi, l?objectif du projet VULCAIN est de développer des outils simples et fiables pour l?analyse de la vulnérabilité des réservoirs aux explosions externes. L?étude comprend deux volets majeurs, une partie de modélisation théorique et une partie expérimentale à échelle réduite. En se basant sur l?observation post-accidentelle d?événements majeurs sur des sites à risque, on remarque que les dégâts de surpression affectant les réservoirs « sensibles », c?est-à-dire de contenance importante, sont majoritairement attribués au flambage circonférentiel de coque mince. Devant la com- plexité du problème mécanique, la prise en compte des effets de l?explosion sur les réservoirs atmosphériques est souvent limitée à un seuil de surpression admissible indépendant de tout paramètre physique. Des travaux plus récents distinguent plusieurs degrés d?endommagement mécanique et plusieurs cinétiques de perte de confinement. Cette discrétisation des dégâts observés permet de déterminer des valeurs seuils de surpressions maximales admissibles en lien avec une consé- quence déterminée. Ces valeurs ont été confortées par des travaux statistiques débouchant sur une quantification des probabilités d?effet domino. Ces méthodologies, issues du retour d?expérience post-accidentel, ont l?avantage d?être appli- cables de façon systématique pour une analyse de risque sur un site industriel possédant de nombreuses sources poten- tielles d?explosion directe comme indirecte. Toutefois, le domaine de fiabilité de ces méthodes statistiques est lié au nombre limité d?accidents étudiés et de structures impactées. Il semble complexe de couvrir l?ensemble des scénarios poten- tiels d?effet domino sans intégrer à la méthodologie les para- mètres physiques du réservoir. Afin d?intégrer l?aspect dynamique du comportement des réservoirs à la surpression dans un outil simple, certains auteurs se sont orientés sur des diagrammes pression-impulsion d?endommagement, basés sur une série de simulations éléments finis non- linéaires transitoires. Cette approche poussée possède plu- sieurs inconvénients limitant sa généralisation, notamment celui d?être très coûteux en temps de calcul. Afin d?insérer le comportement physique des réservoirs aux ondes de surpres- sion dans un outil simple d?analyse, il est proposé un modèle de comportement des coques minces en flambage circonfé- Contributeurs VULNÉRABILITÉ DES RÉSERVOIRS AUX EXPLOSIONS ET AUX IMPACTS Gaëtan Prod?homme Mathieu Reimeringer Figure 1 Schéma d?une explosion sur un site industriel. Figure 2 (ci-contre) Photographies de la table d?explosion des essais en laboratoire (PRISME ? Bourges). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 45 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS Abstract The occurrence of a chain reaction from blast on atmospheric storage tanks in oil and chemical facilities is difficult to predict. Current French practice for Seveso facilities assumes domino effects occur when the computed overpressure exceeds 200 mbar: a value determined from accident data. This could lead to conservative or dangerous assessments. To assess the validity of simple analytical models as design tools and to check the conformity of numerical simulations, small scale experimental studies were carried out to establish a benchmark. The first study presents blast test results performed on rigid instrumented cylinders to quantify the pressure space time loading distribution. A second study was performed on flexible cylinders at a reduced scale to quantify the structural response. Based on experience of the most recent accidents in France a simplified semi- analytical model based on Donnell?s equations and critical imperfection amplification thresholds was used to provide damage predictions. Numerical results show good agreement with the experimental data. Finally, reliable tools to predict atmospheric oil tank blast resistance have been developed. Some damage diagrams in the form of pressure impulse curves and safety recommendations for stakeholders are proposed to reduce domino effect risk. rentiel, dû à une pression dynamique externe. En se basant sur la théorie des coques de Kirchhoff-Love, modifiée par Donnell, une résolution modale des équations de mouvement du flam- bage élastique circonférentiel dynamique d?une coque mince imparfaite est proposée. La résolution numérique des équa- tions de mouvement permet d?obtenir le déplacement latéral de la coque en fonction des imperfections initiales de la géo- métrie. La détermination de l?endommagement est fondée sur une amplification critique des défauts géométriques initiaux associée à la limite d?élasticité du matériau considéré. Ce modèle permet de construire des diagrammes d?endom- magement en fonction de la pression maximale et de l?impul- sion caractérisant une onde de pression. Cette méthodologie, basée sur un modèle physique, est par la suite comparée à des résultats d?essais de résistance de maquettes de réservoirs à l?onde de pression issue d?une détonation à l?échelle du labo- ratoire. L?objectif des essais à échelle réduite réalisés est double. Dans un premier temps, il s?agit de mesurer l?évolution spatio- temporelle des pressions incidentes et réfléchies sur un cylindre rigide, afin d?obtenir une répartition temporelle et géométrique des efforts appliqués au réservoir subissant une onde de choc issue de la détonation d?un mélange gazeux. Dans un second temps, il s?agit d?étudier la réponse méca- nique des réservoirs métalliques sous cette action en termes de déformée et de contraintes. Trois réservoirs types, présen- tant un élancement différent, ont été choisis comme repré- sentatifs des bacs atmosphériques et des gazomètres rencontrés sur les sites industriels pétrochimiques. Le passage de l?échelle réelle à l?échelle réduite repose, pour l?onde de souffle, sur la similitude de Hopkinson. Pour la struc- ture, on montre que la réalisation d?une maquette dans le même matériau, présentant un rapport k d?homothétie avec la structure réelle, sollicitée par un chargement de même intensité que le chargement réel mais de durée à l?échelle k, permettra d?assurer la similitude des périodes de vibration du cylindre, des charges critiques de flambage et des contraintes à l?encastrement. L?exploitation des résultats des essais en laboratoire a aussi aidé à développer un modèle de répartition des surpressions dues à une explosion d?origine gazeuse sur un cylindre. Par ailleurs, les essais sur les maquettes défor- mables permettent de valider un modèle de comportement des réservoirs en flambement élastique. Ce modèle favorise une identification correcte des modes de déformation et du comportement du réservoir jusqu?à plastification. Les outils employés et la méthodologie développée dans le projet VULCAIN viennent s?ajouter aux outils existants de modélisation et de gestion du risque. En validant des modèles physiques par le biais de l?expérimentation à l?échelle d?un laboratoire, les travaux ont finalement permis de développer des outils fiables d?évaluation de la vulnérabilité des réser- voirs aux accidents majeurs. Ces outils, intégrant les para- mètres physiques des réservoirs, doivent permettre une évaluation plus fine des effets dominos lors de la quantifica- tion des risques pour la réalisation d?études de dangers. Par ailleurs, ils participent au développement de l?expertise sur les accidents majeurs, expertise nécessaire à la gestion res- ponsable des risques industriels. Noret E., Prod?homme G., Yalamas T., Reimeringer M., Hanus J.-L., Duong D.-H. Safety of atmospheric storage tanks during accidental explosions. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 16, 9, pp. 998-1022. Duong D.H., Hanus J.-L., Bouazaoui L., Pennetier O., Moriceau J., Prod?homme G., Reimeringer M. Response of a tank under blast loading - part I: experimental characterisation of blast loading arising from a gas explosion.European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (a),16, 9, pp. 1023-1041. Duong D.H., Hanus J.-L. , Bouazaoui L., Régal X., Prod?homme G., Noret E., Yalamas T., Reimeringer M., Bailly P., Pennetier O. Response of a tank under blast loading - part II: experimental structural response and simplified analytical approach. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (b) 16, 9, pp. 1042-1057. Références PLAINE (PLateforme intégrée pour l?Analyse des INégalités d?Exposition environnementale) a vocation à constituer un outil d?aide à la déci- sion à différentes échelles territoriales pour identifier, hiérarchiser et gérer les situations « d?inégalités environnementales », dans les- quelles des populations sont surexposées à des risques de pollution. Les travaux préliminaires de recherche ont per- mis de confirmer la possibilité de construire une plateforme capable d?évaluer et de repré- senter, via un outil automatisé flexible et adap- table, les expositions dans un espace géographique, grâce à l?intégration de données de nature différente. La plateforme permet éga- lement de quantifier sur des échelles fines les relations entre exposition et défaveur sociale. Un premier développement méthodologique a permis de croiser l?exposition des populations aux particules atmosphériques avec les indi- cateurs socio-économiques classiques (Town- send et Cartairs). Ces travaux sont intégrés à ceux de l?OMS sur les indicateurs d?inégalité environnementale et figurent dans le rapport Examples of national practices in analysis and presentation of environmental health inequalities. En collaboration avec l?université de Nanterre et l?École des hautes études en santé publique (EHESP), des indicateurs « distance à la source » aux sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (inventaire historique des sites industriels et activités de service) sont actuellement développés pour être croisés avec de nouveaux types d?indicateurs de défa- veur, plus robustes aux échelles régionales, construits initialement par l?INSERM figure 1 . Ils intègrent quatre variables du recensement de l?Insee : le revenu des ménages, le taux de chômage, la part des diplômés et la part d?ou- vriers dans la population active. Ces travaux permettront ainsi d?étudier les liens entre la distribution géographique de facteurs de risque environnemental et la situation socio- économique des populations exposées. INÉGALITÉS ENVIRONNEMENTALES : INTÉGRATION DES DONNÉES SOCIO-ÉCONOMIQUES Figure 1 Spatialisation des indicateurs de défaveur socio-économique (plus l?indicateur est élevé, plus les populations sont désavantagées) et de « distance à la source » des sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (zone sous influence de 1 km autour des sites) en Nord?Pas-de-Calais. FOCUS Zone sous influence Indicateur socio-économique Julien Caudeville Contributeurs Céline Boudet -6 - -2 -1 - 0,2 0,3 - 2 3 - 4 5 - 10 46 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 0 10 20 40 km INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 47 Augustin Colette Contributeurs ÉVOLUTION DE LA QUALITÉ DE L?AIR EN EUROPE SUR DIX ANS PREMIÈRE ÉVALUATION MULTIMODÈLE SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX l?impact sur les polluants secondaires tels que l?ozone est moins clair. Le principal facteur limitant l?efficacité des mesures de gestion de la qualité de l?air est la variabilité météorologique. Les niveaux de pollution observés pendant une année donnée dépendent des substances émises (soit les polluants ciblés, soit leurs précurseurs), mais aussi de la météorologie correspondante qui peut faciliter ? ou non ? l?occurrence d?épisodes de pollution intenses. La variabilité météorologique interannuelle masque la réelle tendance à long terme, qui peut être attribuée aux mesures de gestion. Cette sensibilité de la qualité de l?air aux facteurs extérieurs justifie la mise en oeuvre de moyens innovants pour propo- ser une quantification robuste de l?efficacité des mesures de gestion. C?est pourquoi l?INERIS s?est impliqué dans le projet de recherche CityZen du 7e Programme-cadre de recherche et développement de la Commission européenne. Ce projet, porté par l?Institut météorologique norvégien et faisant intervenir 16 organismes européens, avait, parmi ses objectifs, de mieux comprendre l?évolution passée de la qualité de l?air dans les zones les plus polluées d?Europe. Cette initiative représentait ainsi une occasion unique de conduire une évaluation multimodèle des tendances his- toriques de qualité de l?air. L?INERIS a porté la responsabilité de cette thématique au sein du projet. Nous présenterons ici brièvement les principaux éléments mis au jour dans le cadre du projet CityZen concernant les tendances rapportées dans les inventaires d?émission offi- ciels, et les tendances en concentrations atmosphériques observées et modélisées. Tendances des émissions anthropiques Les émissions de la plupart des polluants et précurseurs ont baissé significativement ces dernières années. Sur la période 1998-2007 couverte par le projet CityZen, la dimi- nution des émissions a été principalement localisée sur les surfaces continentales figure 1 , alors que l?augmentation du trafic maritime a conduit à une augmentation sur les principaux rails de fret. Des différences notables sont D ans une logique d?appui aux décideurs dans l?éva- luation de l?efficacité des politiques environne- mentales, l?INERIS s?intéresse aux tendances historiques de la qualité de l?air. Par la mise en oeuvre d?objectifs ambitieux de réduction des émissions de polluants anthropiques, celles-ci ont baissé significative- ment depuis vingt ans. Il est donc légitime de chercher à quantifier l?efficacité de telles réductions en termes de réduction des concentrations atmosphériques de polluants et de l?exposition des populations. À l?échelle de l?Europe, les émissions d?oxydes d?azote (NOx) issues d?activités humaines ont été presque divisées par deux depuis 1990 [B]. L?exposition aux effets néfastes du NO 2 pour la santé a donc été réduite, mais paradoxalement, ? A Colette A., Granier C., Hodnebrog, O., Jakobs H., Maurizi A., Nyiri A., Bessagnet B., D?Angiola A., D?Isidoro M., Gauss M., Meleux F., Memmesheimer M., Mieville A., RouiL., Russo F., Solberg S., Stordal F., Tampieri F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment. Atmos. Chem Phys, 2011, 11, pp. 11657-11678. B EEA. Air quality in Europe. 2011 Report. European Environmental Agency, Copenhagen, 12/2011. Bertrand Bessagnet Figure 1 Tendance (bleu : décroissant) annuelle moyenne des émissions de NOx (en mg par maille de 50 x 50 km et par année) rapportée officiellement entre 1998 et 2007. Source : [A]. Références 48 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 notion même de station rurale ne revêt pas la même signi- fication qu?ailleurs en Europe. On peut toutefois noter que, si la fraction de sites où l?ozone moyen annuel augmente significativement est de 31 %, ce chiffre baisse à 18 % lorsque l?on considère les maxima journaliers d?ozone. Cependant, la proportion de sites où l?ozone décroît signi- ficativement demeure minoritaire. Tendances modélisées Les modèles numériques de qualité de l?air permettent d?identifier les principaux facteurs régissant les tendances observées et, en particulier, de comprendre si la variabilité interannuelle de la météorologie domine ou non la régula- tion des émissions anthropiques. En partant du postulat que les modèles sont capables de reproduire les tendances observées, il devient possible de les utiliser pour effectuer des études dites « de sensibilité », où l?on fait varier les para- mètres indépendamment pour identifier les facteurs dominants. Les modèles de qualité de l?air sont des outils numériques proposant une résolution conjointe : régissant le trans- port des espèces traces dans l?atmosphère ; que ces espèces constituent. En partant de champs météorologiques prescrits (vent, humidité, température, insolation, etc.) et d?émissions de polluants primaires, ces modèles sont en mesure de fournir une discrétisation spatiale et temporelle de la composition de l?atmosphère. Le modèle CHIMERE, développé par l?INERIS et l?IPSL/CNRS, est l?un de ces outils. Il est utilisé par plusieurs équipes en Europe à des fins de prévision opé- rationnelle, d?analyse de scénarios, ou de recherche. Il existe d?autres outils de ce type et l?un des principaux avantages des projets internationaux comme CityZen réside dans la mise en oeuvre d?un ensemble de modèles afin de réduire les incertitudes liées aux outils choisis. Grâce à son expé- rience passée dans la conduite d?exercices d?intercompa- raison de modèles, l?INERIS a pris la responsabilité de aussi à souligner entre les différents pays européens. Alors que l?Allemagne, le Royaume-Uni et le Benelux ont vu leurs émissions baisser fortement à travers l?ensemble du pays, la baisse des émissions est plus limitée en France ou en Espagne, jusqu?à devenir une augmentation nette en Autriche, alors qu?en Italie, c?est une tendance avec de forts contrastes géographiques qui est rapportée. Tendances des concentrations observées La baisse des émissions de NOx se traduit dans les observa- tions par une baisse des concentrations de NO2, visible sur les mesures in situ des réseaux réglementaires de sur- veillance, qui fournissent leurs données à la base centrale AirBase de l?Agence européenne de l?environnement. La figure 2 présente une cartographie de ces tendances, avec des points colorés en rouge lorsque celle-ci est significati- vement croissante du point de vue statistique. Ainsi, 8 % des stations seulement présentent une tendance de NO 2 signi- ficativement croissante. Il est aussi possible de noter dès à présent certaines différences entre l?évolution des émis- sions rapportées et les tendances des concentrations obser- vées (par exemple en Autriche où l?augmentation est moins évidente que dans les émissions). Ces différences peuvent être attribuées soit à un défaut des inventaires d?émissions, soit à des facteurs externes tels qu?une pénalité climatique ou le transport de polluants à longue distance. Les tendances d?ozone (dont les NO x constituent l?un des précurseurs essentiels) présentent en revanche une pente positive, en particulier sur les zones urbaines. Ce compor- tement s?explique parfaitement par le régime chimique saturé en NO x qui prédomine dans les villes européennes où une baisse de NOx est suivie avant tout d?une baisse de l?efficacité du processus de titration nocturne de l?ozone (processus de destruction de l?ozone par les oxydes d?azote). Cette analyse est confirmée par la différence de comporte- ment entre les types de station : en milieu rural, les ten- dances positives d?O 3 sont beaucoup plus rares, et principalement observées dans le bassin de la Ruhr ? où la Figure 2 Tendance (bleu : décroissant) annuelle de NO2 (haut) et O3 (bas), en ?g/m3/an, observée aux stations Airbase (UB : urbaines de fond, SB : périurbaines de fond, RB : rurales de fond) entre 1998 et 2007. Source : [A]. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 49 coordonner cette première tentative de reconstruction de tendances décennales de qualité de l?air à l?échelle euro- péenne. Il impliquait quatre modèles d?échelle régionale (résolution : 50 km) et deux modèles d?échelle globale (réso- lution 200 à 300 km). Les tendances moyennes sur dix ans des concentrations annuelles d?ozone calculées par les six équipes européennes de CityZen sont représentées sur la figure 3 . La plupart des modèles s?accordent sur une tendance globalement néga- tive à l?échelle européenne avec des zones où l?ozone moyen annuel augmente, en particulier dans les régions dominées par un régime saturé en NO x (Benelux, Allemagne, sud-est du Royaume-Uni), où l?effet de titration mentionné plus haut domine. En comparant avec les observations figure 2 , il ressort que les modèles sont plus représentatifs des sta- tions rurales, ce qui est naturel au vu de la résolution des simulations décennales. Seuls deux modèles présentent un diagnostic légèrement différent : Eurad propose une ten- dance à l?augmentation dominante tandis qu?OsloCTM2 capture moins bien les transformations chimiques du fait de sa faible résolution spatiale. Dans l?ensemble, les modèles représentent bien les ten- dances observées. Le signe de l?évolution de l?ozone est cor- rect à 63 % des stations périurbaines et rurales en moyenne pour les quatre modèles régionaux. De fortes disparités dans les performances des modèles sont obtenues selon les pays, avec des tendances mieux évaluées en Allemagne (signe correct à 90 % des stations) qu?en France (signe cor- rect à 50 % des stations). En étudiant une période de dix ans, il est raisonnable d?attribuer ces disparités aux inventaires d?émissions, car les performances suivent précisément les frontières nationales. Nous pouvons donc conclure que, dans l?inventaire d?émissions utilisé ici, la décroissance des émissions de NO x a été sous-estimée en certaines zones, et notamment en France [A]. Il faut toutefois noter qu?une mise à jour de la période post-2000 a été effectuée récemment dans les émissions officielles rapportées par la France, par rapport à la version, datant de 2009, utilisée ici. Figure 3 Tendance (bleu : décroissant) annuelle d?ozone (?g/m3/an) sur la période 1998-2007 simulée par les six modèles de qualité de l?air (BOLCHEM, CHIMERE, EMEP, EURAD, OsloCTM2, MOZART) impliqués dans le projet CityZEN. Source : [A]. Grâce à l?utilisation d?un ensemble de modèles, nous avons aussi pu tester la sensibilité à la variabilité météorologique. En reproduisant la simulation décennale tout en gardant les émissions anthropiques constantes, il a ainsi été possible de démontrer que l?amplitude des variations interannuelles excédait la tendance à long terme. Si une réponse aux varia- tions des émissions de précurseurs est bien visible sur les tendances d?ozone, l?amplitude de cette réponse demeure faible sur les dix dernières années, notamment par rapport aux efforts consentis pour réduire les émissions. Les varia- tions météorologiques sont bien susceptibles de masquer les efforts fournis sur la baisse des émissions, ce qui argue en faveur d?une évaluation plus précise de la pénalité cli- matique qui pèse sur la qualité de l?air des années à venir. Abstract In order to assess the efficiency of air quality mitigation measures, an investigation of the decadal evolution of air quality over Europe was performed in the framework of the European research project CityZen. Significant downward trends of anthropogenic emissions were reported over the past decade, and these efforts lead to a decrease of NO2 levels observed at background sites throughout Europe. On the contrary, the ozone trend is insignificant or increasing at most sites (as a result of less efficient NOx titration). To identify the factors influencing this trend, INERIS coordinated an ambitious decadal numerical experiment involving six modelling teams implementing a variety of state-of-the-art models. The models were found to capture well the decreasing trend of NO2 on average over Europe despite degraded performances in selected countries attributed to shortcomings in the emission inventories. A complementary experiment using constant emissions over the past decade demonstrated that the lack of significant ozone trend can be largely attributed to the large interannual variability that exceeds the trend that would be attributed to mitigation measures. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L?épidémie de légionellose survenue à proximité de Lens pendant l?hiver 2003-2004 est à l?origine d?une étude exploratoire confiée à l?INERIS, qui traite de la diffusion dans l?atmosphère d?un panache contenant des micro-organismes et de l?identification de leur source. Dans le cadre de cette étude, l?INERIS s?est investi dans l?analyse et le développement des modèles de dispersion pour ces applications particulières ainsi que dans leur évaluation. L?objectif est d?améliorer la gestion des crises sanitaires associées aux légionelles, en développant une stratégie de recherche de l?aérosol bactérien, selon une double approche numérique et expérimentale. Il s?agit donc, en cas d?épidémie, de mettre en oeuvre une chaîne de modélisation adaptée et d?identifier rapidement une zone géographique potentiellement contaminée. Ce thème a été élargi à l?étude de la dispersion des bioaérosols en général. La démarche consiste à améliorer la connaissance de la dynamique des légionelles diffusées par les tours aéroréfrigérantes (TAR), en fiabilisant les modèles existants, avec l?implé- mentation de nouvelles paramétrisations décri- vant au mieux les processus physiques et biologiques régissant la dispersion des micro- organismes et les constituants en eau d?un panache. Un module décrivant les conditions de survie et de cultivabilité des légionelles a ainsi été développé et couplé aux modèles de disper- sion de type gaussiens, lagrangiens ou eulé- riens. Chaque modèle pouvant être sollicité, en fonction notamment de l?urgence de la situation et du temps disponible pour réaliser l?étude de dispersion. La validation de la chaîne de modé- lisation a été effectuée sur le cas de Lens. Une comparaison qualitative des sorties de modèles a été réalisée permettant de diagnostiquer que les aérosols pouvaient survivre dans l?air sans la présence d?eau liquide et donc se disperser sur des distances relativement importantes. Une campagne de dispersion financée par l?Anses et menée avec le CSTB et le CEB en juin 2009 à partir d?un brumisateur ensemencé par des spores de bacillus globigii a permis de comparer quantitativement des concentrations mesurées à 50 m, 100 m, 200 m et 300 m de la source aux concentrations modélisées. Les concentrations obtenues sont du même ordre de grandeur pour la modélisation et les échan- tillonneurs figures 1 et 2 . Cette vérification a confirmé la pertinence des développements réalisés. L?INERIS est donc doté de nouveaux modèles numériques d?aide à la décision pour la gestion de crises liées à la dispersion de micro- organismes de type légionelle. MICRO-ORGANISMES : MODÉLISATION DU TRANSPORT ATMOSPHÉRIQUE DES AÉROSOLS BIOLOGIQUES COUPLÉE AVEC UN MODÈLE DE SURVIE Figure 1 Moyennes temporelles normalisées au point 2. Figure 2 Séries temporelles à 200 m normalisées par les maxima de concentrations. FOCUS Contributeurs Bertrand Bessagnet Éric Tarnaud Frédéric Tognet Tognet F., Turmeau C., Ha T. L., Tarnaud E., Rouil L., Bessagnet B., Robine E., Morel Y. et al. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: Application to legionella. Proceedings of the 14th International conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes (HARMO14), October 2-6, 2011, Kos, Greece, pp. 746-750. Thurmeau C., Tognet F., Tarnaud E., Ha T. L., Rouil L., Modélisation numérique de la dispersion de micro-organismes en environnement periurbain. ASFERA (Association française d?études et de recherche sur les aérosols), 2011. Ha T. L., Robine E., Tarnaud E., Tognet F., Thurmeau C., Morel Y., Rouil L., Detecting airborne microorganisms by experimental and numerical tools: application to the spreading of Legionella pneumophila from cooling towers, European Aerosols Conference, 2009. Tarnaud E., Ha T. L., Robine E., Tognet F., Turmeau C., Morel Y., Rouil L., Correlating numerical tools and experimental measurements for airborne microorganisms concentrations : application to the spreading of legionella pneumophila from cooling towers, 7th International conference Legionella 2009, 13-17 October 2009, Paris. Tognet F., Rouil L., Tarnaud E., Dispersion des micro-organismes : modélisation de cas concrets et retour d?expérience, Colloque national « Microbiologie des aérosols » (MicrobAERO 2009), 6-8 octobre 2009, Narbonne. Références Dispersion C : comparaison des moyennes mesure/ modélisation Dispersion C : séries temporelles des concentrations modélisées et mesurées à 200 mètres 50 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 51 Sélim Aït-Aïssa Contributeurs BIOANALYSE DES PERTURBATEURS ENDOCRINIENS DANS LES MILIEUX AQUATIQUES SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L es systèmes aquatiques sont aujourd?hui contaminés par une multitude de polluants organiques, qui contribuent à l?altération de l?état chimique et écolo- gique des écosystèmes. Actuellement, la surveillance de la qualité chimique des eaux est principalement réalisée au travers d?analyses chimiques ciblant des composés définis comme prioritaires ou pertinents (par exemple, liste des subs- tances prioritaires ? Directive-cadre sur l?eau, 2000/60/CE). Néanmoins, du fait de la grande diversité des familles de contaminants présents et des multiples transformations qu?ils subissent dans le milieu, ces analyses ciblées ne donnent qu?une image partielle de la contamination, et donc du danger (éco)toxique associé. D?autres approches, dites bioanaly- tiques, sont aujourd?hui disponibles et opérationnelles pour répondre aux enjeux de la surveillance de l?état chimique des eaux (effluents, rivières, etc.). En effet, l?utilisation de bioessais in vitro et in vivo, basés sur le mécanisme d?action moléculaire des substances, permet une détection sensible et pertinente du point de vue (éco)toxicologique de polluants actifs au sein de matrices environnementales (c?est-à-dire le profilage toxi- cologique). La combinaison de ces bio essais à des méthodes physico-chimiques d?analyse au sein de stratégies intégrées (notamment analyses dirigées par l?effet ou Effect Directed Analysis ? EDA) permet l?identification chimique des conta- minants effectivement responsables de l?activité biologique mesurée figure 1 . L?ensemble fournit in fine un diagnostic intégré de la qualité chimique renseignant sur l?identité et sur le mode d?action des composés. Dans un contexte de sur- veillance, ces approches tendent à s?imposer comme la base de nouvelles stratégies qui permettent de caractériser l?occur- rence et les effets (éco)toxicologiques des polluants chimiques [A][B]. Détermination de profils d?activités des perturbateurs endocriniens dans des matrices environnementales Dans le cadre de nos programmes de recherche, nous avons développé cette démarche pour la détection et l?identification de polluants perturbateurs endocriniens (PE) dans ? Nicolas Creusot Jean-Marc Porcher A Aït-Aïssa S. Outils bioanalytiques in vitro : principe et apports pour la surveillance des contaminants organiques dans le milieu aquatique. INERIS, 2009, Convention-cadre INERIS-Onema 2008, Verneuil-en-Halatte, p. 26. B Aït-Aïssa S., Creusot N. Veille relative aux avancées scientifiques et techniques des approches EDA pour la surveillance des substances émergentes. INERIS, 2011, Convention-cadre INERIS-Onema 2010, Verneuil-en-Halatte, p. 10. C Creusot N. Contribution de l?approche effect directed analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques. 2011, université Bordeaux I, Bordeaux, p. 268. D Creusot N., Kinani S., Balaguer P., Tapie N., LeMenach K., Maillot-Maréchal E., Porcher J. M., Budzinski H., Aït-Aïssa S. Evaluation of an hPXR reporter gene assay for the detection of aquatic emerging pollutants: screening of chemicals and application to water samples. Anal Bioanal Chem, 2010, 396, pp. 569-583. E Kinani S., Bouchonnet S., Creusot N., Bourcier S., Balaguer P., Porcher J. M., Aït-Aïssa S. Bioanalytical characterisation of multiple endocrine- and dioxin-like activities in sediments from reference and impacted small rivers. 2010, Environmental Pollution, 158, pp. 74-83. F Bellet V., Hernandez-Raquet G., Dagnino S., Seree L., Pardon P., Bancon-Montiny C., Fenet H., Creusot N., Aït-Aïssa S., Cavailles V., Budzinski H., Antignac J.-P., Balaguer P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors. Water Research, 2012, 46, pp. 1912-1922. G Chang H., Wan Y., Hu J. Y. Determination and source apportionment of five classes of steroid hormones in urban rivers. Environmental Science & Technology, 2009, 43, pp. 7691-7698. H Kugathas S., Williams R. J., Sumpter J. P. Prediction of environmental concentrations of glucocorticoids: the river Thames, UK, as an example. Environment International, 2012, 40, pp. 15-23. I Brion F., Le Page Y., Piccini B., Cardoso O., Tong S.K., Chung B.C. and Kah O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) Zebrafish embryos. Plos One, 2012, 7, p. 10. J Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Marechal E., Betoulle S., Jaffal A., Ait-Aissa S., Brion F., Thybaud E., Hinfray N., Porcher J. M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. Références 52 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 diverses matrices de l?environnement aquatique [C] [D] [E]. Une majorité de PE environnementaux agissent en se fixant à des récepteurs intracellulaires, tels que les récepteurs des hormones stéroïdes (oestrogènes, androgènes, glucocor- ticoïdes) ou des xénobiotiques (AhR, PXR), et en modulant l?expression des gènes cibles de ces récepteurs. L?emploi de bioessais cellulaires exprimant un gène rapporteur couplé à ces différents récepteurs permet une détection rapide et spé- cifique de ces substances. À l?aide d?une batterie de bioessais in vitro, nous avons ainsi pu dresser des profils d?activités PE dans diverses matrices du milieu aquatique. Le tableau 1 présente des exemples d?activités mesurées dans divers effluents urbains, industriels ou hospitaliers. Ces études ont révélé la présence dans ces effluents de com- posés stéroïdiens autres que les oestrogènes classiquement retrouvés dans ce type d?échantillons. Elles illustrent l?intérêt de ce type de criblage biologique pour caractériser différents échantillons du point de vue qualitatif (détermination de pro- fils d?activités) et quantitatif (détermination de toxiques équi- valents ou TEQ), en préalable à l?analyse chimique plus coûteuse à mettre en oeuvre. Récemment, une étude portant sur la caractérisation (bio-)analytique d?un effluent d?une sta- tion d?épuration montpelliéraine a confirmé l?occurrence de composés stéroïdiens multiples [F]. En plus des hormones oestrogéniques, cette étude a permis d?identifier plusieurs sté- roïdes dans l?effluent, comme des androgènes (testostérone, dihydrotestostérone et épiandrostérone, par exemple), des corticoïdes ou encore la prégnenolone, précurseur des hor- mones stéroïdes chez l?homme, qui contribuait significative- ment à l?activité antiminéralocorticoïde mesurée in vitro dans l?effluent. Ces données, obtenues sur des sites français, corro- borent celles d?autres études récentes menées à l?étranger [G] [H]. En revanche, les effets de ces substances sur les organismes aquatiques restent encore peu renseignés. Nous avons néan- moins pu corréler l?occurrence in situ de corticoïdes (glucocor- ticoïdes, progestatifs) avec des altérations de la reproduction de poissons de rivière en aval d?un site industriel [I]. De plus, nous avons pu montrer au laboratoire que différents andro- gènes et progestatifs peuvent moduler l?expression de l?activité aromatase dans le cerveau de larves de poisson zèbre [J]. L?ensemble de ces travaux montre que l?approche bioanaly- tique permet de mettre en évidence la présence de composés d?intérêt (éco)toxicologique non identifiés a priori dans les listes prioritaires. La caractérisation de l?occurrence et des effets de stéroïdes environnementaux non oestrogéniques, qu?ils soient d?origine naturelle ou synthétique (par exemple, pharmaceutique), s?impose comme une perspective majeure de recherche sur les perturbateurs endocriniens dans l?envi- ronnement. Collaborations P. Balaguer (INSERM U896, Montpellier) ; H. Budzinski (CNRS EPOC-LPTC, université de Bordeaux). Figure 1 Démarche bioanalytique combinant outils cellulaires in vitro et analyses physico- chimiques pour caractériser et identifier des molécules d?intérêt (éco)toxicologique au sein de mélanges environnementaux complexes. PROFILAGE TOXICOLOGIQUE Extrait Bio ? Chim Bio = Chim STOP Vs IDENTIFICATION DE NOUVEAUX POLLUANTS ACTIFS Extrait Fractions actives 2. CONTRIBUTION DE POLLUANTS PRIORITAIRES ? Échantillon (effluent, eau, POCIS, SPMD...) Analyses chimiques ciblées Bio-essais in vitro Fractionnement SPE, RP/NP-HPLC... Bio-essais in vitro Analyses chimiques dirigées 1. 3. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 53 Tableau 1 - Activités des perturbateurs endocriniens mesurées par une batterie de tests in vitro dans différents types d?effluents. Effluents Activité oestrogénique (ng E2-eq/L) Activité androgénique (ng DHT-eq/L) Activité glucocorticoïde (?g DEX-eq/L) Activité HAP-like (ng BaP-eq/L) A (urbain) 1,6 6.4 n.d. 45 B (urbain) 1,3 14,9 n.d. 86 C (urbain) 0,9 11,4 n.d. 93 D (urbain) 87,9 445,9 n.d. 4 533 E (urbain) 0,7 n.d. n.d. 144 F (urbain) 4,6 6,9 n.d. 97 G (urbain) 2,4 n.d. 1,2 n.d. H (urbain) 3,2 n.d. 0.18 231 I (indust./urbain) 8,2 14,1 n.d. 245 J (industriel) 0,4 n.d. 137,7 n.m. 45,8 n.d. ~1,0 300 LD 0,03 0,5 0,02 2 n.d. : non détecté ; LD : limite de détection ; n.m. : non mesuré ; E2-eq : équivalents estradiol ; DHT-eq : équivalents dihydrotestostérone ; DEX-eq : équivalents dexaméthasone ; Bap-eq : équivalents benzo(a)pyrène. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX Abstract Mechanism-based in vitro and in vivo bioassays are increasingly used as part of integrated bio-analytical strategies, for the monitoring of both classical and emerging chemical contaminants in the aquatic environment. Here, we describe such an approach based on the combination of in vitro screening biological tools and physic-chemical methods and used to detect and identify endocrine disruptive chemicals (EDCs) in different environmental matrices such as effluents, sediment or surface waters. The developed approach is exemplified by the determination of steroid and xenobiotic activities profiles in various wastewater effluents and the further chemical identification of active compounds using bioassay-directed analysis. Eventually, the complementary use of innovative in vivo screening assays using zebrafish provide further useful information on the biological impact of active contaminants or samples, hence improving significantly chemical hazard assessment of analyzed samples. 54 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 FOCUS ACCOMPAGNER LE DÉVELOPPEMENT DES PHYTOTECHNOLOGIES Rodolphe Gaucher Martine Ramel Contributeurs Valérie Bert Depuis plusieurs années, l?INERIS mène des projets scientifiques basés sur des expérimen- tations en vraie grandeur pour évaluer les perfor- mances des phytotechnologies [A] [B]. Parmi les projets en cours, PHYTOSED échelle 1, initié en 2011, étudie l?efficacité et la pérennité de la phytostabilisation aidée, couplée à une valorisation énergétique de la biomasse. La phy- tostabilisation aidée est une technique fondée sur l?utilisation conjointe de plantes et d?amen- dement, pour réduire la disponibilité des élé- ments traces (ET). Ce projet vise à accroître les connaissances sur les transferts des ET entre les différents compartiments environnementaux et à acquérir des données technico-économiques sur la filière mise en oeuvre. Les connaissances acquises dans le cadre des projets précédents ont permis le passage à l?échelle d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les ET [A]. Ce pro- jet financé par l?ADEME et Voies navigables de France (VNF) met en oeuvre, sur un hectare, une combinaison de plantes herbacée (D. cespitosa variété « Barcampsia ») et de ligneux à croissance rapide (Salix variétés « Inger » et « Tordis ») avec un amendement minéral basique. Les premiers résultats montrent le succès de l?établissement de la canche avec un recouvrement au sol proche de 100 %, et celui de la plantation de saules photo 1 . GREENLAND est un projet européen (FP7, KBBE-2010-4, 266124 ; http://www.green- land-project.eu/) dans lequel l?INERIS assure le pilotage des travaux relatifs aux filières de valorisation de la biomasse végétale produite sur des sites pollués par les ET dans le cadre des phytotechnologies. Des essais avec des procédés innovants (par exemple, la solvolyse) et classiques (comme la combustion et la métha- nisation) ont été conduits avec des végétaux her- bacés et ligneux contenant des quantités variées d?ET [C] [D]. L?objectif de ces essais est notam- ment de renseigner sur l?impact éventuel des ET sur le fonctionnement et la performance des procédés et le devenir de ces contaminants tout au long de la filière de valorisation. Les essais de combustion réalisés sur de la biomasse cultivée dans le cadre d?une expérimentation de phyto- extraction sur sol contaminé montrent que le zinc (Zn) et le cadmium (Cd) se retrouvent majori- tairement dans la phase particulaire des fumées et donc qu?un système de filtration efficace per- mettrait de retenir l?essentiel des émissions. Photo 1 Plantation de saules et d?herbacées sur un hectare d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les éléments traces, après incorporation préalable d?un amendement minéral basique (phytostabilisation aidée). A Bert V., Lors Ch., Ponge J.-F., Caron L., Biaz A., Dazy M., Masfaraud J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria. Environ Pollut, 2012, 169, pp. 1-11. B Mench M., Lepp N., Bert V., Schwitzguébel J.-P., Schröder P., Gawronski S., Vangronsveld J., Successes and limitations of phytotechnologies at field scale. Outcomes, assessment and outlook from COST Action 859. Journal Soils Sediments, 2010, 10, pp. 1039-1070. C Bert V., Delplanque M., Del Gratta F., Gaucher R., Collet S. Study of the potential valorization of metal contaminated Salix via phytoextraction by combustion. ICOBTE, 11th International Conference on the biogeochemistry of trace elements, July 3-7, 2011, Florence (Italy). D Bert V., Collet S., Delgratta F., Schnuriger B., Dimitriou J., Herzig R., Vangronsveld J., Mench M., Loppinet-Serani A., Lemaître P., Sarrail G., Pierz A., Siebielec G., Galazka R., Puschenreiter M. Valorisation of plant biomass harvested at trace element- contaminated sites managed by gentle (phyto) remediation options. 2012, Short platform presentation and poster. 9th International Phytotechnology Society (IPS), Hasselt (Belgium), September 2012, pp. 11-14. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 55 L es biomarqueurs peuvent se définir comme un para- mètre mesurable au niveau infra-individuel dont l?altération révèle un risque pour les organismes, voire un risque de non-maintien des populations dans leur milieu [A]. Il s?agit d?outils utilisables pour la surveillance de la qualité des milieux aquatiques, qui permettent d?intégrer les effets globaux des stress environnementaux sur les orga- nismes, tout en considérant les interactions avec les facteurs biotiques et abiotiques. De nombreux travaux ont d?ailleurs mis en avant la pertinence du déploiement des biomarqueurs dans le cadre des programmes de surveillance de la directive- cadre sur l?eau (DCE, 2000/60/CE) pour contribuer à l?atteinte du bon état des masses d?eau [B] [C] [D]. Ces indicateurs bio- logiques restent toutefois peu utilisés dans un contexte régle- mentaire. De récents travaux menés par l?INERIS, en collaboration avec l?Office national de l?eau et des milieux aquatiques (ONEMA) et le laboratoire Interaction animal envi- ronnement de l?université de Reims (IEA), ont mis en lumière l?intérêt de ces outils dans le cadre d?un contentieux environ- nemental lié à un rejet industriel. Étude de cas autour du rejet d?une usine pharmaceutique En 2008, des pêcheurs rapportaient l?existence de goujons (Gobio gobio) présentant un gonflement de l?abdomen associé à une hypertrophie des gonades dans une zone soumise à des rejets d?origine urbaine (deux stations d?épuration de 8 100 et 1 800 équivalents-habitant) et recevant également les effluents d?une industrie produisant des principes actifs médicamen- teux. Afin de déterminer les causes de ces anomalies morpho- logiques, des prélèvements de goujons ont été réalisés par pêche électrique au cours de l?automne 2008 et 2009 sur trois sites, dont deux sont situés en aval des effluents urbains et industriels. En raison de la possible implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets observés, des para- mètres liés à la fonction de reproduction ont été mesurés sur chaque poisson : qui est une protéine oestrogéno- régulée, naturellement présente chez les poissons femelles et ? Contributeurs UTILISATION DES BIOMARQUEURS POUR LA SURVEILLANCE DES REJETS INDUSTRIELS Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique Jean-Marc Porcher Wilfried Sanchez A Sanchez W. Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des milieux aquatiques : vers un changement de paradigme dans les programmes de surveillance. Habilitation à diriger la recherche, Université de Reims Champagne-Ardenne, juin 2012, 102 p. + annexes. B Sanchez W., Porcher J.-M. Fish biomarkers for environmental monitoring within the Water Framework Directive. Trends in Analytical Chemistry, 2009, 28 (2), pp. 150-158. C Sanchez W., Bado-Nilles A., Porcher J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête. La Houille Blanche, 2012, 2, pp. 49-54. D Sanchez W., Burgeot T., Perceval O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments. Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), p. 1345. E Brion F., Nilsen B.M., Eidem J.K., Goksoyr A., Porcher J.-M. Development and validation of an enzyme-linked immunosorbent assay to measure vitellogenin in the zebrafish (Danio rerio). Environmental Toxicology and Chemistry, 2002, 28 (8), pp. 1699-1708. F Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Maréchal E., Betoulle S., Jaffal A., Aït-Aïssa S., Thybaud E., Brion F., Hinfray N., Porcher J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. G Gilbert N. Drug waste harms fish. Nature, 2011, 476, p. 265. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX A C B D Figure 1 Coupes histologiques de gonades de goujons échantillonnés en amont (A : ovaire et B : testicule) et en aval (C et D) d?un rejet industriel. C et D correspondent aux gonades d?individus intersexués ; des cellules de la lignée spermatique et ovocytaire sont présentes au sein du même organe. Références 56 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 induite chez les mâles et les juvéniles exposés à des oestro- gènes [E], a été mesurée dans le sang des poissons afin de caractériser une éventuelle exposition à des contaminants oestrogéniques. a été effectuée afin de confirmer le sexe des poissons et de mettre en évidence des perturbations du tissu reproducteur. Le premier type de perturbation examiné est la présence d?intersexe, c?est-à-dire de cellules femelles dans des gonades mâles ou inversement. D?autres anomalies comme les fibroses ou les nécroses sont également recherchées. qui traduit la proportion de gonades dans le poisson a également été calculé afin de mettre en évidence une atteinte au niveau de l?organe reproducteur. Des biomarqueurs liés à la métabolisation des polluants orga- niques (activités catalytiques des cytochromes P450 1A et 3A et de la glutathion-S-transférase), et reflétant l?exposition à différentes familles de contaminants, ont aussi été mesurés tout comme l?activité de l?acétylcholinestérase (AChE) qui est un indicateur d?effets neurotoxiques. Les goujons échantillonnés en aval des rejets se caractérisent par une induction significative de la VTG et une importante intersexualité gonadique figure 1 par rapport aux poissons provenant du site amont. Ce résultat confirme l?implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets obser- vés. De plus, l?analyse du sexe-ratio des populations de goujons rencontrées sur les sites d?étude montre un déséquilibre de ce paramètre avec, sur les sites en aval des rejets, une diminution du nombre de goujons femelles au profit des individus inter- sexués figure 2. Ce profil de réponse apparaît comme atypique. En effet, peu d?études scientifiques décrivent la masculinisa- tion des populations sauvages, alors que la féminisation est plus couramment observée, notamment en aval des stations d?épuration urbaines. Les réponses observées semblent tou- tefois cohérentes avec la nature du rejet industriel provenant d?une installation impliquée dans la production de substances à activité hormonale, dont les effets masculinisants sont décrits au travers d?études réalisées en laboratoire [F]. La réponse des enzymes de biotransformation et de l?AChE révèle que le cours d?eau subit aussi différentes pressions d?origine urbaine et agricole sur l?ensemble de son linéaire. Dans cette étude, la mise en oeuvre d?une batterie de biomar- queurs a permis de mettre en évidence l?existence d?un phé- nomène de perturbation endocrinienne chez les poissons échantillonnés en aval de rejets urbains, mais aussi indus- triels. Elle a également permis de montrer que sur le cours d?eau étudié, les poissons étaient également soumis à une exposition à des polluants organiques, dont l?origine est indé- pendante des rejets étudiés. Afin d?évaluer une éventuelle conséquence de ces perturbations de la fonction de reproduc- tion au niveau du peuplement piscicole, une étude popula- tionnelle a été réalisée en parallèle sur les trois sites étudiés. Les résultats obtenus mettaient alors en évidence une dimi- nution significative de la densité de poissons entre l?amont et l?aval de la zone d?étude, cette dernière passant de 301 à 74 indi- vidus pour 938 m2. Cette étude montre que les biomarqueurs sont des outils opé- rationnels permettant de déterminer l?origine de perturba- tions morphologiques et de perturbations des peuplements piscicoles observées en aval d?un rejet industriel. Ces indica- teurs biologiques pourraient alors trouver leur place dans le cadre du contrôle d?enquête de la DCE ou du suivi des instal- lations classées. Les résultats obtenus confirment également les conclusions de travaux réalisés dans différents pays [G], montrant que les rejets des usines impliquées dans la synthèse et la formation des médicaments contiennent des substances actives capables d?induire des effets néfastes pour la santé des organismes et le maintien de la biodiversité. Des travaux com- plémentaires sont actuellement en cours afin d?évaluer si l?éta- blissement sélectionné pour cette première étude est un cas isolé ou s?il s?agit d?une généralité non démontrée et que des effets sur la faune aquatique méritent dêtre mieux surveillés en aval d?une majorité d?établissements de l?industrie phar- maceutique. Abstract Biomarkers are described as relevant parameters to assess the effects of aquatic ecosystems in wild fish species and could be used in environmental monitoring activities. In the present study, a set of biochemical and histological indicators was measured in wild gudgeon collected upstream and downstream of urban and pharmaceutical manufacture effluents. These individual end-points were associated to fish assemblage characterisation. Responses of these biomarkers revealed contamination of investigated stream by a mixture of pollutants. Fish from sampled sites downstream of the industrial effluent exhibited also strong signs of endocrine disruption including vitellogenin induction, intersex and male-biased sex-ratio. These individual effects were associated to a decrease of density and a lack of sensitive fish species. This evidence supports the hypothesis that pharmaceutical compounds discharged in stream are involved in recorded endocrine disruption effects and fish population disturbances and threaten disappearance of resident fish species. Overall, this study gives argument for the utilisation of an effect-based monitoring approach to assess impacts of pharmaceutical manufacture discharges on wild fish populations. Figure 2 Analyse du sexe-ratio de la population de goujon (Gobio gobio) échantillonnés en 2008 et 2009 à l?amont et à l?aval d?un rejet industriel. Les effectifs représentent le nombre de poissons analysés au cours de deux années. 100 % n = 32 Amont Aval n = 30 80 % 60 % 40 % 20 % 0 %D is tr ib u ti o n d e s in d iv id u s Femelles Intersexe Mâles ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 57 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Dans ce contexte, l?INERIS étudie les risques liés à cette technologie émergente [A] [B]. Géochimie du système CO2-eau-roche La dissolution du CO2 dans l?eau engendre une acidification du milieu par production d?acide carbonique H2CO3 selon les réactions chimiques (a), (b) et (c). CO2 + H2O = H2CO3 H2CO3 = HCO3 - HCO3- = H+ + CO3 2- L?acidification du milieu, qui résulte de la dissolution du CO2, engendre la dissolution de certains minéraux, notamment les minéraux carbonatés comme la calcite selon la réaction (d). CO2 + H2O + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO3 - Ce type de réaction ? qui peut se produire avec d?autres miné- raux carbonatés comme la dolomite (Ca, Mg), la sidérite (FeCO 3 ) [C], la cérusite (Pb), etc. ? est à l?origine de la libération de nombreux éléments chimiques dans la phase aqueuse du réservoir. Cette dissolution pourra également concerner d?autres minéraux contenant des métaux, par exemple des hydroxydes de fer, selon la réaction (e). 3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2 Les hydroxydes de fer et d?autres minéraux, comme les argiles et les minéraux sulfurés, peuvent contenir des métaux lourds potentiellement toxiques (As, Pb, Zn, Cu, U, etc.). Leur disso- lution pourra donc engendrer une libération de ces éléments dans l?eau du réservoir [D] [E]. En effet, des expériences antérieures ont montré que l?injec- tion de CO 2 en aquifère salin profond pouvait engendrer de fortes augmentations en métaux dissous tels que le fer (Fe) et le manganèse (Mn) dans la saumure profonde [F]. De plus, l?analyse des analogues naturels que sont les eaux profondes naturellement riches en CO 2 (sources hydrothermales) montre la présence de concentrations significatives en métaux [G] [H]. Cette mise en solution de métaux dans l?eau profonde peut engendrer un risque en cas de migration de cette eau en dehors du réservoir de stockage : il s?agit donc d?un risque potentiel à long terme pour la ressource en eau souterraine. Philippe Gombert Jean Rillard Contributeurs L e stockage géologique du CO2 est l?une des solutions envisagées pour limiter l?accumulation de ce gaz à effet de serre dans l?atmosphère. La technique consiste à capter le CO 2 auprès des sources d?émis- sions concentrées (centrales thermiques, chaufferies, cimenteries, etc.), à le transporter, puis à l?injecter dans des roches réservoirs profondes où il devra rester isolé de la sur- face pendant plusieurs milliers d?années. Les sites de stoc- kage ciblés sont principalement des « aquifères salins profonds », qui sont des réservoirs d?eau profonde à forte salinité (ou « saumure »), non utilisable pour l?eau potable, ainsi que d?anciens réservoirs d?hydrocarbures épuisés ou encore des couches de charbon, du fait de leur grande capa- cité d?absorption du CO 2. Dans le cas des aquifères salins profonds, option étudiée ici, le stockage de CO2 s?effectue à la fois par un piégeage mécanique au sein du réservoir étanche, mais également par interactions physico-chi- miques entre l?eau en place et la roche réservoir. Ces inte- ractions CO 2-eau-roche piègent du CO2 par dissolution et par précipitation de nouveaux minéraux. Ces processus sont dépendants de nombreux paramètres intrinsèques du réservoir profond tels que la pression, la température, la porosité, la perméabilité, la composition minéralogique de la roche réservoir, la composition chimique de l?eau, etc. GÉOLOGIQUE DU CO2 OUTILS D?ÉTUDES DES RISQUES DE REMOBILISATION DES MÉTAUX LOURDS Figure 1 Représentation schématique du protocole d?injection-repompage d?eau saturée en CO2 utilisé lors de l?expérience. ? 58 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Photo 2 Mise en place de la colonne d?injection dans le forage. Photo 1 Filtration et conditionnement in situ des échantillons sous azote. ? Dans ce contexte, l?étude du comportement des métaux dans les processus d?interactions CO 2-eau-roche apparaît pri- mordiale pour envisager le stockage géologique du CO2 comme une solution viable à long terme [I] [J]. Protocole, matériel et méthode Afin d?étudier le comportement des métaux intervenant dans ces processus d?interactions, une expérience d?injection d?eau saturée en CO 2 a été effectuée dans un aquifère contenu dans des terrains naturellement riches en métaux (Fe, Mn, Zn, As, Mo, Ba, U, etc.). L?expérience a consisté à injecter 3 m3 d?eau saturée en CO2 dans un forage à 56 mètres de profondeur. La solution injectée a été laissée en contact avec le milieu pen- dant quatre-vingts heures, puis a été repompée pendant soixante-douze heures figure 1 et photo 2 . Une analyse phy- sico-chimique précise des eaux avant et après injection a été effectuée afin d?analyser et de quantifier les perturbations engendrées par l?injection d?eau saturée en CO 2. À noter que la phase de repompage a été poursuivie jusqu?à ce que l?eau pompée soit revenue à sa composition chimique initiale, afin de récupérer l?intégralité de la perturbation générée par l?in- jection du mélange eau-CO 2. Un suivi en continu des para- mètres physico-chimiques (pH, température, redox, oxygène dissous) a été réalisé pendant les phases d?injections et de repompage. Des mesures du Fe2+ par spectrophotométrie et des dosages à l?acide de la capacité tampon des eaux (alcali- nité) ont également été effectués directement sur le terrain. Enfin, des échantillons ont été pris à intervalles réguliers pour des analyses ultérieures d?éléments traces suivant un proto- cole de filtration et d?acidification sous azote dans le but d?évi- ter toute mise en contact des échantillons avec l?atmosphère ou toutes autres pollutions externes photo 1 . Ces échantillons ont ensuite fait l?objet de trois séries d?ana- lyses effectuées au laboratoire RESA (Ressources analytiques) de la Direction des risques chroniques de l?INERIS : par chromatographie ionique pour les cations et anions majeurs (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Li+, SO4 2-, NO3 -, Cl-) par ICPAES1 pour les mesures de Si, Fe, Mn et U et, enfin, par ICPMS2 pour les mesures de Al, Zn, Pb, Cu, As, B, Ba, Mo, Sr. A Poirot N., Thoraval A., Gombert P. Synthèse de l?état des connaissances sur les risques liés au stockage géologique du CO2. Rapport INERIS DRS-08-95145- 11842A, 2008. B Gombert P., Farret R., Lahaie F. Adaptation des outils d?analyse de risques aux futurs complexes de stockage géologique de CO2. Tunnels et ouvrages souterrains, n° 213, mai-juin 2009, pp. 142-153. C Bénézet P., Golubev S., Dandurand J.-L., Schott J. Détermination du produit de solubilité de la sidérite (FeCO3) et de sa cinétique de dissolution en fonction de la température et de la pression de CO2. Séminaire « Captage et stockage du CO2 », 12-13 décembre 2007, Pau, pp. 18-19. D Knauss K. G., Johnson J. W., Steefel C. Evaluation of the impact of CO2, co-contaminant gas, aqueous fluid and reservoir rock interactions on the geologic sequestration of CO2. Chemical Geology, 2005, vol. 217, 3-4, pp. 339-350. E Wang F., Jaffe R. Dissolution of a mineral phase in potable aquifers due to CO2 releases from deep formations, effect of dissolution kinetics. Energy conversion and management, 2004, 45, pp. 2833-2844. F Kharaka Y. K., Cole D. R., Hovorka S. D., Gunter W. D., Knauss K. G., Freifeld B. M. Gas-water-rock interactions in Frio Formation following CO2 injection: Implications for the storage of greenhouse gases in sedimentary basins. Geology, 2006, 34, pp. 577-580. GIEC. Piégeage et stockage du dioxyde de carbone. Résumé à l?intention des décideurs et résumé technique. Rapport spécial du GIEC, 2005, 66 p. G Rillard J. Les fluides hydrothermaux continentaux comme analogues naturels de fuite de fluides profonds riches en CO2 : synthèse bibliographique. Rapport INERIS DRS-10-100887-09969A, 2010. H Rillard J., Toulhoat P., Gombert P. Enseignements tirés de l?étude des éléments traces dans les sources carbogazeuses pour le stockage géologique du CO2. Résumés de la 23e Réunion des sciences de la Terre, Bordeaux, 25-29 octobre 2010, pp. 247-248. I Rillard J., Gombert P., Toulhoat P., Zuddas P. Impact of CO2 injection on groundwater chemistry and trace elements behavior: results from a field experiment. European Mineralogy Conference, septembre 2012, Francfort (Allemagne). J Little M. G., Jackson R. B. Potential impacts of leakage from deep CO2 geosequestration on overlying freshwater aquifers. Environmental Science and Technology, 2010, 44 (23) pp. 9225?9232. Références Notes 1. Inductively coupled plasma atomic emission spectometry. 2. Inductively coupled plasma atomic mass spectometry. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 59 Facteurs d?enrichissement après injection de CO2 Éléments majeurs Mg × 1,5 Ca × 1,5 Si × 1,5 Éléments traces métalliques Zn × 25 Fe × 13 Mn × 5 Al × 3 As × 2 B × 2 Ba × 1,5 Rb × 1,5 Li × 1,3 Alcalino-terreux Sr × 1,3 Tableau 1 - Synthèse des principaux facteurs d?enrichissement mesurés lors de l?expérience d?injection du mélange eau-CO 2 en aquifère. Résultats et discussions L?injection d?eau saturée en CO2 a fortement perturbé le pH de l?eau de l?aquifère, qui est passé de 7,3 à 5,7, du fait de l?acidifica- tion induite par la dissolution du CO 2. On a également observé une augmentation en Ca2+, Mg2+ et HCO3 - dans l?eau de l?aqui- fère, ce qui indique que le système CO2 - eau-roche a bien réagi. Par ailleurs, une forte augmentation des concentrations en métaux a également été mesurée : la concentration en manga- nèse (Mn) a ainsi été multipliée par 5 (par rapport à la concen- tration initiale avant injection du mélange eau-CO 2), celle en fer (Fe) par 13, et celle en zinc (Zn) par 25. D?autres éléments traces tels que l?arsenic (As) ont également montré une aug- mentation significative par rapport aux conditions initiales. Les principaux résultats sont résumés dans le tableau 1 . À l?origine de ces enrichissements, on trouve les processus de dissolution des minéraux composant la roche réservoir, induits principalement par une acidification du milieu et, dans une moindre mesure, par une perturbation du redox de l?eau. Un résultat important à souligner est que les facteurs d?enri- chissements mesurés sont différents selon les éléments chimiques. Ainsi, alors que le zinc (Zn) et l?arsenic (As) étaient dans des concentrations comparables dans l?eau avant l?injec- tion, le facteur d?enrichissement du zinc est supérieur d?un ordre de grandeur à celui de l?arsenic. Ces résultats mettent en avant des phénoménologies différentes dans la phase aqueuse selon les espèces chimiques. En effet, des calculs d?équilibres thermodynamiques montrent que des éléments tels que le fer (Fe) et le zinc (Zn) sont beaucoup plus mobiles dans la phase aqueuse du fait de phénomènes de spéciation, notamment par des anions carbonatés (HCO 3 -). Ce processus de spéciation peut être à l?origine de ces différences de facteurs d?enrichis- sement entre les différentes espèces métalliques mesurées. Conclusion Cette expérience a permis clairement d?identifier, dans les conditions choisies, un phénomène d?enrichissement de l?eau souterraine en métaux dissous suite à l?injection d?eau saturée en CO 2. L?acidification du système par l?acide carbonique est le mécanisme principal à l?origine de cet enrichissement. Par ailleurs, il a été mis en avant que cette dissolution des métaux est accentuée par des phénomènes de spéciation en phase aqueuse par des espèces telles que les anions carbonatés (HCO 3 -). Ce type de phénomène devra être étudié en détail dans la perspective des futurs sites de stockage de CO2. En dehors de l?application spécifique au stockage géologique du CO 2, ce travail a apporté de nombreuses informations inté- ressantes sur le transfert des métaux lourds dans les eaux sou- terraines. Il peut également avoir des applications dans d?autres domaines tels que la gestion des sites et sols pollués, la géothermie, l?exploitation des terres rares, le stockage sou- terrain des déchets, etc. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Carbon Capture and Storage (CCS) is considered as potential solution to mitigate accumulation of greenhouse gas into the atmosphere. However, since many years, several works highlighted the potential environmental impact of those technologies for a long term prospective. Special focus is based on the risk of remobilisation and transfer of metals species into groundwater induced by CO2 perturbation. We performed a field experiment based on single well injection of small volume (3m3) of water-CO2 saturated. This experience was performed in aquifer presented a rock reservoir naturally concentrated in different metals species (Fe, Mn, U, As, Zn, Pb, etc.). We found that CO2 perturbation produced important quantity of carbonate, and an enrichment of several orders of magnitude in metal species concentration (Fe, Mn, Zn, As, etc.) into the groundwater. We propose that acidification due to CO2 injection induced dissolution of minerals, as a first source of metals species. Result showed different enrichment factors, depending on measured metals species. Those differences can be explained by secondary reaction of complexation of metals by carbonate species which could have increased the release of metals species into the groundwater. Abstract 60 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 supérieur, on trouve plusieurs couches de gypse englobées dans les trois aquifères sous-jacents figure 2 : dans l?aqui- fère des marnes infragypseuses (Bartonien supérieur) ; dans l?aquifère marno-calcaire de Saint-Ouen (Bartonien inférieur) ; dans l?aquifère des marnes et caillasses (Lutétien). Fonctionnement du système de dissolution les données recueillies per- mettent de caractériser les trois aquifères : le plus superficiel, dont la morphologie de la surface piézométrique est restée sensiblement la même depuis dix ans ; captifs et dont la charge dépasse celle de l?aqui- fère des marnes supragypseuses. D?un point de vue hydrochimique, c?est l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen qui possède le potentiel de dissolution du gypse le plus important (vitesse de dissolution de 0,17 g/jour d?après les mesures in situ réalisées au cours de l?étude) par rapport à l?aquifère des marnes infragypseuses (0,01 à 0,12 g/ jour). ont permis de répertorier 116 fontis et 134 affaissements dans la zone du bois actuel- lement fermée au public, révélant notamment une zone active d?affaissement au centre du bois (10 mm d?affaissement maxi- mal entre 1998 et 2008). Si l?on considère l?épaisseur de gypse cumulée et le potentiel de dissolution de l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen, on estime que c?est l?eau de cet aquifère (sous-saturée), en sur- pression sous la 4e masse de gypse, qui, par drainance, pro- voque les dissolutions les plus significatives. Deux configurations peuvent se présenter figure 3 : En l?absence de la 3e masse de gypse, la dissolution de la 4e masse conduit à un affaissement de surface sans création de vides francs. Ces vides francs créés par dissolution ont ten- dance à apparaître lorsque les deux masses (3e et 4e) sont pré- L ? impact en surface du développement de cavités de dis- solution dans des couches de gypse peut s?avérer très important pour les infrastructures [A] [B] [C] [D] [E]. En France, la région parisienne est fortement impac- tée par ces phénomènes de dissolution liés au gypse présent dans les terrains d?âges bartonien et lutétien. Le fonctionne- ment hydrogéologique y est très complexe, caractérisé par plusieurs aquifères superposés, intervenant dans le processus de dissolution. La Direction des risques du sol et du sous-sol (DRS) mène depuis plusieurs années des travaux de recherche sur la dis- solution des horizons géologiques solubles. L?un des objectifs de ces travaux est d?améliorer l?évaluation des risques de mou- vement de terrain liés à ce type de mécanisme. Cette étude, réalisée en collaboration avec le département de Seine-Saint- Denis, a permis d?étudier dans le détail les mécanismes moteurs du processus de dissolution dans un contexte typique du Bassin parisien et de développer une méthodologie adaptée à l?évaluation de l?aléa mouvement de terrain dans ce type d?environnement. Contexte Le bois de la Tussion, situé sur la commune de Villepinte, à environ 15 km au nord-est de Paris, correspond à une zone forestière couvrant 18,6 ha figures 1a et 1b . Dans le secteur d?étude, au-dessous des marnes infragypseuses du Bartonien Amélie LecomteArnaud Charmoille ÉVALUATION DE L?ALÉA MOUVEMENT DE TERRAIN LIÉ AUX PROCESSUS NATURELS DE DISSOLUTION DES ROCHES Contributeurs Figure 1a Localisation du secteur étudié (Google Earth). SEVRAN VAUJOURS VILLEPINTE INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 61 sentes, la résistance mécanique de l?ensemble non dissous (partie supérieure de la 4e masse, marnes à pholadomies sus- jacentes et 3e masse) étant suffisante pour maintenir la cavité ouverte. Lorsque sa taille devient critique et que l?épaisseur de gypse à son toit ne suffit plus à maintenir le poids des terrains sus-jacents, celle-ci s?effondre. Elle provoque la remontée d?une cloche de fontis qui peut atteindre la surface. Élaboration et application d?une méthodologie d?évaluation de l?aléa mouvement de terrain La méthodologie d?évaluation de l?aléa fontis et affaissement sur le secteur du bois de la Tussion est définie en fonction de la prédisposition à la dissolution, de la prédisposition à l?occur- rence d?un type de désordre (affaissement ou fontis) et de l?intensité de ces désordres. a. Évaluation de la prédisposition à la dissolution La prédisposition à la dissolution s?appuie sur le croisement de trois critères indispensables à la mise en place d?un méca- nisme de dissolution (existence du gypse, potentiel de disso- lution de l?eau, écoulement tableau 1 ). b. Évaluation de la prédisposition à l?occurrence d?un type de désordre (fontis ou affaissement) Afin de déterminer la prédisposition à l?apparition d?un type de désordre (fontis ou affaissement), la prédisposition à la dissolution a été croisée avec un facteur aggravant représenté par la densité du nombre de désordres considérés calculée à partir des observations faites in situ. Sa valeur n?est prise en compte que lorsque sa classe est supérieure en gravité à la pré- disposition à la dissolution déjà établie. Figure 1b Paysage à l?intérieur du bois de la Tussion. Figure 2 Log stratigraphique des terrains, représentatif du sous-sol du bois de la Tussion. Critère Niveau Définition Minéralogique : épaisseur de gypse cumulée (m) peu sensible h < 1 Résidus de 4e masse et/ou présence de lentilles dans les marnes infragypseuses ; absence de la 3e masse sensible 1 < h < 3,5 4e masse de gypse présente avec localement une épaisseur importante ; absence de la 3e masse de gypse très sensible h > 3,5 3e et 4e masses de gypse présentes ; épaisseurs cumulées de gypse importantes Hydrochimique : concentration en sulfates de la nappe des marnes infragypseuses (mg/l) peu sensible 1 200 < SO4 2- < 1 600 Quasi-saturation avec le gypse ; eaux peu agressives vis-à-vis du gypse sensible 800 < SO4 2- < 1 200 Concentrations intermédiaires représentatives de secteurs en cours de dissolution très sensible 350 < SO4 2- < 800 Potentiel de dissolution important vis-à-vis du gypse Hydraulique : cote NGF de la nappe des marnes infragypseuses (m) non affecté NGF > 55 Piézométrie de la nappe conforme à la piézométrie régionale peu sensible 54 < NGF < 55 Zone où le gradient hydraulique augmente du fait de la présence très sensible 53 < NGF < 54 Zone où le gradient hydraulique est maximal Tableau 1 - Critères d?évaluation de la prédisposition à la dissolution. ? SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 62 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Figure 3 Schéma conceptuel du fonctionnement hydrogéotechnique du système de dissolution identifié dans le sous-sol du bois de la Tussion. Figure 4 Carte de l?aléa fontis établi sur le territoire du bois de la Tussion. ? c. Évaluation de l?intensité pour chaque type de désordre Le critère habituellement retenu pour qualifier l?intensité d?un fontis est son diamètre. Si l?on se réfère aux données acquises lors des campagnes d?investigations géotechniques, la gamme de dimensions de fontis (environ 4 m de diamètre) représente une intensité de classe modérée [F]. L?intensité des affaissements a été évaluée à partir des dimen- sions de chaque désordre relevé lors de la campagne d?inves- tigations géotechnique. La mise en pente moyenne des affaissements relevés à la surface du bois de la Tussion est supérieure à 6%. L?intensité résultante est de classe élevée [F]. d. Évaluation de l?aléa pour chaque type de désordre La détermination des différents niveaux d?aléa figure 4 à la surface du bois consiste à croiser la prédisposition déterminée pour chaque type de désordre avec son intensité associée. L?évaluation de l?aléa a permis de déterminer différentes zones de risque vis-à-vis de l?usager piéton pour chacun des deux types de désordre. Dans le cas étudié, c?est l?aléa fontis qui est le plus contraignant pour les personnes. Cette cartographie du risque a servi de base pour proposer différentes stratégies d?aménagement du bois, assorties ou non de mesures de surveillance. Conclusion Un modèle de fonctionnement hydrogéotechnique du sous- sol du bois de la Tussion a été établi à partir d?une approche couplée intégrant des données hydrogéologiques, hydrochi- miques et géotechniques acquises in situ. L?expérience de la DRS dans l?évaluation de l?aléa a permis le développement d?une méthodologie spécifique d?évaluation de l?aléa mouve- ment de terrain lié à la dissolution tout en intégrant les données quantitatives du site. Au-delà de son application au site du bois de la Tussion, le tra- vail méthodologique réalisé au cours de cette étude ouvre des perspectives à l?échelle du département ou d?une région, comme celle de l?Ile-de-France, quant à l?évaluation des aléas liés aux processus de dissolution naturelle. Abstract The Tussion Wood, close to Paris is affected by regular sinkholes development due to gypsum dissolution. The insufficient knowledge concerning formation and evolution of these natural origin sinkholes makes it difficult to apply suitable protective solutions for inhabitants safety. In order to develop this knowledge, INERIS has performed a hydrogeological and geotechnical studies of this area. They aim to evaluate the ?ground movement? risk. As these are evolutive phenomena, it is necessary to have extensive knowledge on the hydrogeological functioning of the site, the underground water flows being at the origin of the dissolution. A Toulemont M. Les risques d?instabilité liés au karst gypseux lutétien de la région parisienne ? Prévision en cartographie. Bull. de liaison P et Ch, n° 150/151, réf. 3192, 1987, pp. 109-116. B Klimchouk A. et al. Dissolution of gypsum from field observations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), pp. 37-48. C Klimchouk A. Hydrogeology of gypsum formations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), Chapter 1.6, pp. 83-89. D Gutiérrez F., Cooper A. H. Identification, prediction and mitigation of sinkhole hazards in evaporite karst areas. Environ Geol, 2007, 53, réf. : doi10.1007/s00254-007-0728-4, pp. 1007-1022. E Thierry P., Rivet F., Vanoudheusden E. Scénarios risque mouvements de terrain (y compris effondrement de cavités) dans les agglomérations urbaines : développement méthodologique. Rapport BRGM RP-56243-FR, 2008. F Didier C. L?élaboration des plans de prévention des risques miniers (PPRM). Guide méthodologique, INERIS DRS-06-51198/R01, 2006. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 63 S uite aux différents affaissements ayant affecté les secteurs sud et centre du bassin ferrifère lorrain après la fermeture de l?exploitation minière (Auboué, Moutiers, Moyeuvre, etc.), diverses analyses furent entreprises pour mieux comprendre l?origine de ces phéno- mènes et mieux les anticiper [A]. Contrairement à ce que l?on pouvait craindre à la lumière des événements survenus dans les autres sous-bassins, les mois qui suivirent l?ennoyage du sous-bassin nord n?engendrèrent pas de nouveaux mouve- ments de grande ampleur, hormis, plusieurs années plus tard, sur la commune d?Angevillers. Souhaitant mettre à profit le retour d?expérience disponible sur l?ennoyage de travaux miniers sur un aussi vaste secteur géographique, un travail d?analyse a été engagé, en partena- riat avec l?université de Johannesburg (Afrique du Sud) et Geoderis. L?objectif est de mieux comprendre le comporte- ment à long terme des piliers et, notamment, leur réponse à l?ennoyage [B] [C]. Objectifs de l?analyse, choix de l?approche et constitution de la base de données Pour proposer une approche différente et complémentaire à la démarche « déterministe » systématiquement utilisée en France (essais en laboratoire, puis extrapolation de résis- tance à l?échelle in situ), il nous a semblé intéressant de développer une approche similaire à la démarche Frédéric PoulardChristophe Didier ÉVALUATION DE LA RÉSISTANCE À LONG TERME DES PILIERS DES MINES DE FER DU BASSIN LORRAIN Contributeurs Figure 1 En rouge : exemple de secteur rompu ayant donné lieu à désordre en surface ; en vert : secteurs voisins dont les dimensions de piliers augurent de leur stabilité. A Didier, C. Postmining management in France: situation and perspectives. Risk Analysis, 2009, 29 (10), pp. 1347- 1354. B Van der Merwe J.-N., Didier C., Poulard F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin. 12th Int Congress on Rock Mechanics, Beijing, China, October 18-21, 2011, pp. 611-612. C Didier C., Van der Merwe J.-N., Poulard F. Back analysis on the Lorraine iron ore pillars behavious. international congress on the management of mining wastes and closed mines. GESRIM 2012, Marrakech, Maroc. 3-6 avril 2012. D Salamon M.-D.-G., Munro A.-H. A study of the strength of coal pillars. J. S Afr Inst Min Metall, September 1967, pp. 56-67 E Didier C., Josien J.-P. Importance of failure mechanisms for management of surface instability risk. 10th International Congress of the ISRM. September 8-12, 2003, Sandton, South Africa, pp. 243-248. Références SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ? 64 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 développée par Salamon et Munro en 1967 [D], qui fait aujourd?hui référence dans le monde minier anglo-saxon. Celle-ci s?appuie sur la détermination d?une loi de résistance « empirique » des piliers permettant de différencier au mieux les piliers « rompus » des piliers « sains ». La démarche s?appuie sur l?hypothèse majeure suivante : à l?échelle du bassin de risque, la résistance des piliers dépend plus de leurs dimensions et surtout de leur « géométrie » que des variations de propriétés du massif rocheux. Cette géo- métrie étant principalement définie par deux grandeurs caractéristiques : la largeur, w, et la hauteur, h, il vient : ? s : résistance des piliers, en MPa. Figure 2 Valeurs des « aires de superposition » des distributions des coefficients de sécurité pour les piliers sains et rompus en fonction des valeurs de ? et ?. w0.4 ?s = 8.3 (en MPa) h0.5 w et h : respectivement largeur et hauteur des piliers. k, ? et ? : paramètres à définir en fonction du bassin de risque considéré. La qualité de la base de données est un élément clé de la démarche. La base doit intégrer un nombre suffisant de piliers, certains rompus, d?autres stables. Les « rompus » corres- pondent aux désordres ayant affecté, par le passé, les mines du bassin [E]. Une quinzaine de cas ont été retenus, le plus ancien datant de 1902 (Audun-le-Tiche) et le plus récent de 2009 (Angevillers). Pour chaque secteur, une « maille repré- sentative » est définie pour caractériser la géométrie des piliers dans la zone rompue. À l?opposé, une soixantaine de piliers « sains », jugés stables à long terme1 ont été introduits dans la base, afin de permettre l?élaboration de la loi empirique. Certains de ces piliers « sains » ont été systématiquement sélectionnés dans des quartiers environnant les zones rompues figure 1 afin que les échan- tillons « rompus » et « sains » ne présentent pas de biais systé- matique, du fait de leur situation géographique ou de leur ancienneté. Enfin, de manière innovante au regard de l?approche de Salamon, une troisième famille a été constituée : les piliers jugés « suspects », à savoir ceux qui présentent une résistance mécanique insuffisante pour garantir leur stabilité à long w? h? ?s = k terme, mais à propos desquels on ne dispose d?aucun indice laissant supposer qu?ils sont déjà effondrés2. Environ 80 piliers « suspects » représentant cette classe intermédiaire ont ainsi été identifiés, en veillant là aussi à assurer un échantillonnage géographique aussi satisfaisant que possible. C?est donc une base de données compilant plus de 170 échan- tillons de piliers qui a ainsi été constituée en s?appuyant sur la base LORFER mise à disposition par Geoderis. Méthodologie d?élaboration de la formule retenue et application au cas étudié La discrimination des piliers stables et instables est menée sur la base des facteurs de sécurité (rapport entre résistance du pilier et niveau de contrainte verticale). Une approche para- métrique permet de trouver le couple de valeurs (a, b) pour lequel la « zone de superposition » entre la distribution normale des valeurs de coefficients de sécurité calculés pour les piliers rompus et pour les piliers stables apparaît être la plus limitée. La figure 2 synthétise les résultats des simulations menées. Elle présente une cartographie de la valeur de l?aire de super- position entre les distributions de coefficients de sécurité stables et rompus, exprimée en pourcentages. Le centre de gravité de la classe minimale (inférieure à 17 %) correspond à la combinaison ? = 0,4 et ? = 0,5. En ce point, l?aire de super- position est de 7,9 %. Par principe, on norme alors la loi pour centrer la moyenne de la distribution des piliers rompus sur 1. Il vient dès lors k = 8,3 MPa. La loi de résistance s?exprime donc : Notes 1. Sur la base de l?estimation de la résistance in situ à long terme des piliers, estimée à 7,5 MPa par le comité d?experts, en s?appuyant sur divers retours d?expérience et interprétations d?essais de laboratoire. 2. La plupart des chantiers étant désormais inaccessibles, ces indices se limitent au développement d?instabilités en surface. La figure 3 représente, sur cette base, la distribution des trois familles de piliers décrites précédemment (« rompus », « sus- pects », « stables »). On constate que l?aire de recouvrement entre les familles « rompus » et « stables » est bien limitée, ce qui traduit une fiabilité prometteuse de l?approche (les piliers rompus sont bien sensiblement différents des piliers stables en termes de géométrie). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 65 Lorsque l?on applique la formule obtenue en différenciant les sous-bassins, il apparaît que les piliers rompus présentent une distribution plus défavorable au sud qu?au nord (ce qui explique pour partie la forte réactivité du sous-bassin sud à l?ennoyage). Les piliers « suspects » des différents sous-bassins présentent par ailleurs une distribution très proche de celle des piliers récemment rompus dans le sous-bassin nord. Ceci témoigne du fait que leur « potentiel de stabilité » demeure donc très faible. Enfin, la figure 4 suggère que l?approche développée semble également prometteuse en termes de cinétique de rupture. Elle illustre en effet le positionnement des « instabilités histo- riques » sur la loi de distribution en différenciant les « effondre- ments brutaux » des « affaissements progressifs ». À de très rares exceptions près, qu?il conviendra d?analyser, la démarche permet une différenciation claire entre les phénomènes. Conclusions et perspectives Une loi empirique de résistance des piliers a été établie pour le bassin ferrifère lorrain, sur la base d?une analyse en retour d?expérience des instabilités observées durant environ un siècle d?exploitation et une décennie d?abandon (arrêt puis ennoyage). Les premiers résultats s?avèrent encourageants. L?approche sera désormais affinée sur la base de nouvelles instabilités produites récemment, mais non encore intégrées jusqu?ici dans la base des « événements historiques ». La définition d?une loi normale ouvre la voie au développement d?une approche probabiliste de caractérisation du « potentiel de rupture » des piliers, qui permettra d?analyser précisément les différents secteurs du bassin minier jugés potentiellement instables et de prendre ainsi les dispositions de gestion du risque les plus adaptées aux différents contextes. Co-contributeur Nielen Van der Merwe, University of the Witwaterstrand, Johannesburg, South-Africa. Figure 3 Distributions normales des facteurs de sécurité pour les piliers stables, suspects et rompus. Figure 4 Positionnement des instabilités passées (en rouge effondrements, en vert affaissements). After one hundred years of activity, mining in the Lorraine iron ore basin has ceased. Following several surface instabilities, investigations into methods of evaluating underground long-term stability were initiated few years ago. This paper concerns the latest Abstract developments in the field of pillars stability evaluation as input into the risk assessment procedures. The methodology is based on the empirical back analysis philosophy developed by Salamon in South African coalfields afer the Coalbrook disaster. A strength formula resulting in the best possible separation of data bases of safety factors of failed and intact pillar cases was determined. The first results appear quite promising. Work is ongoing into the kinematics of failure as well as the distinction between different zones of the basin and the development of a ?Failure Potential Index?. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ANNEXES ANNEXES 67 Programmes 190 68 L?INERIS, partenaire de 45 programmes européens 70 Programmes de recherche soutenus par l?ANR 71 Autres programmes 72 Sujets de thèses sélectionnés en 2012 73 Gouvernance scientifique 76 Les indicateurs du contrat d?objectifs 2011-2015 77 Publications DIRECTION DES RISQUES CHRONIQUES DIRECTION DES RISQUES ACCIDENTELS DIRECTION DES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 2 (EVARISTE) LISTE AU 31 JUILLET 2012 DES AXES DE RECHERCHE EN COURS PROGRAMMES 190 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 67 Axes de recherche soutenus par le ministère chargé de l?Écologie Recherche dans les domaines de l?énergie, du développement et de l?aménagement durable ANNEXES 68 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 COSMOS Integrated in silico models for the prediction of human repeated dose toxicity of cosmetics to optimise safety DIESE Détermination d?indicateurs environnementaux pertinents : une stratégie pour l?Europe GEDSET Gestion des sédiments transfrontaliers CITYCHLOR Tackling urban soll and groundwater contamination caused by chlorinated solvents MACC2 Monitoring atmospheric composition and climate interim implementation PREDICT-IV Profiling the toxicity of new drugs: a non animal-based approach integrating toxicodynamics and biokinetics MACC Monitoring atmospheric composition and climate CITEAIR2 Common information to european air EC4MACS European consortium for modelling of air pollution and climate strategies AQUAREHAB Development of rehabilitation technologies and approaches for multipressured degraded waters and the integration of their impact on river basin management CARBOLAB Improving the knowledge of carbon storage and coal bed methane production by in situ underground tests NANOFOL Nanobiodevices for targeting chronic inflammatory diseases GREENLAND Sustainable management and gentle remediation of trace element contaminated land HUGE 2 Hydrogen oriented underground coal gasification for Europe - Environmental and safety aspects RFCS MISSTER Mine shats: improving security and new tools for the evaluation of risks DEMCAMER Design and manufacturing of catalytic membrane reactors by developing new nano-architectured catalytic and selective membrane materials HEROIC Health and environmental risks: organisation, integration and cross-fertilisation of scientific knowledge ATO PICA Atopic diseases in changing climate, land use and air quality EnviroMonitor Demonstration of an on-site automated environmental monitoring Q-NANO A pan-european infrastructure for quality in nanomaterials safety testing OCTAVIUS Optimisation of CO2 capture technology allowing verification and implementation at utility scale COMEX Vulnérabilité des bâtis MARINA Managing risks of nanoparticles SANOWORK Safe nano worker exposure scenarios INTEG-RISK Early recognition, monitoring and integrated management of emerging, new technology related, risks NANODEVICE Novel concepts, methods and technologies for the production of portable, easy to use devices for the measurement and analysis of airborne engineered nanoparticles in workplace air CO2 PipeHaze Quantitative failure consequence hazard assesment for next generation CO2 pipelines: the missing link FONTIS Validation de méthodes et d?outils de reconnaissance et surveillance de zones à risque de fontis HELIOS High energy lithium-ion storage solutions EDA-EMERGE Innovative biodiagnosis meets chemical structure elucidation - Novel tools in effect directed analysis to support the identification and monitoring of emerging toxicants on a european scale ETC/ACM European topic centre on air pollution and climate change mitigation L?INERIS PARTENAIRE DE 45 PROGRAMMES EUROPÉENS (au 31 juillet 2012) Programme piloté par l?INERIS. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 69 TOSCA Technology opportunities and strategies toward climate-friendly transport STABALID Stationary batteries Li-ion safe deployment NECOBAULT New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials CO2 QUEST Techno-economic assessment of CO2 quality effect on its storage and transport I2MINE Innovative Technologies and concepts for the intelligent deep mine of the future HELIX The human early-life exposome: novel tools for integrating early-life environmental exposures and child health across Europe ERANET SAFERA Outil de coordination européen et de programmation des appels d?offres nationaux dans le domaine de la sécurité industrielle EDEN End-user driven demo for cbrNe CALEIDOS Harmonisation des exigences réglementaires et de la recherche scientifique grâce à plusieurs actions visées à la mise en place d?une formation technique destinée à toutes les parties prenantes du règlement REACh APPRAISAL Air pollution policies for assesment of integrated strategies at regional and local scales 4FUN Établissement d?un outil de toxicologie quantitative pour prédire les effets des substances au niveau des organes NANOREG Common european approach to the regulatory testing of nanomaterials NANOSTAIR Establishing a process and a platform to support standardisation for nanotechnologies implementing the STAIR approach MARSITE1 Recherche des signes précurseurs de séisme et de glissement de terrain en mer de Marmara et à Istanbul (Turquie) Programme piloté par l?INERIS. ANNEXES Programmes pilotés par l?INERIS. 70 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 2008 AgingNano&Troph Impact environnemental des résidus de dégradation des nanomatériaux commercialisés : devenir, biotransformation RISKER Recherche intégrée des impacts sanitaires et environnementaux de la contamination par les polluants organiques persistants aux îles Kerguelen FLUXOBAT Développement d?outils optimisés pour l?évaluation des transferts de composés organiques volatils depuis une source dans le sol ou la nappe vers l?air atmosphérique extérieur et l?air intérieur des bâtiments 2009 AMORE Analyse multicritère pour le développement d?un outil d?aide à la décision en vue de la prévention des risques environnementaux NANOCARA Caractérisation globale (taille, concentration, composition en ligne) des nanoparticules produites par des procédés en phase gazeuse SLAMS Études multidisciplinaires du mouvement de Séchilienne : aléas, risques associés et conséquences socio-économiques NANOFRESES Nanoparticules de fer pour la remédiation des eaux souterraines 2010 BARPPRO Dimensionnement des barrières physiques de protection contre la propagation d?ondes de souffle consécutives à une explosion INCERDD Prise en compte des incertitudes pour les décisions durables PREDIMOL Prédiction des propriétés physico-chimiques des produits par modélisation moléculaire TRISTAN Structures intrinsèquement sûres aux tirs d?armes et aux engins improvisés ECHIBIOTECH Outils innovants d?échantillonnage, d?analyses chimiques et biologiques pour le suivi de traitements avancés des eaux usées et des boues BIOFILTREE Filtration biologique pour la réduction des éléments traces métalliques dans la biomasse des arbres 2011 CARMEN ? ESSAIS MÉTAUX Carmen ? Essais métaux Ntc DEMETER Démonstration de la faisabilité technique et économique d?une boucle de stockage/déstockage d?électricité renouvelable sur méthane de synthèse au moyen d?un électrolyseur à haute température réversible CIPRES Caractérisation des impacts potentiels du stockage géologique du CO2 sur la qualité de la ressource en eau souterraine PIVERT IEED, Picardie Innovation Végétale, Enseignement et Recherches Technologiques POLYSAFE Conduite en sécurité des réacteurs-échangeurs intensifiés continus en milieu polyphasique INTERNATECH Étude pluridisciplinaire de la réduction des risques NaTech dans un monde complexe : tirer les leçons du séisme de Tohoku au Japon en appliquant la méthode ERRA NaTech du projet iNTeg-Risk PROGRAMMES DE RECHERCHE soutenus par l?Agence nationale de la recherche ? ANR (en cours au 31 juillet 2012) Programmes pilotés par l?INERIS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 71 ADEME ATTENA Acceptation de l?atténuation naturelle des polluants organiques Programme d?étude des pesticides dans l?air de logements d?agriculteurs mis en oeuvre par ATMO Nord?Pas-de-Calais PEREN BOIS Biomasse énergie CAPHEINE 2 Caractérisation des phénomènes de transfert en zone insaturée des éléments traces EMILIBS Développement d?un dispositif de mesure de métaux lourds en continu par spectroscopie LIBS Valorisation COMRISK Organiser l?implication des populations dans l?évaluation et la gestion des sites pollués BIOHEALTH Health effects of particulate emissions from small scale biomass combustion SALUT?AIR Changement climatique et stratégies de lutte contre le transport de la pollution à longue distance PRIMEQUAL 2 Qualité de l?air à l?intérieur des bâtiments et des transports : caractérisation des émissions POST- EXPLOITATION Gestion du biogaz des lixiviats pendant la phase de post-exploitation ? Étude et évaluation des méthodes d?oxydation de méthane et traitement de lixiviats par atténuation naturelle APIFLAME Développement d?un module opérationnel de calcul des émissions de feux de forêt en Europe CARACITYCHLOR Outils de caractérisation des pollutions des COV dans les eaux souterraines et les sols Écotoxicité des matières fertilisantes organiques PECMICMOG Les interactions perturbateurs endocriniens ? micro-organismes et matières organiques, moteurs de l?écodynamique et de l?impact des polluants au sein d?écosystèmes épuratoires OFRIR+ Observatoire français des ressources dans les infrastructures PHYTOSED Efficacité et pérennité de la phytostabilisation aidée sur un sédiment excavé contaminé par les éléments traces EMBRUVE Émissions atmosphériques liées au brûlage de véhicules NANOFlueGas Caractérisation et réduction des émissions particulaires issues de l?incinération des déchets contenant des nanomatériaux manufacturés PASSCITYCHLOR Tests croisés de capteurs passifs pour la nappe sur sites ateliers français et flamand ANOPE Analyse des nouveaux polluants pour la déclaration E-PRTR ERANET BIOENERGY : EN-PME-TEST Common European method for the determination of particulate matter emissions of solid fuel burning appliances and boilers OSSIMED Outil spécifique au site de mesure et suivi des émissions diffuses Caractérisation des substances émergentes dans les boues et les composts de boues urbaines DIMENSION Impact métaux particules/bioaccess PHYTOAGGLO Intégration des phytotechnologies de gestion et de traitement des sols pollués dans un projet de renouvellement urbain de la communauté d?agglomération creilloise PHYTOSED Échelle 1 Parcelle expérimentale de grande taille PRO-EXTERN ? AAP R&D Analyses coûts-bénéfices du recyclage des déchets urbains en agriculture MANAUS et MANAUS II Méthodologie d?analyse unifiée et de gestion des risques liés au stockage géologique de CO2 ACHIA Air pollution and climate change health impact assessment État de l?art émission combustion biomasse PassSolAir Capteurs passifs pour l?air du sol IZNOGOUD Impacts des ZAPA, nouvelle génération d?outils de diagnostic et d?évaluation des bénéfices sanitaires et économiques attribuables aux restrictions de circulation Pesticides glyphosate air intérieur, air extérieur Protocole ETV Préparation d?une méthodologie d?évaluation adaptée au domaine de l?application : nouvelles technologies de l?énergie MEDDE PICASO ALTERNATIVES Places des méthodes alternatives en expérimentation animale dans le domaine santé-environnement : prise en compte des attentes sociétales AUTRES PROGRAMMES ANNEXES (financements sur fonds publics) ? en cours au 31 juillet 2012 72 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 RISQUES CHRONIQUES Prédiction de la cinétique et des effets des mélanges de substances chimiques (cosmétiques) à partir de modèles QSARs et de tests réalisés in vitro sur des cellules humaines Impact de la contamination plurimétallique sur le milieu aquatique et conséquences sur les réponses immunitaires et les capacités adaptatives du poisson Méthodologie d?évaluation pour la sélection des meilleures techniques disponibles Réactivité chimique et photochimique des hydrocarbures aromatiques polycycliques et de leurs dérivés nitrés et oxygénés associés aux aérosols atmosphériques : approche de laboratoire et de terrain RISQUES ACCIDENTELS Étude des émissions liées à l?incinération de matériaux nanostructurés et incidence éventuelle sur les procédés industriels Outils d?aide à la décision pour une gestion intégrée des risques Contribution à la prédiction des effets des réactions Na-H20-air dans les réacteurs électronucléaires type RNR de IVe génération : applications au programme ASTRID Les signaux faibles : comment les capter et comment leur donner du sens ? Rôle du rayonnement thermique dans les mécanismes de propagation des flammes dans les nuages de poussières RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Étude des effets de l?eau sur les mécanismes de déformation et de rupture affectant les carrières de craie Développement d?un outil numérique de prédiction de la séismicité synthétique des mines souterraines profondes SUJETS DE THÈSES SÉLECTIONNÉS EN 2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 73 LE CONSEIL SCIENTIFIQUE INVITÉS PERMANENTS DU CONSEIL CORE (COMMISSION D?ORIENTATION DE LA RECHERCHE ET DE L?EXPERTISE) Neil Mitchison Président du Conseil Représentant de la Commission européenne en Écosse Francelyne Marano Vice-présidente Professeur des universités Laboratoire de cytophysiologie et toxicologie cellulaire (LCTC) Paris Diderot-Université Paris VII Véronique Bach Professeur des universités en physiologie humaine Université de Picardie-Jules-Verne Marta Heitzmann Senior Vice President Research & Innovation Areva Christian Blaise Chercheur scientifique Responsable de l?unité Toxicologie aquatique Centre Saint-Laurent, Montréal, Québec (Canada) Alain Desroches Professeur Codirecteur du pôle Santé et biotechnologies École centrale de Paris Patrick Landais Directeur scientifique Andra Nadine Gabas Présidente de la commission Risques accidentels Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Rémi Maximilien Président de la commission Risques chroniques Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Jean-Louis Durville Président de la commission Risques sol et sous-sol Coanimateur du collège Techniques de la construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie COLLÈGE ACADÉMIQUE André Laurent Professeur Laboratoire des sciences du génie chimique ? CNRS École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy COLLÈGE INDUSTRIEL Jean-Charles Boutonnet Chef du département Toxicologie et Environnement Arkema Henri Molleron Directeur Environnement Colas Manoelle Lepoutre Directeur du développement durable Total S.A. Philippe Lubineau Responsable Recherche et développement mécatronique et développement durable ? Cetim Direction de l?Agence de programme COLLÈGE ÉLUS Michel Guilloux Adjoint au maire Mairie de Feyzin (69) René Drouin Maire Mairie de Moyeuvre-Grande (57) COLLÈGE SYNDICATS Gérald Hayotte CFDT Louis Persico CFE-CGC COLLÈGE ASSOCIATIONS Maryse Arditi Pilote du réseau Risques et impacts industriels France Nature Environnement Francis Glemet Porte-parole Coordination nationale médicale santé environnement Ariane Vennin Porte-parole Écologie sans Frontière Éric Pracisnore Vice-président CLCV COLLÈGE ÉTAT Cédric Bourillet Sous-directeur des Risques accidentels Direction générale de la Prévention des risques Service des risques technologiques Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Claire Hubert Chef du service de la recherche (représentée par Lionel Moulin, chef de la mission Environnement, risques et santé) Direction de la Recherche et de l?Innovation Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie GOUVERNANCE SCIENTIFIQUE (au 31 juillet 2012) ANNEXES 74 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Rémi Maximilien Président Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Vincent-Henri Peuch Vice-président Responsable de la division Chimie atmosphérique Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme Robert Barouki Directeur unité INSERM U747 UFR Biomédicale Paris Descartes-Université Paris V Jean-Yves Bottero Directeur de recherche CNRS Directeur du GDRI ICENT CEREGE UMR 6635 CNRS Hélène Budzinski Laboratoire de physico et toxico-chimie de l?environnement (LPTC) Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux Université Bordeaux I Thierry Caquet Écologie et santé des écosystèmes UMR Agrocampus ESE INRA Pierre Cellier Directeur de recherche UMR Environnement et grandes cultures INRA François Gensdarmes Chef du laboratoire de physique et métrologie des aérosols IRSN Christian George Directeur de recherche Institut de recherche sur la catalyse et l?environnement (IRCE) UMR 5256 CNRS Université Lyon I Philippe Gislette Directeur du CIRSEE SUEZ Environnement LES COMMISSIONS SCIENTIFIQUES (au 31 juillet 2012) Christophe Minier Professeur Laboratoire d?écotoxicologie-milieux aquatiques (LEMA) Université du Havre Pascale Robineau Directrice des produits réglementés Direction du végétal et de l?environnement Anses Christian Seigneur CEREA École nationale des ponts et chaussées Denis Zmirou Directeur du département Santé-environnement-travail EHESP Nadine Gabas Présidente Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Yves Mortureux Vice-président Expert de l?équipe d?appui Plateforme sécurité de l?Union internationale des chemins de fer SNCF Frédérique Battin-Leclerc Directrice de recherche Laboratoire Réactions et génie des procédés CNRS Philippe Klein R&D EDF Jean-François Lechaudel Coordinateur Risques technologiques Groupe Direction sécurité industrielle Total S.A. Xavier Montagne IFP Énergies Nouvelles André Pauss Professeur Département Génie des procédés industriels Université de technologie de Compiègne Christophe Pijolat Directeur Centre SPIN Directeur Laboratoire LPMG (FRE 3312 ? CNRS) École des mines de Saint-Étienne Christophe Renier Directeur d?objectifs Infrastructures GDF SUEZ Alexis Tsoukias LAMSADE ? UMR CNRS 7024 Université Paris-Dauphine Serge Walter Laboratoire propre intégré Groupe Sécurité et Écologies chimiques Maureen Wood Major Accident Hazards Bureau European Commission ? Joint Research Center Enrico Zio Responsable de la chaire ?Science des systèmes et défi énergétique? Laboratoire Génie indutriel École centrale de Paris RISQUES CHRONIQUES RISQUES ACCIDENTELS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 75 Jean-Louis Durville Président Coanimateur du collège Techniques de construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Jacques Pironon Vice-président Directeur de recherche UMR G2R 7566 CNRS Pascal Bernard Physicien-sismologue Institut de physique du globe de Paris Robert Charlier Département ArGenCo Université de Liège Pierre-Lionel Forbes Directeur Stratégie matières et déchets BG Aval Areva Damien Goetz Directeur du Centre de géosciences Professeur responsable de l?option sol et sous-sol du cycle ingénieur civil Mines Paris Tech François Kalaydjian Directeur adjoint du Centre de résultat ressources IFP Énergies Nouvelles Vincent Labiouse Maître d?enseignement et de recherche Rock Mechanics Laboratory School of architecture, civil and environmental engineering (ENAC) Swiss Federal Institute of Technology Lausanne EPFL-ENAC-ICARE-LMR ? Lausanne (Suisse) Laurent Levêque Ceidre TEGG EDF Jacques Mudry UMR Chrono-Environnement UFR Sciences et Techniques Université de Franche-Comté Xavier Piccino Inspection générale des carrières Mairie de Paris Pierre Potherat Jean-Pierre Rajot Chef du groupe Conception et calcul des ouvrages IFSTTAR Maxence Vermersch Directeur Mavesa Sandrine Vidal-Gilbert R&D ? Unconventional Gas Resources Project Total Exploration-Production ANNEXES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 76 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LES INDICATEURS DU CONTRAT D?OBJECTIFS 2011-2015 RECHERCHE 2010 CIBLE RÉSULTAT 2011 Part de l?activité de l?Institut consacrée à la recherche > 19,3 % > 20 % 19,4 % Part des financements sur appel à projets de recherche dans les ressources publiques de la recherche (dont part des financements européens) 33 % > 35 % 33,1 % Nombre de titulaires d?une HDR 10 > 10 11 Nombre de publications dans des revues à comité de lecture référencées ISI 80 > 80 81 Part des contrats passés avec les industriels dans les ressources totales de la recherche 12,7 % 12 % 12,1 % Nombre de doctorants 52 Sans cible 55 Nombre de démonstrateurs où l?INERIS intervient 3 4 4 (au 31 juillet 2012) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 77 PUBLICATIONS ANNEXES 2011 BRIGNON J.-M. Socio-economic analysis: a tool for assessing the potential of nanotechnologies Journal of Physics-Conference Series, 2011, 304, art 012069 CHIAPPINI L. Le benzène en air intérieur : bilan des niveaux de concentration rencontrés Pollution Atmosphérique, 2011 (210), pp. 155-162 NAJA G. M., ALARY R., BAJEAT P., BELLENFANT G., GODON J.-J., JAEG J.-P., KECK G., LATTES A., LEROUX C., MODELON H., MOLETTA-DENAT M., RAMALHO O., ROUSSELLE C., WENISCH S., ZDANEVITCH I. Assessment of biogas potential hazards Renewable Energy, 2011, 36 (12), pp. 3445-3451 VUONG LE B., KHORSI-CAUET H., VILLEGIER A.-S., BACH V., GAY-QUEHEILLARD J. New rat models of iron sucrose-induced iron overload Experimental Biology and Medecine, 2011, 236 (7), pp. 790-799 GERAUDIE P., HINFRAY N., GERBRON M., PORCHER J.-M., BRION F., MINIER C. Brain cytochrome P450 aromatase activity in roach (Rutilus rutilus): seasonal variations and impact of environmental contaminants Aquatic Toxicology, 2011, 105 (3-4), pp. 378-384 VOSGES M., KAH O., HINFRAY N., CHADILI E., LE PAGE Y., COMBARNOUS Y., PORCHER J.-M., BRION F. 17?-Ethinylestradiol and nonylphenol affect the development of forebrain GnRH neurons through an estrogen receptors-dependent pathway Reproductive Toxicology, 2011, 33, pp. 198-204 LE PAGE Y., VOSGES M., SERVILI A., BRION F., KAH O. Neuroendocrine effects of endocrine disruptors in teleost fish Journal of Toxicology and Environmental Health - Part B, 2011, 14 (5-7), pp. 370-386 SANCHEZ W., SREMSKI W., PICCINI B., PALLUEL O., MAILLOT-MARECHAL E., BETOULLE S., JAFFAL A., AIT-AISSA S., BRION F., THYBAUD E., HINFRAY N., PORCHER J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges Environment International, 2011, 37 (8), pp. 1342-1348 OUATTARA D. A., CHOI S.-H., SAKAI Y., PERY A., BROCHOT C. Kinetic modelling of in vitro cell-based assays to characterize non-specific bindings and ADME processes in a static and a perfused fluidic system Toxicology Letters, 2011, 205 (3), pp. 310-319 KERAMBRUN E., SANCHEZ W., HENRY F., AMARA R. Are biochemical biomarker responses related to physiological performance of juvenile sea bass (Dicentrarchus labrax) and turbot (Scophthalmus maximus) caged in a polluted harbour? Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2011, 154 (3), pp. 187-195 VANDENTORREN S., ZEMAN F., MORIN L., SARTER H., BIDONDO M.-L., OLEKO A., LERIDON H. Bisphenol-A and phthalates contamination of urine samples by catheters in the ELFE pilot study: implications for large-scale biomonitoring studies Environmental Research, 2011, 111 (6), pp. 761-764 DEVIER M.-H., MAZELLIER P., AIT-AISSA S., BUDZINSKI H. New challenges in environmental analytical chemistry: identification of toxic compounds in complex mixtures Comptes rendus Chimie, 2011, 14 (7-8), pp. 766-779 DOR F., DENYS S. Combining environmental and health evaluation is essential to optimize the management of contaminated sites: a case study of Saint-Laurent-le-Minier Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (4), pp. 323-330 WRAGG J., CAVE M., BASTA N., BRANDON E., CASTEEL S., DENYS S., GRON C., OOMEN A., REIMER K., TACK K., VAN DE WIELE T. An inter-laboratory trial of the unified BARGE bioaccessibility method for arsenic, cadmium and lead in soil Science of the Total Environment, 2011, 19 (1), pp. 4016-4030 ZDANEVITCH I., BOUR O. Quality of composts from municipal biodegradable waste of different origins Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 87-88 WIDORY D., BLESSING M., PROUST E., BELLENFANT G., BOUR O. Assessing methane oxydation under landfill covers and its contribution to the above atmospheric CO2 levels: the added value of the isotope approach Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 551-552 AKERMAN A., BOUR O., CREST M., SENANTE E., PRESSE D., AUDIC J.-M. Performing and cost-effective landfill gas management in the aftercare period Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia, 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 245-246 TOGNET F., TURMEAU C., HA Ti L., TARNAUD E., ROUIL L., BESSAGNET B., ROBINE E., MOREL Y. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: application to legionella Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 746-750 MIGLIETTA M. M., THUNIS P., PEDERZOLI A., GEORGIEVA E., BESSAGNET B., TERRENOIRE É., COLETTE A. Evaluation of WRF model performances in different European regions with the DELTA-FAIRMODE evaluation tool Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 288-292 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorological modelling on air quality: summer and winter episodes in the Po valley (Northern Italy) Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 331-334 GONZALEZ M. A., VIVANCO M. G., PALOMINO I., GARRIDO J. L., BESSAGNET B. Modelling some heavy metals air concentration in Europe Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14) University of West Macedonia, 2011, pp. 86-90 MOMBELLI E., PERY A. A linear model to predict chronic effects of chemicals on Daphnia magna Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2011, 87 (5), pp. 494-498 CHIAPPINI L., DAGNELIE R., SASSINE M., FUVEL F., FABLE S., TRAN-THI T.-H., GEORGE C. Multi-tool formaldehyde measurement in simulated and real atmospheres for indoor air survey and concentration change monitoring Air Quality, Atmosphere & Health, 2011, 4 (3-4), pp. 211-220 Risques chroniques 78 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS GRANIER C., BESSAGNET B., BOND T., D?ANGIOLA A., DENIER VAN DER GON H., FROST G., HEIL A., KAISER J., KINNE S., KLIMONT Z., KLOSTER S., LAMARQUE J.-F., LIOUSSE C., MASUI T., MELEUX F., MIEVILLE A., OHARA T., RAUT J.-C., RIAHI K., SCHULTZ M.G., SMITH S. J., THOMPSON A., VAN AARDENNE J., VAN DER WERF G. R., VAN VUUREN D. P. Evolution of anthropogenic and biomass burning emissions of air pollutants at global and regional scales during the 1980-2010 period Climatic Change, 2011, 109 (1-2), pp. 163-190 HINFRAY N., BAUDIFFIER D., LEAL M. C., PORCHER J.-M., AIT-AISSA S., LE GAC F., SCHULZ R., BRION F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317 BORRA J.-P., JIDENKO N., DUTOUQUET C., AGUERRE-CHARIOL O., HOU J., WEBER A. Nano-droplet ejection and nucleation of materials submitted to non-thermal plasma filaments European Physical Journal Applied Physics, 2011, 56 (2), p. 24019 JUUTILAINEN J., HEIKKINEN P., LAGROYE I., MIYAKOSHI J., VAN RONGEN E., SAUNDERS R., DE SEZE R., TENFORDE T., VERSCHAEVE L., VEYRET B., XU Z. Experimental studies on carcinogenicity of radiofrequency radiation in animals Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2011, 41 (18), pp. 1664-1695 BOIS F. Y., HABKA D., BROCHOT C. An integrated modelling approach for in vitro to in vivo extrapolations ALTEX, 2010, 27 (Special issue Proceedings), pp. 103-108 PINEL-MARIE M.-L., LOUARN L., DESMOTS S., FARDEL O., SPARFEL L. Aryl hydrocarbon receptor-dependent induction of the IgA receptor Fc?RI by the environmental contaminant benzo(a)pyrene in human macrophages Toxicology, 2011, 290 (1), pp. 89-95 JUHASZ P., BAKOS J., NAGY N., JANOSSY G., FINTA V., THUROCZY G. RF personal exposimetry on employees of elementary schools, kindergartens and day nurseries as a proxy for child exposures Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2011, 107 (3), pp. 449-455 HABKA D. Modélisation toxico- pharmacocinétique à partir de méthodes bioinformatiques et de tests in vitro Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 11/01/2011 JOLLY S. Recherche d?une référence valide pour l?utilisation des biomarqueurs dans un contexte de surveillance des milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Reims, Champagne-Ardenne, 22/09/2011 CAUDEVILLE J. Construction d?un indicateur d?exposition de la population spatialisé par l?intégration de bases de données environnementales dans un système d?information géographique Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 21/10/2011 QUIGNOT N. Perturbateurs endocriniens et déséquilibre de la balance androgènes/estrogènes : évaluation intégrée Thèse de doctorat. Université Paris V, 05/12/2011 CREUSOT N. Contribution de l?approche Effect Directed Analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Bordeaux I, 06/12/2011 ELERT M., BONNARD R., JONES C., SCHOOF R. A., SWARTJES F. A. Human exposure pathways Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 455-515 (Earth and Environmental Science) CAVE M., WRAGG J., DENYS S., JONDREVILLE C., FEIDT C. Oral bioavailability Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 287-324 (Earth and Environmental Science) BARILLOT C., SARDE C., TARNAUD E., BERT V., COCHET N. Optimisation de la phytoextraction : caractérisation et sélection de bactéries PGPB associées à une plante hyperaccumulatrice de Zn et Cd : Arabidopsis halleri Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUTOUQUET C., R?MILI B., GALLOU G., SIRVEN J. B., TORRALBA B., LE BIHAN O., DERMIGNY A., AMODEO T., AGUERRE-CHARIOL O., FREJAFON E. Détection de particules micrométriques en suspension dans l?air par technique LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 FAYE C.-B., DUTOUQUET C., AMODEO T., FREJAFON E., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., GILON-DELEPINE N. Détection des polluants métalliques particulaires dans les eaux par spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS : Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 AMODEO T., DUTOUQUET C., LECERF P., DUFOUR J.-P., FREJAFON E. Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 LE GALL A.-C., RUSSELL Z., BAL D., BEALEY W. J., BJERREGAARD H., KEURHORST-MANS I., MATHIESON S., OTT B., POWLESLAND C., SOTIRIOS T., UHL R. Working group report. Section 3.2 in chapter 3 Approaches to assessing the impact of new plans and projects on Natura 2000 sites Nitrogen deposition and Natura 2000: Science and practice in determining environmental impacts. COST729/Nine/ESF/CCW/JNCC/SEI Workshop Proceedings. COST, 2011, pp. 29-36 SOUQUES M., DE SEZE R. L?induction et les fréquences intermédiaires Perrin A., Souques M. Champs électromagnétiques, environnement et santé. Paris : Springer, 2010, pp. 57-67 SCHWESIG D., BORCHERS U., CHANCERELLE L., DULIO V., ERIKSSON U., FARRE M., GOKSOYR A., LAMOREE M., LEONARDS P., LEPOM P., LEVERETT D., O?NEILL A., ROBINSON R., SILHAROVA K., SLOBODNIK J., TOLGYESSY P., TUTUNDJIAN R., WEGENER J.-W., WESTWOOD D. A harmonized european framework for method validation to support research on emerging pollutants TRAC-Trends in Analytical Chemistry, 2011, 30 (8), pp. 1233-1242 MANIER N., GARAUD M., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., PANDARD P. Behaviour of ceria nanoparticles in standardized test media - influence on the results of ecotoxicological tests Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012058 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 79 ANNEXES UZU G., SAUVAIN J.-J., BAEZA-SQUIBAN A., RIEDIKER M., SANCHEZ SANDOVAL HOHL M., VAL S., TACK K., DENYS S., PRADERE P., DUMAT C. In vitro assessment of the pulmonary toxicity and gastric availability of lead-rich particles from a lead recycling plant Environmental Science & Technology, 2011, 45 (18), pp. 7888-7895 MOUFAREJ ABOU JAOUDE M.-T., LEFRANCOIS E., LE BIHAN O., BOUILLARD J., MORGENEYER M., SALEH K. Étude de l?empoussièrement des poudres par un test de fluidisation Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) 2012 PELFRENE A., WATERLOT C., MAZZUCA M., NISSE C., CUNY D., ANTOINE R., DENYS S., HEYMAN C., ROUSSEL H., BIDAR G., DOUAY F. Bioaccessibility of trace elements as affected by soil parameters in smelter-contaminated agricultural soils: a statistical modeling approach Environmental Pollution, 2012, 160, pp. 130-138 CHENG S., BOIS F. Y. A mechanistic modeling framework for predicting metabolic interactions in complex mixtures Environmental Health Perspectives, 2011, 119 (12), pp. 1712-1718 BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Brain aromatase (Cyp19a1b) is a highly sensitive gene to estrogens and xeno-estrogens Endocrine disruptors 2012. Conference proceedings. Shropshire : Smithers, 2012 DORTS J., BAUWIN A., KESTEMONT P., JOLLY S., SANCHEZ W., SILVESTRE F. Proteasome and antioxidant responses in Cottus gobio during a combined exposure to heat stress and cadmium Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2012, 155, pp. 318-324 GLORENNEC P., MAURAU S., ROUSSELLE C., MANDIN C., RONGA-PEZERET S., BOULANGER G., ISMERT M., LAURENT O., GUILLOSSOU G., ROBERT-GNANSIA E., ROUHAN A., KARG F., FERVERS B., DE TONI A., BOIZE M., CHAHINE G., DEIBER G., LOUNIS M., MOSQUERON L., NEDELLEC V., PERY A., PHILIPPE S., PRADELLE F., REDAELLI M., CASTELLAN I., PERUT V., CABANES P.-A. Améliorations de la démarche d?évaluation des risques sanitaires : contribution de la section « Méthodologie d?évaluation des risques sanitaires » de la SFSE Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (2), pp. 142-146 SELMAOUI B., LAMBROZO J., SACKETT-LUNDEEN L., HAUS E., TOUITOU Y. Acute exposure to 50-Hz magnetic fields increases interleukin-6 in young healthy men Journal of Clinical Immunology, 2011, 31, pp. 1105-1111 BEAUDOUIN R., GINOT V., MONOD G. Improving mesocosm data analysis through individual-based modelling of control population dynamics: a case study with mosquitofish (Gambusia holbrooki) Ecotoxicology, 2012, 21 (1), pp. 155-164 DAGNINO S., BELLET V., GRIMALDI M., RIU A., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., FENET H., BALAGUER P. Affinity purification using recombinant PXR as a tool to characterize environmental ligands Environmental Toxicology, 2012 : accepté KERAMBRUN E., HENRY F., MARECHAL A., SANCHEZ W., MINIER C., FILIPUCI I., AMARA R. A multibiomarker approach in juvenile turbot, Scophthalmus maximus, exposed to contaminated sediments Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80 (1), pp. 45-53 BELLET V., HERNANDEZ-RAQUET G., DAGNINO S., SEREE L., PARDON P., BANCON-MONTINY C., FENET H., CREUSOT N., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., BUDZINSKI H., ANTIGNAC J.-P., BALAGUER P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors Water Research, 2012, 46 (6), pp. 1912-1922 MOMBELLI E. Evaluation of the OECD (Q)SAR application toolbox for the profiling of estrogen receptor binding affinities SAR and QSAR in Environmental Research, 2012, 23 (1-2), pp. 37-57 GIRAUD G., TEBBY C., AMBLARD C. Measurement of consumers? wine-related knowledge Enometrica, 2011, 4 (1) : pp. 33-42 SCIARE J., D?ARGOUGES O., SARDA-ESTEVE R., GAIMOZ C., DOLGOROUKI C., BONNAIRE N., FAVEZ O., BONSANG B., GROS V. Large contribution of water-insoluble secondary organic aerosols in the region of Paris (France) during wintertime Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D22203 PERE J.-C., MALLET M., PONT V., BESSAGNET B. Impact of aerosol direct radiative forcing on the radiative budget, surface heat fluxes, and atmospheric dynamics during the heat wave of summer 2003 over western Europe: a modeling study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D23119 MENUT L., BESSAGNET B., KHVOROSTYANOV D., TURQUETY S., MONGE J.-L., VALARI M., VAUTARD R. Modélisation de la composition chimique de la troposphère avec CHIMERE La Météorologie, 2011 (75), pp. 23-32 TUCCELLA P., CURCI G., VISCONTI G., BESSAGNET B., MENUT L., PARK R. J. Modeling of gas and aerosol with WRF/Chem over Europe: evaluation and sensitivity study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2012, 117, p. D03303 KAH O., LE PAGE Y., VOSGES M., TONG S.-K., CHUNG B-C., BRION F. Neural progenitors are direct targets of xenoestrogens in zebrafish Bourguignon J.-P., Jegou B. Kerdelhue B., Toppari J., Christen Y. Multi-System Endocrine Disruption. Berlin Heidelberg : Springer, 2011, pp. 73-89 (Research and Perspectives in Endocrine Interactions) SANCHEZ W., BADO-NILLES A., PORCHER J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête La Houille Blanche, 2012 (2), pp. 49-54 CHENG S., PROT J.-M., LECLERC E., BOIS F. Y. Zonation related function and ubiquitination regulation in human hepatocellular carcinoma cells in dynamic vs. static culture conditions BMC Genomics, 2012, 13, art. 54 AUDEBERT M., ZEMAN F. A., BEAUDOIN R., PERY A., CRAVEDI J.-P. Comparative potency approach based on H2AX assay for estimating the genotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 260 (1), pp. 58-64 COSNEFROY A., BRION F., MAILLOT-MARECHAL E., PORCHER J.-M., PAKDEL F., BALAGUER P., AIT-AISSA S. Selective activation of zebrafish estrogen receptor subtypes by chemicals by using stable reporter gene assay developed in a zebrafish liver cell line Toxicological Sciences, 2012, 125 (2), pp. 439-449 GOURLAY-FRANCE C., VINCENT-HUBERT F., TUSSEAU-VUILLEMIN M.-H., SANCHEZ W., GEFFARO A., LEVI Y., OZIOL L., LABADIE P., MOUCHEL J.-M., RAGUET M., THERY S. Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine : comprendre et diagnostiquer l?impact de la contamination sur les organismes Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine. 2011 (Programme PIREN-Seine, 12) MENUT L., GOUSSEBAILE A., BESSAGNET B., KHVOROSTIYANOV D., UNG A. Impact of realistic hourly emissions profiles on air pollutants concentrations modelled with CHIMERE Atmospheric Environment, 2012, 49, pp. 233-244 80 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS JOLLY S., BADO-NILLES A., LAMAND F., TURIES C., CHADILI E., PORCHER J.-M., BETOULLE S., SANCHEZ W. Multi-biomarker approach in wild European bullhead, Cottus sp., exposed to agricultural and urban environmental pressures: practical recommendations for experimental design Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 675-683 KERAMBRUN E., LE FLOCH S., SANCHEZ W., THOMAS GUYON H., MEZIANE T., HENRY F., AMARA R. Responses of juvenile sea bass, Dicentrarchus labrax, exposed to acute concentrations of crude oil, as assessed by molecular and physiological biomarkers Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 692-702 SANCHEZ W., BURGEOT T., PERCEVAL O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), pp. 1345-1347 PROT J.-M., BUNESCU A., ELENA-HERRMANN B., ANINAT C., CHOUCHA SNOUBER L., GRISCOM L., RAZAN F., BOIS F. Y., LEGALLAIS C., BROCHOT C., CORLU A., DUMAS M.-E., LECLERC E. Predictive toxicology using systemic biology and liver microfluidic ?on chip? approaches: application to acetaminophen injury Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 259 (3), pp. 270-280 BEAUDOUIN R., ZEMAN F. A., PERY A. Individual sensitivity distribution evaluation from survival data using a mechanistic model: implications for ecotoxicological risk assessment Chemosphere, 2012, 89 (1), pp. 83-88 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorology on air quality modeling over the Po valley in northern Italy Atmospheric Environment, 2012, 51 : pp. 303-310 SCHERE K., FLEMMING J., VAUTARD R., CHEMEL C., COLETTE A., HOGREFE C., BESSAGNET B., MELEUX F., MATHUR R., ROSELLE S., HU R.-M., SOKHI R. S., RAO S. T., GALMARINI S. Trace gas/aerosol boundary concentrations and their impacts on continental-scale AQMEII modeling domains Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 38-50 HUGUET S., BERT V., LABOUDIGUE A., BARTHES V., ISAURE M.-P., LLORENS I., SCHAT H., SARRET G. Cd speciation and localization in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri Environmental and Experimental Botany, 2012, 82, pp. 54-65 MANIER N., BRULLE F., LE CURIEUX F., VANDENBULCKE F., DERAM A. Biomarker measurements in Trifolium repens and Eisenia fetida to assess the toxicity of soil contaminated with landfill leachate: a microcosm study Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80, pp. 339-348 SOLAZZO E., BIANCONI R., PIROVANO G., MATTHIAS V., VAUTARD R., MORAN M. D., APPEL K. WYAT., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X. V., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PRANK M., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Operational model evaluation for particulate matter in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 75-92 PIROVANO G., BALZARINI., BESSAGNET B., EMERY C., KALLOS G., MELEUX F., MITSAKOU C., NOPMONGCOL U., RIVA G. M., YARWOOD G. Investigating impacts of chemistry and transport model formulation on model performance at European scale Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 93-109 SOLAZZO E., BIANCONI R., VAUTARD R., APPEL K. W., MORAN M. D., HOGREFE C., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., DENIER VAN DER GON H., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., JERICEVIC A., KRALJEVIC L., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PIROVANO G., PRANK M., RICCIO A., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Model evaluation and ensemble modelling of surface-level ozone in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 60-74 BEAUDOUIN R., DIAS V., BONZOM J.-M., PERY A. Individual-based model of Chironomus riparius population dynamics over several generations to explore adaptation following exposure to uranium-spiked sediments Ecotoxicology, 2012, 21 (4) : pp. 1225-1239 RAMES A., GUILLOSSOU G., RONGA-PEZERET S., HULOT C. Evaluation de la qualité de l?air intérieur au regard d?un éventuel phénomène d?intrusion de vapeur : cas des anciennes usines à gaz Environnement Risques & Santé, 2012, 11 (2), pp. 110-119 ZYRYANOV D., FORET G., EREMENKO M., BEEKMANN M., CAMMAS J.-P., D?ISIDORO M., ELBERN H., FLEMMING J., FRIESE E., KIOUTSIOUTKIS I., MAURIZI A., MELAS D., MELEUX F., MENUT L., MOINAT P., PEUCH V.-H., POUPKOU., RAZINGER M., SCHULTZ M., STEIN O., SUTTIE A.M., VALDEBENITO A., ZEREFOS C., DUFOUR G., BERGAMETTI G., FLAUD J.-M. 3-D evaluation of tropospheric ozone simulations by an ensemble of regional chemistry transport model Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12, pp. 3219-3240 ROSSIGNOL S., CHIAPPINI L., PERRAUDIN E., RIO C., FABLE S., VALORSO., DOUSSIN J.-F. Development of parallel sampling and analysis for the elucidation of gas/particle partitioning of oxygenated semi-volatile organics: a limonene ozonolysis study Atmospheric Measurement Techniques, 2012, accepté BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., CARDOSO O., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) zebrafish embryos PLoS One, 2012, 7 (5), p. e36069 MIEGE C., MAZZELLA N., SCHIAVONE S., DABRIN A., BERHO C., GHESTEM J. P., GONZALEZ C., GONZALEZ J.-L., LALERE B., LARDY-FONTAN S., LEPOT B., MUNARON D., TIXIER C., TOGOLA A., COQUERY M. An in situ intercomparison exercise on passive samplers for monitoring metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and pesticides in surface waters Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36 : pp. 128-143 BEAUCHAMP M., MALHERBE L., LETINOIS L., DE FOUQUET C. Spatial representativeness of an air quality monitoring station. Delimitation of exceedances areas Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) ROMARY T., DE FOUQUET C., MALHERBE L. Optimization strategies for spatial design of air quality measurement surveys Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) DE FOUQUET C., FLIPO N., LETINOIS L., MALHERBE L., POLUS-LEFEBVRE E., POULIN M., UNG A. Which relations between deterministic simulations and observations? Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 81 ANNEXES BAUDIFFIER D., HINFRAY N., VOSGES M., CREUSOT N., CHADILI E., PORCHER J.-M., SCHULZ R. W., BRION F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39 BOUJI M., LECOMTE A., HODE Y., DE SEZE R., VILLEGIER A.-S. Effects of 900 MHz radiofrequency on corticosterone, emotional memory and neuroinflammation in middle-aged rats Experimental Gerontology, 2012, 47 (6), pp. 444-451 BERT V., LORS C., PONGE J.-F., CARON L., BIAZ A., DAZY M., MASFARAUD J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria Environmental Pollution, 2012, 169, pp. 1-11 JOSEPH W., FREI P., ROOSLI M., VERMEEREN G., BOLTE J., THUROCZY G., GAJSEK P., TRCEK T., MOHLER E., JUHASZ P., FINTA V., MARTENS L. Between-country comparison of whole-body SAR from personal exposure data in urban areas Bioelectromagnetics, 2012 : accepté ZDANEVITCH I., AUVINET N., MALLARD l., BOUR O. On-site assessment of methods to measure gaseous emissions from biological treatment of waste Tremier A., Dabert P., Druilhe C., Maudet M.-N., Barth J., Siebert S., Sbidlingmaier H. W. Conference proceedings of the 8th International Conference ORBIT2012 Global assessment for organic resources and waste management. Weimar : Verlag ORBIT, 2012 NDIAYE A., SANCHEZ W., DURAND J.-D., BUDZINSKI H., PALLUEL O., NDIAYE P., DIOUF K., PANFILI J. Multiparametric approach for assessing environmental quality variations in West African aquatic ecosystems using the black-chinned tilapia (Sarotherodon melanotheron) as a sentinel species Environmental Science and Pollution Research, 2012 : accepté NOPMONGCOL U., KOO B., TAI E., JUNG J., PIYACHATURAWAT P., EMERY C., YARWOOD G., PIROVANO G., MITSAKOU C., KALLOS G. Modeling Europe with CAMx for the air quality model evaluation international initiative (AQMEII) Atmospheric Environment, 2012, 53 (Special), pp. 177-185 WITSCHGER O., LE BIHAN O., REYNIER M., DURAND C., MARCHETTO A., ZIMMERMANN E., CHARPENTIER D. Préconisations en matière de caractérisation des potentiels d?émission et d?exposition professionnelle aux aérosols lors d?opérations mettant en oeuvre des nanomatériaux Cahiers de Notes Documentaires - Hygiène et Sécurité du Travail, 2012 (226), pp. 41-55 GEISS S., SCHNEIDER M., DONNEVERT G., EINAX J. W., LETTMANN N., REY A., LEPPER H., KOERNER B., PREY T., HILGER B., ENGELKE M., STRUB M.-P., ADRIEN H., SAWAL G., LOEFFLER D., SCHILLINGS T., HUSSY I., STEINBICHL P., SCHARF S., RUDERISCH A., OLMOS J. E., JAVIER SANTOS F., BARTOLOME A., CAIXACH J. Validation interlaboratory trial for ISO 12010: water quality-determination of short-chain polychlorinated alkanes (SCCP) in water Accreditation and Quality Assurance, 2012, 17 (1), pp. 15-25 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., D?ISIDORO M., GAUSS M., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SOLBERG S., STORDAL F., TAMPIERI F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11 (22), pp. 11657-11678 CAUDEVILLE J., BOUDET C., DENYS S., BONNARD R., GOVAERT G., CICOLELLA A. Caractérisation des inégalités environnementales en Picardie, fondée sur l?utilisation couplée d?un modèle multimédia et d?un système d?information géographique Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 485-494 QUIGNOT N., DESMOTS S., BAROUKI R., LEMAZURIER E. A comparison of two human cell lines and two rat gonadal cell primary cultures as in vitro screening tools for aromatase modulation Toxicology in vitro, 2012, 26 (1), pp. 107-118 QUIGNOT N., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Perturbation endocrinienne et évaluation du risque pour la reproduction humaine : entre défis scientifiques d?aujourd?hui et enjeux de demain Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 454-468 POUECH C., TOURNIER M., QUIGNOT N., KISS A., WIEST L., LAFAY F., FLAMENT-WATON M.-M., LEMAZURIER E., CREN-OLIVE C. Multi-residue analysis of free and conjugated hormones and endocrine disruptors in rat testis by QuEChERS-based extraction and LC-MS/MS Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 402 (9), pp. 2777-2788 BOTTA F., LEPOT B., LEOZ-GARZIANDIA E., MORIN A. Estimation of sampling uncertainty in lake-water monitoring in a collaborative field trial Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 176-184 DENYS S., GOMBERT D., TACK K. Combined approaches to determine the impact of wood fire on PCDD/F and PCB contamination of the environment : a case study Chemosphere, 2012, 88, pp. 806-812 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., RAO S. T., AMANN M., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., GAUSS M., HEYES C., KLIMONT Z., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SCHUCHT S., SIMPSON D., STORDAL F., TAMPIERI F., VRAC M. Future air quality in Europe: a multi-model assessment of projected exposure to ozone Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12 (6) : accepté QUIGNOT N., ARNAUD M., ROBIDEL F., LECOMTE A., TOURNIER M., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Characterization of endocrine-disrupting chemicals based on hormonal balance disruption in male and female adult rats Reproductive Toxicology, 2012, 33 (3), pp. 339-352 SHINTU L., BEAUDOIN R., NAVRATIL V., PROT J.-M., PONTOIZEAU C., DEFERNEZ M., BLAISE B. J., DOMANGE C., PERY A., TOULHOAT P., LEGALLAIS C., BROCHOT C., LECLERC E., DUMAS M.-E. Metabolomics-on-a-chip and predictive systems toxicology in microfluidic bioartificial organs Analytical Chemistry, 2012, 84 (4), pp. 1840-1848 QUIGNOT N., TOURNIER M., POUECH C., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Quantification of steroids and endocrine disrupting chemicals in rat ovaries by LC-MS/MS for reproductive toxicology assessment Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 403 (6), pp. 1629-1640 82 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS PROUST C., KONE H., KERAMPRAN S., DAUBECH J. Capacité des codes ?CFD? à prédire les explosions Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUFAUD O., VIGNES A., HENRY F., PERRIN L., BOUILLARD J. Ignition and explosion of nanopowders: something new under the dust Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012076 BOUILLARD J., MARCHAL P., HENRY F., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L., PLASARI E. Re-examination of safety parameters using kinetic theory of nano-granular flows Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012079 SALVI O., DELSINNE S., EVANNO S. Biogas - A european peerspective on safety and regulation Journal of Risk Analysis and Crisis Response, 2011, 1 (1), pp. 1-20 CALOGINE D., MARLAIR G., BERTRAND J.-P., DUPLANTIER S., LOPEZ-CUESTA J.-M., SONNIER R., LONGUET C., MINISINI B., CHIVAS-JOLY C., GUILLAUME E., PARISSE D. Gaseous effluents from the combustion of nanocomposites in controlled-ventilation conditions Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012019 DEROBERT C., DEBRAY B., CHANTELAUVE G. Les PPRT, un instrument de gestion intégrée des risques industriels sur le territoire Cros M., Gaultier-Gaillard S., Harter H., Pech P. Catastrophes et risques urbains. Nouveaux concepts, nouvelles réponses. Paris : Tec & Doc, 2011, pp. 45-54 (Sciences du risque et du danger) VIGNES A., MUNOZ F., BOUILLARD J., DUFAUD O., PERRIN L., LAURENT A., THOMAS D. Risk assessment of the ignitability and explosivity of aluminum nanopowders Process Safety and Environmental Protection, 2011 : accepté FLEURY D., BOMFIM J. A.S.., METZ S., BOUILLARD J., BRIGNON J.-M. Nanoparticle risk management and cost evaluation: a general framework Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012084 2012 MAZRI C., JOVANOVIC A., BALOS D. Descriptive model of indicators for environment, health and safety management Cozzani V., De Rademaeke E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) Risques accidentels 2011 HENRY F., MARCHAL P., BOUILLARD J., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L. Évolution du niveau d?agglomération de nanopoudres d?aluminium : une approche rhéologique Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents Progrès en Génie des Procédés, 101) FAYET G., DEL RIO A., ROTUREAU P., JOUBERT L., ADAMO C. Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools Molecular Informatics, 2011, 30 (6-7), pp. 623-634 GOOIJER L., CORNI N., LENOBLE C. An international comparison of four quantitative risk assessment approaches - A benchmark study based on a fictitious LPG plant Process Safety and Environmental Protection, 2011, 90 (2), pp. 101-107 BOUDALAA M., OLLIER Y. Électricité statique : source d?incendie et d?explosion Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, SE 5 120 MURILLO C., VIGNES A., LOPEZ O., MUNOZ F. New insights toward the influence of agglomeration on dust dispersion and related effects on the ignitability and explosivity of sub-micronic powders Proceedings of the 3rd CCPS Latin American Conference on Process Safety and Expo, 2011 MASSE F., TIENNOT R., SIGNORET J.-P., BLANCART P., DUPIN G., MARLE L. Benchmark study on international functional safety standards Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management: proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 1685-1692 JANES A., CHAINEAUX J., LESNE P., MAUGUEN G., PETIT J.-M. Mise en oeuvre de la réglementation relative aux atmosphères explosives (ATEX). Guide méthodologique. ED 945 Paris : INRS, 2011 MARLAIR G. Les enjeux de sécurité Ballerini D. Les biocarburants. Répondre aux défis énergétiques et environnementaux des transports. Paris : Technip, 2011, pp. 13-18 DI TOMMASO S., ROTUREAU P., CRESCENZI O., ADAMO C. Oxidation mechanism of diethyl ether: a complex process for a simple molecule Physical Chemistry Chemical Physics, 2011, 13 (32), pp. 14636-14645 GUILLAUME E. Apprentissage organisationnel au travers du retour d?expérience : l?intégration des signaux faibles Thèse de doctorat. Safety Science Group - TBM TU Delft, 13/05/2011 DI TOMMASO S. Modélisation moléculaire et cinétique du processus de peroxydation de composés organiques : le cas des éthers aliphatiques Thèse de doctorat. Université Paris VII - Chimie ParisTech, 03/11/2011 CARVEL R., MARLAIR G. A history of fire incidents in tunnels Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 3-23 CARVEL R., MARLAIR G. A history of experimental tunnel fires Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 239-271 TRUCHOT B., CASSINI P., KNOFLACHER H. Transport of hazardous goods Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 451-483 LE COZE J.-C., PERINET R., HERCHIN N., LOUYS P. Observing resilience within a large technical system Hollnage E., Rigaud E., Besnard D. Proceedings of the fourth resilience engineering symposium. Paris : École des mines de Paris, 2011 (Collection Sciences économiques) PAGNON S., DEBRAY B., BONY-DANDRIEUX A., TIXIER J., FONTAINE F., DUSSERRE G. Sensitivity analysis applied to observable parameters in case of flammable gas dispersion modeling In emergency situation Huang C., Ortiz, J. M., Sears S. Beyond experience in risk analysis and crisis response. Proceedings of the 3rd International Conference on Risk Analysis and Crisis Response. Paris : Atlantis Press, 2011, pp. 140-145 (Advances in Intelligent Systems Research, 16) BRISSAUD F., LANTERNIER B., CHARPENTIER D. Modelling failure rates according to time and influencing factors International Journal of Reliability and Safety, 2011, 5 (2), pp. 95-109 RIBIERE P., GRUGEON S., MORCRETTE M., BOYANOV S., LARUELLE S., MARLAIR G. Investigation on the fire-induced hazards of Li-ion battery cells by fire calorimetry Energy & Environmental Science, 2012, 5 (1), pp. 5271-5280 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 83 KHOUDOUR L., EL KOURSI El M., VELASTIN S. A., BUCH N., LIM-THIEBOT S., FONTAINE F. An approach for protecting transport infrastructure Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F : Journal of Rail and Rapid Transit, 2011, 225 (4), pp. 383-393 ADAMO C., ROTUREAU P., DI TOMMASO S., BENAISSA W., GRUEZ P. A mechanistic and experimental study of the diethyl ether oxidation Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 FLEURY D., BOMFIM J. A. S., VIGNES A., GIRARD C., METZ S., MUNOZ F., R?MILI B., USTACHE A., GUIOT A., BOUILLARD J. X. Identification of the main exposure scenarios in the production of CNT-polymer nanocomposites by melt-moulding process Journal of Cleaner Production, 2012 : accepté Risques du sol et du sous-sol 2011 MAISON T. Analyse à l?échelle microscopique des phénomènes d?humectation et de dessiccation des argiles Thèse de doctorat. École centrale Paris, 17/01/2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M. Experimental analysis of the impact of ground movements on surface structure Proceedings of the 14th Pan-America conference on soil mechanics and geotechnical engineering. 2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence Shahin M. A., Nikraz H. R. Proceedings of the International conference on advances in geotechnical engineering. 2011, pp. 651-656 BIGARRE P., BENNANI M., CONTRUCCI I., KLEIN E., BAROUDI H., HADADOU R., VUIDART I., JOSIEN J.-P. Microseismic monitoring strategy as a key component of post-mining risk management: review and feedback experience over the past decade Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 933-938 CAO N.-T. Apport de la surveillance microsismique en champ proche pour la détection de mécanismes et signes précurseurs aux instabilités gravitaires : application à l?effondrement de la cavité saline de Cerville-Buissoncourt. Thèse de doctorat. INPL, 13/12/2011 VAN DER MERWE J., DIDIER C., POULARD F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 1605-1609 WILDAY J., PALTRINIERI N., FARRET R., HEBRARD J., BREEDVELD L. Addressing emerging risks using carbon capture and storage as an example Process Safety and Environmental Protection, 2011, 89 (6), pp. 463-471 GARNIER C., FINQUENEISEL G., ZIMMY T., POKRYSZKA Z., LAFORTUNE S., DEFOSSEZ P., GAUCHER E. Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms International Journal of Coal Geology, 2011, 87 (2), pp. 80-86 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2011, 36 (17-18), pp. 1949-1959 KLINGER C., CHARMOILLE A., BUENO J., GZYL G., GARZON SUCAR B. Strategies for follow-up care and utilisation of closing and flooding in European hard coal mining areas International Journal of Coal Geology, 2011, 89, pp. 51-61 DIDIER C., GHOREYCHI M., TOULHOAT P. La maîtrise des risques émergents : le cas des hydrocarbures non conventionnels Annales des mines. Responsabilité et environnement, 2011 (64), pp. 81-85 2012 DAOUADJI A., JRAD M., PRUNIER F., SIBILLE L., NICOT F., LAOUAFA F., DARVE F. Divergence instability and diffuse failure in granular media Procedia IUTAM, 2012, 3, pp. 105-130 LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G., LAOUAFA F. Properties of a diffuse interface model based on a porous medium theory for solid-liquid dissolution problems Computational Geosciences, 2012 ANNEXES DIEN Y., DECHY N., GUILLAUME E. Accident investigation: from searching direct causes to finding in-depth causes. Problem of analysis or/and of analyst? Safety Science, 2012, 50 (6), pp. 1398-1407 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 ABOU ASSALI A., LENNE D., DEBRAY B. Acquisition de connaissances d?adaptation à partir d?une base de cas hétérogène Technique et Science Informatiques, 2012, 31 (2), pp. 159-185 VALLEE A., DUVAL C. Flooding of industrial facilities. Vulnerability reduction in practice Cozzani V., De Rademaeker E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) LE COZE J.-C. Towards a constructivist program in safety Safety Science, 2012, 50, pp. 1873-1887 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local quantitative structure-property relationship models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Process Safety Progress, 2012, 31 (3), pp. 291-303 MAZRI C., SOUMARE I. Risk based approaches for indicators identification: insights from the field Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 FLAUW Y., LENOBLE C. The use of field experience to assess the probabilities of major accidents Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 DIALLO A.-O., FAYET G., LEN C., MARLAIR G. Evaluation of heats of combustion of ionic liquids through use of existing and purpose-built models Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51 (7), pp. 3149-3156 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Adapting participative governance framework for the implementation of a sustainable development plan within an organization Karl H. A., Scarlett L., Vargas-Moreno J. C., Flaxman M. Restoring lands - Coordinating science, politics and action : complexities of climate and governance. Dordrecht : Springer, 2012, pp. 217-237 JANES A., MARLAIR G., CARSON D., CHAINEAUX J. Towards the improvement of UN N.5 test method for the characterization of substances which in contact with water emit flammable gases Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2012, 25 (3), pp. 524-534 84 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LAOUAFA F., LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G. A numerical method for cavity dissolution in salt formation Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 313-320 LE GAL N., LAGNEAU V., CHARMOILLE A. Experimental characterization of CH4 release from coal at high hydrostatic pressure International Journal of Coal Geology, 2012, 96-97, pp. 82-92 CAUDRON M., HOR B., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence International Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 6 (2), pp. 179-184 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2012, 36 (17-18), pp. 1949-1959 LAHAIE F., GUNZBURGER Y., BEN OUANAS A., BARNICHON J.-D., BIGARRE P., PIGUET J.-P. Impact of epoxy glue curing time on the quality of overcoring stress measurements in low-temperature environments XIE F. Rock stress and earthquakes. Proceeding of the 5th international symposium on in situ Rock Stress. London : Taylor & Francis Group, 2010, pp. 161-166 LAOUAFA F., CONTRUCCI I., DAUPLEY X. In-situ large monitoring and numerical modeling of the loss of stability of salt cavity Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 171-178 GHOREYCHI M., DAUPLEY X., LAOUAFA F. Creep and damage impact on long-term stability of underground structures in salt formations Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 283-291 Autres 2011 CANTELAUBE P., JAYET P. A., CARRE F., BAMPS C., ZAKHAROV P. Geographical downscaling of outputs provided by an economic farm model calibrated at the regional level Land use policy, 2012, 29 (1), pp. 35-44 CARRE F., JEANNEE N., CASALEGNO S., LEMARCHAND O., REUTER H.I., MONTANARELLA L. Mapping the CN ratio of the forest litters in Europe-lessons for global digital soil mapping Boettinger J.-L., Howell D. W., Moore A. C., Hartemink A. E., Kienast-Brown S. Digital soil mapping. Bridging research, environmental application and operation. Dordrecht : Springer, 2010, pp. 217-226 (Progress in soil science, 2) PRATS A. Analyse environnementale Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 004 PRATS A. Documentation d?un système de management environnemental Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 130 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Assessing sustainability and risks: about using a multi-criteria decision aid methodology within an organization Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2309-2316 MERAD M., OUERDANE W., DECHY N. Expertise and decision-aiding in safety and environment domains: what are the risks? Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2317-2323 BEAUDOUIN F., MERAD M. A guidance for implementing decision-aiding in risk management Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 191-200 LINKOV I., STEEVENS J., CHAPPELL M., TERVONEN T., FIGUEIRA J. R., MERAD M. Classifying nanomaterial risks using multi-criteria decision analysis Linkov I., Steevens J. Nanomaterials: risks and benefits. Dordrecht : Springer, 2009, pp. 179-191 (NATO Science for peace and security Series C : environmental security) PUBLICATIONS 2012 MERAD M., MARCEL F. Assessing the governance of the organizations: risks, resiliencies and sustainable development Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 CARERE M., DULIO V., HANKE G., POLESELLO S. Guidance for sediment and biota monitoring under the common implementation strategy for the water framework directive Mario Carere Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 15-24 LYCZKOWSKI R. W., PODOLSKI W. F., BOUILLARD J. X., FOLGA S. M. Thermo-hydrodynamic. Design of fluidized bed combustors: estimating metal wastage New York : Springer, 2012 (Springer briefs in applied sciences and technology) Les noms des auteurs de l?INERIS apparaissent en gras. Conception et réalisation : ? Crédits photo : Andrew Brookes/Corbis, Michel Chantrelle/INERIS, INERIS, LCRS, Monty Rakusen/cultura/Corbis, Martin Soeby/Gallerystock.com, Thinkstock 2012, www.connaissancedesenergies.org/2011 ? Dépôt légal : novembre 2012 ? ISSN 1765-1379 Créé en 1990, l?INERIS, Institut national de l?environnement industriel et des risques, est un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle du ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie. (ATTENTION: OPTION s femmes ayant eu un accouche- ment plus compliqué (césarienne ou forceps) auraient été perfusées plus longtemps que celles ayant eu un accouche- ment classique, ce qui se traduirait par une concentration supérieure en MEHP (métabolite primaire) et non en métabo- lites secondaires qui n?auraient pas eu le temps d?être formés. Conclusion Les biomarqueurs de BPA et de phtalates ont été retrouvés chez plus de 90 % des sujets, ce qui confirme le caractère ubiquitaire de l?exposition à ces substances de la population générale. La distribution des concentrations montre une grande variabilité des valeurs au sein de la population étudiée, suggérant diffé- rentes sources potentielles et divers facteurs pouvant influen- cer ces concentrations. Les questionnaires et les mesures environnementales de l?étude ELFE devraient permettre de mieux cerner les sources d?exposition et de mieux comprendre la variabilité observée. Les problèmes de contamination ou d?exposition par des dispositifs médicaux, mis en évidence dans l?étude pilote ELFE, devront être pris en compte lors de futures études de biosurveillance, et en particulier dans l?étude nationale ELFE. Les phtalates et le BPA font partie des substances étudiées dans le cadre de la cohorte ELFE (Étude longitudinale française depuis l?enfance) qui a pour objectif d?analyser le dévelop- pement physique, psychologique et social de l?enfant, en prenant en compte notamment l?impact des facteurs environ- nementaux. Les inclusions des sujets dans la cohorte nationale se sont déroulées, en 2011, sur quatre vagues (printemps, été, automne, hiver) de 4 à 8 jours. Avant que cette étude nationale ne soit lancée, une étude pilote a ainsi été réalisée en octobre 2007 en Rhône-Alpes et Seine-Saint-Denis, sur 571 naissances, afin de valider les procédures de collecte, de stockage et d?analyses des échantillons, mais aussi pour décrire les niveaux d?imprégnation des mères aux substances émergentes comme les phtalates ou le BPA. Méthodes Le recrutement de l?étude pilote a concerné toutes les nais- sances survenues du 1er au 4 octobre 2007 dans le département de Seine-Saint-Denis et dans la région Rhône-Alpes dans 30 maternités. Au total, 279 échantillons d?urine ont été collec- tés en salle de naissance. 258 dosages de bisphénol A libre et total dans les échantillons d?urine ont été réalisés à la suite d?une extraction liquide/liquide par chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC/MS-MS). Afin d?évaluer l?exposition au diéthyl- hexyl phtalate (DEHP), son métabolite primaire ? mono- 2-éthyl-5-hexylphtalate (MEHP) et deux de ses métabolites secondaires ? 2-éthyl-5-hydroxy-hexylphtalate (5OH-MEHP) ; 2-éthyl-5-oxo-hexylphtalate (5oxo-MEHP) ont été dosés dans ces 279 échantillons d?urine après hydrolyse enzymatique et analysés par chromatographie liquide couplée à la spectro- métrie de masse (LC/MS). Principaux résultats Analyse des niveaux retrouvés Le BPA total et le BPA libre ont été détectés respectivement dans plus de 90 % et 74 % des échantillons urinaires. La valeur médiane des concentrations en BPA était de 2,5 ?g/l, et celle du BPA libre était de 0,4 ?g/l. Pour les phtalates, les trois méta- bolites du DEHP ont été détectés dans plus de 95 % des échan- tillons d?urine. Les concentrations de ces métabolites s?étendaient de 0,2 à 1 587,9 ?g/l (avec une concentration médiane de 13,7 ?g/l pour le MEHP ; de 50,7 ?g/l pour le 5OH- MEHP, de 28,3 ?g/l pour le 5oxo-MEHP) [J]. Des analyses statistiques complémentaires ont permis de mettre en évi- dence que les concentrations urinaires en BPA et en MEHP (le métabolite primaire du DEHP) mesurées pour les accou- chements par césarienne ou forceps étaient significati- vement plus élevées que celles retrouvées pour les accouchements naturels. Relargage de BPA par les poches urinaires Afin de mieux comprendre cette observation, des analyses supplémentaires ont donc été réalisées sur les sondes uri- naires. En effet, ces dernières font partie des dispositifs médi- caux pouvant contenir du BPA et sont le plus souvent utilisées lors d?un acte chirurgical comme lors d?une césarienne. Des tests sur différentes sondes urinaires ont montré un relargage du BPA au cours du temps. De plus, après une enquête auprès des sages-femmes, il est apparu que, le plus souvent, lorsque les femmes avaient accouché par une césarienne, les prélè- SUBSTANCES CHIMIQUES Abstract The ubiquitous use of phthalates and bisphenol A (BPA) in plastics, medical devices and food packaging materials results in a widespread general population exposure. The ELFE pilot study reports measurement of urinary concentration of phthalate metabolites and BPA in France and provides a first assessment of the exposure of French pregnant women to these compounds. The median concentrations of total and free BPA measured in urine were similar to those measured in previous studies except for the highest concentrations. These results allowed us to identify a contamination with BPA that occurred from medical devices with urine probes when monitoring at delivery. High concentrations of primary metabolite of DEHP (Di-ethyl-hexyl phthalate), compared to other European and American studies were also observed and a very recent exposure at the hospital probably due to perfusion materials was also suspected. All these information about contamination and recent exposure will have to be taken into account for large-scale biomonitoring studies. 30 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Jessica Queron Karine TackCéline Boudet financés par l?Anses et le ministère chargé de l?Écologie, en partenariat avec Veolia Environnement Recherche et Innova- tion et le bureau d?études SEPIA Santé. Matériel et méthode La première phase du projet a consisté en la mise au point des méthodes de prélèvement et d?analyse des PBDE pour plu- sieurs matrices et pour 11 congénères. Une méthode de prélèvement de poussières déposées a été développée par l?INERIS photo 1 . Pour les prélèvements aériens, deux approches ont été retenues : des prélèvements actifs à l?aide de préleveurs MicroVol® sur un filtre quartz, suivi d?une cartouche SUPELCO® composée de mousses en polyu- réthane et d?une résine, et des prélèvements passifs à l?aide d?un échantillonneur en inox contenant une mousse en polyuréthane. La seconde phase du projet a consisté en une campagne de mesures in situ réalisée en novembre 2010 parmi les employés d?un immeuble de bureaux situé en Ile-de-France : 31 volon- taires (17 femmes et 14 hommes) ont participé à l?étude. Le protocole reposait sur la mise en oeuvre simultanée de mesures de PBDE dans le sang et dans les bureaux des volontaires (dans l?air et les poussières déposées sur les surfaces), ainsi que sur des questionnaires d?enquête. Après recueil individuel des consentements éclairés, les pré- lèvements sanguins ont été réalisés sur le lieu de travail des volontaires par une infirmière. Les participants ont également répondu à un certain nombre de questions sur leurs habitudes de transport, leur habitat et leur alimentation. Le recueil des poussières déposées dans les bureaux des par- ticipants (24 bureaux) a été réalisé par essuyage de la surface de plaques de 100 cm2 de même nature que celle des mobiliers des bureaux étudiés, disposées pour les besoins de l?étude pendant un mois ; les poussières déposées ont également été recueillies par essuyage sur les armoires présentes dans les bureaux. Concernant l?air des bureaux, les prélèvements passifs ont duré 28 jours (hauteur 2 m, photo 1 et les prélève- ments actifs se sont tenus le week-end (48 heures), dans 12 des bureaux étudiés. Photo 1 Dispositif de prélèvement d?air passif. L es polybromodiphényl éthers (PBDE), principaux retardateurs de flamme bromés (RFB), entrent dans la composition de nombreux produits manufactu- rés d?usage quotidien. Ils sont suspectés d?être des perturbateurs endocriniens et font l?objet d?interdictions ou de limitations d?usage variées au niveau international. Si les PBDE sont des substances ubiquitaires et persistantes dans l?environnement, leur devenir dans les milieux environ- nementaux est mal connu. L?exposition de la population générale aux PBDE reste à ce jour mal estimée, notamment en raison d?un manque de précision des méthodes d?estima- tion de l?exposition. L?alimentation est une voie d?exposition aux PBDE reconnue, mais de plus en plus d?études interna- tionales mettent en évidence le rôle également important de l?exposition aux poussières de l?air intérieur, en particulier dans les immeubles de bureaux. Dans ce contexte de connaissances lacunaires, en particulier en France, le projet proposé par l?INERIS en 2007 consistait à conduire une étude de faisabilité visant à mieux connaître, pour les PBDE, le continuum source-exposition-dose interne chez l?homme, en couplant, pour la première fois en France, des mesures des PBDE dans les poussières et l?air des bureaux et celles dans le sang de leurs occupants. Coordinateur et pro- moteur du projet d?étude, l?INERIS a réalisé ces travaux, Contributrices ESTIMATION DE L?EXPOSITION AUX RETARDATEURS DE FLAMME BROMÉS DANS UN IMMEUBLE DE BUREAUX Couplage de mesures dans le sang, dans l?air et dans les poussières des bureaux INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 31 A Antignac J.-P., Cariou R. et al. Exposure assessment of french women and their newborn to brominated flame retardants : determination of tri- to deca- polybromodiphenylethers (PBDE) in maternal adipose tissue, serum, breast milk and cord serum. Environmental Pollution, 2009, 157(1), pp. 164-173. B Battermann S. Brominated flame retardants in offices in Michigan, USA. Environment International, 2010, 36(6), pp. 548-556. C Toms L. M. L. Assessment of PBDEs in sample collected from indoor environments in South East Queensland, Australia. Chemosphere, 2009, 76(2), pp. 173-178. D Fromme H. et al. Human exposure to PBDE as evidenced by data from a duplicate diet study, indoor air, house dust, and biomonitoring in Germany. Environment International, 2009, 35(8), pp. 1125-1135. E Harrad S., Hazrati S et al. Concentrations of polychlorinated biphenyls in indoor air and polybrominated diphenyl ethers in indoor air and dust in Birmingham, UK : implications for human exposure. Environmental Science and Technology, 2006, 40(15), pp. 4633-4638. Références SUBSTANCES CHIMIQUES Résultats et discussion Le protocole d?étude a été bien accepté par l?ensemble des volontaires. Les résultats indiquent que la somme des PBDE mesurés dans le sang des volontaires est comprise entre 0,2 et 12,5 ng/g de sérum (moyenne = 2 ng/g de sérum). Pour la plu- part des congénères recherchés, les valeurs sont du même ordre de grandeur que dans les autres études européennes et, en particulier, dans la seule étude française ayant recherché ces substances dans le sérum [A]. Les échantillons sanguins contiennent majoritairement du BDE209, congénère principal de la formulation commerciale déca-BDE, la dernière encore autorisée en Europe au début de cette étude (interdite en 2008). Les masses de PBDE dans les poussières déposées sont com- prises entre 1,2 et 19,3 ng/100 cm2 (pour un mois de dépôt). Dans l?air des bureaux, les concentrations en PBDE sont com- prises entre 2,8 et 26,9 ng/m3 pour les prélèvements actifs et entre 0,2 et 2 ng/m3 pour les prélèvements passifs. Les résultats obtenus par les deux méthodes de prélèvement ne sont pas corrélés. Ceci peut être dû à la taille de particules prélevées par ces deux systèmes, aux durées de prélèvements différentes et aux différences d?activité en semaine et le week-end. Même si les études sont peu nombreuses, limitant la comparaison, les concentrations mesurées dans l?air (actif et passif) dans les bureaux investigués au cours de ce projet sont inférieures à celles mesurées dans des bureaux aux États-Unis [B] et du même ordre de grandeur que celles mesurées dans des bureaux en Australie [C]. Les concentrations dans les bureaux investigués sont globalement supérieures aux concentrations mesurées par les mêmes méthodes dans des logements en Allemagne [D], ce qui est en accord avec Harrad [E]. Par ailleurs, cette étude a permis de démontrer l?importance de mesurer les PBDE légers, très rarement étudiés, mais les incertitudes associées restent toutefois importantes. Malgré la taille limitée de l?échantillon étudié, l?analyse statis- tique des résultats suggère quelques tendances, non extrapo- lables à l?ensemble de la population et des immeubles de bureaux. En particulier, au regard de la répartition des congé- nères dans chaque matrice figure 1 , il n?existe pas de corréla- tion significative (test de Spearman) entre les teneurs observées. Toutefois, lorsque l?on exclut les deux composés les plus légers (BDE1 et BDE12), on observe un lien significatif entre les concentrations totales en PBDE dans l?air (prélève- ments actifs) et dans le sang. Conclusion et perspectives Ce projet a montré la faisabilité d?une campagne de mesures environnementales et sanguines chez des employés de bureaux. Au regard des résultats de cette étude exploratoire, il apparaît pertinent d?orienter le protocole vers d?autres sources d?exposition que les bureaux, notamment les trans- ports ou l?alimentation. Enfin, l?utilisation des PBDE étant progressivement abandonnée, des études visant certains retardateurs de flammes bromés de remplacement pourraient être envisagées. Figure 1 Répartition des congénères dans chaque matrice. Abstract Polybromodiphenyl ethers are a family of 209 congeners widely used as brominated flame retardants in consumer products. They have the potential to be released into the environment and are suspected to be associated with endocrine disruption. PBDE are ubiquitous and persistent in environment, but the population exposure is not well known. The aim of this project was to compare measurements of PBDEs in dust and air from offices and in the blood of their occupants and to explain PBDE levels with declared exposures. The first step was to develop and optimize some sampling and analysis methods for blood, air and dust. Eleven congeners were studied. In the second step, about thirty volunteers and their own office were included in the study. PBDEs concentrations in blood ranged from 0,2-12,5 ng/g serum (mean is 2 ng/g serum), the major congener is BDE209. For most congeners, values are in the range of those found in European studies. The project does not reveal any significant relationship between concentrations in the air and the dust deposited in the investigated offices and blood levels of their occupants. Some relationships could be further investigated in a larger group using most specific tools and focusing on novel flame retardants. 32 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Guillaume Fayet Patricia Rotureau L? INERIS est reconnu au plan international dans le domaine de l?évaluation de l?explosibilité et de l?in- flammabilité des substances chimiques (risques d?explosion et d?incendie). Dans ce domaine, l?exper- tise repose essentiellement sur la réalisation d?essais selon des référentiels réglementaires. Or, l?approche par modélisation moléculaire a connu ces der- nières années un essor important lié à l?accès à des ordinateurs toujours plus puissants. Ainsi, elle peut dans certains cas se substituer à l?expérience ou aider à identifier les substances les plus à risque qu?il est indispensable de tester. Aussi, depuis plusieurs années, l?INERIS travaille au développement de méthodes prédictives telles que les méthodes QSAR/QSPR (Quantitative Structure-Activity/Property Relationship) pour l?évaluation des propriétés physico-chimiques dangereuses des substances chimiques [A]. Ces méthodes sont très déve- loppées et très utilisées dans la recherche pharmaceutique ou biologique ainsi que pour l?évaluation des risques toxicolo- giques et pour l?environnement (écotoxicité, etc.). Dès 2007, le programme de recherche REPLACE (Recherche sur les propriétés et l?activité de composés explosifs, 2007-2010) A Rotureau P., Fayet G., Marlair, G., Michot C., Joubert L., Adamo C. Évaluation de l?explosibilité des substances chimiques. Des approches expérimentales classiques à la prédiction par la chimie quantique et les méthodes statistiques QSPR. Actualité Chimique, 2010, 337, p. 51. B Fayet G., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Development of a QSPR model for predicting thermal stabilities of nitroaromatic compounds taking into account their decomposition mechanism. J. Mol Model, 2011, 17, p. 2443. C Fayet G., Del Rio A., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools. Mol Inf, 2011, 30, p. 623. D Gaussian 09. Gaussian Inc., Pittsburg, PA, USA, 2009. E Guidance document on the validation of (quantitative) structure-activity relationships [(Q)SAR] models. OECD, 2007. F Papa E., Kovarich S., Gramatica P. Development, validation and inspection of the applicability domain of QSPR models for physicochemical properties of polybrominated diphenyl ethers. QSAR Comb Sci, 2009, 28, p. 790. G Dearden J. C., Cronin M. T. D., Kaiser K. L. E. How to not develop a quantitative structure-activity or structure-property relationship (QSAR/QSPR). SAR QSAR Environ Res, 2009, 20, p. 241. H Fayet G., Rotureau P., Prana V., Adamo C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds. Process Saf Prog, accepté. I Kamlet M.J. The relationship of impact sensitivity with structure of organic high explosives. 1. Polynitroaliphatic explosives. 6th Symposium International on Detonation, Coronado, CA, 1976, p. 69. J Wang R., Jiang J., Pan, Y. Kao H., Cui Y. Prediction of impact sensitivity of nitro energetic compounds by neural network based on electrotopological-state indices. J Hazard Mater, 2009, 166, p. 155. K Prana V., Fayet G., Rotureau P., Adamo C. Development of validated QSPR models for impact sensitivity of nitroaliphatic compounds. J Hazard Mater, accepté. L QSAR Toolbox : www.qsartoolbox.org. M (Q)SAR Model Reporting Format Inventory : qsardb.jrc.it/qmrf/. N Projet PREDIMOL : www.ineris.fr/predimol Descripteurs moléculaires NO2 Propriété expérimentale Modèle QSPR Figure 1 Principe d?une méthode QSPR. PRÉDICTION DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DANGEREUSES DES SUBSTANCES CHIMIQUES Vers l?application des modèles QSPR dans un contexte réglementaire Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 33 permettant de déterminer pour quelles molécules les prédictions sont fiables ; du modèle en termes de corrélation et de prédiction, incluant donc la mesure de son pouvoir prédictif pour un jeu de molécules de validation ; si possible, mis en jeu au travers des descripteurs employés et de la struc- ture du modèle. Les performances des modèles sont évaluées sur la base de différents critères statistiques [F] [G]. La qualité d?ajustement du modèle est vérifiée par la corrélation entre les valeurs cal- culées et expérimentales de son jeu d?entraînement. La vali- dation interne du modèle est réalisée à l?aide d?une méthode de validation croisée (cross-validation method) qui permet d?évaluer sa robustesse. Une méthode dite de « Y-randomisa- tion » est également réalisée afin de s?assurer que le modèle n?a pas été obtenu par chance. Enfin, l?évaluation de son pouvoir prédictif est réalisée sur un jeu de données externes (jeu de validation), non employées pour le développement du modèle. Prédiction de la sensibilité à l?impact des nitroaliphatiques Dans le cadre des travaux menés par l?INERIS, des modèles QSPR ont été développés pour prédire la sensibilité à l?impact de différentes substances explosives nitrées (nitroaroma- tiques, nitramines et nitroaliphatiques) avec de bonnes per- formances [H]. La sensibilité à l?impact (h 50 %) est une propriété importante car elle caractérise la tendance du matériau à engendrer une décomposition (potentiellement explosive) sous l?effet d?un impact. Pour cette propriété, des modèles QSPR ont déjà été développés par le passé, mais aucun ne répond à l?intégralité des principes OCDE (pas de validation externe dans les modèles de Kamlet [I], une mauvaise robustesse et un domaine d?applicabilité non défini pour ceux de Wang [J]). Des modèles multilinéaires ont donc été développés à l?INERIS pour prédire la sensibilité à l?impact de nitroaliphatiques (à partir d?une base de données de 50 composés) en a initié le développement de premiers modèles QSPR fiables pour la chaleur de décomposition des composés nitroaroma- tiques [B] [C]. Fort de ce succès, le développement de modèles QSPR est désormais poursuivi pour d?autres propriétés phy- sico-chimiques dangereuses (notamment pour la réglemen- tation REACh) et d?autres familles de composés chimiques selon une méthode robuste permettant d?envisager leur utili- sation dans un contexte réglementaire. Relations quantitatives structures-propriétés (QSPR) Les méthodes QSPR consistent à relier de manière quantitative une propriété expérimentale à la structure moléculaire d?une substance, comme illustré en figure 1. Afin de décrire cette structure moléculaire, des descripteurs de plusieurs types peuvent être employés : constitutionnels (par exemple, nombre de groupements, atomes), topologiques (basés sur la connec- tivité des atomes dans la molécule), géométriques (caractéri- sant la géométrie 3D de la molécule) ou quantiques (regroupant les informations énergétiques, électroniques et de réactivité). Ces derniers peuvent être obtenus par des méthodes de chimie quantique telle que la Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) à l?aide du logiciel Gaussian 09 [D]. Il s?agit de mettre en place une équation mathématique (ou un algorithme) entre la propriété macroscopique à prédire et une série de descripteurs à l?échelle moléculaire. Pour ce faire, dif- férents outils de traitement de données peuvent être employés : algorithmes génétiques, réseaux de neurones ou régressions multilinéaires. Pour utiliser les données prédites par ces modèles QSAR/QSPR à des fins réglementaires, l?OCDE a mis en place en 2004 une série de cinq principes de validation auxquels doivent répondre les modèles [E] : par le modèle, incluant le protocole et les conditions expérimentales ; - incluant la définition des différents paramètres employés ainsi que les méthodes de calcul éven- tuellement utilisées pour les obtenir ; SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 2 Corrélation entre les valeurs de sensibilité à l?impact expérimentales et calculées par le modèle (Eq. 1). Figure 3 Résultats du test de Y-scrambling représentant la valeur des coefficients R²random, en fonction de la corrélation entre les valeurs Y expérimentales et redistribuées aléatoirement (R²Yrandom/Yexp). ? 34 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 répondant à tous les principes OCDE [K]. À titre d?exemple, en considérant 66 descripteurs constitutionnels, un modèle quantitatif représenté par une équation multilinéaire à trois descripteurs (Eq. 1) a été obtenu : 50 % N/n NO2 où nN/natom est le nombre relatif d?atomes d?azote, nsingle le nombre de liaisons simples, et nNO2 le nombre de groupements NO2. D?un point de vue chimique, la présence du groupement NO2 était attendue, puisqu?il est connu que le mécanisme prin- cipal impliqué dans la décomposition des composés nitroali- phatiques est la dissociation de la liaison C-NO 2. Ce modèle est caractérisé par une bonne corrélation (R²=0,88), comme le montre la figure 2 . Il est robuste (Q² LOO=0,85) et présente un pouvoir prédictif important (R²ext=0,81), en parti- culier dans son domaine d?applicabilité (R²in=0,78). La méthode de Y-scrambling a également validé le modèle, puisque les coefficients R² obtenus après redistribution aléa- toire des valeurs expérimentales sont faibles (avec une valeur moyenne R² YS=0,09) comme indiqué sur la figure 3 . Ce modèle permet donc de prédire la valeur de la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques par la seule connais- sance de trois descripteurs constitutionnels, qui sont facile- ment calculés à partir de la structure 2D des molécules. Ce modèle QSPR est, à notre connaissance, le premier modèle répondant aux exigences d?une utilisation dans un cadre régle- mentaire (cinq principes OCDE) pour prédire la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques. En effet, il a été validé avec des méthodes de validation interne (pour caractériser la robustesse) et externe (caractérisant la prédictivité) et son domaine d?applicabilité a été clairement défini. Mise à disposition et acceptabilité des modèles QSPR Une fois validés, les modèles peuvent être utilisés pour prédire la propriété étudiée pour des substances chimiques de struc- ture moléculaire « proche ». Ils peuvent aider notamment à la prédiction de la propriété pour des substances chimiques encore non synthétisées (optimisation de procédés ou subs- titution de substances, par exemple). Dans certains cas, les modèles peuvent également permettre la compréhension des mécanismes mis en jeu dans la propriété étudiée. L?utilisation des modèles QSPR pour prédire les propriétés des substances chimiques est même recommandée dans le cadre de la nouvelle réglementation REACh pour peu qu?ils répondent aux exigences des principes OCDE. Des modèles validés sont ainsi disponibles dans : (de l?OCDE et de l?ECHA), une boîte-outil accessible gratuitement, connue et utilisée largement par les industriels et les instances réglementaires. Elle est principa- lement dédiée à la toxicité des substances, qui regroupe diffé- rentes méthodes alternatives (read across et modèles QSAR/ QSPR). Néanmoins, la version 2.1 propose un module dédié à la prédiction des propriétés physico-chimiques (y compris celles d?explosibilité, comme montré en figure 4 ), même si aucun modèle lié aux propriétés physico-chimiques dange- reuses n?y figure jusqu?à présent. mise en place par le JRC (Joint Research Center) [M]. Les modèles intégrés y sont validés selon un certain nombre de critères définis dans un fichier QMRF (QSAR Model Reporting Format), fichier très complet assurant la transparence des modèles développés et leurs per- formances (nécessaire également pour l?intégration des modèles dans la QSAR Toolbox). Les démarches nécessaires à l?acceptation des nouveaux modèles QSPR développés par l?INERIS dans la QSAR Toolbox ont été initiées et le modèle précédemment présenté (Eq. 1) a reçu un avis favorable pour une intégration prochaine au sein de l?outil. Le succès de ces premiers travaux a mené à la mise en place du projet ANR PREDIMOL [N] (PREDIction des propriétés phy- sico-chimiques des produits par modélisation MOLéculaire) piloté par l?INERIS pour la période 2010-2013 au sein duquel de nouveaux modèles pour la prédiction des propriétés physico- chimiques requises par REACh sont en développement pour les peroxydes organiques et les amines. Collaboration Chimie ParisTech ? Équipe de modélisation des systèmes complexes. Figure 4 Aperçu de la QSAR Toolbox de l?OCDE et de l?ECHA. Abstract New theoretical methodologies were developed to access robust QSPR models to predict the properties of explosibility of chemicals. Several models dedicated to the prediction of explosibility properties (thermal stability and sensitivity to impact) of nitro compounds were derived following the requirements of OECD for acceptance within the regulatory framework of chemicals (e.g. REACh). To allow their use by industrials and by regulatory instances, they will be integrated into the OECD/ECHA QSAR Toolbox and the JRC QSAR database. Current researches, in the PREDIMOL project, are dedicated to the development of new models for other hazardous physico-chemical properties and other families of compounds (organic peroxides and amines). ? La daphnie Daphnia magna est un crustacé classiquement utilisé pour les tests d?écotoxi- cité. En particulier, les tests aigus (de courte durée, 48 heures, se focalisant sur la survie) et les tests chroniques (de durée plus longue, 21 jours, avec un suivi d?effets sublétaux, sur la reproduction notamment) avec cet organisme sont demandés dans des contextes réglemen- taires comme celui de REACh (pour les subs- tances produites ou importées à plus de 100 tonnes par an en particulier). Le test chro- nique étant beaucoup plus coûteux que le test aigu, un modèle mathématique, capable de relier les effets aigus, la structure chimique des substances et les effets chroniques de façon pertinente, serait particulièrement utile pour réduire les coûts, le temps et l?utilisation d?in- vertébrés dans le cadre de l?évaluation du risque écotoxicologique. Nous avons élaboré notre modèle sur la base des données mises à disposition par le minis- tère japonais de l?Environnement (http://www. env.go.jp/chemi/sesaku/02e.pdf) sur son site Internet. Nous avons pu disposer des EC50 (concentration d?exposition donnant lieu à 50 % d?effet) à 48 heures et à 21 jours pour 244 substances. Nous n?avons retenu que les données pour des composés organiques, qui sont plus pertinents que les inorganiques pour établir des relations entre structure et activité. Le jeu de données a été séparé en un jeu d?ap- prentissage pour estimer les paramètres du modèle et un jeu de validation pour valider la pertinence du modèle. Les paramètres phy- sico-chimiques tels que la solubilité aqueuse et le coefficient de partage entre l?octanol et l?eau (log P) ont été calculés à l?aide d?un logiciel libre (ALOGPS 2.1). Ce même coefficient de partage, tenant compte de l?ionisation pour les substances inionisables (log D), a été calculé à l?aide du logiciel en ligne SPARC. La classifica- tion chimique a été effectuée à l?aide de l?outil de profilage ECOSAR, disponible dans la boîte à outils OCDE. La mise en relation entre les EC50 aiguës et chroniques a tout d?abord permis de mettre en évidence une classe chimique particulière, les anilines, pour lesquelles les ratios entre les effets sur la survie à 48 heures et les effets sur la reproduction à 21 jours sont bien supérieurs à ceux observés pour les autres classes chimiques, ce qui souligne un mode d?action particulier. Une fois les anilines retirées des jeux d?appren- tissage et de validation (151 substances pour l?apprentissage et 62 pour la validation), une relation linéaire a pu être mise en évidence figure 1 . Elle rend bien compte de la relation entre les EC50 aiguës et chroniques du jeu d?apprentissage (coefficient de corrélation de 0.89) et du jeu de validation (coefficient de cor- rélation de 0.82) en satisfaisant les critères de validité établis par Golbraikh et al. (2003). PRÉDICTION DES EFFETS CHRONIQUES DES SUBSTANCES CHIMIQUES SUR LA DAPHNIE Figure 1 Régression par la méthode des moindres carrés permettant de prédire la toxicité chronique en fonction de la toxicité aiguë. FOCUS Nous avons pu établir un domaine d?application de notre modèle, en le limitant aux composés organiques, en dehors des anilines et des amines aromatiques qui peuvent s?hydrolyser en anilines. Notre modèle est applicable à des substances dont le log P est compris entre 0.4 et 5.9, et dont le log D (pour les substances ionisables) est compris entre - 5.3 et 5.7. En moyenne, l?erreur sur le logarithme de la prédiction dans le jeu de validation était de 0,28, et il n?a dépassé 1 que dans moins de 4 % des cas. Notre modèle fournit donc une pré- diction de bonne qualité, qui peut s?avérer suffisante dans de nombreux cas et ne pas nécessiter la réalisation du test chronique si l?information aiguë est disponible. Contributeurs Enrico Mombelli Alexandre Pery INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 35 36 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 I l est aujourd?hui clairement admis que des composés chimiques, d?origine naturelle ou de synthèse, présents dans les milieux aquatiques sont capables de perturber l?endocrinologie et l?homéostasie des organismes. Ces substances, appelées perturbateurs endocriniens (PE), repré- sentent un large éventail de contaminants de l?environnement, qui interfèrent avec le système endocrinien via de multiples modes d?action. Au cours des dernières décennies, de nom- breux travaux ont permis de montrer que ces produits chimiques peuvent agir comme des agonistes des récepteurs des hormones stéroïdiennes et induire des effets biologiques similaires à ceux des hormones endogènes. C?est le cas de nom- breux produits chimiques comme, par exemple, les alkylphé- nols ou le bisphénol A, qui miment l?action des oestrogènes et induisent des effets féminisants. Toutefois, d?autres méca- nismes peuvent rendre compte de la perturbation endocri- nienne chez les organismes aquatiques. En particulier, on sait que les PE peuvent agir sur les cytochromes P450 impliqués dans la stéroïdogenèse. La stéroïdogenèse est le processus responsable de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes telles que les oestrogènes et les androgènes, qui jouent un rôle Contributeurs A Hinfray N., Porcher J. M., Brion F. Inhibition of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) P450 aromatase activities in brain and ovarian microsomes by various environmental substances. Comparative Biochemistry and Physiology C, 2006, 144 (3), pp. 252-262. B Leal M. C., de Waal P. P., García-López A., Chen S. X., Bogerd J., Schulz R.W. Zebrafish primary testis tissue culture: an approach to study testis function ex vivo. General and Comparative Endocrinology, 2009, 162(2), pp. 134-138. LES EFFETS DU CLOTRIMAZOLE SUR LA STÉROÏDOGENÈSE TESTICULAIRE CHEZ LE POISSON ZÈBRE Nathalie HinfrayDamien Baudiffier C Schulz R. W., de França L. R., Lareyre J.-J., Le Gac F., Chiarini-Garcia H., Nobrega R. H., Miura T. Spermatogenesis in fish. General and Comparative Endocrinology, 2010, 165 (3), pp. 390-411. Baudiffier D., Hinfray N., Vosges M., Creusot N., Chadili E., Porcher J. M., Schulz R. W., Brion F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish. Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39. Hinfray N., Baudiffier D., Leal M. C., Porcher J. M., Aït-Aïssa S., Le Gac F., Schulz R. W., Brion F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole. General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317. François Brion Jean-Marc Porcher Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 37 prépondérant dans le développement et la reproduction. Parmi les substances chimiques connues pour agir sur les cytochromes P450, impliqués dans la biosynthèse hormonale, figurent les azoles [A]. Cette famille de molécules regroupe des composés qui sont utilisés dans diverses applications comme agents antifongiques en agriculture, en médecine humaine et vétérinaire. Bien que l?occurrence environnementale de ces composés soit peu renseignée, des études récentes montrent que des azoles tels que le propiconazole, le tebuconazole, le prochloraz ou encore le clotrimazole sont présents dans les effluents de station d?épuration ainsi que dans les eaux de sur- face. Cependant, les mécanismes et effets in vivo de ces com- posés sur le système endocrinien et la reproduction des poissons sont peu renseignés. Dans ce contexte, nous nous sommes spécifiquement intéressés aux effets du clotrimazole, une substance pharmaceutique utilisée dans le traitement des mycoses vaginales, sur la stéroïdogenèse testiculaire et la bio- synthèse d?androgènes. Pour ce faire, une série d?expérimen- tations combinant des modèles in vivo et in vitro a été menée chez une espèce modèle largement utilisée en toxicologie et en écotoxicologie, le poisson zèbre (Danio rerio). In vivo, l?exposition de poissons mâles au clotrimazole induit une augmentation concentration-dépendante de l?expression de gènes et de protéines de la stéroïdogenèse testiculaire figure 1 . Il s?agit des gènes cyp17a1 et cyp11c1, codant respecti- vement pour le cytochrome P450c17 ?-hydroxylase 17,20 lyase et le P450 11 ?-hydroxylase qui sont directement impliqués dans la synthèse de 11 kéto-testostérone (11KT), un puissant androgène 11-oxygéné chez les poissons. Au niveau cellulaire, l?induction de ces P450 est localisée dans les cellules de Leydig, des cellules interstitielles qui supportent la synthèse hormo- nale dans les testicules. Afin de déterminer si le clotrimazole agit directement sur la gonade pour réguler la stéroïdogenèse, nous avons utilisé un modèle d?explants de testicules de pois- sons zèbres. Il s?agit d?un modèle développé par Rüdiger Schulz à l?université d?Utrecht (Pays-Bas), qui consiste à cultiver in vitro des testicules pour étudier la stéroïdogenèse et la sper- matogenèse en dehors de toutes régulations extragonadiques [B]. Dans notre étude, ce modèle a été utilisé pour exposer in SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 1 Induction concentration-dépendante de l?expression testiculaire du gène cyp17a1 (A) et de la protéine P450c17 dans les cellules de Leydig (B) de poisson zèbre après sept jours d?exposition au clotrimazole. 8 7 6 5 4 3 2 1 0 SC 0.145?M 0.29?M ** * E x p é ri e n c e r e la ti v e d u g è n e c yp 17 a1 0.725?M 1.45?M ** ** A B Visuel de mauvaise qualité vitro les testicules à des concentrations croissantes de clotri- mazole. Après une semaine de culture, nous avons montré que, contrairement aux expositions in vivo, le clotrimazole n?affecte pas l?expression des gènes de la stéroïdogenèse. Par contre, il inhibe la synthèse d?androgène figure 2 . Cette faculté de perturber la synthèse d?androgène in vitro n?est pas res- treinte au clotrimazole, mais s?observe aussi pour d?autres composés azolés comme le propiconazole, le fenbuconazole ou le kétoconazole. Les différences observées entre les expériences in vivo et in vitro suggèrent que le clotrimazole n?agit pas directement sur les testicules pour réguler la transcription et la synthèse des gènes et protéines de la stéroïdogenèse. Toutefois, il agit directement sur les testicules pour perturber la synthèse d?androgène. In vivo, l?induction des gènes de la stéroïdogenèse est interpré- tée comme une réponse compensatoire aux inhibitions de la synthèse d?androgènes et impliquerait des régulations au niveau hypophysaire. Chez les vertébrés, la stéroïdogenèse gonadique est sous le contrôle de l?axe hypothalamo-hypo- physaire. Les hormones pituitaires LH (hormone lutéinisante) et FSH (hormone folliculo-stimulante) régulent la stéroïdoge- nèse et la gamétogenèse en interagissant avec leur récepteur gonadique. Pour étudier les effets du clotrimazole sur l?axe hypophyse-gonade, les expressions d?un ensemble de gènes cibles ont été mesurées suite à des expositions in vivo. Au niveau hypophysaire, le clotrimazole induit l?expression du gène codant pour la sous-unité béta de FSH, qui est connu pour réguler positivement la stéroïdogenèse chez les poissons [C]. Au niveau testiculaire, l?expression du récepteur de la FSH (FSHR) est induite et est significativement corrélée à l?expres- sion des gènes de la stéroïdogenèse. De même, le gène igf3 codant pour un facteur de croissance, qui s?exprime spécifi- quement dans les cellules de Sertoli et qui est régulé par la FSH, est induit. L?ensemble de ces données montrent que la voie de signalisation FSH/FSHR est impliquée dans les altérations testiculaires induites par le clotrimazole. Outre ces modifica- tions moléculaires et cellulaires, l?exposition au clotrimazole induit également des modifications tissulaires. En effet, ? 38 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 une prolifération des cellules de Leydig dans l?espace interstitiel du testicule, s?accompagnant d?une augmentation du rapport gonado-somatique, a été observée. Cette typolo- gie de réponse histologique et tissulaire n?est pas restreinte au clotrimazole, mais a été observée avec d?autres composés azolés à usage pharmaceutique. En conclusion, nos travaux ont permis de montrer que le clo- trimazole était capable d?agir sur le système endocrinien en altérant la stéroïdogenèse gonadique et la biosynthèse hor- monale, selon un mécanisme original faisant intervenir des perturbations au niveau hypophysaire. Nous montrons l?intérêt d?une démarche expérimentale combinant des modèles in vitro sur culture d?explants de testicules, et in vivo sur des organismes entiers et la mesure d?un ensemble de gènes fonctionnels de l?axe hypophyse-gonade, pour carac- tériser le mode d?action et les effets perturbateurs endocri- niens du clotrimazole. Cette approche pourrait être étendue à d?autres composés azolés qui contaminent le milieu aqua- tique ainsi qu?à d?autres substances chimiques, en vue de caractériser leur potentiel PE. ? Figure 2 Culture d?explant de testicule de poisson zèbre et effet du clotrimazole sur les concentrations en androgène (11 KT) mesurées dans le milieu de culture après six jours. Remerciements Programme P190 NEMO du ministère de l?Écologie, du Déve- loppement durable et de l?Énergie. Collaborations Rüdiger Schulz, université d?Utrecht, Pays-Bas ; Alexis Fostier, INRA-LPGP, Rennes. Abstract Clotrimazole (CLO) is a pharmaceutical fungicide that has been recently detected in aquatic environment but little is known about its endocrine disrupting potency in fish. In vivo exposures of male zebrafish to CLO led to inductions of steroidogenic gene and protein expressions. Using zebrafish testicular explant culture, no effect of CLO was observed on transcript levels of steroidogenic enzymes but it inhibited 11 ketotestorone (11-KT) release in the medium. It suggests that CLO does not act directly on testis. Induction of these genes could be interpreted as a compensatory biological response to inhibition of cytochrome P-450 dependent steroidogenic enzymes. To support this hypothesis, a network of functional genes of the pituitary-gonad axis was used. We showed that CLO induce a cascade of molecular events in pituitary and testes. Transcript levels of genes encoding for folliculo- stimulating hormone (FSH), testicular FSH receptor and steroidogenic enzymes were induced. These molecular events are consistent with the involvement of FSH in inducing steroidogenic gene expressions to compensate the inhibitory action of CLO on 11-KT synthesis. Our study highlights the relevance of studying a network of genes of the pituitary-gonad axis to investigate the mode of action of compounds acting as inhibitor of P450-steroidogenic enzymes. 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0.2?M 1?M 5?M *** C o n c e n tr a ti o n r e la ti v e e n 1 1 K T Contrôle Clotrimazole INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 39 Références La lutte contre la pollution environnementale est une préoccupation majeure des pays industria- lisés. Parmi les contaminants de l?environ- nement, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) tels que le benzo(a)pyrène (BaP), très répandus et présentant des effets délétères pour la santé humaine, font l?objet d?une attention particulière. Ils sont produits par la combustion incomplète de composés orga- niques. L?homme est exposé via l?ingestion de viande de barbecue, par inhalation d?air conta- miné et de fumée de cigarette. Ces HAP exercent une toxicité pléïotropique, notamment des effets cancérogènes. Bien que l?on connaisse le méca- nisme molé culaire de cette toxicité (via le récep- teur cytoplasmique aux hydrocarbures), les différentes cibles moléculaires des HAP, l?in- fluence des conditions d?exposition et des fac- teurs de susceptibilité individuelle sur leur toxicité restent mal connues, notamment au niveau des cellules humaines. Parmi les diffé- rents types cellulaires affectés par le BaP, le macrophage humain constitue une cible notable pertinente des hydrocarbures. Le transcriptome des macrophages humains en culture primaire a été analysé afin de mieux caractériser les cibles moléculaires macrophagiques du BaP, en lien avec ses effets toxiques. Ces travaux ont permis de caractériser de nouveaux gènes régu- lés par les HAP, d?identifier des mécanismes molé culaires intervenant dans ces régulations et leur implication potentielle dans les divers effets toxiques [A] [B] [C]. Une analyse plus fine de la régulation par les HAP des cibles géniques précédemment identifiées a été effectuée, concernant notamment l?influence d?éventuelles variations interindividuelles de réponse, d?un mode d?exposition in vivo ou de la nature du HAP utilisé. Les données obtenues montrent une réponse robuste des cibles étudiées en réponse au BaP, observé in vitro dans des macrophages humains issus de différents donneurs et in vivo chez le rat. L?induction de l?expression des cibles géniques apparaît cependant spécifique à cer- tains HAP, suggérant la faisabilité de les déve- lopper comme biomarqueurs pour évaluer l?exposition à une catégorie de HAP. La détermi- nation de la signature génique des macrophages humains normaux exposés au BaP permet d?aborder la réponse moléculaire aux HAP et de disposer de données quantitatives reliées à l?expression des gènes, susceptibles d?être modélisables par des outils mathématiques [D]. Les gènes surexprimés sont donc des biomar- queurs prédictifs prometteurs, utilisables en épidémiologie moléculaire et contribueraient à une meilleure évaluation des risques. Les mar- queurs (interleukine 1ß(IL-1ß) et cytochrome P450 1B1) induits par le BaP à la fois en réponse HYDROCARBURES POLYCYCLIQUES AROMATIQUES : EXPOSITION, IMPLICATION DES MACROPHAGES HUMAINS à des expositions in vitro et in vivo et présentant de faibles variations interindividuelles d?expres- sion à l?état basal pourraient ainsi représenter des cibles intéressantes pour des études de suivi de sujets exposés aux HAP. Ces marqueurs géniques permettraient de discriminer la réponse à différents types d?HAP, suivant le mécanisme d?action via le profil d?expression des gènes. Enfin, ils pourraient à terme être utiles pour intégrer l?ensemble de l?exposition aux HAP, notamment aux mélanges, ce qui cor- respond à la situation habituelle d?exposition à ces contaminants organiques. Contributrice Sophie Desmots Figure 1 Analyse par PCR quantitative de l?expression des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 (A), de l?induction de leur expression par le BaP (B) dans les macrophages humains en culture primaire (A, B) et de l?induction de l?expression des gènes IL1? et CYP1B1 dans les macrophages alvéolaires de rats exposés au BaP (C). Les macrophages humains provenant de sept donneurs différents ont été traités ou non par 2 ?M de BaP pendant 24 heures (A, B). Quatre rats ont été exposés ou non par voie intratrachéale à la dose de 3 mg/kg de BaP ; 24 heures après l?instillation, les macrophages alvéolaires sont collectés (C). L?expression des ARNm mesurée par les CT (Treshold Cycle) et l?expression relative des ARNm des gènes par rapport aux conditions témoins ont été analysées par PCR quantitative à l?aide d?amorces spécifiques des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 et du 18S (gène de référence)*, p < 0.05 (test t de Student), différence significative par rapport aux conditions témoins. A Pinel-Marie M.L., Sparfel L., Desmots S. et Fardel O. Aryl hydrocarbon receptor-dependant induction of the NADPH oxidase subunit NCF1/p47pbox expression leading to priming of human macrophage oxidative burst. Free Radical Biology and Medecine, 2009, 47, pp. 825-834. B Sparfel L., Pinel-Marie M.L., Boize M., Koscielny S., Desmots S., Pery A. et Fardel O. Transcriptional signature of human macrophages exposed to the environmental contaminant benzo(a)pyrene. Toxicology Sciences, 2010, 114, pp. 247-259. C Pinel-Marie M.L., Louarn L., Desmots S., Fardel O. et Sparfel L. Aryl hydrocarbon receptor- dependant induction of the IgA receptor Fc? by the environmental contaminat benzo(a)pyrene in human macrophages. Toxicology 2011, 290, pp. 89-95. D Pery A., Brochot C., Desmots S., Boize M., Sparfel L. et Fardel O. Predicting in vivo gene expression in macrophages after exposure to benzo(a)pyrene based on in vitro assays and toxicokinetic/ toxicodynamic models. Toxicology letters, 2011, 201, pp. 8-14. FOCUS RISQUES INDUSTRIELS 42 Risques technologiques majeurs et signaux faibles 44 Vulnérabilité des réservoirs aux explosions et aux impacts RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 46 Focus Inégalités environnementales : intégration des données socio-économiques 47 Évolution de la qualité de l?air en Europe sur dix ans. Première évaluation multimodèle 50 Focus Micro-organismes : modélisation du transport atmosphérique des aérosols biologiques couplée avec un modèle de survie 51 Bioanalyse des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques 54 Focus Accompagner le développement des phytotechnologies 55 Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des rejets industriels. Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 57 Géochimie du stockage géologique du CO 2 . Outils d?études des risques de remobilisation des métaux lourds 60 Évaluation de l?aléa mouvement de terrain lié aux processus naturels de dissolution des roches 63 Évaluation de la résistance à long terme des piliers des mines de fer du bassin lorrain NOUVELLES TECHNOLOGIES SITES ET TERRITOIRES 42 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Jean-Christophe Le Coze L a plupart des accidents technologiques majeurs sont toujours précédés de signes avant-coureurs. C?est ce qu?affirmait le sociologue Barry Turner dès les années 1970 [A]. En étudiant un grand nombre de rapports d?accidents, il a en effet montré que ces accidents étaient pré- cédés d?une « période d?incubation » au cours de laquelle des signaux étaient présents. Selon lui, un accident n?arrive pas soudainement ; il a une histoire, se développe dans le temps, en d?autres termes, il « couve ». Cette métaphore médicale (« l?incubation ») fait écho à la notion de latence utilisée plus tard par le psychologue James Reason [B]. Dans un système complexe (comme le sont souvent les organisations gérant une activité à risque ? pétrochimie, transport, nucléaire), les causes des accidents sont présentes bien avant que ces derniers ne surviennent. Le système renferme des « erreurs » dites latentes, dont les effets ne sont pas immédiatement visibles, mais qui peuvent favoriser des situations dangereuses, voire un acci- dent majeur. Les travaux de Barry Turner et James Reason nous conduisent au travail conséquent de Diane Vaughan [C]. Cette sociologue définit les signaux faibles comme des « informations ambiguës qui ne représentent pas des menaces claires et directes sur la sûreté/sécurité ». Les signaux faibles (incubation, latence) se caractérisent ainsi par la difficulté de détection et de traite- ment. Pourtant, Barry Turner considère que les notions de signaux et de période d?incubation restent fondamentales pour la sécurité industrielle. Détecter les informations perti- nentes en amont de l?accident permet en principe d?anticiper RISQUES RISQUES TECHNOLOGIQUES MAJEURS ET SIGNAUX FAIBLES Ève Guillaume l?événement et non de le « subir ». Réussir ce défi est ambitieux, mais il a pour objectif d?améliorer les pratiques de retour d?expérience dont la principale faiblesse réside dans le fait qu?il reste encore largement réactif. Enjeu industriel L?un des enjeux actuels des entreprises gérant une activité à risque est d?anticiper, le plus en amont possible, ce que nous pouvons appeler des « dérives ». Les études approfondies des accidents des navettes Challenger en 1986 [C] et Columbia en 2003 [D] ont apporté une vision très détaillée de la période d?incubation de Turner. Diane Vaughan a interprété ces cas comme des exemples de normalisation de la déviance table 1 au cours de laquelle l?organisation de la NASA s?éloigne pro- gressivement d?un fonctionnement sûr, en interprétant suc- cessivement les informations non pas comme des signaux d?alerte, mais comme des normes de fonctionnement. La problématique des signaux relève d?une triple difficulté : couvent avant l?accident, mais ils restent difficiles à détecter ; et le lien avec l?accident n?est pas évident ; et deviennent une nouvelle norme de travail. Axe de travail de l?INERIS et thèse sur les signaux faibles En principe, tous les accidents récents peuvent être l?objet d?investigations qui explorent la piste du traitement des signaux par l?entreprise, comme l?explosion de la raffinerie BP à Texas City (2005), le crash de l?AF 447 (Rio-Paris, 2009), l?acci- dent de la plateforme Deep Water Horizon (2010) ou encore la catastrophe nucléaire de Fukushima Daïchi (2011). Cette notion de signaux faibles fait partie des arrière-plans théo- riques et méthodologiques de l?INERIS pour traiter, dans ses programmes de recherche, de l?investigation des accidents (a posteriori) à l?évaluation (a priori) des risques technolo- giques [E] [F]. Pour alimenter ces réflexions, l?INERIS avec le département R&D d?EDF, a ainsi participé à l?encadrement d?une thèse réalisée par Ève Guillaume (2011), en partenariat avec le laboratoire Safety Science Group de l?université techno- logique de Delft (Pays-Bas). Ce travail de recherche a été financé par la FonCSI, entre 2005 et 2011. En immersion totale sur deux sites industriels (pétrochimie et sidérurgie), Ève Guillaume a réalisé une investigation de type sociologique (réalisation d?entretiens, d?observations in situ et étude de la documentation). Elle a étudié quatre scénarios d?accidents survenus sur les deux sites et le fonctionnement normal, à savoir le management des risques industriels. Les résultats de cette thèse ouvrent sur un certain nombre de constats qui prolongent, illustrent et approfondissent certains des thèmes identifiés par les auteurs précités (Barry Turner et Diane Vaughan). Elle définit les signaux faibles comme des données dont le sens n?est pas interprété comme des informa- tions pertinentes pour prévenir la survenue d?un accident. Ce sont pourtant des informations importantes dans le sens où elles sont récurrentes, latentes, et révèlent des causes organi- sationnelles des accidents. Ève Guillaume a identifié trois catégories de signaux faibles : techniques latentes répétées ; de coordination dans le travail ; des risques. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 43 Ces signaux sont faibles, car, dans chaque cas étudié, ils n?ont pas été détectés et traités comme des signaux permettant de prévenir l?accident, alors que leur lien avec l?événement s?est révélé, après coup, évident. Rejoignant, mais aussi illustrant concrètement la catégorisation informationnelle de Barry Turner table 2 , Ève Guillaume propose d?expliquer pourquoi les deux sites investigués sont dans l?impossibilité de traiter ces signaux. Le premier filtre est lié à la fragmentation des systèmes de remontée d?information ; peu de liens sont faits entre les multiples bases de données existantes, ce qui ne permet pas de donner du sens à ces dernières. Le deuxième filtre concerne le traitement des données connues. Les sites investigués privilégient et traitent les données précodées dans les outils de détection et de traitement des informations (audits, visites de terrain, etc.), car elles sont connues, au détriment des données peu ou mal connues parce que ne rentrant pas dans les catégories de précodage des outils. Le troisième filtre renvoie au fait que le domaine de la sûreté/ sécurité peut être largement pris en charge par des procé- dures formelles de gestion des données et rester déconnecté de l?activité opérationnelle. En privilégiant la forme au fond, les deux sites investigués n?utilisent pas le potentiel des don- nées émergeant du coeur de l?activité pour les interpréter comme de réelles connaissances sur leur activité, et plus précisément sur leurs risques. Ce travail de thèse [G] montre ainsi que les signaux faibles ne sont pas des catégories absolues, mais bien relatives aux contextes de traitement de l?information, au sein d?une organisation particulière [H]. Ces constats et interpré- tations permettent d?orienter les entreprises vers des solu- tions concrètes pour la gestion des risques, mais ils permettent également de prendre en compte cette dimen- sion dans l?évaluation de la sécurité industrielle. En prenant conscience des limites du fonctionnement de leur système de retour d?expérience, les entreprises à risque peuvent envisager d?améliorer leurs pratiques, comme décloisonner les systèmes ou encore approfondir les analyses d?incidents pour y introduire les connaissances du domaine des facteurs humains et organisationnels. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS 1. Des signaux informent d?un possible problème. 2. Les comportements des éléments techniques qui dévient des critères de sécurité sont analysés comme des signaux de dangers réels. 3. Une enquête sur les preuves de ces comportements est menée. 4. Après discussions, le comportement déviant du joint ? qui est à l?origine technologique de l?accident ? a souvent été « normalisé », définissant ainsi une nouvelle norme de travail. 5. Le risque devient ainsi acceptable, en accord avec la nouvelle norme. 1. L?information est complètement inconnue. 2. L?information est connue mais non complètement comprise. 3. L?information est connue par quelqu?un, mais n?est pas croisée au bon moment avec d?autres informations qui ont le potentiel de changer les représentations (l?information peut être répartie entre plusieurs organisations ou départements au sein de l?organisation ; elle peut être masquée par une masse d?autres informations ; des informations sont retenues volontairement). 4. L?information était disponible mais ne pouvait pas être traitée parce qu?elle n?a pas sa place dans les représentations, dans les modes actuels de vision du monde. Table 1 Étape de la normalisation de la déviance [C]. Table 2 Typologie informationnelle de Turner [A]. A Turner B. Man-made disasters. The failure of foresight. Wykeham, London, 1978. B Reason J. L?erreur humaine. Le travail humain, Presses Universitaires de France,1993. C Vaughan D., The challenger launch decision: risky technology, culture and deviance at NASA. University of Chicago Press, Chicago, 1996. D Vaughan D., History as cause. Chapter 8. Columbia accident investigation board. Report Vol. 1, Government Printing Office, Washington DC, August 2003. E Le Coze J.-C. Are organisations too complex to be introduced in technical risk assessment and current safety auditing? Safety science, 2005, 43, pp. 613-638. F Le Coze J.-C., An example of an organisational investigation in a French dynamite factory, Safety Science, 2010, 48, pp. 80-90. G Guillaume È. La prise en compte des signaux faibles d?accidents dans le retour d?expérience, Safety Science Group. Université technologique de Delft (Pays-Bas), 2011. H Weick K. Sensemaking in organizations, London: Sage, 1995. Abstract The topic of ?weak signals? in safety research is based on the idea that information about pending disasters exist in organisations beforehand. First Barry Turner, a sociologist, established the notion of ?incubation period? in the 70?s. According to his model, before an accident, some clues are potentially available but are mainly ignored by people of the organisation (a factory for instance). Twenty years later after Turner?s sociological contribution, in the 90?s, another sociologist, Diane Vaughan, developed this time the notion of weak signals. Weak signals are ambiguous and their direct link with safety cannot be asserted. They make sense for all only in retrospect. INERIS research maintains a strong interest in this concept as it can be used in both investigations following accidents and in the development of safety assessment methodologies including social sciences. INERIS launched a research in association with TU Delft, EDF R&D and financed by FonCSI in order to explore this topic. Between 2005 and 2011, a PhD student, Eve Guillaume, conducted a qualitative research in two industrial sites in France in order to understand how these organizations dealt with their weak signals. The thesis clarifies some definition issues in relation to weak signals and describes different layers of factors impeding information flows within companies. Références 44 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 L ? effet domino est inhérent à la sécurité et à la sûreté des sites industriels à risque. L?une des définitions peut être : « Action d?un phénomène dangereux affectant une ou plusieurs installations d?un établis- sement, qui pourrait déclencher un autre phénomène sur une installation ou un établissement voisin, conduisant à une aggravation générale des effets du premier phénomène. » - Arrêté du 29 septembre 2005. Historiquement, les plus grandes catastrophes industrielles ont été initiées par un événement primaire de faible ampleur qui s?est amplifié par réaction en chaîne, dite effet domino, jusqu?à atteindre des conséquences dramatiques pour l?homme d?une part, puis pour l?environnement naturel et industriel d?autre part. On recense de nombreux accidents dans le monde, dont les conséquences dévastatrices sont dues aux effets dominos faisant suite à une explosion initiale (Feyzin, La Mède, Buncefield, Texas City, Skikda, etc.). Ces accidents majeurs, associés à de nombreux autres événe- ments tels que l?explosion de l?usine AZF, en 2001, ont conduit les législateurs européens et français à réviser le cadre régle- mentaire. En France, la loi du 30 juillet 2003, transposée sous la forme de l?arrêté du 29 septembre 2005, impose aux indus- tries, soumises à autorisation, une évaluation quantifiée des risques en termes de probabilité, de cinétique, d?intensité et de gravité. Ainsi, un risque peut être évalué, maîtrisé et enfin accepté. L?analyse de risque doit prendre en compte, pour chaque équipement sensible, les agressions externes pouvant entraîner sa rupture et notamment l?onde de surpression externe. Ainsi, l?objectif du projet VULCAIN est de développer des outils simples et fiables pour l?analyse de la vulnérabilité des réservoirs aux explosions externes. L?étude comprend deux volets majeurs, une partie de modélisation théorique et une partie expérimentale à échelle réduite. En se basant sur l?observation post-accidentelle d?événements majeurs sur des sites à risque, on remarque que les dégâts de surpression affectant les réservoirs « sensibles », c?est-à-dire de contenance importante, sont majoritairement attribués au flambage circonférentiel de coque mince. Devant la com- plexité du problème mécanique, la prise en compte des effets de l?explosion sur les réservoirs atmosphériques est souvent limitée à un seuil de surpression admissible indépendant de tout paramètre physique. Des travaux plus récents distinguent plusieurs degrés d?endommagement mécanique et plusieurs cinétiques de perte de confinement. Cette discrétisation des dégâts observés permet de déterminer des valeurs seuils de surpressions maximales admissibles en lien avec une consé- quence déterminée. Ces valeurs ont été confortées par des travaux statistiques débouchant sur une quantification des probabilités d?effet domino. Ces méthodologies, issues du retour d?expérience post-accidentel, ont l?avantage d?être appli- cables de façon systématique pour une analyse de risque sur un site industriel possédant de nombreuses sources poten- tielles d?explosion directe comme indirecte. Toutefois, le domaine de fiabilité de ces méthodes statistiques est lié au nombre limité d?accidents étudiés et de structures impactées. Il semble complexe de couvrir l?ensemble des scénarios poten- tiels d?effet domino sans intégrer à la méthodologie les para- mètres physiques du réservoir. Afin d?intégrer l?aspect dynamique du comportement des réservoirs à la surpression dans un outil simple, certains auteurs se sont orientés sur des diagrammes pression-impulsion d?endommagement, basés sur une série de simulations éléments finis non- linéaires transitoires. Cette approche poussée possède plu- sieurs inconvénients limitant sa généralisation, notamment celui d?être très coûteux en temps de calcul. Afin d?insérer le comportement physique des réservoirs aux ondes de surpres- sion dans un outil simple d?analyse, il est proposé un modèle de comportement des coques minces en flambage circonfé- Contributeurs VULNÉRABILITÉ DES RÉSERVOIRS AUX EXPLOSIONS ET AUX IMPACTS Gaëtan Prod?homme Mathieu Reimeringer Figure 1 Schéma d?une explosion sur un site industriel. Figure 2 (ci-contre) Photographies de la table d?explosion des essais en laboratoire (PRISME ? Bourges). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 45 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS Abstract The occurrence of a chain reaction from blast on atmospheric storage tanks in oil and chemical facilities is difficult to predict. Current French practice for Seveso facilities assumes domino effects occur when the computed overpressure exceeds 200 mbar: a value determined from accident data. This could lead to conservative or dangerous assessments. To assess the validity of simple analytical models as design tools and to check the conformity of numerical simulations, small scale experimental studies were carried out to establish a benchmark. The first study presents blast test results performed on rigid instrumented cylinders to quantify the pressure space time loading distribution. A second study was performed on flexible cylinders at a reduced scale to quantify the structural response. Based on experience of the most recent accidents in France a simplified semi- analytical model based on Donnell?s equations and critical imperfection amplification thresholds was used to provide damage predictions. Numerical results show good agreement with the experimental data. Finally, reliable tools to predict atmospheric oil tank blast resistance have been developed. Some damage diagrams in the form of pressure impulse curves and safety recommendations for stakeholders are proposed to reduce domino effect risk. rentiel, dû à une pression dynamique externe. En se basant sur la théorie des coques de Kirchhoff-Love, modifiée par Donnell, une résolution modale des équations de mouvement du flam- bage élastique circonférentiel dynamique d?une coque mince imparfaite est proposée. La résolution numérique des équa- tions de mouvement permet d?obtenir le déplacement latéral de la coque en fonction des imperfections initiales de la géo- métrie. La détermination de l?endommagement est fondée sur une amplification critique des défauts géométriques initiaux associée à la limite d?élasticité du matériau considéré. Ce modèle permet de construire des diagrammes d?endom- magement en fonction de la pression maximale et de l?impul- sion caractérisant une onde de pression. Cette méthodologie, basée sur un modèle physique, est par la suite comparée à des résultats d?essais de résistance de maquettes de réservoirs à l?onde de pression issue d?une détonation à l?échelle du labo- ratoire. L?objectif des essais à échelle réduite réalisés est double. Dans un premier temps, il s?agit de mesurer l?évolution spatio- temporelle des pressions incidentes et réfléchies sur un cylindre rigide, afin d?obtenir une répartition temporelle et géométrique des efforts appliqués au réservoir subissant une onde de choc issue de la détonation d?un mélange gazeux. Dans un second temps, il s?agit d?étudier la réponse méca- nique des réservoirs métalliques sous cette action en termes de déformée et de contraintes. Trois réservoirs types, présen- tant un élancement différent, ont été choisis comme repré- sentatifs des bacs atmosphériques et des gazomètres rencontrés sur les sites industriels pétrochimiques. Le passage de l?échelle réelle à l?échelle réduite repose, pour l?onde de souffle, sur la similitude de Hopkinson. Pour la struc- ture, on montre que la réalisation d?une maquette dans le même matériau, présentant un rapport k d?homothétie avec la structure réelle, sollicitée par un chargement de même intensité que le chargement réel mais de durée à l?échelle k, permettra d?assurer la similitude des périodes de vibration du cylindre, des charges critiques de flambage et des contraintes à l?encastrement. L?exploitation des résultats des essais en laboratoire a aussi aidé à développer un modèle de répartition des surpressions dues à une explosion d?origine gazeuse sur un cylindre. Par ailleurs, les essais sur les maquettes défor- mables permettent de valider un modèle de comportement des réservoirs en flambement élastique. Ce modèle favorise une identification correcte des modes de déformation et du comportement du réservoir jusqu?à plastification. Les outils employés et la méthodologie développée dans le projet VULCAIN viennent s?ajouter aux outils existants de modélisation et de gestion du risque. En validant des modèles physiques par le biais de l?expérimentation à l?échelle d?un laboratoire, les travaux ont finalement permis de développer des outils fiables d?évaluation de la vulnérabilité des réser- voirs aux accidents majeurs. Ces outils, intégrant les para- mètres physiques des réservoirs, doivent permettre une évaluation plus fine des effets dominos lors de la quantifica- tion des risques pour la réalisation d?études de dangers. Par ailleurs, ils participent au développement de l?expertise sur les accidents majeurs, expertise nécessaire à la gestion res- ponsable des risques industriels. Noret E., Prod?homme G., Yalamas T., Reimeringer M., Hanus J.-L., Duong D.-H. Safety of atmospheric storage tanks during accidental explosions. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 16, 9, pp. 998-1022. Duong D.H., Hanus J.-L., Bouazaoui L., Pennetier O., Moriceau J., Prod?homme G., Reimeringer M. Response of a tank under blast loading - part I: experimental characterisation of blast loading arising from a gas explosion.European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (a),16, 9, pp. 1023-1041. Duong D.H., Hanus J.-L. , Bouazaoui L., Régal X., Prod?homme G., Noret E., Yalamas T., Reimeringer M., Bailly P., Pennetier O. Response of a tank under blast loading - part II: experimental structural response and simplified analytical approach. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (b) 16, 9, pp. 1042-1057. Références PLAINE (PLateforme intégrée pour l?Analyse des INégalités d?Exposition environnementale) a vocation à constituer un outil d?aide à la déci- sion à différentes échelles territoriales pour identifier, hiérarchiser et gérer les situations « d?inégalités environnementales », dans les- quelles des populations sont surexposées à des risques de pollution. Les travaux préliminaires de recherche ont per- mis de confirmer la possibilité de construire une plateforme capable d?évaluer et de repré- senter, via un outil automatisé flexible et adap- table, les expositions dans un espace géographique, grâce à l?intégration de données de nature différente. La plateforme permet éga- lement de quantifier sur des échelles fines les relations entre exposition et défaveur sociale. Un premier développement méthodologique a permis de croiser l?exposition des populations aux particules atmosphériques avec les indi- cateurs socio-économiques classiques (Town- send et Cartairs). Ces travaux sont intégrés à ceux de l?OMS sur les indicateurs d?inégalité environnementale et figurent dans le rapport Examples of national practices in analysis and presentation of environmental health inequalities. En collaboration avec l?université de Nanterre et l?École des hautes études en santé publique (EHESP), des indicateurs « distance à la source » aux sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (inventaire historique des sites industriels et activités de service) sont actuellement développés pour être croisés avec de nouveaux types d?indicateurs de défa- veur, plus robustes aux échelles régionales, construits initialement par l?INSERM figure 1 . Ils intègrent quatre variables du recensement de l?Insee : le revenu des ménages, le taux de chômage, la part des diplômés et la part d?ou- vriers dans la population active. Ces travaux permettront ainsi d?étudier les liens entre la distribution géographique de facteurs de risque environnemental et la situation socio- économique des populations exposées. INÉGALITÉS ENVIRONNEMENTALES : INTÉGRATION DES DONNÉES SOCIO-ÉCONOMIQUES Figure 1 Spatialisation des indicateurs de défaveur socio-économique (plus l?indicateur est élevé, plus les populations sont désavantagées) et de « distance à la source » des sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (zone sous influence de 1 km autour des sites) en Nord?Pas-de-Calais. FOCUS Zone sous influence Indicateur socio-économique Julien Caudeville Contributeurs Céline Boudet -6 - -2 -1 - 0,2 0,3 - 2 3 - 4 5 - 10 46 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 0 10 20 40 km INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 47 Augustin Colette Contributeurs ÉVOLUTION DE LA QUALITÉ DE L?AIR EN EUROPE SUR DIX ANS PREMIÈRE ÉVALUATION MULTIMODÈLE SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX l?impact sur les polluants secondaires tels que l?ozone est moins clair. Le principal facteur limitant l?efficacité des mesures de gestion de la qualité de l?air est la variabilité météorologique. Les niveaux de pollution observés pendant une année donnée dépendent des substances émises (soit les polluants ciblés, soit leurs précurseurs), mais aussi de la météorologie correspondante qui peut faciliter ? ou non ? l?occurrence d?épisodes de pollution intenses. La variabilité météorologique interannuelle masque la réelle tendance à long terme, qui peut être attribuée aux mesures de gestion. Cette sensibilité de la qualité de l?air aux facteurs extérieurs justifie la mise en oeuvre de moyens innovants pour propo- ser une quantification robuste de l?efficacité des mesures de gestion. C?est pourquoi l?INERIS s?est impliqué dans le projet de recherche CityZen du 7e Programme-cadre de recherche et développement de la Commission européenne. Ce projet, porté par l?Institut météorologique norvégien et faisant intervenir 16 organismes européens, avait, parmi ses objectifs, de mieux comprendre l?évolution passée de la qualité de l?air dans les zones les plus polluées d?Europe. Cette initiative représentait ainsi une occasion unique de conduire une évaluation multimodèle des tendances his- toriques de qualité de l?air. L?INERIS a porté la responsabilité de cette thématique au sein du projet. Nous présenterons ici brièvement les principaux éléments mis au jour dans le cadre du projet CityZen concernant les tendances rapportées dans les inventaires d?émission offi- ciels, et les tendances en concentrations atmosphériques observées et modélisées. Tendances des émissions anthropiques Les émissions de la plupart des polluants et précurseurs ont baissé significativement ces dernières années. Sur la période 1998-2007 couverte par le projet CityZen, la dimi- nution des émissions a été principalement localisée sur les surfaces continentales figure 1 , alors que l?augmentation du trafic maritime a conduit à une augmentation sur les principaux rails de fret. Des différences notables sont D ans une logique d?appui aux décideurs dans l?éva- luation de l?efficacité des politiques environne- mentales, l?INERIS s?intéresse aux tendances historiques de la qualité de l?air. Par la mise en oeuvre d?objectifs ambitieux de réduction des émissions de polluants anthropiques, celles-ci ont baissé significative- ment depuis vingt ans. Il est donc légitime de chercher à quantifier l?efficacité de telles réductions en termes de réduction des concentrations atmosphériques de polluants et de l?exposition des populations. À l?échelle de l?Europe, les émissions d?oxydes d?azote (NOx) issues d?activités humaines ont été presque divisées par deux depuis 1990 [B]. L?exposition aux effets néfastes du NO 2 pour la santé a donc été réduite, mais paradoxalement, ? A Colette A., Granier C., Hodnebrog, O., Jakobs H., Maurizi A., Nyiri A., Bessagnet B., D?Angiola A., D?Isidoro M., Gauss M., Meleux F., Memmesheimer M., Mieville A., RouiL., Russo F., Solberg S., Stordal F., Tampieri F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment. Atmos. Chem Phys, 2011, 11, pp. 11657-11678. B EEA. Air quality in Europe. 2011 Report. European Environmental Agency, Copenhagen, 12/2011. Bertrand Bessagnet Figure 1 Tendance (bleu : décroissant) annuelle moyenne des émissions de NOx (en mg par maille de 50 x 50 km et par année) rapportée officiellement entre 1998 et 2007. Source : [A]. Références 48 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 notion même de station rurale ne revêt pas la même signi- fication qu?ailleurs en Europe. On peut toutefois noter que, si la fraction de sites où l?ozone moyen annuel augmente significativement est de 31 %, ce chiffre baisse à 18 % lorsque l?on considère les maxima journaliers d?ozone. Cependant, la proportion de sites où l?ozone décroît signi- ficativement demeure minoritaire. Tendances modélisées Les modèles numériques de qualité de l?air permettent d?identifier les principaux facteurs régissant les tendances observées et, en particulier, de comprendre si la variabilité interannuelle de la météorologie domine ou non la régula- tion des émissions anthropiques. En partant du postulat que les modèles sont capables de reproduire les tendances observées, il devient possible de les utiliser pour effectuer des études dites « de sensibilité », où l?on fait varier les para- mètres indépendamment pour identifier les facteurs dominants. Les modèles de qualité de l?air sont des outils numériques proposant une résolution conjointe : régissant le trans- port des espèces traces dans l?atmosphère ; que ces espèces constituent. En partant de champs météorologiques prescrits (vent, humidité, température, insolation, etc.) et d?émissions de polluants primaires, ces modèles sont en mesure de fournir une discrétisation spatiale et temporelle de la composition de l?atmosphère. Le modèle CHIMERE, développé par l?INERIS et l?IPSL/CNRS, est l?un de ces outils. Il est utilisé par plusieurs équipes en Europe à des fins de prévision opé- rationnelle, d?analyse de scénarios, ou de recherche. Il existe d?autres outils de ce type et l?un des principaux avantages des projets internationaux comme CityZen réside dans la mise en oeuvre d?un ensemble de modèles afin de réduire les incertitudes liées aux outils choisis. Grâce à son expé- rience passée dans la conduite d?exercices d?intercompa- raison de modèles, l?INERIS a pris la responsabilité de aussi à souligner entre les différents pays européens. Alors que l?Allemagne, le Royaume-Uni et le Benelux ont vu leurs émissions baisser fortement à travers l?ensemble du pays, la baisse des émissions est plus limitée en France ou en Espagne, jusqu?à devenir une augmentation nette en Autriche, alors qu?en Italie, c?est une tendance avec de forts contrastes géographiques qui est rapportée. Tendances des concentrations observées La baisse des émissions de NOx se traduit dans les observa- tions par une baisse des concentrations de NO2, visible sur les mesures in situ des réseaux réglementaires de sur- veillance, qui fournissent leurs données à la base centrale AirBase de l?Agence européenne de l?environnement. La figure 2 présente une cartographie de ces tendances, avec des points colorés en rouge lorsque celle-ci est significati- vement croissante du point de vue statistique. Ainsi, 8 % des stations seulement présentent une tendance de NO 2 signi- ficativement croissante. Il est aussi possible de noter dès à présent certaines différences entre l?évolution des émis- sions rapportées et les tendances des concentrations obser- vées (par exemple en Autriche où l?augmentation est moins évidente que dans les émissions). Ces différences peuvent être attribuées soit à un défaut des inventaires d?émissions, soit à des facteurs externes tels qu?une pénalité climatique ou le transport de polluants à longue distance. Les tendances d?ozone (dont les NO x constituent l?un des précurseurs essentiels) présentent en revanche une pente positive, en particulier sur les zones urbaines. Ce compor- tement s?explique parfaitement par le régime chimique saturé en NO x qui prédomine dans les villes européennes où une baisse de NOx est suivie avant tout d?une baisse de l?efficacité du processus de titration nocturne de l?ozone (processus de destruction de l?ozone par les oxydes d?azote). Cette analyse est confirmée par la différence de comporte- ment entre les types de station : en milieu rural, les ten- dances positives d?O 3 sont beaucoup plus rares, et principalement observées dans le bassin de la Ruhr ? où la Figure 2 Tendance (bleu : décroissant) annuelle de NO2 (haut) et O3 (bas), en ?g/m3/an, observée aux stations Airbase (UB : urbaines de fond, SB : périurbaines de fond, RB : rurales de fond) entre 1998 et 2007. Source : [A]. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 49 coordonner cette première tentative de reconstruction de tendances décennales de qualité de l?air à l?échelle euro- péenne. Il impliquait quatre modèles d?échelle régionale (résolution : 50 km) et deux modèles d?échelle globale (réso- lution 200 à 300 km). Les tendances moyennes sur dix ans des concentrations annuelles d?ozone calculées par les six équipes européennes de CityZen sont représentées sur la figure 3 . La plupart des modèles s?accordent sur une tendance globalement néga- tive à l?échelle européenne avec des zones où l?ozone moyen annuel augmente, en particulier dans les régions dominées par un régime saturé en NO x (Benelux, Allemagne, sud-est du Royaume-Uni), où l?effet de titration mentionné plus haut domine. En comparant avec les observations figure 2 , il ressort que les modèles sont plus représentatifs des sta- tions rurales, ce qui est naturel au vu de la résolution des simulations décennales. Seuls deux modèles présentent un diagnostic légèrement différent : Eurad propose une ten- dance à l?augmentation dominante tandis qu?OsloCTM2 capture moins bien les transformations chimiques du fait de sa faible résolution spatiale. Dans l?ensemble, les modèles représentent bien les ten- dances observées. Le signe de l?évolution de l?ozone est cor- rect à 63 % des stations périurbaines et rurales en moyenne pour les quatre modèles régionaux. De fortes disparités dans les performances des modèles sont obtenues selon les pays, avec des tendances mieux évaluées en Allemagne (signe correct à 90 % des stations) qu?en France (signe cor- rect à 50 % des stations). En étudiant une période de dix ans, il est raisonnable d?attribuer ces disparités aux inventaires d?émissions, car les performances suivent précisément les frontières nationales. Nous pouvons donc conclure que, dans l?inventaire d?émissions utilisé ici, la décroissance des émissions de NO x a été sous-estimée en certaines zones, et notamment en France [A]. Il faut toutefois noter qu?une mise à jour de la période post-2000 a été effectuée récemment dans les émissions officielles rapportées par la France, par rapport à la version, datant de 2009, utilisée ici. Figure 3 Tendance (bleu : décroissant) annuelle d?ozone (?g/m3/an) sur la période 1998-2007 simulée par les six modèles de qualité de l?air (BOLCHEM, CHIMERE, EMEP, EURAD, OsloCTM2, MOZART) impliqués dans le projet CityZEN. Source : [A]. Grâce à l?utilisation d?un ensemble de modèles, nous avons aussi pu tester la sensibilité à la variabilité météorologique. En reproduisant la simulation décennale tout en gardant les émissions anthropiques constantes, il a ainsi été possible de démontrer que l?amplitude des variations interannuelles excédait la tendance à long terme. Si une réponse aux varia- tions des émissions de précurseurs est bien visible sur les tendances d?ozone, l?amplitude de cette réponse demeure faible sur les dix dernières années, notamment par rapport aux efforts consentis pour réduire les émissions. Les varia- tions météorologiques sont bien susceptibles de masquer les efforts fournis sur la baisse des émissions, ce qui argue en faveur d?une évaluation plus précise de la pénalité cli- matique qui pèse sur la qualité de l?air des années à venir. Abstract In order to assess the efficiency of air quality mitigation measures, an investigation of the decadal evolution of air quality over Europe was performed in the framework of the European research project CityZen. Significant downward trends of anthropogenic emissions were reported over the past decade, and these efforts lead to a decrease of NO2 levels observed at background sites throughout Europe. On the contrary, the ozone trend is insignificant or increasing at most sites (as a result of less efficient NOx titration). To identify the factors influencing this trend, INERIS coordinated an ambitious decadal numerical experiment involving six modelling teams implementing a variety of state-of-the-art models. The models were found to capture well the decreasing trend of NO2 on average over Europe despite degraded performances in selected countries attributed to shortcomings in the emission inventories. A complementary experiment using constant emissions over the past decade demonstrated that the lack of significant ozone trend can be largely attributed to the large interannual variability that exceeds the trend that would be attributed to mitigation measures. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L?épidémie de légionellose survenue à proximité de Lens pendant l?hiver 2003-2004 est à l?origine d?une étude exploratoire confiée à l?INERIS, qui traite de la diffusion dans l?atmosphère d?un panache contenant des micro-organismes et de l?identification de leur source. Dans le cadre de cette étude, l?INERIS s?est investi dans l?analyse et le développement des modèles de dispersion pour ces applications particulières ainsi que dans leur évaluation. L?objectif est d?améliorer la gestion des crises sanitaires associées aux légionelles, en développant une stratégie de recherche de l?aérosol bactérien, selon une double approche numérique et expérimentale. Il s?agit donc, en cas d?épidémie, de mettre en oeuvre une chaîne de modélisation adaptée et d?identifier rapidement une zone géographique potentiellement contaminée. Ce thème a été élargi à l?étude de la dispersion des bioaérosols en général. La démarche consiste à améliorer la connaissance de la dynamique des légionelles diffusées par les tours aéroréfrigérantes (TAR), en fiabilisant les modèles existants, avec l?implé- mentation de nouvelles paramétrisations décri- vant au mieux les processus physiques et biologiques régissant la dispersion des micro- organismes et les constituants en eau d?un panache. Un module décrivant les conditions de survie et de cultivabilité des légionelles a ainsi été développé et couplé aux modèles de disper- sion de type gaussiens, lagrangiens ou eulé- riens. Chaque modèle pouvant être sollicité, en fonction notamment de l?urgence de la situation et du temps disponible pour réaliser l?étude de dispersion. La validation de la chaîne de modé- lisation a été effectuée sur le cas de Lens. Une comparaison qualitative des sorties de modèles a été réalisée permettant de diagnostiquer que les aérosols pouvaient survivre dans l?air sans la présence d?eau liquide et donc se disperser sur des distances relativement importantes. Une campagne de dispersion financée par l?Anses et menée avec le CSTB et le CEB en juin 2009 à partir d?un brumisateur ensemencé par des spores de bacillus globigii a permis de comparer quantitativement des concentrations mesurées à 50 m, 100 m, 200 m et 300 m de la source aux concentrations modélisées. Les concentrations obtenues sont du même ordre de grandeur pour la modélisation et les échan- tillonneurs figures 1 et 2 . Cette vérification a confirmé la pertinence des développements réalisés. L?INERIS est donc doté de nouveaux modèles numériques d?aide à la décision pour la gestion de crises liées à la dispersion de micro- organismes de type légionelle. MICRO-ORGANISMES : MODÉLISATION DU TRANSPORT ATMOSPHÉRIQUE DES AÉROSOLS BIOLOGIQUES COUPLÉE AVEC UN MODÈLE DE SURVIE Figure 1 Moyennes temporelles normalisées au point 2. Figure 2 Séries temporelles à 200 m normalisées par les maxima de concentrations. FOCUS Contributeurs Bertrand Bessagnet Éric Tarnaud Frédéric Tognet Tognet F., Turmeau C., Ha T. L., Tarnaud E., Rouil L., Bessagnet B., Robine E., Morel Y. et al. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: Application to legionella. Proceedings of the 14th International conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes (HARMO14), October 2-6, 2011, Kos, Greece, pp. 746-750. Thurmeau C., Tognet F., Tarnaud E., Ha T. L., Rouil L., Modélisation numérique de la dispersion de micro-organismes en environnement periurbain. ASFERA (Association française d?études et de recherche sur les aérosols), 2011. Ha T. L., Robine E., Tarnaud E., Tognet F., Thurmeau C., Morel Y., Rouil L., Detecting airborne microorganisms by experimental and numerical tools: application to the spreading of Legionella pneumophila from cooling towers, European Aerosols Conference, 2009. Tarnaud E., Ha T. L., Robine E., Tognet F., Turmeau C., Morel Y., Rouil L., Correlating numerical tools and experimental measurements for airborne microorganisms concentrations : application to the spreading of legionella pneumophila from cooling towers, 7th International conference Legionella 2009, 13-17 October 2009, Paris. Tognet F., Rouil L., Tarnaud E., Dispersion des micro-organismes : modélisation de cas concrets et retour d?expérience, Colloque national « Microbiologie des aérosols » (MicrobAERO 2009), 6-8 octobre 2009, Narbonne. Références Dispersion C : comparaison des moyennes mesure/ modélisation Dispersion C : séries temporelles des concentrations modélisées et mesurées à 200 mètres 50 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 51 Sélim Aït-Aïssa Contributeurs BIOANALYSE DES PERTURBATEURS ENDOCRINIENS DANS LES MILIEUX AQUATIQUES SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L es systèmes aquatiques sont aujourd?hui contaminés par une multitude de polluants organiques, qui contribuent à l?altération de l?état chimique et écolo- gique des écosystèmes. Actuellement, la surveillance de la qualité chimique des eaux est principalement réalisée au travers d?analyses chimiques ciblant des composés définis comme prioritaires ou pertinents (par exemple, liste des subs- tances prioritaires ? Directive-cadre sur l?eau, 2000/60/CE). Néanmoins, du fait de la grande diversité des familles de contaminants présents et des multiples transformations qu?ils subissent dans le milieu, ces analyses ciblées ne donnent qu?une image partielle de la contamination, et donc du danger (éco)toxique associé. D?autres approches, dites bioanaly- tiques, sont aujourd?hui disponibles et opérationnelles pour répondre aux enjeux de la surveillance de l?état chimique des eaux (effluents, rivières, etc.). En effet, l?utilisation de bioessais in vitro et in vivo, basés sur le mécanisme d?action moléculaire des substances, permet une détection sensible et pertinente du point de vue (éco)toxicologique de polluants actifs au sein de matrices environnementales (c?est-à-dire le profilage toxi- cologique). La combinaison de ces bio essais à des méthodes physico-chimiques d?analyse au sein de stratégies intégrées (notamment analyses dirigées par l?effet ou Effect Directed Analysis ? EDA) permet l?identification chimique des conta- minants effectivement responsables de l?activité biologique mesurée figure 1 . L?ensemble fournit in fine un diagnostic intégré de la qualité chimique renseignant sur l?identité et sur le mode d?action des composés. Dans un contexte de sur- veillance, ces approches tendent à s?imposer comme la base de nouvelles stratégies qui permettent de caractériser l?occur- rence et les effets (éco)toxicologiques des polluants chimiques [A][B]. Détermination de profils d?activités des perturbateurs endocriniens dans des matrices environnementales Dans le cadre de nos programmes de recherche, nous avons développé cette démarche pour la détection et l?identification de polluants perturbateurs endocriniens (PE) dans ? Nicolas Creusot Jean-Marc Porcher A Aït-Aïssa S. Outils bioanalytiques in vitro : principe et apports pour la surveillance des contaminants organiques dans le milieu aquatique. INERIS, 2009, Convention-cadre INERIS-Onema 2008, Verneuil-en-Halatte, p. 26. B Aït-Aïssa S., Creusot N. Veille relative aux avancées scientifiques et techniques des approches EDA pour la surveillance des substances émergentes. INERIS, 2011, Convention-cadre INERIS-Onema 2010, Verneuil-en-Halatte, p. 10. C Creusot N. Contribution de l?approche effect directed analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques. 2011, université Bordeaux I, Bordeaux, p. 268. D Creusot N., Kinani S., Balaguer P., Tapie N., LeMenach K., Maillot-Maréchal E., Porcher J. M., Budzinski H., Aït-Aïssa S. Evaluation of an hPXR reporter gene assay for the detection of aquatic emerging pollutants: screening of chemicals and application to water samples. Anal Bioanal Chem, 2010, 396, pp. 569-583. E Kinani S., Bouchonnet S., Creusot N., Bourcier S., Balaguer P., Porcher J. M., Aït-Aïssa S. Bioanalytical characterisation of multiple endocrine- and dioxin-like activities in sediments from reference and impacted small rivers. 2010, Environmental Pollution, 158, pp. 74-83. F Bellet V., Hernandez-Raquet G., Dagnino S., Seree L., Pardon P., Bancon-Montiny C., Fenet H., Creusot N., Aït-Aïssa S., Cavailles V., Budzinski H., Antignac J.-P., Balaguer P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors. Water Research, 2012, 46, pp. 1912-1922. G Chang H., Wan Y., Hu J. Y. Determination and source apportionment of five classes of steroid hormones in urban rivers. Environmental Science & Technology, 2009, 43, pp. 7691-7698. H Kugathas S., Williams R. J., Sumpter J. P. Prediction of environmental concentrations of glucocorticoids: the river Thames, UK, as an example. Environment International, 2012, 40, pp. 15-23. I Brion F., Le Page Y., Piccini B., Cardoso O., Tong S.K., Chung B.C. and Kah O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) Zebrafish embryos. Plos One, 2012, 7, p. 10. J Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Marechal E., Betoulle S., Jaffal A., Ait-Aissa S., Brion F., Thybaud E., Hinfray N., Porcher J. M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. Références 52 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 diverses matrices de l?environnement aquatique [C] [D] [E]. Une majorité de PE environnementaux agissent en se fixant à des récepteurs intracellulaires, tels que les récepteurs des hormones stéroïdes (oestrogènes, androgènes, glucocor- ticoïdes) ou des xénobiotiques (AhR, PXR), et en modulant l?expression des gènes cibles de ces récepteurs. L?emploi de bioessais cellulaires exprimant un gène rapporteur couplé à ces différents récepteurs permet une détection rapide et spé- cifique de ces substances. À l?aide d?une batterie de bioessais in vitro, nous avons ainsi pu dresser des profils d?activités PE dans diverses matrices du milieu aquatique. Le tableau 1 présente des exemples d?activités mesurées dans divers effluents urbains, industriels ou hospitaliers. Ces études ont révélé la présence dans ces effluents de com- posés stéroïdiens autres que les oestrogènes classiquement retrouvés dans ce type d?échantillons. Elles illustrent l?intérêt de ce type de criblage biologique pour caractériser différents échantillons du point de vue qualitatif (détermination de pro- fils d?activités) et quantitatif (détermination de toxiques équi- valents ou TEQ), en préalable à l?analyse chimique plus coûteuse à mettre en oeuvre. Récemment, une étude portant sur la caractérisation (bio-)analytique d?un effluent d?une sta- tion d?épuration montpelliéraine a confirmé l?occurrence de composés stéroïdiens multiples [F]. En plus des hormones oestrogéniques, cette étude a permis d?identifier plusieurs sté- roïdes dans l?effluent, comme des androgènes (testostérone, dihydrotestostérone et épiandrostérone, par exemple), des corticoïdes ou encore la prégnenolone, précurseur des hor- mones stéroïdes chez l?homme, qui contribuait significative- ment à l?activité antiminéralocorticoïde mesurée in vitro dans l?effluent. Ces données, obtenues sur des sites français, corro- borent celles d?autres études récentes menées à l?étranger [G] [H]. En revanche, les effets de ces substances sur les organismes aquatiques restent encore peu renseignés. Nous avons néan- moins pu corréler l?occurrence in situ de corticoïdes (glucocor- ticoïdes, progestatifs) avec des altérations de la reproduction de poissons de rivière en aval d?un site industriel [I]. De plus, nous avons pu montrer au laboratoire que différents andro- gènes et progestatifs peuvent moduler l?expression de l?activité aromatase dans le cerveau de larves de poisson zèbre [J]. L?ensemble de ces travaux montre que l?approche bioanaly- tique permet de mettre en évidence la présence de composés d?intérêt (éco)toxicologique non identifiés a priori dans les listes prioritaires. La caractérisation de l?occurrence et des effets de stéroïdes environnementaux non oestrogéniques, qu?ils soient d?origine naturelle ou synthétique (par exemple, pharmaceutique), s?impose comme une perspective majeure de recherche sur les perturbateurs endocriniens dans l?envi- ronnement. Collaborations P. Balaguer (INSERM U896, Montpellier) ; H. Budzinski (CNRS EPOC-LPTC, université de Bordeaux). Figure 1 Démarche bioanalytique combinant outils cellulaires in vitro et analyses physico- chimiques pour caractériser et identifier des molécules d?intérêt (éco)toxicologique au sein de mélanges environnementaux complexes. PROFILAGE TOXICOLOGIQUE Extrait Bio ? Chim Bio = Chim STOP Vs IDENTIFICATION DE NOUVEAUX POLLUANTS ACTIFS Extrait Fractions actives 2. CONTRIBUTION DE POLLUANTS PRIORITAIRES ? Échantillon (effluent, eau, POCIS, SPMD...) Analyses chimiques ciblées Bio-essais in vitro Fractionnement SPE, RP/NP-HPLC... Bio-essais in vitro Analyses chimiques dirigées 1. 3. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 53 Tableau 1 - Activités des perturbateurs endocriniens mesurées par une batterie de tests in vitro dans différents types d?effluents. Effluents Activité oestrogénique (ng E2-eq/L) Activité androgénique (ng DHT-eq/L) Activité glucocorticoïde (?g DEX-eq/L) Activité HAP-like (ng BaP-eq/L) A (urbain) 1,6 6.4 n.d. 45 B (urbain) 1,3 14,9 n.d. 86 C (urbain) 0,9 11,4 n.d. 93 D (urbain) 87,9 445,9 n.d. 4 533 E (urbain) 0,7 n.d. n.d. 144 F (urbain) 4,6 6,9 n.d. 97 G (urbain) 2,4 n.d. 1,2 n.d. H (urbain) 3,2 n.d. 0.18 231 I (indust./urbain) 8,2 14,1 n.d. 245 J (industriel) 0,4 n.d. 137,7 n.m. 45,8 n.d. ~1,0 300 LD 0,03 0,5 0,02 2 n.d. : non détecté ; LD : limite de détection ; n.m. : non mesuré ; E2-eq : équivalents estradiol ; DHT-eq : équivalents dihydrotestostérone ; DEX-eq : équivalents dexaméthasone ; Bap-eq : équivalents benzo(a)pyrène. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX Abstract Mechanism-based in vitro and in vivo bioassays are increasingly used as part of integrated bio-analytical strategies, for the monitoring of both classical and emerging chemical contaminants in the aquatic environment. Here, we describe such an approach based on the combination of in vitro screening biological tools and physic-chemical methods and used to detect and identify endocrine disruptive chemicals (EDCs) in different environmental matrices such as effluents, sediment or surface waters. The developed approach is exemplified by the determination of steroid and xenobiotic activities profiles in various wastewater effluents and the further chemical identification of active compounds using bioassay-directed analysis. Eventually, the complementary use of innovative in vivo screening assays using zebrafish provide further useful information on the biological impact of active contaminants or samples, hence improving significantly chemical hazard assessment of analyzed samples. 54 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 FOCUS ACCOMPAGNER LE DÉVELOPPEMENT DES PHYTOTECHNOLOGIES Rodolphe Gaucher Martine Ramel Contributeurs Valérie Bert Depuis plusieurs années, l?INERIS mène des projets scientifiques basés sur des expérimen- tations en vraie grandeur pour évaluer les perfor- mances des phytotechnologies [A] [B]. Parmi les projets en cours, PHYTOSED échelle 1, initié en 2011, étudie l?efficacité et la pérennité de la phytostabilisation aidée, couplée à une valorisation énergétique de la biomasse. La phy- tostabilisation aidée est une technique fondée sur l?utilisation conjointe de plantes et d?amen- dement, pour réduire la disponibilité des élé- ments traces (ET). Ce projet vise à accroître les connaissances sur les transferts des ET entre les différents compartiments environnementaux et à acquérir des données technico-économiques sur la filière mise en oeuvre. Les connaissances acquises dans le cadre des projets précédents ont permis le passage à l?échelle d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les ET [A]. Ce pro- jet financé par l?ADEME et Voies navigables de France (VNF) met en oeuvre, sur un hectare, une combinaison de plantes herbacée (D. cespitosa variété « Barcampsia ») et de ligneux à croissance rapide (Salix variétés « Inger » et « Tordis ») avec un amendement minéral basique. Les premiers résultats montrent le succès de l?établissement de la canche avec un recouvrement au sol proche de 100 %, et celui de la plantation de saules photo 1 . GREENLAND est un projet européen (FP7, KBBE-2010-4, 266124 ; http://www.green- land-project.eu/) dans lequel l?INERIS assure le pilotage des travaux relatifs aux filières de valorisation de la biomasse végétale produite sur des sites pollués par les ET dans le cadre des phytotechnologies. Des essais avec des procédés innovants (par exemple, la solvolyse) et classiques (comme la combustion et la métha- nisation) ont été conduits avec des végétaux her- bacés et ligneux contenant des quantités variées d?ET [C] [D]. L?objectif de ces essais est notam- ment de renseigner sur l?impact éventuel des ET sur le fonctionnement et la performance des procédés et le devenir de ces contaminants tout au long de la filière de valorisation. Les essais de combustion réalisés sur de la biomasse cultivée dans le cadre d?une expérimentation de phyto- extraction sur sol contaminé montrent que le zinc (Zn) et le cadmium (Cd) se retrouvent majori- tairement dans la phase particulaire des fumées et donc qu?un système de filtration efficace per- mettrait de retenir l?essentiel des émissions. Photo 1 Plantation de saules et d?herbacées sur un hectare d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les éléments traces, après incorporation préalable d?un amendement minéral basique (phytostabilisation aidée). A Bert V., Lors Ch., Ponge J.-F., Caron L., Biaz A., Dazy M., Masfaraud J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria. Environ Pollut, 2012, 169, pp. 1-11. B Mench M., Lepp N., Bert V., Schwitzguébel J.-P., Schröder P., Gawronski S., Vangronsveld J., Successes and limitations of phytotechnologies at field scale. Outcomes, assessment and outlook from COST Action 859. Journal Soils Sediments, 2010, 10, pp. 1039-1070. C Bert V., Delplanque M., Del Gratta F., Gaucher R., Collet S. Study of the potential valorization of metal contaminated Salix via phytoextraction by combustion. ICOBTE, 11th International Conference on the biogeochemistry of trace elements, July 3-7, 2011, Florence (Italy). D Bert V., Collet S., Delgratta F., Schnuriger B., Dimitriou J., Herzig R., Vangronsveld J., Mench M., Loppinet-Serani A., Lemaître P., Sarrail G., Pierz A., Siebielec G., Galazka R., Puschenreiter M. Valorisation of plant biomass harvested at trace element- contaminated sites managed by gentle (phyto) remediation options. 2012, Short platform presentation and poster. 9th International Phytotechnology Society (IPS), Hasselt (Belgium), September 2012, pp. 11-14. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 55 L es biomarqueurs peuvent se définir comme un para- mètre mesurable au niveau infra-individuel dont l?altération révèle un risque pour les organismes, voire un risque de non-maintien des populations dans leur milieu [A]. Il s?agit d?outils utilisables pour la surveillance de la qualité des milieux aquatiques, qui permettent d?intégrer les effets globaux des stress environnementaux sur les orga- nismes, tout en considérant les interactions avec les facteurs biotiques et abiotiques. De nombreux travaux ont d?ailleurs mis en avant la pertinence du déploiement des biomarqueurs dans le cadre des programmes de surveillance de la directive- cadre sur l?eau (DCE, 2000/60/CE) pour contribuer à l?atteinte du bon état des masses d?eau [B] [C] [D]. Ces indicateurs bio- logiques restent toutefois peu utilisés dans un contexte régle- mentaire. De récents travaux menés par l?INERIS, en collaboration avec l?Office national de l?eau et des milieux aquatiques (ONEMA) et le laboratoire Interaction animal envi- ronnement de l?université de Reims (IEA), ont mis en lumière l?intérêt de ces outils dans le cadre d?un contentieux environ- nemental lié à un rejet industriel. Étude de cas autour du rejet d?une usine pharmaceutique En 2008, des pêcheurs rapportaient l?existence de goujons (Gobio gobio) présentant un gonflement de l?abdomen associé à une hypertrophie des gonades dans une zone soumise à des rejets d?origine urbaine (deux stations d?épuration de 8 100 et 1 800 équivalents-habitant) et recevant également les effluents d?une industrie produisant des principes actifs médicamen- teux. Afin de déterminer les causes de ces anomalies morpho- logiques, des prélèvements de goujons ont été réalisés par pêche électrique au cours de l?automne 2008 et 2009 sur trois sites, dont deux sont situés en aval des effluents urbains et industriels. En raison de la possible implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets observés, des para- mètres liés à la fonction de reproduction ont été mesurés sur chaque poisson : qui est une protéine oestrogéno- régulée, naturellement présente chez les poissons femelles et ? Contributeurs UTILISATION DES BIOMARQUEURS POUR LA SURVEILLANCE DES REJETS INDUSTRIELS Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique Jean-Marc Porcher Wilfried Sanchez A Sanchez W. Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des milieux aquatiques : vers un changement de paradigme dans les programmes de surveillance. Habilitation à diriger la recherche, Université de Reims Champagne-Ardenne, juin 2012, 102 p. + annexes. B Sanchez W., Porcher J.-M. Fish biomarkers for environmental monitoring within the Water Framework Directive. Trends in Analytical Chemistry, 2009, 28 (2), pp. 150-158. C Sanchez W., Bado-Nilles A., Porcher J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête. La Houille Blanche, 2012, 2, pp. 49-54. D Sanchez W., Burgeot T., Perceval O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments. Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), p. 1345. E Brion F., Nilsen B.M., Eidem J.K., Goksoyr A., Porcher J.-M. Development and validation of an enzyme-linked immunosorbent assay to measure vitellogenin in the zebrafish (Danio rerio). Environmental Toxicology and Chemistry, 2002, 28 (8), pp. 1699-1708. F Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Maréchal E., Betoulle S., Jaffal A., Aït-Aïssa S., Thybaud E., Brion F., Hinfray N., Porcher J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. G Gilbert N. Drug waste harms fish. Nature, 2011, 476, p. 265. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX A C B D Figure 1 Coupes histologiques de gonades de goujons échantillonnés en amont (A : ovaire et B : testicule) et en aval (C et D) d?un rejet industriel. C et D correspondent aux gonades d?individus intersexués ; des cellules de la lignée spermatique et ovocytaire sont présentes au sein du même organe. Références 56 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 induite chez les mâles et les juvéniles exposés à des oestro- gènes [E], a été mesurée dans le sang des poissons afin de caractériser une éventuelle exposition à des contaminants oestrogéniques. a été effectuée afin de confirmer le sexe des poissons et de mettre en évidence des perturbations du tissu reproducteur. Le premier type de perturbation examiné est la présence d?intersexe, c?est-à-dire de cellules femelles dans des gonades mâles ou inversement. D?autres anomalies comme les fibroses ou les nécroses sont également recherchées. qui traduit la proportion de gonades dans le poisson a également été calculé afin de mettre en évidence une atteinte au niveau de l?organe reproducteur. Des biomarqueurs liés à la métabolisation des polluants orga- niques (activités catalytiques des cytochromes P450 1A et 3A et de la glutathion-S-transférase), et reflétant l?exposition à différentes familles de contaminants, ont aussi été mesurés tout comme l?activité de l?acétylcholinestérase (AChE) qui est un indicateur d?effets neurotoxiques. Les goujons échantillonnés en aval des rejets se caractérisent par une induction significative de la VTG et une importante intersexualité gonadique figure 1 par rapport aux poissons provenant du site amont. Ce résultat confirme l?implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets obser- vés. De plus, l?analyse du sexe-ratio des populations de goujons rencontrées sur les sites d?étude montre un déséquilibre de ce paramètre avec, sur les sites en aval des rejets, une diminution du nombre de goujons femelles au profit des individus inter- sexués figure 2. Ce profil de réponse apparaît comme atypique. En effet, peu d?études scientifiques décrivent la masculinisa- tion des populations sauvages, alors que la féminisation est plus couramment observée, notamment en aval des stations d?épuration urbaines. Les réponses observées semblent tou- tefois cohérentes avec la nature du rejet industriel provenant d?une installation impliquée dans la production de substances à activité hormonale, dont les effets masculinisants sont décrits au travers d?études réalisées en laboratoire [F]. La réponse des enzymes de biotransformation et de l?AChE révèle que le cours d?eau subit aussi différentes pressions d?origine urbaine et agricole sur l?ensemble de son linéaire. Dans cette étude, la mise en oeuvre d?une batterie de biomar- queurs a permis de mettre en évidence l?existence d?un phé- nomène de perturbation endocrinienne chez les poissons échantillonnés en aval de rejets urbains, mais aussi indus- triels. Elle a également permis de montrer que sur le cours d?eau étudié, les poissons étaient également soumis à une exposition à des polluants organiques, dont l?origine est indé- pendante des rejets étudiés. Afin d?évaluer une éventuelle conséquence de ces perturbations de la fonction de reproduc- tion au niveau du peuplement piscicole, une étude popula- tionnelle a été réalisée en parallèle sur les trois sites étudiés. Les résultats obtenus mettaient alors en évidence une dimi- nution significative de la densité de poissons entre l?amont et l?aval de la zone d?étude, cette dernière passant de 301 à 74 indi- vidus pour 938 m2. Cette étude montre que les biomarqueurs sont des outils opé- rationnels permettant de déterminer l?origine de perturba- tions morphologiques et de perturbations des peuplements piscicoles observées en aval d?un rejet industriel. Ces indica- teurs biologiques pourraient alors trouver leur place dans le cadre du contrôle d?enquête de la DCE ou du suivi des instal- lations classées. Les résultats obtenus confirment également les conclusions de travaux réalisés dans différents pays [G], montrant que les rejets des usines impliquées dans la synthèse et la formation des médicaments contiennent des substances actives capables d?induire des effets néfastes pour la santé des organismes et le maintien de la biodiversité. Des travaux com- plémentaires sont actuellement en cours afin d?évaluer si l?éta- blissement sélectionné pour cette première étude est un cas isolé ou s?il s?agit d?une généralité non démontrée et que des effets sur la faune aquatique méritent dêtre mieux surveillés en aval d?une majorité d?établissements de l?industrie phar- maceutique. Abstract Biomarkers are described as relevant parameters to assess the effects of aquatic ecosystems in wild fish species and could be used in environmental monitoring activities. In the present study, a set of biochemical and histological indicators was measured in wild gudgeon collected upstream and downstream of urban and pharmaceutical manufacture effluents. These individual end-points were associated to fish assemblage characterisation. Responses of these biomarkers revealed contamination of investigated stream by a mixture of pollutants. Fish from sampled sites downstream of the industrial effluent exhibited also strong signs of endocrine disruption including vitellogenin induction, intersex and male-biased sex-ratio. These individual effects were associated to a decrease of density and a lack of sensitive fish species. This evidence supports the hypothesis that pharmaceutical compounds discharged in stream are involved in recorded endocrine disruption effects and fish population disturbances and threaten disappearance of resident fish species. Overall, this study gives argument for the utilisation of an effect-based monitoring approach to assess impacts of pharmaceutical manufacture discharges on wild fish populations. Figure 2 Analyse du sexe-ratio de la population de goujon (Gobio gobio) échantillonnés en 2008 et 2009 à l?amont et à l?aval d?un rejet industriel. Les effectifs représentent le nombre de poissons analysés au cours de deux années. 100 % n = 32 Amont Aval n = 30 80 % 60 % 40 % 20 % 0 %D is tr ib u ti o n d e s in d iv id u s Femelles Intersexe Mâles ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 57 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Dans ce contexte, l?INERIS étudie les risques liés à cette technologie émergente [A] [B]. Géochimie du système CO2-eau-roche La dissolution du CO2 dans l?eau engendre une acidification du milieu par production d?acide carbonique H2CO3 selon les réactions chimiques (a), (b) et (c). CO2 + H2O = H2CO3 H2CO3 = HCO3 - HCO3- = H+ + CO3 2- L?acidification du milieu, qui résulte de la dissolution du CO2, engendre la dissolution de certains minéraux, notamment les minéraux carbonatés comme la calcite selon la réaction (d). CO2 + H2O + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO3 - Ce type de réaction ? qui peut se produire avec d?autres miné- raux carbonatés comme la dolomite (Ca, Mg), la sidérite (FeCO 3 ) [C], la cérusite (Pb), etc. ? est à l?origine de la libération de nombreux éléments chimiques dans la phase aqueuse du réservoir. Cette dissolution pourra également concerner d?autres minéraux contenant des métaux, par exemple des hydroxydes de fer, selon la réaction (e). 3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2 Les hydroxydes de fer et d?autres minéraux, comme les argiles et les minéraux sulfurés, peuvent contenir des métaux lourds potentiellement toxiques (As, Pb, Zn, Cu, U, etc.). Leur disso- lution pourra donc engendrer une libération de ces éléments dans l?eau du réservoir [D] [E]. En effet, des expériences antérieures ont montré que l?injec- tion de CO 2 en aquifère salin profond pouvait engendrer de fortes augmentations en métaux dissous tels que le fer (Fe) et le manganèse (Mn) dans la saumure profonde [F]. De plus, l?analyse des analogues naturels que sont les eaux profondes naturellement riches en CO 2 (sources hydrothermales) montre la présence de concentrations significatives en métaux [G] [H]. Cette mise en solution de métaux dans l?eau profonde peut engendrer un risque en cas de migration de cette eau en dehors du réservoir de stockage : il s?agit donc d?un risque potentiel à long terme pour la ressource en eau souterraine. Philippe Gombert Jean Rillard Contributeurs L e stockage géologique du CO2 est l?une des solutions envisagées pour limiter l?accumulation de ce gaz à effet de serre dans l?atmosphère. La technique consiste à capter le CO 2 auprès des sources d?émis- sions concentrées (centrales thermiques, chaufferies, cimenteries, etc.), à le transporter, puis à l?injecter dans des roches réservoirs profondes où il devra rester isolé de la sur- face pendant plusieurs milliers d?années. Les sites de stoc- kage ciblés sont principalement des « aquifères salins profonds », qui sont des réservoirs d?eau profonde à forte salinité (ou « saumure »), non utilisable pour l?eau potable, ainsi que d?anciens réservoirs d?hydrocarbures épuisés ou encore des couches de charbon, du fait de leur grande capa- cité d?absorption du CO 2. Dans le cas des aquifères salins profonds, option étudiée ici, le stockage de CO2 s?effectue à la fois par un piégeage mécanique au sein du réservoir étanche, mais également par interactions physico-chi- miques entre l?eau en place et la roche réservoir. Ces inte- ractions CO 2-eau-roche piègent du CO2 par dissolution et par précipitation de nouveaux minéraux. Ces processus sont dépendants de nombreux paramètres intrinsèques du réservoir profond tels que la pression, la température, la porosité, la perméabilité, la composition minéralogique de la roche réservoir, la composition chimique de l?eau, etc. GÉOLOGIQUE DU CO2 OUTILS D?ÉTUDES DES RISQUES DE REMOBILISATION DES MÉTAUX LOURDS Figure 1 Représentation schématique du protocole d?injection-repompage d?eau saturée en CO2 utilisé lors de l?expérience. ? 58 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Photo 2 Mise en place de la colonne d?injection dans le forage. Photo 1 Filtration et conditionnement in situ des échantillons sous azote. ? Dans ce contexte, l?étude du comportement des métaux dans les processus d?interactions CO 2-eau-roche apparaît pri- mordiale pour envisager le stockage géologique du CO2 comme une solution viable à long terme [I] [J]. Protocole, matériel et méthode Afin d?étudier le comportement des métaux intervenant dans ces processus d?interactions, une expérience d?injection d?eau saturée en CO 2 a été effectuée dans un aquifère contenu dans des terrains naturellement riches en métaux (Fe, Mn, Zn, As, Mo, Ba, U, etc.). L?expérience a consisté à injecter 3 m3 d?eau saturée en CO2 dans un forage à 56 mètres de profondeur. La solution injectée a été laissée en contact avec le milieu pen- dant quatre-vingts heures, puis a été repompée pendant soixante-douze heures figure 1 et photo 2 . Une analyse phy- sico-chimique précise des eaux avant et après injection a été effectuée afin d?analyser et de quantifier les perturbations engendrées par l?injection d?eau saturée en CO 2. À noter que la phase de repompage a été poursuivie jusqu?à ce que l?eau pompée soit revenue à sa composition chimique initiale, afin de récupérer l?intégralité de la perturbation générée par l?in- jection du mélange eau-CO 2. Un suivi en continu des para- mètres physico-chimiques (pH, température, redox, oxygène dissous) a été réalisé pendant les phases d?injections et de repompage. Des mesures du Fe2+ par spectrophotométrie et des dosages à l?acide de la capacité tampon des eaux (alcali- nité) ont également été effectués directement sur le terrain. Enfin, des échantillons ont été pris à intervalles réguliers pour des analyses ultérieures d?éléments traces suivant un proto- cole de filtration et d?acidification sous azote dans le but d?évi- ter toute mise en contact des échantillons avec l?atmosphère ou toutes autres pollutions externes photo 1 . Ces échantillons ont ensuite fait l?objet de trois séries d?ana- lyses effectuées au laboratoire RESA (Ressources analytiques) de la Direction des risques chroniques de l?INERIS : par chromatographie ionique pour les cations et anions majeurs (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Li+, SO4 2-, NO3 -, Cl-) par ICPAES1 pour les mesures de Si, Fe, Mn et U et, enfin, par ICPMS2 pour les mesures de Al, Zn, Pb, Cu, As, B, Ba, Mo, Sr. A Poirot N., Thoraval A., Gombert P. Synthèse de l?état des connaissances sur les risques liés au stockage géologique du CO2. Rapport INERIS DRS-08-95145- 11842A, 2008. B Gombert P., Farret R., Lahaie F. Adaptation des outils d?analyse de risques aux futurs complexes de stockage géologique de CO2. Tunnels et ouvrages souterrains, n° 213, mai-juin 2009, pp. 142-153. C Bénézet P., Golubev S., Dandurand J.-L., Schott J. Détermination du produit de solubilité de la sidérite (FeCO3) et de sa cinétique de dissolution en fonction de la température et de la pression de CO2. Séminaire « Captage et stockage du CO2 », 12-13 décembre 2007, Pau, pp. 18-19. D Knauss K. G., Johnson J. W., Steefel C. Evaluation of the impact of CO2, co-contaminant gas, aqueous fluid and reservoir rock interactions on the geologic sequestration of CO2. Chemical Geology, 2005, vol. 217, 3-4, pp. 339-350. E Wang F., Jaffe R. Dissolution of a mineral phase in potable aquifers due to CO2 releases from deep formations, effect of dissolution kinetics. Energy conversion and management, 2004, 45, pp. 2833-2844. F Kharaka Y. K., Cole D. R., Hovorka S. D., Gunter W. D., Knauss K. G., Freifeld B. M. Gas-water-rock interactions in Frio Formation following CO2 injection: Implications for the storage of greenhouse gases in sedimentary basins. Geology, 2006, 34, pp. 577-580. GIEC. Piégeage et stockage du dioxyde de carbone. Résumé à l?intention des décideurs et résumé technique. Rapport spécial du GIEC, 2005, 66 p. G Rillard J. Les fluides hydrothermaux continentaux comme analogues naturels de fuite de fluides profonds riches en CO2 : synthèse bibliographique. Rapport INERIS DRS-10-100887-09969A, 2010. H Rillard J., Toulhoat P., Gombert P. Enseignements tirés de l?étude des éléments traces dans les sources carbogazeuses pour le stockage géologique du CO2. Résumés de la 23e Réunion des sciences de la Terre, Bordeaux, 25-29 octobre 2010, pp. 247-248. I Rillard J., Gombert P., Toulhoat P., Zuddas P. Impact of CO2 injection on groundwater chemistry and trace elements behavior: results from a field experiment. European Mineralogy Conference, septembre 2012, Francfort (Allemagne). J Little M. G., Jackson R. B. Potential impacts of leakage from deep CO2 geosequestration on overlying freshwater aquifers. Environmental Science and Technology, 2010, 44 (23) pp. 9225?9232. Références Notes 1. Inductively coupled plasma atomic emission spectometry. 2. Inductively coupled plasma atomic mass spectometry. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 59 Facteurs d?enrichissement après injection de CO2 Éléments majeurs Mg × 1,5 Ca × 1,5 Si × 1,5 Éléments traces métalliques Zn × 25 Fe × 13 Mn × 5 Al × 3 As × 2 B × 2 Ba × 1,5 Rb × 1,5 Li × 1,3 Alcalino-terreux Sr × 1,3 Tableau 1 - Synthèse des principaux facteurs d?enrichissement mesurés lors de l?expérience d?injection du mélange eau-CO 2 en aquifère. Résultats et discussions L?injection d?eau saturée en CO2 a fortement perturbé le pH de l?eau de l?aquifère, qui est passé de 7,3 à 5,7, du fait de l?acidifica- tion induite par la dissolution du CO 2. On a également observé une augmentation en Ca2+, Mg2+ et HCO3 - dans l?eau de l?aqui- fère, ce qui indique que le système CO2 - eau-roche a bien réagi. Par ailleurs, une forte augmentation des concentrations en métaux a également été mesurée : la concentration en manga- nèse (Mn) a ainsi été multipliée par 5 (par rapport à la concen- tration initiale avant injection du mélange eau-CO 2), celle en fer (Fe) par 13, et celle en zinc (Zn) par 25. D?autres éléments traces tels que l?arsenic (As) ont également montré une aug- mentation significative par rapport aux conditions initiales. Les principaux résultats sont résumés dans le tableau 1 . À l?origine de ces enrichissements, on trouve les processus de dissolution des minéraux composant la roche réservoir, induits principalement par une acidification du milieu et, dans une moindre mesure, par une perturbation du redox de l?eau. Un résultat important à souligner est que les facteurs d?enri- chissements mesurés sont différents selon les éléments chimiques. Ainsi, alors que le zinc (Zn) et l?arsenic (As) étaient dans des concentrations comparables dans l?eau avant l?injec- tion, le facteur d?enrichissement du zinc est supérieur d?un ordre de grandeur à celui de l?arsenic. Ces résultats mettent en avant des phénoménologies différentes dans la phase aqueuse selon les espèces chimiques. En effet, des calculs d?équilibres thermodynamiques montrent que des éléments tels que le fer (Fe) et le zinc (Zn) sont beaucoup plus mobiles dans la phase aqueuse du fait de phénomènes de spéciation, notamment par des anions carbonatés (HCO 3 -). Ce processus de spéciation peut être à l?origine de ces différences de facteurs d?enrichis- sement entre les différentes espèces métalliques mesurées. Conclusion Cette expérience a permis clairement d?identifier, dans les conditions choisies, un phénomène d?enrichissement de l?eau souterraine en métaux dissous suite à l?injection d?eau saturée en CO 2. L?acidification du système par l?acide carbonique est le mécanisme principal à l?origine de cet enrichissement. Par ailleurs, il a été mis en avant que cette dissolution des métaux est accentuée par des phénomènes de spéciation en phase aqueuse par des espèces telles que les anions carbonatés (HCO 3 -). Ce type de phénomène devra être étudié en détail dans la perspective des futurs sites de stockage de CO2. En dehors de l?application spécifique au stockage géologique du CO 2, ce travail a apporté de nombreuses informations inté- ressantes sur le transfert des métaux lourds dans les eaux sou- terraines. Il peut également avoir des applications dans d?autres domaines tels que la gestion des sites et sols pollués, la géothermie, l?exploitation des terres rares, le stockage sou- terrain des déchets, etc. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Carbon Capture and Storage (CCS) is considered as potential solution to mitigate accumulation of greenhouse gas into the atmosphere. However, since many years, several works highlighted the potential environmental impact of those technologies for a long term prospective. Special focus is based on the risk of remobilisation and transfer of metals species into groundwater induced by CO2 perturbation. We performed a field experiment based on single well injection of small volume (3m3) of water-CO2 saturated. This experience was performed in aquifer presented a rock reservoir naturally concentrated in different metals species (Fe, Mn, U, As, Zn, Pb, etc.). We found that CO2 perturbation produced important quantity of carbonate, and an enrichment of several orders of magnitude in metal species concentration (Fe, Mn, Zn, As, etc.) into the groundwater. We propose that acidification due to CO2 injection induced dissolution of minerals, as a first source of metals species. Result showed different enrichment factors, depending on measured metals species. Those differences can be explained by secondary reaction of complexation of metals by carbonate species which could have increased the release of metals species into the groundwater. Abstract 60 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 supérieur, on trouve plusieurs couches de gypse englobées dans les trois aquifères sous-jacents figure 2 : dans l?aqui- fère des marnes infragypseuses (Bartonien supérieur) ; dans l?aquifère marno-calcaire de Saint-Ouen (Bartonien inférieur) ; dans l?aquifère des marnes et caillasses (Lutétien). Fonctionnement du système de dissolution les données recueillies per- mettent de caractériser les trois aquifères : le plus superficiel, dont la morphologie de la surface piézométrique est restée sensiblement la même depuis dix ans ; captifs et dont la charge dépasse celle de l?aqui- fère des marnes supragypseuses. D?un point de vue hydrochimique, c?est l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen qui possède le potentiel de dissolution du gypse le plus important (vitesse de dissolution de 0,17 g/jour d?après les mesures in situ réalisées au cours de l?étude) par rapport à l?aquifère des marnes infragypseuses (0,01 à 0,12 g/ jour). ont permis de répertorier 116 fontis et 134 affaissements dans la zone du bois actuel- lement fermée au public, révélant notamment une zone active d?affaissement au centre du bois (10 mm d?affaissement maxi- mal entre 1998 et 2008). Si l?on considère l?épaisseur de gypse cumulée et le potentiel de dissolution de l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen, on estime que c?est l?eau de cet aquifère (sous-saturée), en sur- pression sous la 4e masse de gypse, qui, par drainance, pro- voque les dissolutions les plus significatives. Deux configurations peuvent se présenter figure 3 : En l?absence de la 3e masse de gypse, la dissolution de la 4e masse conduit à un affaissement de surface sans création de vides francs. Ces vides francs créés par dissolution ont ten- dance à apparaître lorsque les deux masses (3e et 4e) sont pré- L ? impact en surface du développement de cavités de dis- solution dans des couches de gypse peut s?avérer très important pour les infrastructures [A] [B] [C] [D] [E]. En France, la région parisienne est fortement impac- tée par ces phénomènes de dissolution liés au gypse présent dans les terrains d?âges bartonien et lutétien. Le fonctionne- ment hydrogéologique y est très complexe, caractérisé par plusieurs aquifères superposés, intervenant dans le processus de dissolution. La Direction des risques du sol et du sous-sol (DRS) mène depuis plusieurs années des travaux de recherche sur la dis- solution des horizons géologiques solubles. L?un des objectifs de ces travaux est d?améliorer l?évaluation des risques de mou- vement de terrain liés à ce type de mécanisme. Cette étude, réalisée en collaboration avec le département de Seine-Saint- Denis, a permis d?étudier dans le détail les mécanismes moteurs du processus de dissolution dans un contexte typique du Bassin parisien et de développer une méthodologie adaptée à l?évaluation de l?aléa mouvement de terrain dans ce type d?environnement. Contexte Le bois de la Tussion, situé sur la commune de Villepinte, à environ 15 km au nord-est de Paris, correspond à une zone forestière couvrant 18,6 ha figures 1a et 1b . Dans le secteur d?étude, au-dessous des marnes infragypseuses du Bartonien Amélie LecomteArnaud Charmoille ÉVALUATION DE L?ALÉA MOUVEMENT DE TERRAIN LIÉ AUX PROCESSUS NATURELS DE DISSOLUTION DES ROCHES Contributeurs Figure 1a Localisation du secteur étudié (Google Earth). SEVRAN VAUJOURS VILLEPINTE INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 61 sentes, la résistance mécanique de l?ensemble non dissous (partie supérieure de la 4e masse, marnes à pholadomies sus- jacentes et 3e masse) étant suffisante pour maintenir la cavité ouverte. Lorsque sa taille devient critique et que l?épaisseur de gypse à son toit ne suffit plus à maintenir le poids des terrains sus-jacents, celle-ci s?effondre. Elle provoque la remontée d?une cloche de fontis qui peut atteindre la surface. Élaboration et application d?une méthodologie d?évaluation de l?aléa mouvement de terrain La méthodologie d?évaluation de l?aléa fontis et affaissement sur le secteur du bois de la Tussion est définie en fonction de la prédisposition à la dissolution, de la prédisposition à l?occur- rence d?un type de désordre (affaissement ou fontis) et de l?intensité de ces désordres. a. Évaluation de la prédisposition à la dissolution La prédisposition à la dissolution s?appuie sur le croisement de trois critères indispensables à la mise en place d?un méca- nisme de dissolution (existence du gypse, potentiel de disso- lution de l?eau, écoulement tableau 1 ). b. Évaluation de la prédisposition à l?occurrence d?un type de désordre (fontis ou affaissement) Afin de déterminer la prédisposition à l?apparition d?un type de désordre (fontis ou affaissement), la prédisposition à la dissolution a été croisée avec un facteur aggravant représenté par la densité du nombre de désordres considérés calculée à partir des observations faites in situ. Sa valeur n?est prise en compte que lorsque sa classe est supérieure en gravité à la pré- disposition à la dissolution déjà établie. Figure 1b Paysage à l?intérieur du bois de la Tussion. Figure 2 Log stratigraphique des terrains, représentatif du sous-sol du bois de la Tussion. Critère Niveau Définition Minéralogique : épaisseur de gypse cumulée (m) peu sensible h < 1 Résidus de 4e masse et/ou présence de lentilles dans les marnes infragypseuses ; absence de la 3e masse sensible 1 < h < 3,5 4e masse de gypse présente avec localement une épaisseur importante ; absence de la 3e masse de gypse très sensible h > 3,5 3e et 4e masses de gypse présentes ; épaisseurs cumulées de gypse importantes Hydrochimique : concentration en sulfates de la nappe des marnes infragypseuses (mg/l) peu sensible 1 200 < SO4 2- < 1 600 Quasi-saturation avec le gypse ; eaux peu agressives vis-à-vis du gypse sensible 800 < SO4 2- < 1 200 Concentrations intermédiaires représentatives de secteurs en cours de dissolution très sensible 350 < SO4 2- < 800 Potentiel de dissolution important vis-à-vis du gypse Hydraulique : cote NGF de la nappe des marnes infragypseuses (m) non affecté NGF > 55 Piézométrie de la nappe conforme à la piézométrie régionale peu sensible 54 < NGF < 55 Zone où le gradient hydraulique augmente du fait de la présence très sensible 53 < NGF < 54 Zone où le gradient hydraulique est maximal Tableau 1 - Critères d?évaluation de la prédisposition à la dissolution. ? SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 62 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Figure 3 Schéma conceptuel du fonctionnement hydrogéotechnique du système de dissolution identifié dans le sous-sol du bois de la Tussion. Figure 4 Carte de l?aléa fontis établi sur le territoire du bois de la Tussion. ? c. Évaluation de l?intensité pour chaque type de désordre Le critère habituellement retenu pour qualifier l?intensité d?un fontis est son diamètre. Si l?on se réfère aux données acquises lors des campagnes d?investigations géotechniques, la gamme de dimensions de fontis (environ 4 m de diamètre) représente une intensité de classe modérée [F]. L?intensité des affaissements a été évaluée à partir des dimen- sions de chaque désordre relevé lors de la campagne d?inves- tigations géotechnique. La mise en pente moyenne des affaissements relevés à la surface du bois de la Tussion est supérieure à 6%. L?intensité résultante est de classe élevée [F]. d. Évaluation de l?aléa pour chaque type de désordre La détermination des différents niveaux d?aléa figure 4 à la surface du bois consiste à croiser la prédisposition déterminée pour chaque type de désordre avec son intensité associée. L?évaluation de l?aléa a permis de déterminer différentes zones de risque vis-à-vis de l?usager piéton pour chacun des deux types de désordre. Dans le cas étudié, c?est l?aléa fontis qui est le plus contraignant pour les personnes. Cette cartographie du risque a servi de base pour proposer différentes stratégies d?aménagement du bois, assorties ou non de mesures de surveillance. Conclusion Un modèle de fonctionnement hydrogéotechnique du sous- sol du bois de la Tussion a été établi à partir d?une approche couplée intégrant des données hydrogéologiques, hydrochi- miques et géotechniques acquises in situ. L?expérience de la DRS dans l?évaluation de l?aléa a permis le développement d?une méthodologie spécifique d?évaluation de l?aléa mouve- ment de terrain lié à la dissolution tout en intégrant les données quantitatives du site. Au-delà de son application au site du bois de la Tussion, le tra- vail méthodologique réalisé au cours de cette étude ouvre des perspectives à l?échelle du département ou d?une région, comme celle de l?Ile-de-France, quant à l?évaluation des aléas liés aux processus de dissolution naturelle. Abstract The Tussion Wood, close to Paris is affected by regular sinkholes development due to gypsum dissolution. The insufficient knowledge concerning formation and evolution of these natural origin sinkholes makes it difficult to apply suitable protective solutions for inhabitants safety. In order to develop this knowledge, INERIS has performed a hydrogeological and geotechnical studies of this area. They aim to evaluate the ?ground movement? risk. As these are evolutive phenomena, it is necessary to have extensive knowledge on the hydrogeological functioning of the site, the underground water flows being at the origin of the dissolution. A Toulemont M. Les risques d?instabilité liés au karst gypseux lutétien de la région parisienne ? Prévision en cartographie. Bull. de liaison P et Ch, n° 150/151, réf. 3192, 1987, pp. 109-116. B Klimchouk A. et al. Dissolution of gypsum from field observations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), pp. 37-48. C Klimchouk A. Hydrogeology of gypsum formations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), Chapter 1.6, pp. 83-89. D Gutiérrez F., Cooper A. H. Identification, prediction and mitigation of sinkhole hazards in evaporite karst areas. Environ Geol, 2007, 53, réf. : doi10.1007/s00254-007-0728-4, pp. 1007-1022. E Thierry P., Rivet F., Vanoudheusden E. Scénarios risque mouvements de terrain (y compris effondrement de cavités) dans les agglomérations urbaines : développement méthodologique. Rapport BRGM RP-56243-FR, 2008. F Didier C. L?élaboration des plans de prévention des risques miniers (PPRM). Guide méthodologique, INERIS DRS-06-51198/R01, 2006. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 63 S uite aux différents affaissements ayant affecté les secteurs sud et centre du bassin ferrifère lorrain après la fermeture de l?exploitation minière (Auboué, Moutiers, Moyeuvre, etc.), diverses analyses furent entreprises pour mieux comprendre l?origine de ces phéno- mènes et mieux les anticiper [A]. Contrairement à ce que l?on pouvait craindre à la lumière des événements survenus dans les autres sous-bassins, les mois qui suivirent l?ennoyage du sous-bassin nord n?engendrèrent pas de nouveaux mouve- ments de grande ampleur, hormis, plusieurs années plus tard, sur la commune d?Angevillers. Souhaitant mettre à profit le retour d?expérience disponible sur l?ennoyage de travaux miniers sur un aussi vaste secteur géographique, un travail d?analyse a été engagé, en partena- riat avec l?université de Johannesburg (Afrique du Sud) et Geoderis. L?objectif est de mieux comprendre le comporte- ment à long terme des piliers et, notamment, leur réponse à l?ennoyage [B] [C]. Objectifs de l?analyse, choix de l?approche et constitution de la base de données Pour proposer une approche différente et complémentaire à la démarche « déterministe » systématiquement utilisée en France (essais en laboratoire, puis extrapolation de résis- tance à l?échelle in situ), il nous a semblé intéressant de développer une approche similaire à la démarche Frédéric PoulardChristophe Didier ÉVALUATION DE LA RÉSISTANCE À LONG TERME DES PILIERS DES MINES DE FER DU BASSIN LORRAIN Contributeurs Figure 1 En rouge : exemple de secteur rompu ayant donné lieu à désordre en surface ; en vert : secteurs voisins dont les dimensions de piliers augurent de leur stabilité. A Didier, C. Postmining management in France: situation and perspectives. Risk Analysis, 2009, 29 (10), pp. 1347- 1354. B Van der Merwe J.-N., Didier C., Poulard F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin. 12th Int Congress on Rock Mechanics, Beijing, China, October 18-21, 2011, pp. 611-612. C Didier C., Van der Merwe J.-N., Poulard F. Back analysis on the Lorraine iron ore pillars behavious. international congress on the management of mining wastes and closed mines. GESRIM 2012, Marrakech, Maroc. 3-6 avril 2012. D Salamon M.-D.-G., Munro A.-H. A study of the strength of coal pillars. J. S Afr Inst Min Metall, September 1967, pp. 56-67 E Didier C., Josien J.-P. Importance of failure mechanisms for management of surface instability risk. 10th International Congress of the ISRM. September 8-12, 2003, Sandton, South Africa, pp. 243-248. Références SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ? 64 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 développée par Salamon et Munro en 1967 [D], qui fait aujourd?hui référence dans le monde minier anglo-saxon. Celle-ci s?appuie sur la détermination d?une loi de résistance « empirique » des piliers permettant de différencier au mieux les piliers « rompus » des piliers « sains ». La démarche s?appuie sur l?hypothèse majeure suivante : à l?échelle du bassin de risque, la résistance des piliers dépend plus de leurs dimensions et surtout de leur « géométrie » que des variations de propriétés du massif rocheux. Cette géo- métrie étant principalement définie par deux grandeurs caractéristiques : la largeur, w, et la hauteur, h, il vient : ? s : résistance des piliers, en MPa. Figure 2 Valeurs des « aires de superposition » des distributions des coefficients de sécurité pour les piliers sains et rompus en fonction des valeurs de ? et ?. w0.4 ?s = 8.3 (en MPa) h0.5 w et h : respectivement largeur et hauteur des piliers. k, ? et ? : paramètres à définir en fonction du bassin de risque considéré. La qualité de la base de données est un élément clé de la démarche. La base doit intégrer un nombre suffisant de piliers, certains rompus, d?autres stables. Les « rompus » corres- pondent aux désordres ayant affecté, par le passé, les mines du bassin [E]. Une quinzaine de cas ont été retenus, le plus ancien datant de 1902 (Audun-le-Tiche) et le plus récent de 2009 (Angevillers). Pour chaque secteur, une « maille repré- sentative » est définie pour caractériser la géométrie des piliers dans la zone rompue. À l?opposé, une soixantaine de piliers « sains », jugés stables à long terme1 ont été introduits dans la base, afin de permettre l?élaboration de la loi empirique. Certains de ces piliers « sains » ont été systématiquement sélectionnés dans des quartiers environnant les zones rompues figure 1 afin que les échan- tillons « rompus » et « sains » ne présentent pas de biais systé- matique, du fait de leur situation géographique ou de leur ancienneté. Enfin, de manière innovante au regard de l?approche de Salamon, une troisième famille a été constituée : les piliers jugés « suspects », à savoir ceux qui présentent une résistance mécanique insuffisante pour garantir leur stabilité à long w? h? ?s = k terme, mais à propos desquels on ne dispose d?aucun indice laissant supposer qu?ils sont déjà effondrés2. Environ 80 piliers « suspects » représentant cette classe intermédiaire ont ainsi été identifiés, en veillant là aussi à assurer un échantillonnage géographique aussi satisfaisant que possible. C?est donc une base de données compilant plus de 170 échan- tillons de piliers qui a ainsi été constituée en s?appuyant sur la base LORFER mise à disposition par Geoderis. Méthodologie d?élaboration de la formule retenue et application au cas étudié La discrimination des piliers stables et instables est menée sur la base des facteurs de sécurité (rapport entre résistance du pilier et niveau de contrainte verticale). Une approche para- métrique permet de trouver le couple de valeurs (a, b) pour lequel la « zone de superposition » entre la distribution normale des valeurs de coefficients de sécurité calculés pour les piliers rompus et pour les piliers stables apparaît être la plus limitée. La figure 2 synthétise les résultats des simulations menées. Elle présente une cartographie de la valeur de l?aire de super- position entre les distributions de coefficients de sécurité stables et rompus, exprimée en pourcentages. Le centre de gravité de la classe minimale (inférieure à 17 %) correspond à la combinaison ? = 0,4 et ? = 0,5. En ce point, l?aire de super- position est de 7,9 %. Par principe, on norme alors la loi pour centrer la moyenne de la distribution des piliers rompus sur 1. Il vient dès lors k = 8,3 MPa. La loi de résistance s?exprime donc : Notes 1. Sur la base de l?estimation de la résistance in situ à long terme des piliers, estimée à 7,5 MPa par le comité d?experts, en s?appuyant sur divers retours d?expérience et interprétations d?essais de laboratoire. 2. La plupart des chantiers étant désormais inaccessibles, ces indices se limitent au développement d?instabilités en surface. La figure 3 représente, sur cette base, la distribution des trois familles de piliers décrites précédemment (« rompus », « sus- pects », « stables »). On constate que l?aire de recouvrement entre les familles « rompus » et « stables » est bien limitée, ce qui traduit une fiabilité prometteuse de l?approche (les piliers rompus sont bien sensiblement différents des piliers stables en termes de géométrie). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 65 Lorsque l?on applique la formule obtenue en différenciant les sous-bassins, il apparaît que les piliers rompus présentent une distribution plus défavorable au sud qu?au nord (ce qui explique pour partie la forte réactivité du sous-bassin sud à l?ennoyage). Les piliers « suspects » des différents sous-bassins présentent par ailleurs une distribution très proche de celle des piliers récemment rompus dans le sous-bassin nord. Ceci témoigne du fait que leur « potentiel de stabilité » demeure donc très faible. Enfin, la figure 4 suggère que l?approche développée semble également prometteuse en termes de cinétique de rupture. Elle illustre en effet le positionnement des « instabilités histo- riques » sur la loi de distribution en différenciant les « effondre- ments brutaux » des « affaissements progressifs ». À de très rares exceptions près, qu?il conviendra d?analyser, la démarche permet une différenciation claire entre les phénomènes. Conclusions et perspectives Une loi empirique de résistance des piliers a été établie pour le bassin ferrifère lorrain, sur la base d?une analyse en retour d?expérience des instabilités observées durant environ un siècle d?exploitation et une décennie d?abandon (arrêt puis ennoyage). Les premiers résultats s?avèrent encourageants. L?approche sera désormais affinée sur la base de nouvelles instabilités produites récemment, mais non encore intégrées jusqu?ici dans la base des « événements historiques ». La définition d?une loi normale ouvre la voie au développement d?une approche probabiliste de caractérisation du « potentiel de rupture » des piliers, qui permettra d?analyser précisément les différents secteurs du bassin minier jugés potentiellement instables et de prendre ainsi les dispositions de gestion du risque les plus adaptées aux différents contextes. Co-contributeur Nielen Van der Merwe, University of the Witwaterstrand, Johannesburg, South-Africa. Figure 3 Distributions normales des facteurs de sécurité pour les piliers stables, suspects et rompus. Figure 4 Positionnement des instabilités passées (en rouge effondrements, en vert affaissements). After one hundred years of activity, mining in the Lorraine iron ore basin has ceased. Following several surface instabilities, investigations into methods of evaluating underground long-term stability were initiated few years ago. This paper concerns the latest Abstract developments in the field of pillars stability evaluation as input into the risk assessment procedures. The methodology is based on the empirical back analysis philosophy developed by Salamon in South African coalfields afer the Coalbrook disaster. A strength formula resulting in the best possible separation of data bases of safety factors of failed and intact pillar cases was determined. The first results appear quite promising. Work is ongoing into the kinematics of failure as well as the distinction between different zones of the basin and the development of a ?Failure Potential Index?. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ANNEXES ANNEXES 67 Programmes 190 68 L?INERIS, partenaire de 45 programmes européens 70 Programmes de recherche soutenus par l?ANR 71 Autres programmes 72 Sujets de thèses sélectionnés en 2012 73 Gouvernance scientifique 76 Les indicateurs du contrat d?objectifs 2011-2015 77 Publications DIRECTION DES RISQUES CHRONIQUES DIRECTION DES RISQUES ACCIDENTELS DIRECTION DES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 2 (EVARISTE) LISTE AU 31 JUILLET 2012 DES AXES DE RECHERCHE EN COURS PROGRAMMES 190 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 67 Axes de recherche soutenus par le ministère chargé de l?Écologie Recherche dans les domaines de l?énergie, du développement et de l?aménagement durable ANNEXES 68 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 COSMOS Integrated in silico models for the prediction of human repeated dose toxicity of cosmetics to optimise safety DIESE Détermination d?indicateurs environnementaux pertinents : une stratégie pour l?Europe GEDSET Gestion des sédiments transfrontaliers CITYCHLOR Tackling urban soll and groundwater contamination caused by chlorinated solvents MACC2 Monitoring atmospheric composition and climate interim implementation PREDICT-IV Profiling the toxicity of new drugs: a non animal-based approach integrating toxicodynamics and biokinetics MACC Monitoring atmospheric composition and climate CITEAIR2 Common information to european air EC4MACS European consortium for modelling of air pollution and climate strategies AQUAREHAB Development of rehabilitation technologies and approaches for multipressured degraded waters and the integration of their impact on river basin management CARBOLAB Improving the knowledge of carbon storage and coal bed methane production by in situ underground tests NANOFOL Nanobiodevices for targeting chronic inflammatory diseases GREENLAND Sustainable management and gentle remediation of trace element contaminated land HUGE 2 Hydrogen oriented underground coal gasification for Europe - Environmental and safety aspects RFCS MISSTER Mine shats: improving security and new tools for the evaluation of risks DEMCAMER Design and manufacturing of catalytic membrane reactors by developing new nano-architectured catalytic and selective membrane materials HEROIC Health and environmental risks: organisation, integration and cross-fertilisation of scientific knowledge ATO PICA Atopic diseases in changing climate, land use and air quality EnviroMonitor Demonstration of an on-site automated environmental monitoring Q-NANO A pan-european infrastructure for quality in nanomaterials safety testing OCTAVIUS Optimisation of CO2 capture technology allowing verification and implementation at utility scale COMEX Vulnérabilité des bâtis MARINA Managing risks of nanoparticles SANOWORK Safe nano worker exposure scenarios INTEG-RISK Early recognition, monitoring and integrated management of emerging, new technology related, risks NANODEVICE Novel concepts, methods and technologies for the production of portable, easy to use devices for the measurement and analysis of airborne engineered nanoparticles in workplace air CO2 PipeHaze Quantitative failure consequence hazard assesment for next generation CO2 pipelines: the missing link FONTIS Validation de méthodes et d?outils de reconnaissance et surveillance de zones à risque de fontis HELIOS High energy lithium-ion storage solutions EDA-EMERGE Innovative biodiagnosis meets chemical structure elucidation - Novel tools in effect directed analysis to support the identification and monitoring of emerging toxicants on a european scale ETC/ACM European topic centre on air pollution and climate change mitigation L?INERIS PARTENAIRE DE 45 PROGRAMMES EUROPÉENS (au 31 juillet 2012) Programme piloté par l?INERIS. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 69 TOSCA Technology opportunities and strategies toward climate-friendly transport STABALID Stationary batteries Li-ion safe deployment NECOBAULT New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials CO2 QUEST Techno-economic assessment of CO2 quality effect on its storage and transport I2MINE Innovative Technologies and concepts for the intelligent deep mine of the future HELIX The human early-life exposome: novel tools for integrating early-life environmental exposures and child health across Europe ERANET SAFERA Outil de coordination européen et de programmation des appels d?offres nationaux dans le domaine de la sécurité industrielle EDEN End-user driven demo for cbrNe CALEIDOS Harmonisation des exigences réglementaires et de la recherche scientifique grâce à plusieurs actions visées à la mise en place d?une formation technique destinée à toutes les parties prenantes du règlement REACh APPRAISAL Air pollution policies for assesment of integrated strategies at regional and local scales 4FUN Établissement d?un outil de toxicologie quantitative pour prédire les effets des substances au niveau des organes NANOREG Common european approach to the regulatory testing of nanomaterials NANOSTAIR Establishing a process and a platform to support standardisation for nanotechnologies implementing the STAIR approach MARSITE1 Recherche des signes précurseurs de séisme et de glissement de terrain en mer de Marmara et à Istanbul (Turquie) Programme piloté par l?INERIS. ANNEXES Programmes pilotés par l?INERIS. 70 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 2008 AgingNano&Troph Impact environnemental des résidus de dégradation des nanomatériaux commercialisés : devenir, biotransformation RISKER Recherche intégrée des impacts sanitaires et environnementaux de la contamination par les polluants organiques persistants aux îles Kerguelen FLUXOBAT Développement d?outils optimisés pour l?évaluation des transferts de composés organiques volatils depuis une source dans le sol ou la nappe vers l?air atmosphérique extérieur et l?air intérieur des bâtiments 2009 AMORE Analyse multicritère pour le développement d?un outil d?aide à la décision en vue de la prévention des risques environnementaux NANOCARA Caractérisation globale (taille, concentration, composition en ligne) des nanoparticules produites par des procédés en phase gazeuse SLAMS Études multidisciplinaires du mouvement de Séchilienne : aléas, risques associés et conséquences socio-économiques NANOFRESES Nanoparticules de fer pour la remédiation des eaux souterraines 2010 BARPPRO Dimensionnement des barrières physiques de protection contre la propagation d?ondes de souffle consécutives à une explosion INCERDD Prise en compte des incertitudes pour les décisions durables PREDIMOL Prédiction des propriétés physico-chimiques des produits par modélisation moléculaire TRISTAN Structures intrinsèquement sûres aux tirs d?armes et aux engins improvisés ECHIBIOTECH Outils innovants d?échantillonnage, d?analyses chimiques et biologiques pour le suivi de traitements avancés des eaux usées et des boues BIOFILTREE Filtration biologique pour la réduction des éléments traces métalliques dans la biomasse des arbres 2011 CARMEN ? ESSAIS MÉTAUX Carmen ? Essais métaux Ntc DEMETER Démonstration de la faisabilité technique et économique d?une boucle de stockage/déstockage d?électricité renouvelable sur méthane de synthèse au moyen d?un électrolyseur à haute température réversible CIPRES Caractérisation des impacts potentiels du stockage géologique du CO2 sur la qualité de la ressource en eau souterraine PIVERT IEED, Picardie Innovation Végétale, Enseignement et Recherches Technologiques POLYSAFE Conduite en sécurité des réacteurs-échangeurs intensifiés continus en milieu polyphasique INTERNATECH Étude pluridisciplinaire de la réduction des risques NaTech dans un monde complexe : tirer les leçons du séisme de Tohoku au Japon en appliquant la méthode ERRA NaTech du projet iNTeg-Risk PROGRAMMES DE RECHERCHE soutenus par l?Agence nationale de la recherche ? ANR (en cours au 31 juillet 2012) Programmes pilotés par l?INERIS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 71 ADEME ATTENA Acceptation de l?atténuation naturelle des polluants organiques Programme d?étude des pesticides dans l?air de logements d?agriculteurs mis en oeuvre par ATMO Nord?Pas-de-Calais PEREN BOIS Biomasse énergie CAPHEINE 2 Caractérisation des phénomènes de transfert en zone insaturée des éléments traces EMILIBS Développement d?un dispositif de mesure de métaux lourds en continu par spectroscopie LIBS Valorisation COMRISK Organiser l?implication des populations dans l?évaluation et la gestion des sites pollués BIOHEALTH Health effects of particulate emissions from small scale biomass combustion SALUT?AIR Changement climatique et stratégies de lutte contre le transport de la pollution à longue distance PRIMEQUAL 2 Qualité de l?air à l?intérieur des bâtiments et des transports : caractérisation des émissions POST- EXPLOITATION Gestion du biogaz des lixiviats pendant la phase de post-exploitation ? Étude et évaluation des méthodes d?oxydation de méthane et traitement de lixiviats par atténuation naturelle APIFLAME Développement d?un module opérationnel de calcul des émissions de feux de forêt en Europe CARACITYCHLOR Outils de caractérisation des pollutions des COV dans les eaux souterraines et les sols Écotoxicité des matières fertilisantes organiques PECMICMOG Les interactions perturbateurs endocriniens ? micro-organismes et matières organiques, moteurs de l?écodynamique et de l?impact des polluants au sein d?écosystèmes épuratoires OFRIR+ Observatoire français des ressources dans les infrastructures PHYTOSED Efficacité et pérennité de la phytostabilisation aidée sur un sédiment excavé contaminé par les éléments traces EMBRUVE Émissions atmosphériques liées au brûlage de véhicules NANOFlueGas Caractérisation et réduction des émissions particulaires issues de l?incinération des déchets contenant des nanomatériaux manufacturés PASSCITYCHLOR Tests croisés de capteurs passifs pour la nappe sur sites ateliers français et flamand ANOPE Analyse des nouveaux polluants pour la déclaration E-PRTR ERANET BIOENERGY : EN-PME-TEST Common European method for the determination of particulate matter emissions of solid fuel burning appliances and boilers OSSIMED Outil spécifique au site de mesure et suivi des émissions diffuses Caractérisation des substances émergentes dans les boues et les composts de boues urbaines DIMENSION Impact métaux particules/bioaccess PHYTOAGGLO Intégration des phytotechnologies de gestion et de traitement des sols pollués dans un projet de renouvellement urbain de la communauté d?agglomération creilloise PHYTOSED Échelle 1 Parcelle expérimentale de grande taille PRO-EXTERN ? AAP R&D Analyses coûts-bénéfices du recyclage des déchets urbains en agriculture MANAUS et MANAUS II Méthodologie d?analyse unifiée et de gestion des risques liés au stockage géologique de CO2 ACHIA Air pollution and climate change health impact assessment État de l?art émission combustion biomasse PassSolAir Capteurs passifs pour l?air du sol IZNOGOUD Impacts des ZAPA, nouvelle génération d?outils de diagnostic et d?évaluation des bénéfices sanitaires et économiques attribuables aux restrictions de circulation Pesticides glyphosate air intérieur, air extérieur Protocole ETV Préparation d?une méthodologie d?évaluation adaptée au domaine de l?application : nouvelles technologies de l?énergie MEDDE PICASO ALTERNATIVES Places des méthodes alternatives en expérimentation animale dans le domaine santé-environnement : prise en compte des attentes sociétales AUTRES PROGRAMMES ANNEXES (financements sur fonds publics) ? en cours au 31 juillet 2012 72 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 RISQUES CHRONIQUES Prédiction de la cinétique et des effets des mélanges de substances chimiques (cosmétiques) à partir de modèles QSARs et de tests réalisés in vitro sur des cellules humaines Impact de la contamination plurimétallique sur le milieu aquatique et conséquences sur les réponses immunitaires et les capacités adaptatives du poisson Méthodologie d?évaluation pour la sélection des meilleures techniques disponibles Réactivité chimique et photochimique des hydrocarbures aromatiques polycycliques et de leurs dérivés nitrés et oxygénés associés aux aérosols atmosphériques : approche de laboratoire et de terrain RISQUES ACCIDENTELS Étude des émissions liées à l?incinération de matériaux nanostructurés et incidence éventuelle sur les procédés industriels Outils d?aide à la décision pour une gestion intégrée des risques Contribution à la prédiction des effets des réactions Na-H20-air dans les réacteurs électronucléaires type RNR de IVe génération : applications au programme ASTRID Les signaux faibles : comment les capter et comment leur donner du sens ? Rôle du rayonnement thermique dans les mécanismes de propagation des flammes dans les nuages de poussières RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Étude des effets de l?eau sur les mécanismes de déformation et de rupture affectant les carrières de craie Développement d?un outil numérique de prédiction de la séismicité synthétique des mines souterraines profondes SUJETS DE THÈSES SÉLECTIONNÉS EN 2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 73 LE CONSEIL SCIENTIFIQUE INVITÉS PERMANENTS DU CONSEIL CORE (COMMISSION D?ORIENTATION DE LA RECHERCHE ET DE L?EXPERTISE) Neil Mitchison Président du Conseil Représentant de la Commission européenne en Écosse Francelyne Marano Vice-présidente Professeur des universités Laboratoire de cytophysiologie et toxicologie cellulaire (LCTC) Paris Diderot-Université Paris VII Véronique Bach Professeur des universités en physiologie humaine Université de Picardie-Jules-Verne Marta Heitzmann Senior Vice President Research & Innovation Areva Christian Blaise Chercheur scientifique Responsable de l?unité Toxicologie aquatique Centre Saint-Laurent, Montréal, Québec (Canada) Alain Desroches Professeur Codirecteur du pôle Santé et biotechnologies École centrale de Paris Patrick Landais Directeur scientifique Andra Nadine Gabas Présidente de la commission Risques accidentels Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Rémi Maximilien Président de la commission Risques chroniques Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Jean-Louis Durville Président de la commission Risques sol et sous-sol Coanimateur du collège Techniques de la construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie COLLÈGE ACADÉMIQUE André Laurent Professeur Laboratoire des sciences du génie chimique ? CNRS École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy COLLÈGE INDUSTRIEL Jean-Charles Boutonnet Chef du département Toxicologie et Environnement Arkema Henri Molleron Directeur Environnement Colas Manoelle Lepoutre Directeur du développement durable Total S.A. Philippe Lubineau Responsable Recherche et développement mécatronique et développement durable ? Cetim Direction de l?Agence de programme COLLÈGE ÉLUS Michel Guilloux Adjoint au maire Mairie de Feyzin (69) René Drouin Maire Mairie de Moyeuvre-Grande (57) COLLÈGE SYNDICATS Gérald Hayotte CFDT Louis Persico CFE-CGC COLLÈGE ASSOCIATIONS Maryse Arditi Pilote du réseau Risques et impacts industriels France Nature Environnement Francis Glemet Porte-parole Coordination nationale médicale santé environnement Ariane Vennin Porte-parole Écologie sans Frontière Éric Pracisnore Vice-président CLCV COLLÈGE ÉTAT Cédric Bourillet Sous-directeur des Risques accidentels Direction générale de la Prévention des risques Service des risques technologiques Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Claire Hubert Chef du service de la recherche (représentée par Lionel Moulin, chef de la mission Environnement, risques et santé) Direction de la Recherche et de l?Innovation Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie GOUVERNANCE SCIENTIFIQUE (au 31 juillet 2012) ANNEXES 74 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Rémi Maximilien Président Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Vincent-Henri Peuch Vice-président Responsable de la division Chimie atmosphérique Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme Robert Barouki Directeur unité INSERM U747 UFR Biomédicale Paris Descartes-Université Paris V Jean-Yves Bottero Directeur de recherche CNRS Directeur du GDRI ICENT CEREGE UMR 6635 CNRS Hélène Budzinski Laboratoire de physico et toxico-chimie de l?environnement (LPTC) Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux Université Bordeaux I Thierry Caquet Écologie et santé des écosystèmes UMR Agrocampus ESE INRA Pierre Cellier Directeur de recherche UMR Environnement et grandes cultures INRA François Gensdarmes Chef du laboratoire de physique et métrologie des aérosols IRSN Christian George Directeur de recherche Institut de recherche sur la catalyse et l?environnement (IRCE) UMR 5256 CNRS Université Lyon I Philippe Gislette Directeur du CIRSEE SUEZ Environnement LES COMMISSIONS SCIENTIFIQUES (au 31 juillet 2012) Christophe Minier Professeur Laboratoire d?écotoxicologie-milieux aquatiques (LEMA) Université du Havre Pascale Robineau Directrice des produits réglementés Direction du végétal et de l?environnement Anses Christian Seigneur CEREA École nationale des ponts et chaussées Denis Zmirou Directeur du département Santé-environnement-travail EHESP Nadine Gabas Présidente Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Yves Mortureux Vice-président Expert de l?équipe d?appui Plateforme sécurité de l?Union internationale des chemins de fer SNCF Frédérique Battin-Leclerc Directrice de recherche Laboratoire Réactions et génie des procédés CNRS Philippe Klein R&D EDF Jean-François Lechaudel Coordinateur Risques technologiques Groupe Direction sécurité industrielle Total S.A. Xavier Montagne IFP Énergies Nouvelles André Pauss Professeur Département Génie des procédés industriels Université de technologie de Compiègne Christophe Pijolat Directeur Centre SPIN Directeur Laboratoire LPMG (FRE 3312 ? CNRS) École des mines de Saint-Étienne Christophe Renier Directeur d?objectifs Infrastructures GDF SUEZ Alexis Tsoukias LAMSADE ? UMR CNRS 7024 Université Paris-Dauphine Serge Walter Laboratoire propre intégré Groupe Sécurité et Écologies chimiques Maureen Wood Major Accident Hazards Bureau European Commission ? Joint Research Center Enrico Zio Responsable de la chaire ?Science des systèmes et défi énergétique? Laboratoire Génie indutriel École centrale de Paris RISQUES CHRONIQUES RISQUES ACCIDENTELS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 75 Jean-Louis Durville Président Coanimateur du collège Techniques de construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Jacques Pironon Vice-président Directeur de recherche UMR G2R 7566 CNRS Pascal Bernard Physicien-sismologue Institut de physique du globe de Paris Robert Charlier Département ArGenCo Université de Liège Pierre-Lionel Forbes Directeur Stratégie matières et déchets BG Aval Areva Damien Goetz Directeur du Centre de géosciences Professeur responsable de l?option sol et sous-sol du cycle ingénieur civil Mines Paris Tech François Kalaydjian Directeur adjoint du Centre de résultat ressources IFP Énergies Nouvelles Vincent Labiouse Maître d?enseignement et de recherche Rock Mechanics Laboratory School of architecture, civil and environmental engineering (ENAC) Swiss Federal Institute of Technology Lausanne EPFL-ENAC-ICARE-LMR ? Lausanne (Suisse) Laurent Levêque Ceidre TEGG EDF Jacques Mudry UMR Chrono-Environnement UFR Sciences et Techniques Université de Franche-Comté Xavier Piccino Inspection générale des carrières Mairie de Paris Pierre Potherat Jean-Pierre Rajot Chef du groupe Conception et calcul des ouvrages IFSTTAR Maxence Vermersch Directeur Mavesa Sandrine Vidal-Gilbert R&D ? Unconventional Gas Resources Project Total Exploration-Production ANNEXES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 76 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LES INDICATEURS DU CONTRAT D?OBJECTIFS 2011-2015 RECHERCHE 2010 CIBLE RÉSULTAT 2011 Part de l?activité de l?Institut consacrée à la recherche > 19,3 % > 20 % 19,4 % Part des financements sur appel à projets de recherche dans les ressources publiques de la recherche (dont part des financements européens) 33 % > 35 % 33,1 % Nombre de titulaires d?une HDR 10 > 10 11 Nombre de publications dans des revues à comité de lecture référencées ISI 80 > 80 81 Part des contrats passés avec les industriels dans les ressources totales de la recherche 12,7 % 12 % 12,1 % Nombre de doctorants 52 Sans cible 55 Nombre de démonstrateurs où l?INERIS intervient 3 4 4 (au 31 juillet 2012) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 77 PUBLICATIONS ANNEXES 2011 BRIGNON J.-M. Socio-economic analysis: a tool for assessing the potential of nanotechnologies Journal of Physics-Conference Series, 2011, 304, art 012069 CHIAPPINI L. Le benzène en air intérieur : bilan des niveaux de concentration rencontrés Pollution Atmosphérique, 2011 (210), pp. 155-162 NAJA G. M., ALARY R., BAJEAT P., BELLENFANT G., GODON J.-J., JAEG J.-P., KECK G., LATTES A., LEROUX C., MODELON H., MOLETTA-DENAT M., RAMALHO O., ROUSSELLE C., WENISCH S., ZDANEVITCH I. Assessment of biogas potential hazards Renewable Energy, 2011, 36 (12), pp. 3445-3451 VUONG LE B., KHORSI-CAUET H., VILLEGIER A.-S., BACH V., GAY-QUEHEILLARD J. New rat models of iron sucrose-induced iron overload Experimental Biology and Medecine, 2011, 236 (7), pp. 790-799 GERAUDIE P., HINFRAY N., GERBRON M., PORCHER J.-M., BRION F., MINIER C. Brain cytochrome P450 aromatase activity in roach (Rutilus rutilus): seasonal variations and impact of environmental contaminants Aquatic Toxicology, 2011, 105 (3-4), pp. 378-384 VOSGES M., KAH O., HINFRAY N., CHADILI E., LE PAGE Y., COMBARNOUS Y., PORCHER J.-M., BRION F. 17?-Ethinylestradiol and nonylphenol affect the development of forebrain GnRH neurons through an estrogen receptors-dependent pathway Reproductive Toxicology, 2011, 33, pp. 198-204 LE PAGE Y., VOSGES M., SERVILI A., BRION F., KAH O. Neuroendocrine effects of endocrine disruptors in teleost fish Journal of Toxicology and Environmental Health - Part B, 2011, 14 (5-7), pp. 370-386 SANCHEZ W., SREMSKI W., PICCINI B., PALLUEL O., MAILLOT-MARECHAL E., BETOULLE S., JAFFAL A., AIT-AISSA S., BRION F., THYBAUD E., HINFRAY N., PORCHER J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges Environment International, 2011, 37 (8), pp. 1342-1348 OUATTARA D. A., CHOI S.-H., SAKAI Y., PERY A., BROCHOT C. Kinetic modelling of in vitro cell-based assays to characterize non-specific bindings and ADME processes in a static and a perfused fluidic system Toxicology Letters, 2011, 205 (3), pp. 310-319 KERAMBRUN E., SANCHEZ W., HENRY F., AMARA R. Are biochemical biomarker responses related to physiological performance of juvenile sea bass (Dicentrarchus labrax) and turbot (Scophthalmus maximus) caged in a polluted harbour? Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2011, 154 (3), pp. 187-195 VANDENTORREN S., ZEMAN F., MORIN L., SARTER H., BIDONDO M.-L., OLEKO A., LERIDON H. Bisphenol-A and phthalates contamination of urine samples by catheters in the ELFE pilot study: implications for large-scale biomonitoring studies Environmental Research, 2011, 111 (6), pp. 761-764 DEVIER M.-H., MAZELLIER P., AIT-AISSA S., BUDZINSKI H. New challenges in environmental analytical chemistry: identification of toxic compounds in complex mixtures Comptes rendus Chimie, 2011, 14 (7-8), pp. 766-779 DOR F., DENYS S. Combining environmental and health evaluation is essential to optimize the management of contaminated sites: a case study of Saint-Laurent-le-Minier Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (4), pp. 323-330 WRAGG J., CAVE M., BASTA N., BRANDON E., CASTEEL S., DENYS S., GRON C., OOMEN A., REIMER K., TACK K., VAN DE WIELE T. An inter-laboratory trial of the unified BARGE bioaccessibility method for arsenic, cadmium and lead in soil Science of the Total Environment, 2011, 19 (1), pp. 4016-4030 ZDANEVITCH I., BOUR O. Quality of composts from municipal biodegradable waste of different origins Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 87-88 WIDORY D., BLESSING M., PROUST E., BELLENFANT G., BOUR O. Assessing methane oxydation under landfill covers and its contribution to the above atmospheric CO2 levels: the added value of the isotope approach Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 551-552 AKERMAN A., BOUR O., CREST M., SENANTE E., PRESSE D., AUDIC J.-M. Performing and cost-effective landfill gas management in the aftercare period Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia, 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 245-246 TOGNET F., TURMEAU C., HA Ti L., TARNAUD E., ROUIL L., BESSAGNET B., ROBINE E., MOREL Y. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: application to legionella Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 746-750 MIGLIETTA M. M., THUNIS P., PEDERZOLI A., GEORGIEVA E., BESSAGNET B., TERRENOIRE É., COLETTE A. Evaluation of WRF model performances in different European regions with the DELTA-FAIRMODE evaluation tool Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 288-292 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorological modelling on air quality: summer and winter episodes in the Po valley (Northern Italy) Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 331-334 GONZALEZ M. A., VIVANCO M. G., PALOMINO I., GARRIDO J. L., BESSAGNET B. Modelling some heavy metals air concentration in Europe Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14) University of West Macedonia, 2011, pp. 86-90 MOMBELLI E., PERY A. A linear model to predict chronic effects of chemicals on Daphnia magna Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2011, 87 (5), pp. 494-498 CHIAPPINI L., DAGNELIE R., SASSINE M., FUVEL F., FABLE S., TRAN-THI T.-H., GEORGE C. Multi-tool formaldehyde measurement in simulated and real atmospheres for indoor air survey and concentration change monitoring Air Quality, Atmosphere & Health, 2011, 4 (3-4), pp. 211-220 Risques chroniques 78 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS GRANIER C., BESSAGNET B., BOND T., D?ANGIOLA A., DENIER VAN DER GON H., FROST G., HEIL A., KAISER J., KINNE S., KLIMONT Z., KLOSTER S., LAMARQUE J.-F., LIOUSSE C., MASUI T., MELEUX F., MIEVILLE A., OHARA T., RAUT J.-C., RIAHI K., SCHULTZ M.G., SMITH S. J., THOMPSON A., VAN AARDENNE J., VAN DER WERF G. R., VAN VUUREN D. P. Evolution of anthropogenic and biomass burning emissions of air pollutants at global and regional scales during the 1980-2010 period Climatic Change, 2011, 109 (1-2), pp. 163-190 HINFRAY N., BAUDIFFIER D., LEAL M. C., PORCHER J.-M., AIT-AISSA S., LE GAC F., SCHULZ R., BRION F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317 BORRA J.-P., JIDENKO N., DUTOUQUET C., AGUERRE-CHARIOL O., HOU J., WEBER A. Nano-droplet ejection and nucleation of materials submitted to non-thermal plasma filaments European Physical Journal Applied Physics, 2011, 56 (2), p. 24019 JUUTILAINEN J., HEIKKINEN P., LAGROYE I., MIYAKOSHI J., VAN RONGEN E., SAUNDERS R., DE SEZE R., TENFORDE T., VERSCHAEVE L., VEYRET B., XU Z. Experimental studies on carcinogenicity of radiofrequency radiation in animals Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2011, 41 (18), pp. 1664-1695 BOIS F. Y., HABKA D., BROCHOT C. An integrated modelling approach for in vitro to in vivo extrapolations ALTEX, 2010, 27 (Special issue Proceedings), pp. 103-108 PINEL-MARIE M.-L., LOUARN L., DESMOTS S., FARDEL O., SPARFEL L. Aryl hydrocarbon receptor-dependent induction of the IgA receptor Fc?RI by the environmental contaminant benzo(a)pyrene in human macrophages Toxicology, 2011, 290 (1), pp. 89-95 JUHASZ P., BAKOS J., NAGY N., JANOSSY G., FINTA V., THUROCZY G. RF personal exposimetry on employees of elementary schools, kindergartens and day nurseries as a proxy for child exposures Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2011, 107 (3), pp. 449-455 HABKA D. Modélisation toxico- pharmacocinétique à partir de méthodes bioinformatiques et de tests in vitro Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 11/01/2011 JOLLY S. Recherche d?une référence valide pour l?utilisation des biomarqueurs dans un contexte de surveillance des milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Reims, Champagne-Ardenne, 22/09/2011 CAUDEVILLE J. Construction d?un indicateur d?exposition de la population spatialisé par l?intégration de bases de données environnementales dans un système d?information géographique Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 21/10/2011 QUIGNOT N. Perturbateurs endocriniens et déséquilibre de la balance androgènes/estrogènes : évaluation intégrée Thèse de doctorat. Université Paris V, 05/12/2011 CREUSOT N. Contribution de l?approche Effect Directed Analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Bordeaux I, 06/12/2011 ELERT M., BONNARD R., JONES C., SCHOOF R. A., SWARTJES F. A. Human exposure pathways Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 455-515 (Earth and Environmental Science) CAVE M., WRAGG J., DENYS S., JONDREVILLE C., FEIDT C. Oral bioavailability Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 287-324 (Earth and Environmental Science) BARILLOT C., SARDE C., TARNAUD E., BERT V., COCHET N. Optimisation de la phytoextraction : caractérisation et sélection de bactéries PGPB associées à une plante hyperaccumulatrice de Zn et Cd : Arabidopsis halleri Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUTOUQUET C., R?MILI B., GALLOU G., SIRVEN J. B., TORRALBA B., LE BIHAN O., DERMIGNY A., AMODEO T., AGUERRE-CHARIOL O., FREJAFON E. Détection de particules micrométriques en suspension dans l?air par technique LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 FAYE C.-B., DUTOUQUET C., AMODEO T., FREJAFON E., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., GILON-DELEPINE N. Détection des polluants métalliques particulaires dans les eaux par spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS : Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 AMODEO T., DUTOUQUET C., LECERF P., DUFOUR J.-P., FREJAFON E. Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 LE GALL A.-C., RUSSELL Z., BAL D., BEALEY W. J., BJERREGAARD H., KEURHORST-MANS I., MATHIESON S., OTT B., POWLESLAND C., SOTIRIOS T., UHL R. Working group report. Section 3.2 in chapter 3 Approaches to assessing the impact of new plans and projects on Natura 2000 sites Nitrogen deposition and Natura 2000: Science and practice in determining environmental impacts. COST729/Nine/ESF/CCW/JNCC/SEI Workshop Proceedings. COST, 2011, pp. 29-36 SOUQUES M., DE SEZE R. L?induction et les fréquences intermédiaires Perrin A., Souques M. Champs électromagnétiques, environnement et santé. Paris : Springer, 2010, pp. 57-67 SCHWESIG D., BORCHERS U., CHANCERELLE L., DULIO V., ERIKSSON U., FARRE M., GOKSOYR A., LAMOREE M., LEONARDS P., LEPOM P., LEVERETT D., O?NEILL A., ROBINSON R., SILHAROVA K., SLOBODNIK J., TOLGYESSY P., TUTUNDJIAN R., WEGENER J.-W., WESTWOOD D. A harmonized european framework for method validation to support research on emerging pollutants TRAC-Trends in Analytical Chemistry, 2011, 30 (8), pp. 1233-1242 MANIER N., GARAUD M., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., PANDARD P. Behaviour of ceria nanoparticles in standardized test media - influence on the results of ecotoxicological tests Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012058 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 79 ANNEXES UZU G., SAUVAIN J.-J., BAEZA-SQUIBAN A., RIEDIKER M., SANCHEZ SANDOVAL HOHL M., VAL S., TACK K., DENYS S., PRADERE P., DUMAT C. In vitro assessment of the pulmonary toxicity and gastric availability of lead-rich particles from a lead recycling plant Environmental Science & Technology, 2011, 45 (18), pp. 7888-7895 MOUFAREJ ABOU JAOUDE M.-T., LEFRANCOIS E., LE BIHAN O., BOUILLARD J., MORGENEYER M., SALEH K. Étude de l?empoussièrement des poudres par un test de fluidisation Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) 2012 PELFRENE A., WATERLOT C., MAZZUCA M., NISSE C., CUNY D., ANTOINE R., DENYS S., HEYMAN C., ROUSSEL H., BIDAR G., DOUAY F. Bioaccessibility of trace elements as affected by soil parameters in smelter-contaminated agricultural soils: a statistical modeling approach Environmental Pollution, 2012, 160, pp. 130-138 CHENG S., BOIS F. Y. A mechanistic modeling framework for predicting metabolic interactions in complex mixtures Environmental Health Perspectives, 2011, 119 (12), pp. 1712-1718 BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Brain aromatase (Cyp19a1b) is a highly sensitive gene to estrogens and xeno-estrogens Endocrine disruptors 2012. Conference proceedings. Shropshire : Smithers, 2012 DORTS J., BAUWIN A., KESTEMONT P., JOLLY S., SANCHEZ W., SILVESTRE F. Proteasome and antioxidant responses in Cottus gobio during a combined exposure to heat stress and cadmium Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2012, 155, pp. 318-324 GLORENNEC P., MAURAU S., ROUSSELLE C., MANDIN C., RONGA-PEZERET S., BOULANGER G., ISMERT M., LAURENT O., GUILLOSSOU G., ROBERT-GNANSIA E., ROUHAN A., KARG F., FERVERS B., DE TONI A., BOIZE M., CHAHINE G., DEIBER G., LOUNIS M., MOSQUERON L., NEDELLEC V., PERY A., PHILIPPE S., PRADELLE F., REDAELLI M., CASTELLAN I., PERUT V., CABANES P.-A. Améliorations de la démarche d?évaluation des risques sanitaires : contribution de la section « Méthodologie d?évaluation des risques sanitaires » de la SFSE Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (2), pp. 142-146 SELMAOUI B., LAMBROZO J., SACKETT-LUNDEEN L., HAUS E., TOUITOU Y. Acute exposure to 50-Hz magnetic fields increases interleukin-6 in young healthy men Journal of Clinical Immunology, 2011, 31, pp. 1105-1111 BEAUDOUIN R., GINOT V., MONOD G. Improving mesocosm data analysis through individual-based modelling of control population dynamics: a case study with mosquitofish (Gambusia holbrooki) Ecotoxicology, 2012, 21 (1), pp. 155-164 DAGNINO S., BELLET V., GRIMALDI M., RIU A., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., FENET H., BALAGUER P. Affinity purification using recombinant PXR as a tool to characterize environmental ligands Environmental Toxicology, 2012 : accepté KERAMBRUN E., HENRY F., MARECHAL A., SANCHEZ W., MINIER C., FILIPUCI I., AMARA R. A multibiomarker approach in juvenile turbot, Scophthalmus maximus, exposed to contaminated sediments Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80 (1), pp. 45-53 BELLET V., HERNANDEZ-RAQUET G., DAGNINO S., SEREE L., PARDON P., BANCON-MONTINY C., FENET H., CREUSOT N., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., BUDZINSKI H., ANTIGNAC J.-P., BALAGUER P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors Water Research, 2012, 46 (6), pp. 1912-1922 MOMBELLI E. Evaluation of the OECD (Q)SAR application toolbox for the profiling of estrogen receptor binding affinities SAR and QSAR in Environmental Research, 2012, 23 (1-2), pp. 37-57 GIRAUD G., TEBBY C., AMBLARD C. Measurement of consumers? wine-related knowledge Enometrica, 2011, 4 (1) : pp. 33-42 SCIARE J., D?ARGOUGES O., SARDA-ESTEVE R., GAIMOZ C., DOLGOROUKI C., BONNAIRE N., FAVEZ O., BONSANG B., GROS V. Large contribution of water-insoluble secondary organic aerosols in the region of Paris (France) during wintertime Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D22203 PERE J.-C., MALLET M., PONT V., BESSAGNET B. Impact of aerosol direct radiative forcing on the radiative budget, surface heat fluxes, and atmospheric dynamics during the heat wave of summer 2003 over western Europe: a modeling study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D23119 MENUT L., BESSAGNET B., KHVOROSTYANOV D., TURQUETY S., MONGE J.-L., VALARI M., VAUTARD R. Modélisation de la composition chimique de la troposphère avec CHIMERE La Météorologie, 2011 (75), pp. 23-32 TUCCELLA P., CURCI G., VISCONTI G., BESSAGNET B., MENUT L., PARK R. J. Modeling of gas and aerosol with WRF/Chem over Europe: evaluation and sensitivity study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2012, 117, p. D03303 KAH O., LE PAGE Y., VOSGES M., TONG S.-K., CHUNG B-C., BRION F. Neural progenitors are direct targets of xenoestrogens in zebrafish Bourguignon J.-P., Jegou B. Kerdelhue B., Toppari J., Christen Y. Multi-System Endocrine Disruption. Berlin Heidelberg : Springer, 2011, pp. 73-89 (Research and Perspectives in Endocrine Interactions) SANCHEZ W., BADO-NILLES A., PORCHER J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête La Houille Blanche, 2012 (2), pp. 49-54 CHENG S., PROT J.-M., LECLERC E., BOIS F. Y. Zonation related function and ubiquitination regulation in human hepatocellular carcinoma cells in dynamic vs. static culture conditions BMC Genomics, 2012, 13, art. 54 AUDEBERT M., ZEMAN F. A., BEAUDOIN R., PERY A., CRAVEDI J.-P. Comparative potency approach based on H2AX assay for estimating the genotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 260 (1), pp. 58-64 COSNEFROY A., BRION F., MAILLOT-MARECHAL E., PORCHER J.-M., PAKDEL F., BALAGUER P., AIT-AISSA S. Selective activation of zebrafish estrogen receptor subtypes by chemicals by using stable reporter gene assay developed in a zebrafish liver cell line Toxicological Sciences, 2012, 125 (2), pp. 439-449 GOURLAY-FRANCE C., VINCENT-HUBERT F., TUSSEAU-VUILLEMIN M.-H., SANCHEZ W., GEFFARO A., LEVI Y., OZIOL L., LABADIE P., MOUCHEL J.-M., RAGUET M., THERY S. Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine : comprendre et diagnostiquer l?impact de la contamination sur les organismes Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine. 2011 (Programme PIREN-Seine, 12) MENUT L., GOUSSEBAILE A., BESSAGNET B., KHVOROSTIYANOV D., UNG A. Impact of realistic hourly emissions profiles on air pollutants concentrations modelled with CHIMERE Atmospheric Environment, 2012, 49, pp. 233-244 80 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS JOLLY S., BADO-NILLES A., LAMAND F., TURIES C., CHADILI E., PORCHER J.-M., BETOULLE S., SANCHEZ W. Multi-biomarker approach in wild European bullhead, Cottus sp., exposed to agricultural and urban environmental pressures: practical recommendations for experimental design Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 675-683 KERAMBRUN E., LE FLOCH S., SANCHEZ W., THOMAS GUYON H., MEZIANE T., HENRY F., AMARA R. Responses of juvenile sea bass, Dicentrarchus labrax, exposed to acute concentrations of crude oil, as assessed by molecular and physiological biomarkers Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 692-702 SANCHEZ W., BURGEOT T., PERCEVAL O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), pp. 1345-1347 PROT J.-M., BUNESCU A., ELENA-HERRMANN B., ANINAT C., CHOUCHA SNOUBER L., GRISCOM L., RAZAN F., BOIS F. Y., LEGALLAIS C., BROCHOT C., CORLU A., DUMAS M.-E., LECLERC E. Predictive toxicology using systemic biology and liver microfluidic ?on chip? approaches: application to acetaminophen injury Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 259 (3), pp. 270-280 BEAUDOUIN R., ZEMAN F. A., PERY A. Individual sensitivity distribution evaluation from survival data using a mechanistic model: implications for ecotoxicological risk assessment Chemosphere, 2012, 89 (1), pp. 83-88 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorology on air quality modeling over the Po valley in northern Italy Atmospheric Environment, 2012, 51 : pp. 303-310 SCHERE K., FLEMMING J., VAUTARD R., CHEMEL C., COLETTE A., HOGREFE C., BESSAGNET B., MELEUX F., MATHUR R., ROSELLE S., HU R.-M., SOKHI R. S., RAO S. T., GALMARINI S. Trace gas/aerosol boundary concentrations and their impacts on continental-scale AQMEII modeling domains Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 38-50 HUGUET S., BERT V., LABOUDIGUE A., BARTHES V., ISAURE M.-P., LLORENS I., SCHAT H., SARRET G. Cd speciation and localization in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri Environmental and Experimental Botany, 2012, 82, pp. 54-65 MANIER N., BRULLE F., LE CURIEUX F., VANDENBULCKE F., DERAM A. Biomarker measurements in Trifolium repens and Eisenia fetida to assess the toxicity of soil contaminated with landfill leachate: a microcosm study Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80, pp. 339-348 SOLAZZO E., BIANCONI R., PIROVANO G., MATTHIAS V., VAUTARD R., MORAN M. D., APPEL K. WYAT., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X. V., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PRANK M., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Operational model evaluation for particulate matter in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 75-92 PIROVANO G., BALZARINI., BESSAGNET B., EMERY C., KALLOS G., MELEUX F., MITSAKOU C., NOPMONGCOL U., RIVA G. M., YARWOOD G. Investigating impacts of chemistry and transport model formulation on model performance at European scale Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 93-109 SOLAZZO E., BIANCONI R., VAUTARD R., APPEL K. W., MORAN M. D., HOGREFE C., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., DENIER VAN DER GON H., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., JERICEVIC A., KRALJEVIC L., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PIROVANO G., PRANK M., RICCIO A., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Model evaluation and ensemble modelling of surface-level ozone in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 60-74 BEAUDOUIN R., DIAS V., BONZOM J.-M., PERY A. Individual-based model of Chironomus riparius population dynamics over several generations to explore adaptation following exposure to uranium-spiked sediments Ecotoxicology, 2012, 21 (4) : pp. 1225-1239 RAMES A., GUILLOSSOU G., RONGA-PEZERET S., HULOT C. Evaluation de la qualité de l?air intérieur au regard d?un éventuel phénomène d?intrusion de vapeur : cas des anciennes usines à gaz Environnement Risques & Santé, 2012, 11 (2), pp. 110-119 ZYRYANOV D., FORET G., EREMENKO M., BEEKMANN M., CAMMAS J.-P., D?ISIDORO M., ELBERN H., FLEMMING J., FRIESE E., KIOUTSIOUTKIS I., MAURIZI A., MELAS D., MELEUX F., MENUT L., MOINAT P., PEUCH V.-H., POUPKOU., RAZINGER M., SCHULTZ M., STEIN O., SUTTIE A.M., VALDEBENITO A., ZEREFOS C., DUFOUR G., BERGAMETTI G., FLAUD J.-M. 3-D evaluation of tropospheric ozone simulations by an ensemble of regional chemistry transport model Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12, pp. 3219-3240 ROSSIGNOL S., CHIAPPINI L., PERRAUDIN E., RIO C., FABLE S., VALORSO., DOUSSIN J.-F. Development of parallel sampling and analysis for the elucidation of gas/particle partitioning of oxygenated semi-volatile organics: a limonene ozonolysis study Atmospheric Measurement Techniques, 2012, accepté BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., CARDOSO O., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) zebrafish embryos PLoS One, 2012, 7 (5), p. e36069 MIEGE C., MAZZELLA N., SCHIAVONE S., DABRIN A., BERHO C., GHESTEM J. P., GONZALEZ C., GONZALEZ J.-L., LALERE B., LARDY-FONTAN S., LEPOT B., MUNARON D., TIXIER C., TOGOLA A., COQUERY M. An in situ intercomparison exercise on passive samplers for monitoring metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and pesticides in surface waters Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36 : pp. 128-143 BEAUCHAMP M., MALHERBE L., LETINOIS L., DE FOUQUET C. Spatial representativeness of an air quality monitoring station. Delimitation of exceedances areas Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) ROMARY T., DE FOUQUET C., MALHERBE L. Optimization strategies for spatial design of air quality measurement surveys Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) DE FOUQUET C., FLIPO N., LETINOIS L., MALHERBE L., POLUS-LEFEBVRE E., POULIN M., UNG A. Which relations between deterministic simulations and observations? Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 81 ANNEXES BAUDIFFIER D., HINFRAY N., VOSGES M., CREUSOT N., CHADILI E., PORCHER J.-M., SCHULZ R. W., BRION F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39 BOUJI M., LECOMTE A., HODE Y., DE SEZE R., VILLEGIER A.-S. Effects of 900 MHz radiofrequency on corticosterone, emotional memory and neuroinflammation in middle-aged rats Experimental Gerontology, 2012, 47 (6), pp. 444-451 BERT V., LORS C., PONGE J.-F., CARON L., BIAZ A., DAZY M., MASFARAUD J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria Environmental Pollution, 2012, 169, pp. 1-11 JOSEPH W., FREI P., ROOSLI M., VERMEEREN G., BOLTE J., THUROCZY G., GAJSEK P., TRCEK T., MOHLER E., JUHASZ P., FINTA V., MARTENS L. Between-country comparison of whole-body SAR from personal exposure data in urban areas Bioelectromagnetics, 2012 : accepté ZDANEVITCH I., AUVINET N., MALLARD l., BOUR O. On-site assessment of methods to measure gaseous emissions from biological treatment of waste Tremier A., Dabert P., Druilhe C., Maudet M.-N., Barth J., Siebert S., Sbidlingmaier H. W. Conference proceedings of the 8th International Conference ORBIT2012 Global assessment for organic resources and waste management. Weimar : Verlag ORBIT, 2012 NDIAYE A., SANCHEZ W., DURAND J.-D., BUDZINSKI H., PALLUEL O., NDIAYE P., DIOUF K., PANFILI J. Multiparametric approach for assessing environmental quality variations in West African aquatic ecosystems using the black-chinned tilapia (Sarotherodon melanotheron) as a sentinel species Environmental Science and Pollution Research, 2012 : accepté NOPMONGCOL U., KOO B., TAI E., JUNG J., PIYACHATURAWAT P., EMERY C., YARWOOD G., PIROVANO G., MITSAKOU C., KALLOS G. Modeling Europe with CAMx for the air quality model evaluation international initiative (AQMEII) Atmospheric Environment, 2012, 53 (Special), pp. 177-185 WITSCHGER O., LE BIHAN O., REYNIER M., DURAND C., MARCHETTO A., ZIMMERMANN E., CHARPENTIER D. Préconisations en matière de caractérisation des potentiels d?émission et d?exposition professionnelle aux aérosols lors d?opérations mettant en oeuvre des nanomatériaux Cahiers de Notes Documentaires - Hygiène et Sécurité du Travail, 2012 (226), pp. 41-55 GEISS S., SCHNEIDER M., DONNEVERT G., EINAX J. W., LETTMANN N., REY A., LEPPER H., KOERNER B., PREY T., HILGER B., ENGELKE M., STRUB M.-P., ADRIEN H., SAWAL G., LOEFFLER D., SCHILLINGS T., HUSSY I., STEINBICHL P., SCHARF S., RUDERISCH A., OLMOS J. E., JAVIER SANTOS F., BARTOLOME A., CAIXACH J. Validation interlaboratory trial for ISO 12010: water quality-determination of short-chain polychlorinated alkanes (SCCP) in water Accreditation and Quality Assurance, 2012, 17 (1), pp. 15-25 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., D?ISIDORO M., GAUSS M., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SOLBERG S., STORDAL F., TAMPIERI F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11 (22), pp. 11657-11678 CAUDEVILLE J., BOUDET C., DENYS S., BONNARD R., GOVAERT G., CICOLELLA A. Caractérisation des inégalités environnementales en Picardie, fondée sur l?utilisation couplée d?un modèle multimédia et d?un système d?information géographique Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 485-494 QUIGNOT N., DESMOTS S., BAROUKI R., LEMAZURIER E. A comparison of two human cell lines and two rat gonadal cell primary cultures as in vitro screening tools for aromatase modulation Toxicology in vitro, 2012, 26 (1), pp. 107-118 QUIGNOT N., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Perturbation endocrinienne et évaluation du risque pour la reproduction humaine : entre défis scientifiques d?aujourd?hui et enjeux de demain Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 454-468 POUECH C., TOURNIER M., QUIGNOT N., KISS A., WIEST L., LAFAY F., FLAMENT-WATON M.-M., LEMAZURIER E., CREN-OLIVE C. Multi-residue analysis of free and conjugated hormones and endocrine disruptors in rat testis by QuEChERS-based extraction and LC-MS/MS Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 402 (9), pp. 2777-2788 BOTTA F., LEPOT B., LEOZ-GARZIANDIA E., MORIN A. Estimation of sampling uncertainty in lake-water monitoring in a collaborative field trial Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 176-184 DENYS S., GOMBERT D., TACK K. Combined approaches to determine the impact of wood fire on PCDD/F and PCB contamination of the environment : a case study Chemosphere, 2012, 88, pp. 806-812 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., RAO S. T., AMANN M., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., GAUSS M., HEYES C., KLIMONT Z., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SCHUCHT S., SIMPSON D., STORDAL F., TAMPIERI F., VRAC M. Future air quality in Europe: a multi-model assessment of projected exposure to ozone Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12 (6) : accepté QUIGNOT N., ARNAUD M., ROBIDEL F., LECOMTE A., TOURNIER M., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Characterization of endocrine-disrupting chemicals based on hormonal balance disruption in male and female adult rats Reproductive Toxicology, 2012, 33 (3), pp. 339-352 SHINTU L., BEAUDOIN R., NAVRATIL V., PROT J.-M., PONTOIZEAU C., DEFERNEZ M., BLAISE B. J., DOMANGE C., PERY A., TOULHOAT P., LEGALLAIS C., BROCHOT C., LECLERC E., DUMAS M.-E. Metabolomics-on-a-chip and predictive systems toxicology in microfluidic bioartificial organs Analytical Chemistry, 2012, 84 (4), pp. 1840-1848 QUIGNOT N., TOURNIER M., POUECH C., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Quantification of steroids and endocrine disrupting chemicals in rat ovaries by LC-MS/MS for reproductive toxicology assessment Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 403 (6), pp. 1629-1640 82 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS PROUST C., KONE H., KERAMPRAN S., DAUBECH J. Capacité des codes ?CFD? à prédire les explosions Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUFAUD O., VIGNES A., HENRY F., PERRIN L., BOUILLARD J. Ignition and explosion of nanopowders: something new under the dust Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012076 BOUILLARD J., MARCHAL P., HENRY F., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L., PLASARI E. Re-examination of safety parameters using kinetic theory of nano-granular flows Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012079 SALVI O., DELSINNE S., EVANNO S. Biogas - A european peerspective on safety and regulation Journal of Risk Analysis and Crisis Response, 2011, 1 (1), pp. 1-20 CALOGINE D., MARLAIR G., BERTRAND J.-P., DUPLANTIER S., LOPEZ-CUESTA J.-M., SONNIER R., LONGUET C., MINISINI B., CHIVAS-JOLY C., GUILLAUME E., PARISSE D. Gaseous effluents from the combustion of nanocomposites in controlled-ventilation conditions Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012019 DEROBERT C., DEBRAY B., CHANTELAUVE G. Les PPRT, un instrument de gestion intégrée des risques industriels sur le territoire Cros M., Gaultier-Gaillard S., Harter H., Pech P. Catastrophes et risques urbains. Nouveaux concepts, nouvelles réponses. Paris : Tec & Doc, 2011, pp. 45-54 (Sciences du risque et du danger) VIGNES A., MUNOZ F., BOUILLARD J., DUFAUD O., PERRIN L., LAURENT A., THOMAS D. Risk assessment of the ignitability and explosivity of aluminum nanopowders Process Safety and Environmental Protection, 2011 : accepté FLEURY D., BOMFIM J. A.S.., METZ S., BOUILLARD J., BRIGNON J.-M. Nanoparticle risk management and cost evaluation: a general framework Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012084 2012 MAZRI C., JOVANOVIC A., BALOS D. Descriptive model of indicators for environment, health and safety management Cozzani V., De Rademaeke E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) Risques accidentels 2011 HENRY F., MARCHAL P., BOUILLARD J., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L. Évolution du niveau d?agglomération de nanopoudres d?aluminium : une approche rhéologique Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents Progrès en Génie des Procédés, 101) FAYET G., DEL RIO A., ROTUREAU P., JOUBERT L., ADAMO C. Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools Molecular Informatics, 2011, 30 (6-7), pp. 623-634 GOOIJER L., CORNI N., LENOBLE C. An international comparison of four quantitative risk assessment approaches - A benchmark study based on a fictitious LPG plant Process Safety and Environmental Protection, 2011, 90 (2), pp. 101-107 BOUDALAA M., OLLIER Y. Électricité statique : source d?incendie et d?explosion Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, SE 5 120 MURILLO C., VIGNES A., LOPEZ O., MUNOZ F. New insights toward the influence of agglomeration on dust dispersion and related effects on the ignitability and explosivity of sub-micronic powders Proceedings of the 3rd CCPS Latin American Conference on Process Safety and Expo, 2011 MASSE F., TIENNOT R., SIGNORET J.-P., BLANCART P., DUPIN G., MARLE L. Benchmark study on international functional safety standards Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management: proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 1685-1692 JANES A., CHAINEAUX J., LESNE P., MAUGUEN G., PETIT J.-M. Mise en oeuvre de la réglementation relative aux atmosphères explosives (ATEX). Guide méthodologique. ED 945 Paris : INRS, 2011 MARLAIR G. Les enjeux de sécurité Ballerini D. Les biocarburants. Répondre aux défis énergétiques et environnementaux des transports. Paris : Technip, 2011, pp. 13-18 DI TOMMASO S., ROTUREAU P., CRESCENZI O., ADAMO C. Oxidation mechanism of diethyl ether: a complex process for a simple molecule Physical Chemistry Chemical Physics, 2011, 13 (32), pp. 14636-14645 GUILLAUME E. Apprentissage organisationnel au travers du retour d?expérience : l?intégration des signaux faibles Thèse de doctorat. Safety Science Group - TBM TU Delft, 13/05/2011 DI TOMMASO S. Modélisation moléculaire et cinétique du processus de peroxydation de composés organiques : le cas des éthers aliphatiques Thèse de doctorat. Université Paris VII - Chimie ParisTech, 03/11/2011 CARVEL R., MARLAIR G. A history of fire incidents in tunnels Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 3-23 CARVEL R., MARLAIR G. A history of experimental tunnel fires Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 239-271 TRUCHOT B., CASSINI P., KNOFLACHER H. Transport of hazardous goods Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 451-483 LE COZE J.-C., PERINET R., HERCHIN N., LOUYS P. Observing resilience within a large technical system Hollnage E., Rigaud E., Besnard D. Proceedings of the fourth resilience engineering symposium. Paris : École des mines de Paris, 2011 (Collection Sciences économiques) PAGNON S., DEBRAY B., BONY-DANDRIEUX A., TIXIER J., FONTAINE F., DUSSERRE G. Sensitivity analysis applied to observable parameters in case of flammable gas dispersion modeling In emergency situation Huang C., Ortiz, J. M., Sears S. Beyond experience in risk analysis and crisis response. Proceedings of the 3rd International Conference on Risk Analysis and Crisis Response. Paris : Atlantis Press, 2011, pp. 140-145 (Advances in Intelligent Systems Research, 16) BRISSAUD F., LANTERNIER B., CHARPENTIER D. Modelling failure rates according to time and influencing factors International Journal of Reliability and Safety, 2011, 5 (2), pp. 95-109 RIBIERE P., GRUGEON S., MORCRETTE M., BOYANOV S., LARUELLE S., MARLAIR G. Investigation on the fire-induced hazards of Li-ion battery cells by fire calorimetry Energy & Environmental Science, 2012, 5 (1), pp. 5271-5280 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 83 KHOUDOUR L., EL KOURSI El M., VELASTIN S. A., BUCH N., LIM-THIEBOT S., FONTAINE F. An approach for protecting transport infrastructure Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F : Journal of Rail and Rapid Transit, 2011, 225 (4), pp. 383-393 ADAMO C., ROTUREAU P., DI TOMMASO S., BENAISSA W., GRUEZ P. A mechanistic and experimental study of the diethyl ether oxidation Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 FLEURY D., BOMFIM J. A. S., VIGNES A., GIRARD C., METZ S., MUNOZ F., R?MILI B., USTACHE A., GUIOT A., BOUILLARD J. X. Identification of the main exposure scenarios in the production of CNT-polymer nanocomposites by melt-moulding process Journal of Cleaner Production, 2012 : accepté Risques du sol et du sous-sol 2011 MAISON T. Analyse à l?échelle microscopique des phénomènes d?humectation et de dessiccation des argiles Thèse de doctorat. École centrale Paris, 17/01/2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M. Experimental analysis of the impact of ground movements on surface structure Proceedings of the 14th Pan-America conference on soil mechanics and geotechnical engineering. 2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence Shahin M. A., Nikraz H. R. Proceedings of the International conference on advances in geotechnical engineering. 2011, pp. 651-656 BIGARRE P., BENNANI M., CONTRUCCI I., KLEIN E., BAROUDI H., HADADOU R., VUIDART I., JOSIEN J.-P. Microseismic monitoring strategy as a key component of post-mining risk management: review and feedback experience over the past decade Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 933-938 CAO N.-T. Apport de la surveillance microsismique en champ proche pour la détection de mécanismes et signes précurseurs aux instabilités gravitaires : application à l?effondrement de la cavité saline de Cerville-Buissoncourt. Thèse de doctorat. INPL, 13/12/2011 VAN DER MERWE J., DIDIER C., POULARD F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 1605-1609 WILDAY J., PALTRINIERI N., FARRET R., HEBRARD J., BREEDVELD L. Addressing emerging risks using carbon capture and storage as an example Process Safety and Environmental Protection, 2011, 89 (6), pp. 463-471 GARNIER C., FINQUENEISEL G., ZIMMY T., POKRYSZKA Z., LAFORTUNE S., DEFOSSEZ P., GAUCHER E. Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms International Journal of Coal Geology, 2011, 87 (2), pp. 80-86 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2011, 36 (17-18), pp. 1949-1959 KLINGER C., CHARMOILLE A., BUENO J., GZYL G., GARZON SUCAR B. Strategies for follow-up care and utilisation of closing and flooding in European hard coal mining areas International Journal of Coal Geology, 2011, 89, pp. 51-61 DIDIER C., GHOREYCHI M., TOULHOAT P. La maîtrise des risques émergents : le cas des hydrocarbures non conventionnels Annales des mines. Responsabilité et environnement, 2011 (64), pp. 81-85 2012 DAOUADJI A., JRAD M., PRUNIER F., SIBILLE L., NICOT F., LAOUAFA F., DARVE F. Divergence instability and diffuse failure in granular media Procedia IUTAM, 2012, 3, pp. 105-130 LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G., LAOUAFA F. Properties of a diffuse interface model based on a porous medium theory for solid-liquid dissolution problems Computational Geosciences, 2012 ANNEXES DIEN Y., DECHY N., GUILLAUME E. Accident investigation: from searching direct causes to finding in-depth causes. Problem of analysis or/and of analyst? Safety Science, 2012, 50 (6), pp. 1398-1407 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 ABOU ASSALI A., LENNE D., DEBRAY B. Acquisition de connaissances d?adaptation à partir d?une base de cas hétérogène Technique et Science Informatiques, 2012, 31 (2), pp. 159-185 VALLEE A., DUVAL C. Flooding of industrial facilities. Vulnerability reduction in practice Cozzani V., De Rademaeker E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) LE COZE J.-C. Towards a constructivist program in safety Safety Science, 2012, 50, pp. 1873-1887 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local quantitative structure-property relationship models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Process Safety Progress, 2012, 31 (3), pp. 291-303 MAZRI C., SOUMARE I. Risk based approaches for indicators identification: insights from the field Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 FLAUW Y., LENOBLE C. The use of field experience to assess the probabilities of major accidents Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 DIALLO A.-O., FAYET G., LEN C., MARLAIR G. Evaluation of heats of combustion of ionic liquids through use of existing and purpose-built models Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51 (7), pp. 3149-3156 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Adapting participative governance framework for the implementation of a sustainable development plan within an organization Karl H. A., Scarlett L., Vargas-Moreno J. C., Flaxman M. Restoring lands - Coordinating science, politics and action : complexities of climate and governance. Dordrecht : Springer, 2012, pp. 217-237 JANES A., MARLAIR G., CARSON D., CHAINEAUX J. Towards the improvement of UN N.5 test method for the characterization of substances which in contact with water emit flammable gases Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2012, 25 (3), pp. 524-534 84 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LAOUAFA F., LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G. A numerical method for cavity dissolution in salt formation Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 313-320 LE GAL N., LAGNEAU V., CHARMOILLE A. Experimental characterization of CH4 release from coal at high hydrostatic pressure International Journal of Coal Geology, 2012, 96-97, pp. 82-92 CAUDRON M., HOR B., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence International Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 6 (2), pp. 179-184 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2012, 36 (17-18), pp. 1949-1959 LAHAIE F., GUNZBURGER Y., BEN OUANAS A., BARNICHON J.-D., BIGARRE P., PIGUET J.-P. Impact of epoxy glue curing time on the quality of overcoring stress measurements in low-temperature environments XIE F. Rock stress and earthquakes. Proceeding of the 5th international symposium on in situ Rock Stress. London : Taylor & Francis Group, 2010, pp. 161-166 LAOUAFA F., CONTRUCCI I., DAUPLEY X. In-situ large monitoring and numerical modeling of the loss of stability of salt cavity Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 171-178 GHOREYCHI M., DAUPLEY X., LAOUAFA F. Creep and damage impact on long-term stability of underground structures in salt formations Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 283-291 Autres 2011 CANTELAUBE P., JAYET P. A., CARRE F., BAMPS C., ZAKHAROV P. Geographical downscaling of outputs provided by an economic farm model calibrated at the regional level Land use policy, 2012, 29 (1), pp. 35-44 CARRE F., JEANNEE N., CASALEGNO S., LEMARCHAND O., REUTER H.I., MONTANARELLA L. Mapping the CN ratio of the forest litters in Europe-lessons for global digital soil mapping Boettinger J.-L., Howell D. W., Moore A. C., Hartemink A. E., Kienast-Brown S. Digital soil mapping. Bridging research, environmental application and operation. Dordrecht : Springer, 2010, pp. 217-226 (Progress in soil science, 2) PRATS A. Analyse environnementale Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 004 PRATS A. Documentation d?un système de management environnemental Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 130 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Assessing sustainability and risks: about using a multi-criteria decision aid methodology within an organization Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2309-2316 MERAD M., OUERDANE W., DECHY N. Expertise and decision-aiding in safety and environment domains: what are the risks? Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2317-2323 BEAUDOUIN F., MERAD M. A guidance for implementing decision-aiding in risk management Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 191-200 LINKOV I., STEEVENS J., CHAPPELL M., TERVONEN T., FIGUEIRA J. R., MERAD M. Classifying nanomaterial risks using multi-criteria decision analysis Linkov I., Steevens J. Nanomaterials: risks and benefits. Dordrecht : Springer, 2009, pp. 179-191 (NATO Science for peace and security Series C : environmental security) PUBLICATIONS 2012 MERAD M., MARCEL F. Assessing the governance of the organizations: risks, resiliencies and sustainable development Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 CARERE M., DULIO V., HANKE G., POLESELLO S. Guidance for sediment and biota monitoring under the common implementation strategy for the water framework directive Mario Carere Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 15-24 LYCZKOWSKI R. W., PODOLSKI W. F., BOUILLARD J. X., FOLGA S. M. Thermo-hydrodynamic. Design of fluidized bed combustors: estimating metal wastage New York : Springer, 2012 (Springer briefs in applied sciences and technology) Les noms des auteurs de l?INERIS apparaissent en gras. Conception et réalisation : ? Crédits photo : Andrew Brookes/Corbis, Michel Chantrelle/INERIS, INERIS, LCRS, Monty Rakusen/cultura/Corbis, Martin Soeby/Gallerystock.com, Thinkstock 2012, www.connaissancedesenergies.org/2011 ? Dépôt légal : novembre 2012 ? ISSN 1765-1379 Créé en 1990, l?INERIS, Institut national de l?environnement industriel et des risques, est un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle du ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie. INVALIDE) (ATTENTION: OPTION centration supérieure en MEHP (métabolite primaire) et non en métabo- lites secondaires qui n?auraient pas eu le temps d?être formés. Conclusion Les biomarqueurs de BPA et de phtalates ont été retrouvés chez plus de 90 % des sujets, ce qui confirme le caractère ubiquitaire de l?exposition à ces substances de la population générale. La distribution des concentrations montre une grande variabilité des valeurs au sein de la population étudiée, suggérant diffé- rentes sources potentielles et divers facteurs pouvant influen- cer ces concentrations. Les questionnaires et les mesures environnementales de l?étude ELFE devraient permettre de mieux cerner les sources d?exposition et de mieux comprendre la variabilité observée. Les problèmes de contamination ou d?exposition par des dispositifs médicaux, mis en évidence dans l?étude pilote ELFE, devront être pris en compte lors de futures études de biosurveillance, et en particulier dans l?étude nationale ELFE. Les phtalates et le BPA font partie des substances étudiées dans le cadre de la cohorte ELFE (Étude longitudinale française depuis l?enfance) qui a pour objectif d?analyser le dévelop- pement physique, psychologique et social de l?enfant, en prenant en compte notamment l?impact des facteurs environ- nementaux. Les inclusions des sujets dans la cohorte nationale se sont déroulées, en 2011, sur quatre vagues (printemps, été, automne, hiver) de 4 à 8 jours. Avant que cette étude nationale ne soit lancée, une étude pilote a ainsi été réalisée en octobre 2007 en Rhône-Alpes et Seine-Saint-Denis, sur 571 naissances, afin de valider les procédures de collecte, de stockage et d?analyses des échantillons, mais aussi pour décrire les niveaux d?imprégnation des mères aux substances émergentes comme les phtalates ou le BPA. Méthodes Le recrutement de l?étude pilote a concerné toutes les nais- sances survenues du 1er au 4 octobre 2007 dans le département de Seine-Saint-Denis et dans la région Rhône-Alpes dans 30 maternités. Au total, 279 échantillons d?urine ont été collec- tés en salle de naissance. 258 dosages de bisphénol A libre et total dans les échantillons d?urine ont été réalisés à la suite d?une extraction liquide/liquide par chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC/MS-MS). Afin d?évaluer l?exposition au diéthyl- hexyl phtalate (DEHP), son métabolite primaire ? mono- 2-éthyl-5-hexylphtalate (MEHP) et deux de ses métabolites secondaires ? 2-éthyl-5-hydroxy-hexylphtalate (5OH-MEHP) ; 2-éthyl-5-oxo-hexylphtalate (5oxo-MEHP) ont été dosés dans ces 279 échantillons d?urine après hydrolyse enzymatique et analysés par chromatographie liquide couplée à la spectro- métrie de masse (LC/MS). Principaux résultats Analyse des niveaux retrouvés Le BPA total et le BPA libre ont été détectés respectivement dans plus de 90 % et 74 % des échantillons urinaires. La valeur médiane des concentrations en BPA était de 2,5 ?g/l, et celle du BPA libre était de 0,4 ?g/l. Pour les phtalates, les trois méta- bolites du DEHP ont été détectés dans plus de 95 % des échan- tillons d?urine. Les concentrations de ces métabolites s?étendaient de 0,2 à 1 587,9 ?g/l (avec une concentration médiane de 13,7 ?g/l pour le MEHP ; de 50,7 ?g/l pour le 5OH- MEHP, de 28,3 ?g/l pour le 5oxo-MEHP) [J]. Des analyses statistiques complémentaires ont permis de mettre en évi- dence que les concentrations urinaires en BPA et en MEHP (le métabolite primaire du DEHP) mesurées pour les accou- chements par césarienne ou forceps étaient significati- vement plus élevées que celles retrouvées pour les accouchements naturels. Relargage de BPA par les poches urinaires Afin de mieux comprendre cette observation, des analyses supplémentaires ont donc été réalisées sur les sondes uri- naires. En effet, ces dernières font partie des dispositifs médi- caux pouvant contenir du BPA et sont le plus souvent utilisées lors d?un acte chirurgical comme lors d?une césarienne. Des tests sur différentes sondes urinaires ont montré un relargage du BPA au cours du temps. De plus, après une enquête auprès des sages-femmes, il est apparu que, le plus souvent, lorsque les femmes avaient accouché par une césarienne, les prélè- SUBSTANCES CHIMIQUES Abstract The ubiquitous use of phthalates and bisphenol A (BPA) in plastics, medical devices and food packaging materials results in a widespread general population exposure. The ELFE pilot study reports measurement of urinary concentration of phthalate metabolites and BPA in France and provides a first assessment of the exposure of French pregnant women to these compounds. The median concentrations of total and free BPA measured in urine were similar to those measured in previous studies except for the highest concentrations. These results allowed us to identify a contamination with BPA that occurred from medical devices with urine probes when monitoring at delivery. High concentrations of primary metabolite of DEHP (Di-ethyl-hexyl phthalate), compared to other European and American studies were also observed and a very recent exposure at the hospital probably due to perfusion materials was also suspected. All these information about contamination and recent exposure will have to be taken into account for large-scale biomonitoring studies. 30 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Jessica Queron Karine TackCéline Boudet financés par l?Anses et le ministère chargé de l?Écologie, en partenariat avec Veolia Environnement Recherche et Innova- tion et le bureau d?études SEPIA Santé. Matériel et méthode La première phase du projet a consisté en la mise au point des méthodes de prélèvement et d?analyse des PBDE pour plu- sieurs matrices et pour 11 congénères. Une méthode de prélèvement de poussières déposées a été développée par l?INERIS photo 1 . Pour les prélèvements aériens, deux approches ont été retenues : des prélèvements actifs à l?aide de préleveurs MicroVol® sur un filtre quartz, suivi d?une cartouche SUPELCO® composée de mousses en polyu- réthane et d?une résine, et des prélèvements passifs à l?aide d?un échantillonneur en inox contenant une mousse en polyuréthane. La seconde phase du projet a consisté en une campagne de mesures in situ réalisée en novembre 2010 parmi les employés d?un immeuble de bureaux situé en Ile-de-France : 31 volon- taires (17 femmes et 14 hommes) ont participé à l?étude. Le protocole reposait sur la mise en oeuvre simultanée de mesures de PBDE dans le sang et dans les bureaux des volontaires (dans l?air et les poussières déposées sur les surfaces), ainsi que sur des questionnaires d?enquête. Après recueil individuel des consentements éclairés, les pré- lèvements sanguins ont été réalisés sur le lieu de travail des volontaires par une infirmière. Les participants ont également répondu à un certain nombre de questions sur leurs habitudes de transport, leur habitat et leur alimentation. Le recueil des poussières déposées dans les bureaux des par- ticipants (24 bureaux) a été réalisé par essuyage de la surface de plaques de 100 cm2 de même nature que celle des mobiliers des bureaux étudiés, disposées pour les besoins de l?étude pendant un mois ; les poussières déposées ont également été recueillies par essuyage sur les armoires présentes dans les bureaux. Concernant l?air des bureaux, les prélèvements passifs ont duré 28 jours (hauteur 2 m, photo 1 et les prélève- ments actifs se sont tenus le week-end (48 heures), dans 12 des bureaux étudiés. Photo 1 Dispositif de prélèvement d?air passif. L es polybromodiphényl éthers (PBDE), principaux retardateurs de flamme bromés (RFB), entrent dans la composition de nombreux produits manufactu- rés d?usage quotidien. Ils sont suspectés d?être des perturbateurs endocriniens et font l?objet d?interdictions ou de limitations d?usage variées au niveau international. Si les PBDE sont des substances ubiquitaires et persistantes dans l?environnement, leur devenir dans les milieux environ- nementaux est mal connu. L?exposition de la population générale aux PBDE reste à ce jour mal estimée, notamment en raison d?un manque de précision des méthodes d?estima- tion de l?exposition. L?alimentation est une voie d?exposition aux PBDE reconnue, mais de plus en plus d?études interna- tionales mettent en évidence le rôle également important de l?exposition aux poussières de l?air intérieur, en particulier dans les immeubles de bureaux. Dans ce contexte de connaissances lacunaires, en particulier en France, le projet proposé par l?INERIS en 2007 consistait à conduire une étude de faisabilité visant à mieux connaître, pour les PBDE, le continuum source-exposition-dose interne chez l?homme, en couplant, pour la première fois en France, des mesures des PBDE dans les poussières et l?air des bureaux et celles dans le sang de leurs occupants. Coordinateur et pro- moteur du projet d?étude, l?INERIS a réalisé ces travaux, Contributrices ESTIMATION DE L?EXPOSITION AUX RETARDATEURS DE FLAMME BROMÉS DANS UN IMMEUBLE DE BUREAUX Couplage de mesures dans le sang, dans l?air et dans les poussières des bureaux INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 31 A Antignac J.-P., Cariou R. et al. Exposure assessment of french women and their newborn to brominated flame retardants : determination of tri- to deca- polybromodiphenylethers (PBDE) in maternal adipose tissue, serum, breast milk and cord serum. Environmental Pollution, 2009, 157(1), pp. 164-173. B Battermann S. Brominated flame retardants in offices in Michigan, USA. Environment International, 2010, 36(6), pp. 548-556. C Toms L. M. L. Assessment of PBDEs in sample collected from indoor environments in South East Queensland, Australia. Chemosphere, 2009, 76(2), pp. 173-178. D Fromme H. et al. Human exposure to PBDE as evidenced by data from a duplicate diet study, indoor air, house dust, and biomonitoring in Germany. Environment International, 2009, 35(8), pp. 1125-1135. E Harrad S., Hazrati S et al. Concentrations of polychlorinated biphenyls in indoor air and polybrominated diphenyl ethers in indoor air and dust in Birmingham, UK : implications for human exposure. Environmental Science and Technology, 2006, 40(15), pp. 4633-4638. Références SUBSTANCES CHIMIQUES Résultats et discussion Le protocole d?étude a été bien accepté par l?ensemble des volontaires. Les résultats indiquent que la somme des PBDE mesurés dans le sang des volontaires est comprise entre 0,2 et 12,5 ng/g de sérum (moyenne = 2 ng/g de sérum). Pour la plu- part des congénères recherchés, les valeurs sont du même ordre de grandeur que dans les autres études européennes et, en particulier, dans la seule étude française ayant recherché ces substances dans le sérum [A]. Les échantillons sanguins contiennent majoritairement du BDE209, congénère principal de la formulation commerciale déca-BDE, la dernière encore autorisée en Europe au début de cette étude (interdite en 2008). Les masses de PBDE dans les poussières déposées sont com- prises entre 1,2 et 19,3 ng/100 cm2 (pour un mois de dépôt). Dans l?air des bureaux, les concentrations en PBDE sont com- prises entre 2,8 et 26,9 ng/m3 pour les prélèvements actifs et entre 0,2 et 2 ng/m3 pour les prélèvements passifs. Les résultats obtenus par les deux méthodes de prélèvement ne sont pas corrélés. Ceci peut être dû à la taille de particules prélevées par ces deux systèmes, aux durées de prélèvements différentes et aux différences d?activité en semaine et le week-end. Même si les études sont peu nombreuses, limitant la comparaison, les concentrations mesurées dans l?air (actif et passif) dans les bureaux investigués au cours de ce projet sont inférieures à celles mesurées dans des bureaux aux États-Unis [B] et du même ordre de grandeur que celles mesurées dans des bureaux en Australie [C]. Les concentrations dans les bureaux investigués sont globalement supérieures aux concentrations mesurées par les mêmes méthodes dans des logements en Allemagne [D], ce qui est en accord avec Harrad [E]. Par ailleurs, cette étude a permis de démontrer l?importance de mesurer les PBDE légers, très rarement étudiés, mais les incertitudes associées restent toutefois importantes. Malgré la taille limitée de l?échantillon étudié, l?analyse statis- tique des résultats suggère quelques tendances, non extrapo- lables à l?ensemble de la population et des immeubles de bureaux. En particulier, au regard de la répartition des congé- nères dans chaque matrice figure 1 , il n?existe pas de corréla- tion significative (test de Spearman) entre les teneurs observées. Toutefois, lorsque l?on exclut les deux composés les plus légers (BDE1 et BDE12), on observe un lien significatif entre les concentrations totales en PBDE dans l?air (prélève- ments actifs) et dans le sang. Conclusion et perspectives Ce projet a montré la faisabilité d?une campagne de mesures environnementales et sanguines chez des employés de bureaux. Au regard des résultats de cette étude exploratoire, il apparaît pertinent d?orienter le protocole vers d?autres sources d?exposition que les bureaux, notamment les trans- ports ou l?alimentation. Enfin, l?utilisation des PBDE étant progressivement abandonnée, des études visant certains retardateurs de flammes bromés de remplacement pourraient être envisagées. Figure 1 Répartition des congénères dans chaque matrice. Abstract Polybromodiphenyl ethers are a family of 209 congeners widely used as brominated flame retardants in consumer products. They have the potential to be released into the environment and are suspected to be associated with endocrine disruption. PBDE are ubiquitous and persistent in environment, but the population exposure is not well known. The aim of this project was to compare measurements of PBDEs in dust and air from offices and in the blood of their occupants and to explain PBDE levels with declared exposures. The first step was to develop and optimize some sampling and analysis methods for blood, air and dust. Eleven congeners were studied. In the second step, about thirty volunteers and their own office were included in the study. PBDEs concentrations in blood ranged from 0,2-12,5 ng/g serum (mean is 2 ng/g serum), the major congener is BDE209. For most congeners, values are in the range of those found in European studies. The project does not reveal any significant relationship between concentrations in the air and the dust deposited in the investigated offices and blood levels of their occupants. Some relationships could be further investigated in a larger group using most specific tools and focusing on novel flame retardants. 32 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Guillaume Fayet Patricia Rotureau L? INERIS est reconnu au plan international dans le domaine de l?évaluation de l?explosibilité et de l?in- flammabilité des substances chimiques (risques d?explosion et d?incendie). Dans ce domaine, l?exper- tise repose essentiellement sur la réalisation d?essais selon des référentiels réglementaires. Or, l?approche par modélisation moléculaire a connu ces der- nières années un essor important lié à l?accès à des ordinateurs toujours plus puissants. Ainsi, elle peut dans certains cas se substituer à l?expérience ou aider à identifier les substances les plus à risque qu?il est indispensable de tester. Aussi, depuis plusieurs années, l?INERIS travaille au développement de méthodes prédictives telles que les méthodes QSAR/QSPR (Quantitative Structure-Activity/Property Relationship) pour l?évaluation des propriétés physico-chimiques dangereuses des substances chimiques [A]. Ces méthodes sont très déve- loppées et très utilisées dans la recherche pharmaceutique ou biologique ainsi que pour l?évaluation des risques toxicolo- giques et pour l?environnement (écotoxicité, etc.). Dès 2007, le programme de recherche REPLACE (Recherche sur les propriétés et l?activité de composés explosifs, 2007-2010) A Rotureau P., Fayet G., Marlair, G., Michot C., Joubert L., Adamo C. Évaluation de l?explosibilité des substances chimiques. Des approches expérimentales classiques à la prédiction par la chimie quantique et les méthodes statistiques QSPR. Actualité Chimique, 2010, 337, p. 51. B Fayet G., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Development of a QSPR model for predicting thermal stabilities of nitroaromatic compounds taking into account their decomposition mechanism. J. Mol Model, 2011, 17, p. 2443. C Fayet G., Del Rio A., Rotureau P., Joubert L., Adamo C., Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools. Mol Inf, 2011, 30, p. 623. D Gaussian 09. Gaussian Inc., Pittsburg, PA, USA, 2009. E Guidance document on the validation of (quantitative) structure-activity relationships [(Q)SAR] models. OECD, 2007. F Papa E., Kovarich S., Gramatica P. Development, validation and inspection of the applicability domain of QSPR models for physicochemical properties of polybrominated diphenyl ethers. QSAR Comb Sci, 2009, 28, p. 790. G Dearden J. C., Cronin M. T. D., Kaiser K. L. E. How to not develop a quantitative structure-activity or structure-property relationship (QSAR/QSPR). SAR QSAR Environ Res, 2009, 20, p. 241. H Fayet G., Rotureau P., Prana V., Adamo C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds. Process Saf Prog, accepté. I Kamlet M.J. The relationship of impact sensitivity with structure of organic high explosives. 1. Polynitroaliphatic explosives. 6th Symposium International on Detonation, Coronado, CA, 1976, p. 69. J Wang R., Jiang J., Pan, Y. Kao H., Cui Y. Prediction of impact sensitivity of nitro energetic compounds by neural network based on electrotopological-state indices. J Hazard Mater, 2009, 166, p. 155. K Prana V., Fayet G., Rotureau P., Adamo C. Development of validated QSPR models for impact sensitivity of nitroaliphatic compounds. J Hazard Mater, accepté. L QSAR Toolbox : www.qsartoolbox.org. M (Q)SAR Model Reporting Format Inventory : qsardb.jrc.it/qmrf/. N Projet PREDIMOL : www.ineris.fr/predimol Descripteurs moléculaires NO2 Propriété expérimentale Modèle QSPR Figure 1 Principe d?une méthode QSPR. PRÉDICTION DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DANGEREUSES DES SUBSTANCES CHIMIQUES Vers l?application des modèles QSPR dans un contexte réglementaire Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 33 permettant de déterminer pour quelles molécules les prédictions sont fiables ; du modèle en termes de corrélation et de prédiction, incluant donc la mesure de son pouvoir prédictif pour un jeu de molécules de validation ; si possible, mis en jeu au travers des descripteurs employés et de la struc- ture du modèle. Les performances des modèles sont évaluées sur la base de différents critères statistiques [F] [G]. La qualité d?ajustement du modèle est vérifiée par la corrélation entre les valeurs cal- culées et expérimentales de son jeu d?entraînement. La vali- dation interne du modèle est réalisée à l?aide d?une méthode de validation croisée (cross-validation method) qui permet d?évaluer sa robustesse. Une méthode dite de « Y-randomisa- tion » est également réalisée afin de s?assurer que le modèle n?a pas été obtenu par chance. Enfin, l?évaluation de son pouvoir prédictif est réalisée sur un jeu de données externes (jeu de validation), non employées pour le développement du modèle. Prédiction de la sensibilité à l?impact des nitroaliphatiques Dans le cadre des travaux menés par l?INERIS, des modèles QSPR ont été développés pour prédire la sensibilité à l?impact de différentes substances explosives nitrées (nitroaroma- tiques, nitramines et nitroaliphatiques) avec de bonnes per- formances [H]. La sensibilité à l?impact (h 50 %) est une propriété importante car elle caractérise la tendance du matériau à engendrer une décomposition (potentiellement explosive) sous l?effet d?un impact. Pour cette propriété, des modèles QSPR ont déjà été développés par le passé, mais aucun ne répond à l?intégralité des principes OCDE (pas de validation externe dans les modèles de Kamlet [I], une mauvaise robustesse et un domaine d?applicabilité non défini pour ceux de Wang [J]). Des modèles multilinéaires ont donc été développés à l?INERIS pour prédire la sensibilité à l?impact de nitroaliphatiques (à partir d?une base de données de 50 composés) en a initié le développement de premiers modèles QSPR fiables pour la chaleur de décomposition des composés nitroaroma- tiques [B] [C]. Fort de ce succès, le développement de modèles QSPR est désormais poursuivi pour d?autres propriétés phy- sico-chimiques dangereuses (notamment pour la réglemen- tation REACh) et d?autres familles de composés chimiques selon une méthode robuste permettant d?envisager leur utili- sation dans un contexte réglementaire. Relations quantitatives structures-propriétés (QSPR) Les méthodes QSPR consistent à relier de manière quantitative une propriété expérimentale à la structure moléculaire d?une substance, comme illustré en figure 1. Afin de décrire cette structure moléculaire, des descripteurs de plusieurs types peuvent être employés : constitutionnels (par exemple, nombre de groupements, atomes), topologiques (basés sur la connec- tivité des atomes dans la molécule), géométriques (caractéri- sant la géométrie 3D de la molécule) ou quantiques (regroupant les informations énergétiques, électroniques et de réactivité). Ces derniers peuvent être obtenus par des méthodes de chimie quantique telle que la Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) à l?aide du logiciel Gaussian 09 [D]. Il s?agit de mettre en place une équation mathématique (ou un algorithme) entre la propriété macroscopique à prédire et une série de descripteurs à l?échelle moléculaire. Pour ce faire, dif- férents outils de traitement de données peuvent être employés : algorithmes génétiques, réseaux de neurones ou régressions multilinéaires. Pour utiliser les données prédites par ces modèles QSAR/QSPR à des fins réglementaires, l?OCDE a mis en place en 2004 une série de cinq principes de validation auxquels doivent répondre les modèles [E] : par le modèle, incluant le protocole et les conditions expérimentales ; - incluant la définition des différents paramètres employés ainsi que les méthodes de calcul éven- tuellement utilisées pour les obtenir ; SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 2 Corrélation entre les valeurs de sensibilité à l?impact expérimentales et calculées par le modèle (Eq. 1). Figure 3 Résultats du test de Y-scrambling représentant la valeur des coefficients R²random, en fonction de la corrélation entre les valeurs Y expérimentales et redistribuées aléatoirement (R²Yrandom/Yexp). ? 34 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 répondant à tous les principes OCDE [K]. À titre d?exemple, en considérant 66 descripteurs constitutionnels, un modèle quantitatif représenté par une équation multilinéaire à trois descripteurs (Eq. 1) a été obtenu : 50 % N/n NO2 où nN/natom est le nombre relatif d?atomes d?azote, nsingle le nombre de liaisons simples, et nNO2 le nombre de groupements NO2. D?un point de vue chimique, la présence du groupement NO2 était attendue, puisqu?il est connu que le mécanisme prin- cipal impliqué dans la décomposition des composés nitroali- phatiques est la dissociation de la liaison C-NO 2. Ce modèle est caractérisé par une bonne corrélation (R²=0,88), comme le montre la figure 2 . Il est robuste (Q² LOO=0,85) et présente un pouvoir prédictif important (R²ext=0,81), en parti- culier dans son domaine d?applicabilité (R²in=0,78). La méthode de Y-scrambling a également validé le modèle, puisque les coefficients R² obtenus après redistribution aléa- toire des valeurs expérimentales sont faibles (avec une valeur moyenne R² YS=0,09) comme indiqué sur la figure 3 . Ce modèle permet donc de prédire la valeur de la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques par la seule connais- sance de trois descripteurs constitutionnels, qui sont facile- ment calculés à partir de la structure 2D des molécules. Ce modèle QSPR est, à notre connaissance, le premier modèle répondant aux exigences d?une utilisation dans un cadre régle- mentaire (cinq principes OCDE) pour prédire la sensibilité à l?impact de composés nitroaliphatiques. En effet, il a été validé avec des méthodes de validation interne (pour caractériser la robustesse) et externe (caractérisant la prédictivité) et son domaine d?applicabilité a été clairement défini. Mise à disposition et acceptabilité des modèles QSPR Une fois validés, les modèles peuvent être utilisés pour prédire la propriété étudiée pour des substances chimiques de struc- ture moléculaire « proche ». Ils peuvent aider notamment à la prédiction de la propriété pour des substances chimiques encore non synthétisées (optimisation de procédés ou subs- titution de substances, par exemple). Dans certains cas, les modèles peuvent également permettre la compréhension des mécanismes mis en jeu dans la propriété étudiée. L?utilisation des modèles QSPR pour prédire les propriétés des substances chimiques est même recommandée dans le cadre de la nouvelle réglementation REACh pour peu qu?ils répondent aux exigences des principes OCDE. Des modèles validés sont ainsi disponibles dans : (de l?OCDE et de l?ECHA), une boîte-outil accessible gratuitement, connue et utilisée largement par les industriels et les instances réglementaires. Elle est principa- lement dédiée à la toxicité des substances, qui regroupe diffé- rentes méthodes alternatives (read across et modèles QSAR/ QSPR). Néanmoins, la version 2.1 propose un module dédié à la prédiction des propriétés physico-chimiques (y compris celles d?explosibilité, comme montré en figure 4 ), même si aucun modèle lié aux propriétés physico-chimiques dange- reuses n?y figure jusqu?à présent. mise en place par le JRC (Joint Research Center) [M]. Les modèles intégrés y sont validés selon un certain nombre de critères définis dans un fichier QMRF (QSAR Model Reporting Format), fichier très complet assurant la transparence des modèles développés et leurs per- formances (nécessaire également pour l?intégration des modèles dans la QSAR Toolbox). Les démarches nécessaires à l?acceptation des nouveaux modèles QSPR développés par l?INERIS dans la QSAR Toolbox ont été initiées et le modèle précédemment présenté (Eq. 1) a reçu un avis favorable pour une intégration prochaine au sein de l?outil. Le succès de ces premiers travaux a mené à la mise en place du projet ANR PREDIMOL [N] (PREDIction des propriétés phy- sico-chimiques des produits par modélisation MOLéculaire) piloté par l?INERIS pour la période 2010-2013 au sein duquel de nouveaux modèles pour la prédiction des propriétés physico- chimiques requises par REACh sont en développement pour les peroxydes organiques et les amines. Collaboration Chimie ParisTech ? Équipe de modélisation des systèmes complexes. Figure 4 Aperçu de la QSAR Toolbox de l?OCDE et de l?ECHA. Abstract New theoretical methodologies were developed to access robust QSPR models to predict the properties of explosibility of chemicals. Several models dedicated to the prediction of explosibility properties (thermal stability and sensitivity to impact) of nitro compounds were derived following the requirements of OECD for acceptance within the regulatory framework of chemicals (e.g. REACh). To allow their use by industrials and by regulatory instances, they will be integrated into the OECD/ECHA QSAR Toolbox and the JRC QSAR database. Current researches, in the PREDIMOL project, are dedicated to the development of new models for other hazardous physico-chemical properties and other families of compounds (organic peroxides and amines). ? La daphnie Daphnia magna est un crustacé classiquement utilisé pour les tests d?écotoxi- cité. En particulier, les tests aigus (de courte durée, 48 heures, se focalisant sur la survie) et les tests chroniques (de durée plus longue, 21 jours, avec un suivi d?effets sublétaux, sur la reproduction notamment) avec cet organisme sont demandés dans des contextes réglemen- taires comme celui de REACh (pour les subs- tances produites ou importées à plus de 100 tonnes par an en particulier). Le test chro- nique étant beaucoup plus coûteux que le test aigu, un modèle mathématique, capable de relier les effets aigus, la structure chimique des substances et les effets chroniques de façon pertinente, serait particulièrement utile pour réduire les coûts, le temps et l?utilisation d?in- vertébrés dans le cadre de l?évaluation du risque écotoxicologique. Nous avons élaboré notre modèle sur la base des données mises à disposition par le minis- tère japonais de l?Environnement (http://www. env.go.jp/chemi/sesaku/02e.pdf) sur son site Internet. Nous avons pu disposer des EC50 (concentration d?exposition donnant lieu à 50 % d?effet) à 48 heures et à 21 jours pour 244 substances. Nous n?avons retenu que les données pour des composés organiques, qui sont plus pertinents que les inorganiques pour établir des relations entre structure et activité. Le jeu de données a été séparé en un jeu d?ap- prentissage pour estimer les paramètres du modèle et un jeu de validation pour valider la pertinence du modèle. Les paramètres phy- sico-chimiques tels que la solubilité aqueuse et le coefficient de partage entre l?octanol et l?eau (log P) ont été calculés à l?aide d?un logiciel libre (ALOGPS 2.1). Ce même coefficient de partage, tenant compte de l?ionisation pour les substances inionisables (log D), a été calculé à l?aide du logiciel en ligne SPARC. La classifica- tion chimique a été effectuée à l?aide de l?outil de profilage ECOSAR, disponible dans la boîte à outils OCDE. La mise en relation entre les EC50 aiguës et chroniques a tout d?abord permis de mettre en évidence une classe chimique particulière, les anilines, pour lesquelles les ratios entre les effets sur la survie à 48 heures et les effets sur la reproduction à 21 jours sont bien supérieurs à ceux observés pour les autres classes chimiques, ce qui souligne un mode d?action particulier. Une fois les anilines retirées des jeux d?appren- tissage et de validation (151 substances pour l?apprentissage et 62 pour la validation), une relation linéaire a pu être mise en évidence figure 1 . Elle rend bien compte de la relation entre les EC50 aiguës et chroniques du jeu d?apprentissage (coefficient de corrélation de 0.89) et du jeu de validation (coefficient de cor- rélation de 0.82) en satisfaisant les critères de validité établis par Golbraikh et al. (2003). PRÉDICTION DES EFFETS CHRONIQUES DES SUBSTANCES CHIMIQUES SUR LA DAPHNIE Figure 1 Régression par la méthode des moindres carrés permettant de prédire la toxicité chronique en fonction de la toxicité aiguë. FOCUS Nous avons pu établir un domaine d?application de notre modèle, en le limitant aux composés organiques, en dehors des anilines et des amines aromatiques qui peuvent s?hydrolyser en anilines. Notre modèle est applicable à des substances dont le log P est compris entre 0.4 et 5.9, et dont le log D (pour les substances ionisables) est compris entre - 5.3 et 5.7. En moyenne, l?erreur sur le logarithme de la prédiction dans le jeu de validation était de 0,28, et il n?a dépassé 1 que dans moins de 4 % des cas. Notre modèle fournit donc une pré- diction de bonne qualité, qui peut s?avérer suffisante dans de nombreux cas et ne pas nécessiter la réalisation du test chronique si l?information aiguë est disponible. Contributeurs Enrico Mombelli Alexandre Pery INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 35 36 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 I l est aujourd?hui clairement admis que des composés chimiques, d?origine naturelle ou de synthèse, présents dans les milieux aquatiques sont capables de perturber l?endocrinologie et l?homéostasie des organismes. Ces substances, appelées perturbateurs endocriniens (PE), repré- sentent un large éventail de contaminants de l?environnement, qui interfèrent avec le système endocrinien via de multiples modes d?action. Au cours des dernières décennies, de nom- breux travaux ont permis de montrer que ces produits chimiques peuvent agir comme des agonistes des récepteurs des hormones stéroïdiennes et induire des effets biologiques similaires à ceux des hormones endogènes. C?est le cas de nom- breux produits chimiques comme, par exemple, les alkylphé- nols ou le bisphénol A, qui miment l?action des oestrogènes et induisent des effets féminisants. Toutefois, d?autres méca- nismes peuvent rendre compte de la perturbation endocri- nienne chez les organismes aquatiques. En particulier, on sait que les PE peuvent agir sur les cytochromes P450 impliqués dans la stéroïdogenèse. La stéroïdogenèse est le processus responsable de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes telles que les oestrogènes et les androgènes, qui jouent un rôle Contributeurs A Hinfray N., Porcher J. M., Brion F. Inhibition of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) P450 aromatase activities in brain and ovarian microsomes by various environmental substances. Comparative Biochemistry and Physiology C, 2006, 144 (3), pp. 252-262. B Leal M. C., de Waal P. P., García-López A., Chen S. X., Bogerd J., Schulz R.W. Zebrafish primary testis tissue culture: an approach to study testis function ex vivo. General and Comparative Endocrinology, 2009, 162(2), pp. 134-138. LES EFFETS DU CLOTRIMAZOLE SUR LA STÉROÏDOGENÈSE TESTICULAIRE CHEZ LE POISSON ZÈBRE Nathalie HinfrayDamien Baudiffier C Schulz R. W., de França L. R., Lareyre J.-J., Le Gac F., Chiarini-Garcia H., Nobrega R. H., Miura T. Spermatogenesis in fish. General and Comparative Endocrinology, 2010, 165 (3), pp. 390-411. Baudiffier D., Hinfray N., Vosges M., Creusot N., Chadili E., Porcher J. M., Schulz R. W., Brion F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish. Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39. Hinfray N., Baudiffier D., Leal M. C., Porcher J. M., Aït-Aïssa S., Le Gac F., Schulz R. W., Brion F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole. General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317. François Brion Jean-Marc Porcher Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 37 prépondérant dans le développement et la reproduction. Parmi les substances chimiques connues pour agir sur les cytochromes P450, impliqués dans la biosynthèse hormonale, figurent les azoles [A]. Cette famille de molécules regroupe des composés qui sont utilisés dans diverses applications comme agents antifongiques en agriculture, en médecine humaine et vétérinaire. Bien que l?occurrence environnementale de ces composés soit peu renseignée, des études récentes montrent que des azoles tels que le propiconazole, le tebuconazole, le prochloraz ou encore le clotrimazole sont présents dans les effluents de station d?épuration ainsi que dans les eaux de sur- face. Cependant, les mécanismes et effets in vivo de ces com- posés sur le système endocrinien et la reproduction des poissons sont peu renseignés. Dans ce contexte, nous nous sommes spécifiquement intéressés aux effets du clotrimazole, une substance pharmaceutique utilisée dans le traitement des mycoses vaginales, sur la stéroïdogenèse testiculaire et la bio- synthèse d?androgènes. Pour ce faire, une série d?expérimen- tations combinant des modèles in vivo et in vitro a été menée chez une espèce modèle largement utilisée en toxicologie et en écotoxicologie, le poisson zèbre (Danio rerio). In vivo, l?exposition de poissons mâles au clotrimazole induit une augmentation concentration-dépendante de l?expression de gènes et de protéines de la stéroïdogenèse testiculaire figure 1 . Il s?agit des gènes cyp17a1 et cyp11c1, codant respecti- vement pour le cytochrome P450c17 ?-hydroxylase 17,20 lyase et le P450 11 ?-hydroxylase qui sont directement impliqués dans la synthèse de 11 kéto-testostérone (11KT), un puissant androgène 11-oxygéné chez les poissons. Au niveau cellulaire, l?induction de ces P450 est localisée dans les cellules de Leydig, des cellules interstitielles qui supportent la synthèse hormo- nale dans les testicules. Afin de déterminer si le clotrimazole agit directement sur la gonade pour réguler la stéroïdogenèse, nous avons utilisé un modèle d?explants de testicules de pois- sons zèbres. Il s?agit d?un modèle développé par Rüdiger Schulz à l?université d?Utrecht (Pays-Bas), qui consiste à cultiver in vitro des testicules pour étudier la stéroïdogenèse et la sper- matogenèse en dehors de toutes régulations extragonadiques [B]. Dans notre étude, ce modèle a été utilisé pour exposer in SUBSTANCES CHIMIQUES / MÉTHODES ALTERNATIVES ET OUTILS Figure 1 Induction concentration-dépendante de l?expression testiculaire du gène cyp17a1 (A) et de la protéine P450c17 dans les cellules de Leydig (B) de poisson zèbre après sept jours d?exposition au clotrimazole. 8 7 6 5 4 3 2 1 0 SC 0.145?M 0.29?M ** * E x p é ri e n c e r e la ti v e d u g è n e c yp 17 a1 0.725?M 1.45?M ** ** A B Visuel de mauvaise qualité vitro les testicules à des concentrations croissantes de clotri- mazole. Après une semaine de culture, nous avons montré que, contrairement aux expositions in vivo, le clotrimazole n?affecte pas l?expression des gènes de la stéroïdogenèse. Par contre, il inhibe la synthèse d?androgène figure 2 . Cette faculté de perturber la synthèse d?androgène in vitro n?est pas res- treinte au clotrimazole, mais s?observe aussi pour d?autres composés azolés comme le propiconazole, le fenbuconazole ou le kétoconazole. Les différences observées entre les expériences in vivo et in vitro suggèrent que le clotrimazole n?agit pas directement sur les testicules pour réguler la transcription et la synthèse des gènes et protéines de la stéroïdogenèse. Toutefois, il agit directement sur les testicules pour perturber la synthèse d?androgène. In vivo, l?induction des gènes de la stéroïdogenèse est interpré- tée comme une réponse compensatoire aux inhibitions de la synthèse d?androgènes et impliquerait des régulations au niveau hypophysaire. Chez les vertébrés, la stéroïdogenèse gonadique est sous le contrôle de l?axe hypothalamo-hypo- physaire. Les hormones pituitaires LH (hormone lutéinisante) et FSH (hormone folliculo-stimulante) régulent la stéroïdoge- nèse et la gamétogenèse en interagissant avec leur récepteur gonadique. Pour étudier les effets du clotrimazole sur l?axe hypophyse-gonade, les expressions d?un ensemble de gènes cibles ont été mesurées suite à des expositions in vivo. Au niveau hypophysaire, le clotrimazole induit l?expression du gène codant pour la sous-unité béta de FSH, qui est connu pour réguler positivement la stéroïdogenèse chez les poissons [C]. Au niveau testiculaire, l?expression du récepteur de la FSH (FSHR) est induite et est significativement corrélée à l?expres- sion des gènes de la stéroïdogenèse. De même, le gène igf3 codant pour un facteur de croissance, qui s?exprime spécifi- quement dans les cellules de Sertoli et qui est régulé par la FSH, est induit. L?ensemble de ces données montrent que la voie de signalisation FSH/FSHR est impliquée dans les altérations testiculaires induites par le clotrimazole. Outre ces modifica- tions moléculaires et cellulaires, l?exposition au clotrimazole induit également des modifications tissulaires. En effet, ? 38 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 une prolifération des cellules de Leydig dans l?espace interstitiel du testicule, s?accompagnant d?une augmentation du rapport gonado-somatique, a été observée. Cette typolo- gie de réponse histologique et tissulaire n?est pas restreinte au clotrimazole, mais a été observée avec d?autres composés azolés à usage pharmaceutique. En conclusion, nos travaux ont permis de montrer que le clo- trimazole était capable d?agir sur le système endocrinien en altérant la stéroïdogenèse gonadique et la biosynthèse hor- monale, selon un mécanisme original faisant intervenir des perturbations au niveau hypophysaire. Nous montrons l?intérêt d?une démarche expérimentale combinant des modèles in vitro sur culture d?explants de testicules, et in vivo sur des organismes entiers et la mesure d?un ensemble de gènes fonctionnels de l?axe hypophyse-gonade, pour carac- tériser le mode d?action et les effets perturbateurs endocri- niens du clotrimazole. Cette approche pourrait être étendue à d?autres composés azolés qui contaminent le milieu aqua- tique ainsi qu?à d?autres substances chimiques, en vue de caractériser leur potentiel PE. ? Figure 2 Culture d?explant de testicule de poisson zèbre et effet du clotrimazole sur les concentrations en androgène (11 KT) mesurées dans le milieu de culture après six jours. Remerciements Programme P190 NEMO du ministère de l?Écologie, du Déve- loppement durable et de l?Énergie. Collaborations Rüdiger Schulz, université d?Utrecht, Pays-Bas ; Alexis Fostier, INRA-LPGP, Rennes. Abstract Clotrimazole (CLO) is a pharmaceutical fungicide that has been recently detected in aquatic environment but little is known about its endocrine disrupting potency in fish. In vivo exposures of male zebrafish to CLO led to inductions of steroidogenic gene and protein expressions. Using zebrafish testicular explant culture, no effect of CLO was observed on transcript levels of steroidogenic enzymes but it inhibited 11 ketotestorone (11-KT) release in the medium. It suggests that CLO does not act directly on testis. Induction of these genes could be interpreted as a compensatory biological response to inhibition of cytochrome P-450 dependent steroidogenic enzymes. To support this hypothesis, a network of functional genes of the pituitary-gonad axis was used. We showed that CLO induce a cascade of molecular events in pituitary and testes. Transcript levels of genes encoding for folliculo- stimulating hormone (FSH), testicular FSH receptor and steroidogenic enzymes were induced. These molecular events are consistent with the involvement of FSH in inducing steroidogenic gene expressions to compensate the inhibitory action of CLO on 11-KT synthesis. Our study highlights the relevance of studying a network of genes of the pituitary-gonad axis to investigate the mode of action of compounds acting as inhibitor of P450-steroidogenic enzymes. 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0.2?M 1?M 5?M *** C o n c e n tr a ti o n r e la ti v e e n 1 1 K T Contrôle Clotrimazole INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 39 Références La lutte contre la pollution environnementale est une préoccupation majeure des pays industria- lisés. Parmi les contaminants de l?environ- nement, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) tels que le benzo(a)pyrène (BaP), très répandus et présentant des effets délétères pour la santé humaine, font l?objet d?une attention particulière. Ils sont produits par la combustion incomplète de composés orga- niques. L?homme est exposé via l?ingestion de viande de barbecue, par inhalation d?air conta- miné et de fumée de cigarette. Ces HAP exercent une toxicité pléïotropique, notamment des effets cancérogènes. Bien que l?on connaisse le méca- nisme molé culaire de cette toxicité (via le récep- teur cytoplasmique aux hydrocarbures), les différentes cibles moléculaires des HAP, l?in- fluence des conditions d?exposition et des fac- teurs de susceptibilité individuelle sur leur toxicité restent mal connues, notamment au niveau des cellules humaines. Parmi les diffé- rents types cellulaires affectés par le BaP, le macrophage humain constitue une cible notable pertinente des hydrocarbures. Le transcriptome des macrophages humains en culture primaire a été analysé afin de mieux caractériser les cibles moléculaires macrophagiques du BaP, en lien avec ses effets toxiques. Ces travaux ont permis de caractériser de nouveaux gènes régu- lés par les HAP, d?identifier des mécanismes molé culaires intervenant dans ces régulations et leur implication potentielle dans les divers effets toxiques [A] [B] [C]. Une analyse plus fine de la régulation par les HAP des cibles géniques précédemment identifiées a été effectuée, concernant notamment l?influence d?éventuelles variations interindividuelles de réponse, d?un mode d?exposition in vivo ou de la nature du HAP utilisé. Les données obtenues montrent une réponse robuste des cibles étudiées en réponse au BaP, observé in vitro dans des macrophages humains issus de différents donneurs et in vivo chez le rat. L?induction de l?expression des cibles géniques apparaît cependant spécifique à cer- tains HAP, suggérant la faisabilité de les déve- lopper comme biomarqueurs pour évaluer l?exposition à une catégorie de HAP. La détermi- nation de la signature génique des macrophages humains normaux exposés au BaP permet d?aborder la réponse moléculaire aux HAP et de disposer de données quantitatives reliées à l?expression des gènes, susceptibles d?être modélisables par des outils mathématiques [D]. Les gènes surexprimés sont donc des biomar- queurs prédictifs prometteurs, utilisables en épidémiologie moléculaire et contribueraient à une meilleure évaluation des risques. Les mar- queurs (interleukine 1ß(IL-1ß) et cytochrome P450 1B1) induits par le BaP à la fois en réponse HYDROCARBURES POLYCYCLIQUES AROMATIQUES : EXPOSITION, IMPLICATION DES MACROPHAGES HUMAINS à des expositions in vitro et in vivo et présentant de faibles variations interindividuelles d?expres- sion à l?état basal pourraient ainsi représenter des cibles intéressantes pour des études de suivi de sujets exposés aux HAP. Ces marqueurs géniques permettraient de discriminer la réponse à différents types d?HAP, suivant le mécanisme d?action via le profil d?expression des gènes. Enfin, ils pourraient à terme être utiles pour intégrer l?ensemble de l?exposition aux HAP, notamment aux mélanges, ce qui cor- respond à la situation habituelle d?exposition à ces contaminants organiques. Contributrice Sophie Desmots Figure 1 Analyse par PCR quantitative de l?expression des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 (A), de l?induction de leur expression par le BaP (B) dans les macrophages humains en culture primaire (A, B) et de l?induction de l?expression des gènes IL1? et CYP1B1 dans les macrophages alvéolaires de rats exposés au BaP (C). Les macrophages humains provenant de sept donneurs différents ont été traités ou non par 2 ?M de BaP pendant 24 heures (A, B). Quatre rats ont été exposés ou non par voie intratrachéale à la dose de 3 mg/kg de BaP ; 24 heures après l?instillation, les macrophages alvéolaires sont collectés (C). L?expression des ARNm mesurée par les CT (Treshold Cycle) et l?expression relative des ARNm des gènes par rapport aux conditions témoins ont été analysées par PCR quantitative à l?aide d?amorces spécifiques des gènes IL1?, CYP1B1, Gadd45A, IL8 et CXCL1 et du 18S (gène de référence)*, p < 0.05 (test t de Student), différence significative par rapport aux conditions témoins. A Pinel-Marie M.L., Sparfel L., Desmots S. et Fardel O. Aryl hydrocarbon receptor-dependant induction of the NADPH oxidase subunit NCF1/p47pbox expression leading to priming of human macrophage oxidative burst. Free Radical Biology and Medecine, 2009, 47, pp. 825-834. B Sparfel L., Pinel-Marie M.L., Boize M., Koscielny S., Desmots S., Pery A. et Fardel O. Transcriptional signature of human macrophages exposed to the environmental contaminant benzo(a)pyrene. Toxicology Sciences, 2010, 114, pp. 247-259. C Pinel-Marie M.L., Louarn L., Desmots S., Fardel O. et Sparfel L. Aryl hydrocarbon receptor- dependant induction of the IgA receptor Fc? by the environmental contaminat benzo(a)pyrene in human macrophages. Toxicology 2011, 290, pp. 89-95. D Pery A., Brochot C., Desmots S., Boize M., Sparfel L. et Fardel O. Predicting in vivo gene expression in macrophages after exposure to benzo(a)pyrene based on in vitro assays and toxicokinetic/ toxicodynamic models. Toxicology letters, 2011, 201, pp. 8-14. FOCUS RISQUES INDUSTRIELS 42 Risques technologiques majeurs et signaux faibles 44 Vulnérabilité des réservoirs aux explosions et aux impacts RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 46 Focus Inégalités environnementales : intégration des données socio-économiques 47 Évolution de la qualité de l?air en Europe sur dix ans. Première évaluation multimodèle 50 Focus Micro-organismes : modélisation du transport atmosphérique des aérosols biologiques couplée avec un modèle de survie 51 Bioanalyse des perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques 54 Focus Accompagner le développement des phytotechnologies 55 Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des rejets industriels. Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 57 Géochimie du stockage géologique du CO 2 . Outils d?études des risques de remobilisation des métaux lourds 60 Évaluation de l?aléa mouvement de terrain lié aux processus naturels de dissolution des roches 63 Évaluation de la résistance à long terme des piliers des mines de fer du bassin lorrain NOUVELLES TECHNOLOGIES SITES ET TERRITOIRES 42 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Contributeurs Jean-Christophe Le Coze L a plupart des accidents technologiques majeurs sont toujours précédés de signes avant-coureurs. C?est ce qu?affirmait le sociologue Barry Turner dès les années 1970 [A]. En étudiant un grand nombre de rapports d?accidents, il a en effet montré que ces accidents étaient pré- cédés d?une « période d?incubation » au cours de laquelle des signaux étaient présents. Selon lui, un accident n?arrive pas soudainement ; il a une histoire, se développe dans le temps, en d?autres termes, il « couve ». Cette métaphore médicale (« l?incubation ») fait écho à la notion de latence utilisée plus tard par le psychologue James Reason [B]. Dans un système complexe (comme le sont souvent les organisations gérant une activité à risque ? pétrochimie, transport, nucléaire), les causes des accidents sont présentes bien avant que ces derniers ne surviennent. Le système renferme des « erreurs » dites latentes, dont les effets ne sont pas immédiatement visibles, mais qui peuvent favoriser des situations dangereuses, voire un acci- dent majeur. Les travaux de Barry Turner et James Reason nous conduisent au travail conséquent de Diane Vaughan [C]. Cette sociologue définit les signaux faibles comme des « informations ambiguës qui ne représentent pas des menaces claires et directes sur la sûreté/sécurité ». Les signaux faibles (incubation, latence) se caractérisent ainsi par la difficulté de détection et de traite- ment. Pourtant, Barry Turner considère que les notions de signaux et de période d?incubation restent fondamentales pour la sécurité industrielle. Détecter les informations perti- nentes en amont de l?accident permet en principe d?anticiper RISQUES RISQUES TECHNOLOGIQUES MAJEURS ET SIGNAUX FAIBLES Ève Guillaume l?événement et non de le « subir ». Réussir ce défi est ambitieux, mais il a pour objectif d?améliorer les pratiques de retour d?expérience dont la principale faiblesse réside dans le fait qu?il reste encore largement réactif. Enjeu industriel L?un des enjeux actuels des entreprises gérant une activité à risque est d?anticiper, le plus en amont possible, ce que nous pouvons appeler des « dérives ». Les études approfondies des accidents des navettes Challenger en 1986 [C] et Columbia en 2003 [D] ont apporté une vision très détaillée de la période d?incubation de Turner. Diane Vaughan a interprété ces cas comme des exemples de normalisation de la déviance table 1 au cours de laquelle l?organisation de la NASA s?éloigne pro- gressivement d?un fonctionnement sûr, en interprétant suc- cessivement les informations non pas comme des signaux d?alerte, mais comme des normes de fonctionnement. La problématique des signaux relève d?une triple difficulté : couvent avant l?accident, mais ils restent difficiles à détecter ; et le lien avec l?accident n?est pas évident ; et deviennent une nouvelle norme de travail. Axe de travail de l?INERIS et thèse sur les signaux faibles En principe, tous les accidents récents peuvent être l?objet d?investigations qui explorent la piste du traitement des signaux par l?entreprise, comme l?explosion de la raffinerie BP à Texas City (2005), le crash de l?AF 447 (Rio-Paris, 2009), l?acci- dent de la plateforme Deep Water Horizon (2010) ou encore la catastrophe nucléaire de Fukushima Daïchi (2011). Cette notion de signaux faibles fait partie des arrière-plans théo- riques et méthodologiques de l?INERIS pour traiter, dans ses programmes de recherche, de l?investigation des accidents (a posteriori) à l?évaluation (a priori) des risques technolo- giques [E] [F]. Pour alimenter ces réflexions, l?INERIS avec le département R&D d?EDF, a ainsi participé à l?encadrement d?une thèse réalisée par Ève Guillaume (2011), en partenariat avec le laboratoire Safety Science Group de l?université techno- logique de Delft (Pays-Bas). Ce travail de recherche a été financé par la FonCSI, entre 2005 et 2011. En immersion totale sur deux sites industriels (pétrochimie et sidérurgie), Ève Guillaume a réalisé une investigation de type sociologique (réalisation d?entretiens, d?observations in situ et étude de la documentation). Elle a étudié quatre scénarios d?accidents survenus sur les deux sites et le fonctionnement normal, à savoir le management des risques industriels. Les résultats de cette thèse ouvrent sur un certain nombre de constats qui prolongent, illustrent et approfondissent certains des thèmes identifiés par les auteurs précités (Barry Turner et Diane Vaughan). Elle définit les signaux faibles comme des données dont le sens n?est pas interprété comme des informa- tions pertinentes pour prévenir la survenue d?un accident. Ce sont pourtant des informations importantes dans le sens où elles sont récurrentes, latentes, et révèlent des causes organi- sationnelles des accidents. Ève Guillaume a identifié trois catégories de signaux faibles : techniques latentes répétées ; de coordination dans le travail ; des risques. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 43 Ces signaux sont faibles, car, dans chaque cas étudié, ils n?ont pas été détectés et traités comme des signaux permettant de prévenir l?accident, alors que leur lien avec l?événement s?est révélé, après coup, évident. Rejoignant, mais aussi illustrant concrètement la catégorisation informationnelle de Barry Turner table 2 , Ève Guillaume propose d?expliquer pourquoi les deux sites investigués sont dans l?impossibilité de traiter ces signaux. Le premier filtre est lié à la fragmentation des systèmes de remontée d?information ; peu de liens sont faits entre les multiples bases de données existantes, ce qui ne permet pas de donner du sens à ces dernières. Le deuxième filtre concerne le traitement des données connues. Les sites investigués privilégient et traitent les données précodées dans les outils de détection et de traitement des informations (audits, visites de terrain, etc.), car elles sont connues, au détriment des données peu ou mal connues parce que ne rentrant pas dans les catégories de précodage des outils. Le troisième filtre renvoie au fait que le domaine de la sûreté/ sécurité peut être largement pris en charge par des procé- dures formelles de gestion des données et rester déconnecté de l?activité opérationnelle. En privilégiant la forme au fond, les deux sites investigués n?utilisent pas le potentiel des don- nées émergeant du coeur de l?activité pour les interpréter comme de réelles connaissances sur leur activité, et plus précisément sur leurs risques. Ce travail de thèse [G] montre ainsi que les signaux faibles ne sont pas des catégories absolues, mais bien relatives aux contextes de traitement de l?information, au sein d?une organisation particulière [H]. Ces constats et interpré- tations permettent d?orienter les entreprises vers des solu- tions concrètes pour la gestion des risques, mais ils permettent également de prendre en compte cette dimen- sion dans l?évaluation de la sécurité industrielle. En prenant conscience des limites du fonctionnement de leur système de retour d?expérience, les entreprises à risque peuvent envisager d?améliorer leurs pratiques, comme décloisonner les systèmes ou encore approfondir les analyses d?incidents pour y introduire les connaissances du domaine des facteurs humains et organisationnels. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS 1. Des signaux informent d?un possible problème. 2. Les comportements des éléments techniques qui dévient des critères de sécurité sont analysés comme des signaux de dangers réels. 3. Une enquête sur les preuves de ces comportements est menée. 4. Après discussions, le comportement déviant du joint ? qui est à l?origine technologique de l?accident ? a souvent été « normalisé », définissant ainsi une nouvelle norme de travail. 5. Le risque devient ainsi acceptable, en accord avec la nouvelle norme. 1. L?information est complètement inconnue. 2. L?information est connue mais non complètement comprise. 3. L?information est connue par quelqu?un, mais n?est pas croisée au bon moment avec d?autres informations qui ont le potentiel de changer les représentations (l?information peut être répartie entre plusieurs organisations ou départements au sein de l?organisation ; elle peut être masquée par une masse d?autres informations ; des informations sont retenues volontairement). 4. L?information était disponible mais ne pouvait pas être traitée parce qu?elle n?a pas sa place dans les représentations, dans les modes actuels de vision du monde. Table 1 Étape de la normalisation de la déviance [C]. Table 2 Typologie informationnelle de Turner [A]. A Turner B. Man-made disasters. The failure of foresight. Wykeham, London, 1978. B Reason J. L?erreur humaine. Le travail humain, Presses Universitaires de France,1993. C Vaughan D., The challenger launch decision: risky technology, culture and deviance at NASA. University of Chicago Press, Chicago, 1996. D Vaughan D., History as cause. Chapter 8. Columbia accident investigation board. Report Vol. 1, Government Printing Office, Washington DC, August 2003. E Le Coze J.-C. Are organisations too complex to be introduced in technical risk assessment and current safety auditing? Safety science, 2005, 43, pp. 613-638. F Le Coze J.-C., An example of an organisational investigation in a French dynamite factory, Safety Science, 2010, 48, pp. 80-90. G Guillaume È. La prise en compte des signaux faibles d?accidents dans le retour d?expérience, Safety Science Group. Université technologique de Delft (Pays-Bas), 2011. H Weick K. Sensemaking in organizations, London: Sage, 1995. Abstract The topic of ?weak signals? in safety research is based on the idea that information about pending disasters exist in organisations beforehand. First Barry Turner, a sociologist, established the notion of ?incubation period? in the 70?s. According to his model, before an accident, some clues are potentially available but are mainly ignored by people of the organisation (a factory for instance). Twenty years later after Turner?s sociological contribution, in the 90?s, another sociologist, Diane Vaughan, developed this time the notion of weak signals. Weak signals are ambiguous and their direct link with safety cannot be asserted. They make sense for all only in retrospect. INERIS research maintains a strong interest in this concept as it can be used in both investigations following accidents and in the development of safety assessment methodologies including social sciences. INERIS launched a research in association with TU Delft, EDF R&D and financed by FonCSI in order to explore this topic. Between 2005 and 2011, a PhD student, Eve Guillaume, conducted a qualitative research in two industrial sites in France in order to understand how these organizations dealt with their weak signals. The thesis clarifies some definition issues in relation to weak signals and describes different layers of factors impeding information flows within companies. Références 44 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 L ? effet domino est inhérent à la sécurité et à la sûreté des sites industriels à risque. L?une des définitions peut être : « Action d?un phénomène dangereux affectant une ou plusieurs installations d?un établis- sement, qui pourrait déclencher un autre phénomène sur une installation ou un établissement voisin, conduisant à une aggravation générale des effets du premier phénomène. » - Arrêté du 29 septembre 2005. Historiquement, les plus grandes catastrophes industrielles ont été initiées par un événement primaire de faible ampleur qui s?est amplifié par réaction en chaîne, dite effet domino, jusqu?à atteindre des conséquences dramatiques pour l?homme d?une part, puis pour l?environnement naturel et industriel d?autre part. On recense de nombreux accidents dans le monde, dont les conséquences dévastatrices sont dues aux effets dominos faisant suite à une explosion initiale (Feyzin, La Mède, Buncefield, Texas City, Skikda, etc.). Ces accidents majeurs, associés à de nombreux autres événe- ments tels que l?explosion de l?usine AZF, en 2001, ont conduit les législateurs européens et français à réviser le cadre régle- mentaire. En France, la loi du 30 juillet 2003, transposée sous la forme de l?arrêté du 29 septembre 2005, impose aux indus- tries, soumises à autorisation, une évaluation quantifiée des risques en termes de probabilité, de cinétique, d?intensité et de gravité. Ainsi, un risque peut être évalué, maîtrisé et enfin accepté. L?analyse de risque doit prendre en compte, pour chaque équipement sensible, les agressions externes pouvant entraîner sa rupture et notamment l?onde de surpression externe. Ainsi, l?objectif du projet VULCAIN est de développer des outils simples et fiables pour l?analyse de la vulnérabilité des réservoirs aux explosions externes. L?étude comprend deux volets majeurs, une partie de modélisation théorique et une partie expérimentale à échelle réduite. En se basant sur l?observation post-accidentelle d?événements majeurs sur des sites à risque, on remarque que les dégâts de surpression affectant les réservoirs « sensibles », c?est-à-dire de contenance importante, sont majoritairement attribués au flambage circonférentiel de coque mince. Devant la com- plexité du problème mécanique, la prise en compte des effets de l?explosion sur les réservoirs atmosphériques est souvent limitée à un seuil de surpression admissible indépendant de tout paramètre physique. Des travaux plus récents distinguent plusieurs degrés d?endommagement mécanique et plusieurs cinétiques de perte de confinement. Cette discrétisation des dégâts observés permet de déterminer des valeurs seuils de surpressions maximales admissibles en lien avec une consé- quence déterminée. Ces valeurs ont été confortées par des travaux statistiques débouchant sur une quantification des probabilités d?effet domino. Ces méthodologies, issues du retour d?expérience post-accidentel, ont l?avantage d?être appli- cables de façon systématique pour une analyse de risque sur un site industriel possédant de nombreuses sources poten- tielles d?explosion directe comme indirecte. Toutefois, le domaine de fiabilité de ces méthodes statistiques est lié au nombre limité d?accidents étudiés et de structures impactées. Il semble complexe de couvrir l?ensemble des scénarios poten- tiels d?effet domino sans intégrer à la méthodologie les para- mètres physiques du réservoir. Afin d?intégrer l?aspect dynamique du comportement des réservoirs à la surpression dans un outil simple, certains auteurs se sont orientés sur des diagrammes pression-impulsion d?endommagement, basés sur une série de simulations éléments finis non- linéaires transitoires. Cette approche poussée possède plu- sieurs inconvénients limitant sa généralisation, notamment celui d?être très coûteux en temps de calcul. Afin d?insérer le comportement physique des réservoirs aux ondes de surpres- sion dans un outil simple d?analyse, il est proposé un modèle de comportement des coques minces en flambage circonfé- Contributeurs VULNÉRABILITÉ DES RÉSERVOIRS AUX EXPLOSIONS ET AUX IMPACTS Gaëtan Prod?homme Mathieu Reimeringer Figure 1 Schéma d?une explosion sur un site industriel. Figure 2 (ci-contre) Photographies de la table d?explosion des essais en laboratoire (PRISME ? Bourges). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 45 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES INDUSTRIELS Abstract The occurrence of a chain reaction from blast on atmospheric storage tanks in oil and chemical facilities is difficult to predict. Current French practice for Seveso facilities assumes domino effects occur when the computed overpressure exceeds 200 mbar: a value determined from accident data. This could lead to conservative or dangerous assessments. To assess the validity of simple analytical models as design tools and to check the conformity of numerical simulations, small scale experimental studies were carried out to establish a benchmark. The first study presents blast test results performed on rigid instrumented cylinders to quantify the pressure space time loading distribution. A second study was performed on flexible cylinders at a reduced scale to quantify the structural response. Based on experience of the most recent accidents in France a simplified semi- analytical model based on Donnell?s equations and critical imperfection amplification thresholds was used to provide damage predictions. Numerical results show good agreement with the experimental data. Finally, reliable tools to predict atmospheric oil tank blast resistance have been developed. Some damage diagrams in the form of pressure impulse curves and safety recommendations for stakeholders are proposed to reduce domino effect risk. rentiel, dû à une pression dynamique externe. En se basant sur la théorie des coques de Kirchhoff-Love, modifiée par Donnell, une résolution modale des équations de mouvement du flam- bage élastique circonférentiel dynamique d?une coque mince imparfaite est proposée. La résolution numérique des équa- tions de mouvement permet d?obtenir le déplacement latéral de la coque en fonction des imperfections initiales de la géo- métrie. La détermination de l?endommagement est fondée sur une amplification critique des défauts géométriques initiaux associée à la limite d?élasticité du matériau considéré. Ce modèle permet de construire des diagrammes d?endom- magement en fonction de la pression maximale et de l?impul- sion caractérisant une onde de pression. Cette méthodologie, basée sur un modèle physique, est par la suite comparée à des résultats d?essais de résistance de maquettes de réservoirs à l?onde de pression issue d?une détonation à l?échelle du labo- ratoire. L?objectif des essais à échelle réduite réalisés est double. Dans un premier temps, il s?agit de mesurer l?évolution spatio- temporelle des pressions incidentes et réfléchies sur un cylindre rigide, afin d?obtenir une répartition temporelle et géométrique des efforts appliqués au réservoir subissant une onde de choc issue de la détonation d?un mélange gazeux. Dans un second temps, il s?agit d?étudier la réponse méca- nique des réservoirs métalliques sous cette action en termes de déformée et de contraintes. Trois réservoirs types, présen- tant un élancement différent, ont été choisis comme repré- sentatifs des bacs atmosphériques et des gazomètres rencontrés sur les sites industriels pétrochimiques. Le passage de l?échelle réelle à l?échelle réduite repose, pour l?onde de souffle, sur la similitude de Hopkinson. Pour la struc- ture, on montre que la réalisation d?une maquette dans le même matériau, présentant un rapport k d?homothétie avec la structure réelle, sollicitée par un chargement de même intensité que le chargement réel mais de durée à l?échelle k, permettra d?assurer la similitude des périodes de vibration du cylindre, des charges critiques de flambage et des contraintes à l?encastrement. L?exploitation des résultats des essais en laboratoire a aussi aidé à développer un modèle de répartition des surpressions dues à une explosion d?origine gazeuse sur un cylindre. Par ailleurs, les essais sur les maquettes défor- mables permettent de valider un modèle de comportement des réservoirs en flambement élastique. Ce modèle favorise une identification correcte des modes de déformation et du comportement du réservoir jusqu?à plastification. Les outils employés et la méthodologie développée dans le projet VULCAIN viennent s?ajouter aux outils existants de modélisation et de gestion du risque. En validant des modèles physiques par le biais de l?expérimentation à l?échelle d?un laboratoire, les travaux ont finalement permis de développer des outils fiables d?évaluation de la vulnérabilité des réser- voirs aux accidents majeurs. Ces outils, intégrant les para- mètres physiques des réservoirs, doivent permettre une évaluation plus fine des effets dominos lors de la quantifica- tion des risques pour la réalisation d?études de dangers. Par ailleurs, ils participent au développement de l?expertise sur les accidents majeurs, expertise nécessaire à la gestion res- ponsable des risques industriels. Noret E., Prod?homme G., Yalamas T., Reimeringer M., Hanus J.-L., Duong D.-H. Safety of atmospheric storage tanks during accidental explosions. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 16, 9, pp. 998-1022. Duong D.H., Hanus J.-L., Bouazaoui L., Pennetier O., Moriceau J., Prod?homme G., Reimeringer M. Response of a tank under blast loading - part I: experimental characterisation of blast loading arising from a gas explosion.European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (a),16, 9, pp. 1023-1041. Duong D.H., Hanus J.-L. , Bouazaoui L., Régal X., Prod?homme G., Noret E., Yalamas T., Reimeringer M., Bailly P., Pennetier O. Response of a tank under blast loading - part II: experimental structural response and simplified analytical approach. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2012 (b) 16, 9, pp. 1042-1057. Références PLAINE (PLateforme intégrée pour l?Analyse des INégalités d?Exposition environnementale) a vocation à constituer un outil d?aide à la déci- sion à différentes échelles territoriales pour identifier, hiérarchiser et gérer les situations « d?inégalités environnementales », dans les- quelles des populations sont surexposées à des risques de pollution. Les travaux préliminaires de recherche ont per- mis de confirmer la possibilité de construire une plateforme capable d?évaluer et de repré- senter, via un outil automatisé flexible et adap- table, les expositions dans un espace géographique, grâce à l?intégration de données de nature différente. La plateforme permet éga- lement de quantifier sur des échelles fines les relations entre exposition et défaveur sociale. Un premier développement méthodologique a permis de croiser l?exposition des populations aux particules atmosphériques avec les indi- cateurs socio-économiques classiques (Town- send et Cartairs). Ces travaux sont intégrés à ceux de l?OMS sur les indicateurs d?inégalité environnementale et figurent dans le rapport Examples of national practices in analysis and presentation of environmental health inequalities. En collaboration avec l?université de Nanterre et l?École des hautes études en santé publique (EHESP), des indicateurs « distance à la source » aux sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (inventaire historique des sites industriels et activités de service) sont actuellement développés pour être croisés avec de nouveaux types d?indicateurs de défa- veur, plus robustes aux échelles régionales, construits initialement par l?INSERM figure 1 . Ils intègrent quatre variables du recensement de l?Insee : le revenu des ménages, le taux de chômage, la part des diplômés et la part d?ou- vriers dans la population active. Ces travaux permettront ainsi d?étudier les liens entre la distribution géographique de facteurs de risque environnemental et la situation socio- économique des populations exposées. INÉGALITÉS ENVIRONNEMENTALES : INTÉGRATION DES DONNÉES SOCIO-ÉCONOMIQUES Figure 1 Spatialisation des indicateurs de défaveur socio-économique (plus l?indicateur est élevé, plus les populations sont désavantagées) et de « distance à la source » des sites potentiellement dangereux de la base BASIAS (zone sous influence de 1 km autour des sites) en Nord?Pas-de-Calais. FOCUS Zone sous influence Indicateur socio-économique Julien Caudeville Contributeurs Céline Boudet -6 - -2 -1 - 0,2 0,3 - 2 3 - 4 5 - 10 46 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 0 10 20 40 km INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 47 Augustin Colette Contributeurs ÉVOLUTION DE LA QUALITÉ DE L?AIR EN EUROPE SUR DIX ANS PREMIÈRE ÉVALUATION MULTIMODÈLE SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX l?impact sur les polluants secondaires tels que l?ozone est moins clair. Le principal facteur limitant l?efficacité des mesures de gestion de la qualité de l?air est la variabilité météorologique. Les niveaux de pollution observés pendant une année donnée dépendent des substances émises (soit les polluants ciblés, soit leurs précurseurs), mais aussi de la météorologie correspondante qui peut faciliter ? ou non ? l?occurrence d?épisodes de pollution intenses. La variabilité météorologique interannuelle masque la réelle tendance à long terme, qui peut être attribuée aux mesures de gestion. Cette sensibilité de la qualité de l?air aux facteurs extérieurs justifie la mise en oeuvre de moyens innovants pour propo- ser une quantification robuste de l?efficacité des mesures de gestion. C?est pourquoi l?INERIS s?est impliqué dans le projet de recherche CityZen du 7e Programme-cadre de recherche et développement de la Commission européenne. Ce projet, porté par l?Institut météorologique norvégien et faisant intervenir 16 organismes européens, avait, parmi ses objectifs, de mieux comprendre l?évolution passée de la qualité de l?air dans les zones les plus polluées d?Europe. Cette initiative représentait ainsi une occasion unique de conduire une évaluation multimodèle des tendances his- toriques de qualité de l?air. L?INERIS a porté la responsabilité de cette thématique au sein du projet. Nous présenterons ici brièvement les principaux éléments mis au jour dans le cadre du projet CityZen concernant les tendances rapportées dans les inventaires d?émission offi- ciels, et les tendances en concentrations atmosphériques observées et modélisées. Tendances des émissions anthropiques Les émissions de la plupart des polluants et précurseurs ont baissé significativement ces dernières années. Sur la période 1998-2007 couverte par le projet CityZen, la dimi- nution des émissions a été principalement localisée sur les surfaces continentales figure 1 , alors que l?augmentation du trafic maritime a conduit à une augmentation sur les principaux rails de fret. Des différences notables sont D ans une logique d?appui aux décideurs dans l?éva- luation de l?efficacité des politiques environne- mentales, l?INERIS s?intéresse aux tendances historiques de la qualité de l?air. Par la mise en oeuvre d?objectifs ambitieux de réduction des émissions de polluants anthropiques, celles-ci ont baissé significative- ment depuis vingt ans. Il est donc légitime de chercher à quantifier l?efficacité de telles réductions en termes de réduction des concentrations atmosphériques de polluants et de l?exposition des populations. À l?échelle de l?Europe, les émissions d?oxydes d?azote (NOx) issues d?activités humaines ont été presque divisées par deux depuis 1990 [B]. L?exposition aux effets néfastes du NO 2 pour la santé a donc été réduite, mais paradoxalement, ? A Colette A., Granier C., Hodnebrog, O., Jakobs H., Maurizi A., Nyiri A., Bessagnet B., D?Angiola A., D?Isidoro M., Gauss M., Meleux F., Memmesheimer M., Mieville A., RouiL., Russo F., Solberg S., Stordal F., Tampieri F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment. Atmos. Chem Phys, 2011, 11, pp. 11657-11678. B EEA. Air quality in Europe. 2011 Report. European Environmental Agency, Copenhagen, 12/2011. Bertrand Bessagnet Figure 1 Tendance (bleu : décroissant) annuelle moyenne des émissions de NOx (en mg par maille de 50 x 50 km et par année) rapportée officiellement entre 1998 et 2007. Source : [A]. Références 48 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 notion même de station rurale ne revêt pas la même signi- fication qu?ailleurs en Europe. On peut toutefois noter que, si la fraction de sites où l?ozone moyen annuel augmente significativement est de 31 %, ce chiffre baisse à 18 % lorsque l?on considère les maxima journaliers d?ozone. Cependant, la proportion de sites où l?ozone décroît signi- ficativement demeure minoritaire. Tendances modélisées Les modèles numériques de qualité de l?air permettent d?identifier les principaux facteurs régissant les tendances observées et, en particulier, de comprendre si la variabilité interannuelle de la météorologie domine ou non la régula- tion des émissions anthropiques. En partant du postulat que les modèles sont capables de reproduire les tendances observées, il devient possible de les utiliser pour effectuer des études dites « de sensibilité », où l?on fait varier les para- mètres indépendamment pour identifier les facteurs dominants. Les modèles de qualité de l?air sont des outils numériques proposant une résolution conjointe : régissant le trans- port des espèces traces dans l?atmosphère ; que ces espèces constituent. En partant de champs météorologiques prescrits (vent, humidité, température, insolation, etc.) et d?émissions de polluants primaires, ces modèles sont en mesure de fournir une discrétisation spatiale et temporelle de la composition de l?atmosphère. Le modèle CHIMERE, développé par l?INERIS et l?IPSL/CNRS, est l?un de ces outils. Il est utilisé par plusieurs équipes en Europe à des fins de prévision opé- rationnelle, d?analyse de scénarios, ou de recherche. Il existe d?autres outils de ce type et l?un des principaux avantages des projets internationaux comme CityZen réside dans la mise en oeuvre d?un ensemble de modèles afin de réduire les incertitudes liées aux outils choisis. Grâce à son expé- rience passée dans la conduite d?exercices d?intercompa- raison de modèles, l?INERIS a pris la responsabilité de aussi à souligner entre les différents pays européens. Alors que l?Allemagne, le Royaume-Uni et le Benelux ont vu leurs émissions baisser fortement à travers l?ensemble du pays, la baisse des émissions est plus limitée en France ou en Espagne, jusqu?à devenir une augmentation nette en Autriche, alors qu?en Italie, c?est une tendance avec de forts contrastes géographiques qui est rapportée. Tendances des concentrations observées La baisse des émissions de NOx se traduit dans les observa- tions par une baisse des concentrations de NO2, visible sur les mesures in situ des réseaux réglementaires de sur- veillance, qui fournissent leurs données à la base centrale AirBase de l?Agence européenne de l?environnement. La figure 2 présente une cartographie de ces tendances, avec des points colorés en rouge lorsque celle-ci est significati- vement croissante du point de vue statistique. Ainsi, 8 % des stations seulement présentent une tendance de NO 2 signi- ficativement croissante. Il est aussi possible de noter dès à présent certaines différences entre l?évolution des émis- sions rapportées et les tendances des concentrations obser- vées (par exemple en Autriche où l?augmentation est moins évidente que dans les émissions). Ces différences peuvent être attribuées soit à un défaut des inventaires d?émissions, soit à des facteurs externes tels qu?une pénalité climatique ou le transport de polluants à longue distance. Les tendances d?ozone (dont les NO x constituent l?un des précurseurs essentiels) présentent en revanche une pente positive, en particulier sur les zones urbaines. Ce compor- tement s?explique parfaitement par le régime chimique saturé en NO x qui prédomine dans les villes européennes où une baisse de NOx est suivie avant tout d?une baisse de l?efficacité du processus de titration nocturne de l?ozone (processus de destruction de l?ozone par les oxydes d?azote). Cette analyse est confirmée par la différence de comporte- ment entre les types de station : en milieu rural, les ten- dances positives d?O 3 sont beaucoup plus rares, et principalement observées dans le bassin de la Ruhr ? où la Figure 2 Tendance (bleu : décroissant) annuelle de NO2 (haut) et O3 (bas), en ?g/m3/an, observée aux stations Airbase (UB : urbaines de fond, SB : périurbaines de fond, RB : rurales de fond) entre 1998 et 2007. Source : [A]. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 49 coordonner cette première tentative de reconstruction de tendances décennales de qualité de l?air à l?échelle euro- péenne. Il impliquait quatre modèles d?échelle régionale (résolution : 50 km) et deux modèles d?échelle globale (réso- lution 200 à 300 km). Les tendances moyennes sur dix ans des concentrations annuelles d?ozone calculées par les six équipes européennes de CityZen sont représentées sur la figure 3 . La plupart des modèles s?accordent sur une tendance globalement néga- tive à l?échelle européenne avec des zones où l?ozone moyen annuel augmente, en particulier dans les régions dominées par un régime saturé en NO x (Benelux, Allemagne, sud-est du Royaume-Uni), où l?effet de titration mentionné plus haut domine. En comparant avec les observations figure 2 , il ressort que les modèles sont plus représentatifs des sta- tions rurales, ce qui est naturel au vu de la résolution des simulations décennales. Seuls deux modèles présentent un diagnostic légèrement différent : Eurad propose une ten- dance à l?augmentation dominante tandis qu?OsloCTM2 capture moins bien les transformations chimiques du fait de sa faible résolution spatiale. Dans l?ensemble, les modèles représentent bien les ten- dances observées. Le signe de l?évolution de l?ozone est cor- rect à 63 % des stations périurbaines et rurales en moyenne pour les quatre modèles régionaux. De fortes disparités dans les performances des modèles sont obtenues selon les pays, avec des tendances mieux évaluées en Allemagne (signe correct à 90 % des stations) qu?en France (signe cor- rect à 50 % des stations). En étudiant une période de dix ans, il est raisonnable d?attribuer ces disparités aux inventaires d?émissions, car les performances suivent précisément les frontières nationales. Nous pouvons donc conclure que, dans l?inventaire d?émissions utilisé ici, la décroissance des émissions de NO x a été sous-estimée en certaines zones, et notamment en France [A]. Il faut toutefois noter qu?une mise à jour de la période post-2000 a été effectuée récemment dans les émissions officielles rapportées par la France, par rapport à la version, datant de 2009, utilisée ici. Figure 3 Tendance (bleu : décroissant) annuelle d?ozone (?g/m3/an) sur la période 1998-2007 simulée par les six modèles de qualité de l?air (BOLCHEM, CHIMERE, EMEP, EURAD, OsloCTM2, MOZART) impliqués dans le projet CityZEN. Source : [A]. Grâce à l?utilisation d?un ensemble de modèles, nous avons aussi pu tester la sensibilité à la variabilité météorologique. En reproduisant la simulation décennale tout en gardant les émissions anthropiques constantes, il a ainsi été possible de démontrer que l?amplitude des variations interannuelles excédait la tendance à long terme. Si une réponse aux varia- tions des émissions de précurseurs est bien visible sur les tendances d?ozone, l?amplitude de cette réponse demeure faible sur les dix dernières années, notamment par rapport aux efforts consentis pour réduire les émissions. Les varia- tions météorologiques sont bien susceptibles de masquer les efforts fournis sur la baisse des émissions, ce qui argue en faveur d?une évaluation plus précise de la pénalité cli- matique qui pèse sur la qualité de l?air des années à venir. Abstract In order to assess the efficiency of air quality mitigation measures, an investigation of the decadal evolution of air quality over Europe was performed in the framework of the European research project CityZen. Significant downward trends of anthropogenic emissions were reported over the past decade, and these efforts lead to a decrease of NO2 levels observed at background sites throughout Europe. On the contrary, the ozone trend is insignificant or increasing at most sites (as a result of less efficient NOx titration). To identify the factors influencing this trend, INERIS coordinated an ambitious decadal numerical experiment involving six modelling teams implementing a variety of state-of-the-art models. The models were found to capture well the decreasing trend of NO2 on average over Europe despite degraded performances in selected countries attributed to shortcomings in the emission inventories. A complementary experiment using constant emissions over the past decade demonstrated that the lack of significant ozone trend can be largely attributed to the large interannual variability that exceeds the trend that would be attributed to mitigation measures. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L?épidémie de légionellose survenue à proximité de Lens pendant l?hiver 2003-2004 est à l?origine d?une étude exploratoire confiée à l?INERIS, qui traite de la diffusion dans l?atmosphère d?un panache contenant des micro-organismes et de l?identification de leur source. Dans le cadre de cette étude, l?INERIS s?est investi dans l?analyse et le développement des modèles de dispersion pour ces applications particulières ainsi que dans leur évaluation. L?objectif est d?améliorer la gestion des crises sanitaires associées aux légionelles, en développant une stratégie de recherche de l?aérosol bactérien, selon une double approche numérique et expérimentale. Il s?agit donc, en cas d?épidémie, de mettre en oeuvre une chaîne de modélisation adaptée et d?identifier rapidement une zone géographique potentiellement contaminée. Ce thème a été élargi à l?étude de la dispersion des bioaérosols en général. La démarche consiste à améliorer la connaissance de la dynamique des légionelles diffusées par les tours aéroréfrigérantes (TAR), en fiabilisant les modèles existants, avec l?implé- mentation de nouvelles paramétrisations décri- vant au mieux les processus physiques et biologiques régissant la dispersion des micro- organismes et les constituants en eau d?un panache. Un module décrivant les conditions de survie et de cultivabilité des légionelles a ainsi été développé et couplé aux modèles de disper- sion de type gaussiens, lagrangiens ou eulé- riens. Chaque modèle pouvant être sollicité, en fonction notamment de l?urgence de la situation et du temps disponible pour réaliser l?étude de dispersion. La validation de la chaîne de modé- lisation a été effectuée sur le cas de Lens. Une comparaison qualitative des sorties de modèles a été réalisée permettant de diagnostiquer que les aérosols pouvaient survivre dans l?air sans la présence d?eau liquide et donc se disperser sur des distances relativement importantes. Une campagne de dispersion financée par l?Anses et menée avec le CSTB et le CEB en juin 2009 à partir d?un brumisateur ensemencé par des spores de bacillus globigii a permis de comparer quantitativement des concentrations mesurées à 50 m, 100 m, 200 m et 300 m de la source aux concentrations modélisées. Les concentrations obtenues sont du même ordre de grandeur pour la modélisation et les échan- tillonneurs figures 1 et 2 . Cette vérification a confirmé la pertinence des développements réalisés. L?INERIS est donc doté de nouveaux modèles numériques d?aide à la décision pour la gestion de crises liées à la dispersion de micro- organismes de type légionelle. MICRO-ORGANISMES : MODÉLISATION DU TRANSPORT ATMOSPHÉRIQUE DES AÉROSOLS BIOLOGIQUES COUPLÉE AVEC UN MODÈLE DE SURVIE Figure 1 Moyennes temporelles normalisées au point 2. Figure 2 Séries temporelles à 200 m normalisées par les maxima de concentrations. FOCUS Contributeurs Bertrand Bessagnet Éric Tarnaud Frédéric Tognet Tognet F., Turmeau C., Ha T. L., Tarnaud E., Rouil L., Bessagnet B., Robine E., Morel Y. et al. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: Application to legionella. Proceedings of the 14th International conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes (HARMO14), October 2-6, 2011, Kos, Greece, pp. 746-750. Thurmeau C., Tognet F., Tarnaud E., Ha T. L., Rouil L., Modélisation numérique de la dispersion de micro-organismes en environnement periurbain. ASFERA (Association française d?études et de recherche sur les aérosols), 2011. Ha T. L., Robine E., Tarnaud E., Tognet F., Thurmeau C., Morel Y., Rouil L., Detecting airborne microorganisms by experimental and numerical tools: application to the spreading of Legionella pneumophila from cooling towers, European Aerosols Conference, 2009. Tarnaud E., Ha T. L., Robine E., Tognet F., Turmeau C., Morel Y., Rouil L., Correlating numerical tools and experimental measurements for airborne microorganisms concentrations : application to the spreading of legionella pneumophila from cooling towers, 7th International conference Legionella 2009, 13-17 October 2009, Paris. Tognet F., Rouil L., Tarnaud E., Dispersion des micro-organismes : modélisation de cas concrets et retour d?expérience, Colloque national « Microbiologie des aérosols » (MicrobAERO 2009), 6-8 octobre 2009, Narbonne. Références Dispersion C : comparaison des moyennes mesure/ modélisation Dispersion C : séries temporelles des concentrations modélisées et mesurées à 200 mètres 50 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 51 Sélim Aït-Aïssa Contributeurs BIOANALYSE DES PERTURBATEURS ENDOCRINIENS DANS LES MILIEUX AQUATIQUES SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX L es systèmes aquatiques sont aujourd?hui contaminés par une multitude de polluants organiques, qui contribuent à l?altération de l?état chimique et écolo- gique des écosystèmes. Actuellement, la surveillance de la qualité chimique des eaux est principalement réalisée au travers d?analyses chimiques ciblant des composés définis comme prioritaires ou pertinents (par exemple, liste des subs- tances prioritaires ? Directive-cadre sur l?eau, 2000/60/CE). Néanmoins, du fait de la grande diversité des familles de contaminants présents et des multiples transformations qu?ils subissent dans le milieu, ces analyses ciblées ne donnent qu?une image partielle de la contamination, et donc du danger (éco)toxique associé. D?autres approches, dites bioanaly- tiques, sont aujourd?hui disponibles et opérationnelles pour répondre aux enjeux de la surveillance de l?état chimique des eaux (effluents, rivières, etc.). En effet, l?utilisation de bioessais in vitro et in vivo, basés sur le mécanisme d?action moléculaire des substances, permet une détection sensible et pertinente du point de vue (éco)toxicologique de polluants actifs au sein de matrices environnementales (c?est-à-dire le profilage toxi- cologique). La combinaison de ces bio essais à des méthodes physico-chimiques d?analyse au sein de stratégies intégrées (notamment analyses dirigées par l?effet ou Effect Directed Analysis ? EDA) permet l?identification chimique des conta- minants effectivement responsables de l?activité biologique mesurée figure 1 . L?ensemble fournit in fine un diagnostic intégré de la qualité chimique renseignant sur l?identité et sur le mode d?action des composés. Dans un contexte de sur- veillance, ces approches tendent à s?imposer comme la base de nouvelles stratégies qui permettent de caractériser l?occur- rence et les effets (éco)toxicologiques des polluants chimiques [A][B]. Détermination de profils d?activités des perturbateurs endocriniens dans des matrices environnementales Dans le cadre de nos programmes de recherche, nous avons développé cette démarche pour la détection et l?identification de polluants perturbateurs endocriniens (PE) dans ? Nicolas Creusot Jean-Marc Porcher A Aït-Aïssa S. Outils bioanalytiques in vitro : principe et apports pour la surveillance des contaminants organiques dans le milieu aquatique. INERIS, 2009, Convention-cadre INERIS-Onema 2008, Verneuil-en-Halatte, p. 26. B Aït-Aïssa S., Creusot N. Veille relative aux avancées scientifiques et techniques des approches EDA pour la surveillance des substances émergentes. INERIS, 2011, Convention-cadre INERIS-Onema 2010, Verneuil-en-Halatte, p. 10. C Creusot N. Contribution de l?approche effect directed analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques. 2011, université Bordeaux I, Bordeaux, p. 268. D Creusot N., Kinani S., Balaguer P., Tapie N., LeMenach K., Maillot-Maréchal E., Porcher J. M., Budzinski H., Aït-Aïssa S. Evaluation of an hPXR reporter gene assay for the detection of aquatic emerging pollutants: screening of chemicals and application to water samples. Anal Bioanal Chem, 2010, 396, pp. 569-583. E Kinani S., Bouchonnet S., Creusot N., Bourcier S., Balaguer P., Porcher J. M., Aït-Aïssa S. Bioanalytical characterisation of multiple endocrine- and dioxin-like activities in sediments from reference and impacted small rivers. 2010, Environmental Pollution, 158, pp. 74-83. F Bellet V., Hernandez-Raquet G., Dagnino S., Seree L., Pardon P., Bancon-Montiny C., Fenet H., Creusot N., Aït-Aïssa S., Cavailles V., Budzinski H., Antignac J.-P., Balaguer P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors. Water Research, 2012, 46, pp. 1912-1922. G Chang H., Wan Y., Hu J. Y. Determination and source apportionment of five classes of steroid hormones in urban rivers. Environmental Science & Technology, 2009, 43, pp. 7691-7698. H Kugathas S., Williams R. J., Sumpter J. P. Prediction of environmental concentrations of glucocorticoids: the river Thames, UK, as an example. Environment International, 2012, 40, pp. 15-23. I Brion F., Le Page Y., Piccini B., Cardoso O., Tong S.K., Chung B.C. and Kah O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) Zebrafish embryos. Plos One, 2012, 7, p. 10. J Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Marechal E., Betoulle S., Jaffal A., Ait-Aissa S., Brion F., Thybaud E., Hinfray N., Porcher J. M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. Références 52 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 diverses matrices de l?environnement aquatique [C] [D] [E]. Une majorité de PE environnementaux agissent en se fixant à des récepteurs intracellulaires, tels que les récepteurs des hormones stéroïdes (oestrogènes, androgènes, glucocor- ticoïdes) ou des xénobiotiques (AhR, PXR), et en modulant l?expression des gènes cibles de ces récepteurs. L?emploi de bioessais cellulaires exprimant un gène rapporteur couplé à ces différents récepteurs permet une détection rapide et spé- cifique de ces substances. À l?aide d?une batterie de bioessais in vitro, nous avons ainsi pu dresser des profils d?activités PE dans diverses matrices du milieu aquatique. Le tableau 1 présente des exemples d?activités mesurées dans divers effluents urbains, industriels ou hospitaliers. Ces études ont révélé la présence dans ces effluents de com- posés stéroïdiens autres que les oestrogènes classiquement retrouvés dans ce type d?échantillons. Elles illustrent l?intérêt de ce type de criblage biologique pour caractériser différents échantillons du point de vue qualitatif (détermination de pro- fils d?activités) et quantitatif (détermination de toxiques équi- valents ou TEQ), en préalable à l?analyse chimique plus coûteuse à mettre en oeuvre. Récemment, une étude portant sur la caractérisation (bio-)analytique d?un effluent d?une sta- tion d?épuration montpelliéraine a confirmé l?occurrence de composés stéroïdiens multiples [F]. En plus des hormones oestrogéniques, cette étude a permis d?identifier plusieurs sté- roïdes dans l?effluent, comme des androgènes (testostérone, dihydrotestostérone et épiandrostérone, par exemple), des corticoïdes ou encore la prégnenolone, précurseur des hor- mones stéroïdes chez l?homme, qui contribuait significative- ment à l?activité antiminéralocorticoïde mesurée in vitro dans l?effluent. Ces données, obtenues sur des sites français, corro- borent celles d?autres études récentes menées à l?étranger [G] [H]. En revanche, les effets de ces substances sur les organismes aquatiques restent encore peu renseignés. Nous avons néan- moins pu corréler l?occurrence in situ de corticoïdes (glucocor- ticoïdes, progestatifs) avec des altérations de la reproduction de poissons de rivière en aval d?un site industriel [I]. De plus, nous avons pu montrer au laboratoire que différents andro- gènes et progestatifs peuvent moduler l?expression de l?activité aromatase dans le cerveau de larves de poisson zèbre [J]. L?ensemble de ces travaux montre que l?approche bioanaly- tique permet de mettre en évidence la présence de composés d?intérêt (éco)toxicologique non identifiés a priori dans les listes prioritaires. La caractérisation de l?occurrence et des effets de stéroïdes environnementaux non oestrogéniques, qu?ils soient d?origine naturelle ou synthétique (par exemple, pharmaceutique), s?impose comme une perspective majeure de recherche sur les perturbateurs endocriniens dans l?envi- ronnement. Collaborations P. Balaguer (INSERM U896, Montpellier) ; H. Budzinski (CNRS EPOC-LPTC, université de Bordeaux). Figure 1 Démarche bioanalytique combinant outils cellulaires in vitro et analyses physico- chimiques pour caractériser et identifier des molécules d?intérêt (éco)toxicologique au sein de mélanges environnementaux complexes. PROFILAGE TOXICOLOGIQUE Extrait Bio ? Chim Bio = Chim STOP Vs IDENTIFICATION DE NOUVEAUX POLLUANTS ACTIFS Extrait Fractions actives 2. CONTRIBUTION DE POLLUANTS PRIORITAIRES ? Échantillon (effluent, eau, POCIS, SPMD...) Analyses chimiques ciblées Bio-essais in vitro Fractionnement SPE, RP/NP-HPLC... Bio-essais in vitro Analyses chimiques dirigées 1. 3. ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 53 Tableau 1 - Activités des perturbateurs endocriniens mesurées par une batterie de tests in vitro dans différents types d?effluents. Effluents Activité oestrogénique (ng E2-eq/L) Activité androgénique (ng DHT-eq/L) Activité glucocorticoïde (?g DEX-eq/L) Activité HAP-like (ng BaP-eq/L) A (urbain) 1,6 6.4 n.d. 45 B (urbain) 1,3 14,9 n.d. 86 C (urbain) 0,9 11,4 n.d. 93 D (urbain) 87,9 445,9 n.d. 4 533 E (urbain) 0,7 n.d. n.d. 144 F (urbain) 4,6 6,9 n.d. 97 G (urbain) 2,4 n.d. 1,2 n.d. H (urbain) 3,2 n.d. 0.18 231 I (indust./urbain) 8,2 14,1 n.d. 245 J (industriel) 0,4 n.d. 137,7 n.m. 45,8 n.d. ~1,0 300 LD 0,03 0,5 0,02 2 n.d. : non détecté ; LD : limite de détection ; n.m. : non mesuré ; E2-eq : équivalents estradiol ; DHT-eq : équivalents dihydrotestostérone ; DEX-eq : équivalents dexaméthasone ; Bap-eq : équivalents benzo(a)pyrène. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX Abstract Mechanism-based in vitro and in vivo bioassays are increasingly used as part of integrated bio-analytical strategies, for the monitoring of both classical and emerging chemical contaminants in the aquatic environment. Here, we describe such an approach based on the combination of in vitro screening biological tools and physic-chemical methods and used to detect and identify endocrine disruptive chemicals (EDCs) in different environmental matrices such as effluents, sediment or surface waters. The developed approach is exemplified by the determination of steroid and xenobiotic activities profiles in various wastewater effluents and the further chemical identification of active compounds using bioassay-directed analysis. Eventually, the complementary use of innovative in vivo screening assays using zebrafish provide further useful information on the biological impact of active contaminants or samples, hence improving significantly chemical hazard assessment of analyzed samples. 54 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 FOCUS ACCOMPAGNER LE DÉVELOPPEMENT DES PHYTOTECHNOLOGIES Rodolphe Gaucher Martine Ramel Contributeurs Valérie Bert Depuis plusieurs années, l?INERIS mène des projets scientifiques basés sur des expérimen- tations en vraie grandeur pour évaluer les perfor- mances des phytotechnologies [A] [B]. Parmi les projets en cours, PHYTOSED échelle 1, initié en 2011, étudie l?efficacité et la pérennité de la phytostabilisation aidée, couplée à une valorisation énergétique de la biomasse. La phy- tostabilisation aidée est une technique fondée sur l?utilisation conjointe de plantes et d?amen- dement, pour réduire la disponibilité des élé- ments traces (ET). Ce projet vise à accroître les connaissances sur les transferts des ET entre les différents compartiments environnementaux et à acquérir des données technico-économiques sur la filière mise en oeuvre. Les connaissances acquises dans le cadre des projets précédents ont permis le passage à l?échelle d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les ET [A]. Ce pro- jet financé par l?ADEME et Voies navigables de France (VNF) met en oeuvre, sur un hectare, une combinaison de plantes herbacée (D. cespitosa variété « Barcampsia ») et de ligneux à croissance rapide (Salix variétés « Inger » et « Tordis ») avec un amendement minéral basique. Les premiers résultats montrent le succès de l?établissement de la canche avec un recouvrement au sol proche de 100 %, et celui de la plantation de saules photo 1 . GREENLAND est un projet européen (FP7, KBBE-2010-4, 266124 ; http://www.green- land-project.eu/) dans lequel l?INERIS assure le pilotage des travaux relatifs aux filières de valorisation de la biomasse végétale produite sur des sites pollués par les ET dans le cadre des phytotechnologies. Des essais avec des procédés innovants (par exemple, la solvolyse) et classiques (comme la combustion et la métha- nisation) ont été conduits avec des végétaux her- bacés et ligneux contenant des quantités variées d?ET [C] [D]. L?objectif de ces essais est notam- ment de renseigner sur l?impact éventuel des ET sur le fonctionnement et la performance des procédés et le devenir de ces contaminants tout au long de la filière de valorisation. Les essais de combustion réalisés sur de la biomasse cultivée dans le cadre d?une expérimentation de phyto- extraction sur sol contaminé montrent que le zinc (Zn) et le cadmium (Cd) se retrouvent majori- tairement dans la phase particulaire des fumées et donc qu?un système de filtration efficace per- mettrait de retenir l?essentiel des émissions. Photo 1 Plantation de saules et d?herbacées sur un hectare d?un terrain de dépôt de sédiments pollués par les éléments traces, après incorporation préalable d?un amendement minéral basique (phytostabilisation aidée). A Bert V., Lors Ch., Ponge J.-F., Caron L., Biaz A., Dazy M., Masfaraud J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria. Environ Pollut, 2012, 169, pp. 1-11. B Mench M., Lepp N., Bert V., Schwitzguébel J.-P., Schröder P., Gawronski S., Vangronsveld J., Successes and limitations of phytotechnologies at field scale. Outcomes, assessment and outlook from COST Action 859. Journal Soils Sediments, 2010, 10, pp. 1039-1070. C Bert V., Delplanque M., Del Gratta F., Gaucher R., Collet S. Study of the potential valorization of metal contaminated Salix via phytoextraction by combustion. ICOBTE, 11th International Conference on the biogeochemistry of trace elements, July 3-7, 2011, Florence (Italy). D Bert V., Collet S., Delgratta F., Schnuriger B., Dimitriou J., Herzig R., Vangronsveld J., Mench M., Loppinet-Serani A., Lemaître P., Sarrail G., Pierz A., Siebielec G., Galazka R., Puschenreiter M. Valorisation of plant biomass harvested at trace element- contaminated sites managed by gentle (phyto) remediation options. 2012, Short platform presentation and poster. 9th International Phytotechnology Society (IPS), Hasselt (Belgium), September 2012, pp. 11-14. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 55 L es biomarqueurs peuvent se définir comme un para- mètre mesurable au niveau infra-individuel dont l?altération révèle un risque pour les organismes, voire un risque de non-maintien des populations dans leur milieu [A]. Il s?agit d?outils utilisables pour la surveillance de la qualité des milieux aquatiques, qui permettent d?intégrer les effets globaux des stress environnementaux sur les orga- nismes, tout en considérant les interactions avec les facteurs biotiques et abiotiques. De nombreux travaux ont d?ailleurs mis en avant la pertinence du déploiement des biomarqueurs dans le cadre des programmes de surveillance de la directive- cadre sur l?eau (DCE, 2000/60/CE) pour contribuer à l?atteinte du bon état des masses d?eau [B] [C] [D]. Ces indicateurs bio- logiques restent toutefois peu utilisés dans un contexte régle- mentaire. De récents travaux menés par l?INERIS, en collaboration avec l?Office national de l?eau et des milieux aquatiques (ONEMA) et le laboratoire Interaction animal envi- ronnement de l?université de Reims (IEA), ont mis en lumière l?intérêt de ces outils dans le cadre d?un contentieux environ- nemental lié à un rejet industriel. Étude de cas autour du rejet d?une usine pharmaceutique En 2008, des pêcheurs rapportaient l?existence de goujons (Gobio gobio) présentant un gonflement de l?abdomen associé à une hypertrophie des gonades dans une zone soumise à des rejets d?origine urbaine (deux stations d?épuration de 8 100 et 1 800 équivalents-habitant) et recevant également les effluents d?une industrie produisant des principes actifs médicamen- teux. Afin de déterminer les causes de ces anomalies morpho- logiques, des prélèvements de goujons ont été réalisés par pêche électrique au cours de l?automne 2008 et 2009 sur trois sites, dont deux sont situés en aval des effluents urbains et industriels. En raison de la possible implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets observés, des para- mètres liés à la fonction de reproduction ont été mesurés sur chaque poisson : qui est une protéine oestrogéno- régulée, naturellement présente chez les poissons femelles et ? Contributeurs UTILISATION DES BIOMARQUEURS POUR LA SURVEILLANCE DES REJETS INDUSTRIELS Cas des effluents de l?industrie pharmaceutique Jean-Marc Porcher Wilfried Sanchez A Sanchez W. Utilisation des biomarqueurs pour la surveillance des milieux aquatiques : vers un changement de paradigme dans les programmes de surveillance. Habilitation à diriger la recherche, Université de Reims Champagne-Ardenne, juin 2012, 102 p. + annexes. B Sanchez W., Porcher J.-M. Fish biomarkers for environmental monitoring within the Water Framework Directive. Trends in Analytical Chemistry, 2009, 28 (2), pp. 150-158. C Sanchez W., Bado-Nilles A., Porcher J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête. La Houille Blanche, 2012, 2, pp. 49-54. D Sanchez W., Burgeot T., Perceval O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments. Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), p. 1345. E Brion F., Nilsen B.M., Eidem J.K., Goksoyr A., Porcher J.-M. Development and validation of an enzyme-linked immunosorbent assay to measure vitellogenin in the zebrafish (Danio rerio). Environmental Toxicology and Chemistry, 2002, 28 (8), pp. 1699-1708. F Sanchez W., Sremski W., Piccini B., Palluel O., Maillot-Maréchal E., Betoulle S., Jaffal A., Aït-Aïssa S., Thybaud E., Brion F., Hinfray N., Porcher J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environment International, 2011, 37, pp. 1342-1348. G Gilbert N. Drug waste harms fish. Nature, 2011, 476, p. 265. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX A C B D Figure 1 Coupes histologiques de gonades de goujons échantillonnés en amont (A : ovaire et B : testicule) et en aval (C et D) d?un rejet industriel. C et D correspondent aux gonades d?individus intersexués ; des cellules de la lignée spermatique et ovocytaire sont présentes au sein du même organe. Références 56 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 induite chez les mâles et les juvéniles exposés à des oestro- gènes [E], a été mesurée dans le sang des poissons afin de caractériser une éventuelle exposition à des contaminants oestrogéniques. a été effectuée afin de confirmer le sexe des poissons et de mettre en évidence des perturbations du tissu reproducteur. Le premier type de perturbation examiné est la présence d?intersexe, c?est-à-dire de cellules femelles dans des gonades mâles ou inversement. D?autres anomalies comme les fibroses ou les nécroses sont également recherchées. qui traduit la proportion de gonades dans le poisson a également été calculé afin de mettre en évidence une atteinte au niveau de l?organe reproducteur. Des biomarqueurs liés à la métabolisation des polluants orga- niques (activités catalytiques des cytochromes P450 1A et 3A et de la glutathion-S-transférase), et reflétant l?exposition à différentes familles de contaminants, ont aussi été mesurés tout comme l?activité de l?acétylcholinestérase (AChE) qui est un indicateur d?effets neurotoxiques. Les goujons échantillonnés en aval des rejets se caractérisent par une induction significative de la VTG et une importante intersexualité gonadique figure 1 par rapport aux poissons provenant du site amont. Ce résultat confirme l?implication de polluants perturbateurs endocriniens dans les effets obser- vés. De plus, l?analyse du sexe-ratio des populations de goujons rencontrées sur les sites d?étude montre un déséquilibre de ce paramètre avec, sur les sites en aval des rejets, une diminution du nombre de goujons femelles au profit des individus inter- sexués figure 2. Ce profil de réponse apparaît comme atypique. En effet, peu d?études scientifiques décrivent la masculinisa- tion des populations sauvages, alors que la féminisation est plus couramment observée, notamment en aval des stations d?épuration urbaines. Les réponses observées semblent tou- tefois cohérentes avec la nature du rejet industriel provenant d?une installation impliquée dans la production de substances à activité hormonale, dont les effets masculinisants sont décrits au travers d?études réalisées en laboratoire [F]. La réponse des enzymes de biotransformation et de l?AChE révèle que le cours d?eau subit aussi différentes pressions d?origine urbaine et agricole sur l?ensemble de son linéaire. Dans cette étude, la mise en oeuvre d?une batterie de biomar- queurs a permis de mettre en évidence l?existence d?un phé- nomène de perturbation endocrinienne chez les poissons échantillonnés en aval de rejets urbains, mais aussi indus- triels. Elle a également permis de montrer que sur le cours d?eau étudié, les poissons étaient également soumis à une exposition à des polluants organiques, dont l?origine est indé- pendante des rejets étudiés. Afin d?évaluer une éventuelle conséquence de ces perturbations de la fonction de reproduc- tion au niveau du peuplement piscicole, une étude popula- tionnelle a été réalisée en parallèle sur les trois sites étudiés. Les résultats obtenus mettaient alors en évidence une dimi- nution significative de la densité de poissons entre l?amont et l?aval de la zone d?étude, cette dernière passant de 301 à 74 indi- vidus pour 938 m2. Cette étude montre que les biomarqueurs sont des outils opé- rationnels permettant de déterminer l?origine de perturba- tions morphologiques et de perturbations des peuplements piscicoles observées en aval d?un rejet industriel. Ces indica- teurs biologiques pourraient alors trouver leur place dans le cadre du contrôle d?enquête de la DCE ou du suivi des instal- lations classées. Les résultats obtenus confirment également les conclusions de travaux réalisés dans différents pays [G], montrant que les rejets des usines impliquées dans la synthèse et la formation des médicaments contiennent des substances actives capables d?induire des effets néfastes pour la santé des organismes et le maintien de la biodiversité. Des travaux com- plémentaires sont actuellement en cours afin d?évaluer si l?éta- blissement sélectionné pour cette première étude est un cas isolé ou s?il s?agit d?une généralité non démontrée et que des effets sur la faune aquatique méritent dêtre mieux surveillés en aval d?une majorité d?établissements de l?industrie phar- maceutique. Abstract Biomarkers are described as relevant parameters to assess the effects of aquatic ecosystems in wild fish species and could be used in environmental monitoring activities. In the present study, a set of biochemical and histological indicators was measured in wild gudgeon collected upstream and downstream of urban and pharmaceutical manufacture effluents. These individual end-points were associated to fish assemblage characterisation. Responses of these biomarkers revealed contamination of investigated stream by a mixture of pollutants. Fish from sampled sites downstream of the industrial effluent exhibited also strong signs of endocrine disruption including vitellogenin induction, intersex and male-biased sex-ratio. These individual effects were associated to a decrease of density and a lack of sensitive fish species. This evidence supports the hypothesis that pharmaceutical compounds discharged in stream are involved in recorded endocrine disruption effects and fish population disturbances and threaten disappearance of resident fish species. Overall, this study gives argument for the utilisation of an effect-based monitoring approach to assess impacts of pharmaceutical manufacture discharges on wild fish populations. Figure 2 Analyse du sexe-ratio de la population de goujon (Gobio gobio) échantillonnés en 2008 et 2009 à l?amont et à l?aval d?un rejet industriel. Les effectifs représentent le nombre de poissons analysés au cours de deux années. 100 % n = 32 Amont Aval n = 30 80 % 60 % 40 % 20 % 0 %D is tr ib u ti o n d e s in d iv id u s Femelles Intersexe Mâles ? INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 57 SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Dans ce contexte, l?INERIS étudie les risques liés à cette technologie émergente [A] [B]. Géochimie du système CO2-eau-roche La dissolution du CO2 dans l?eau engendre une acidification du milieu par production d?acide carbonique H2CO3 selon les réactions chimiques (a), (b) et (c). CO2 + H2O = H2CO3 H2CO3 = HCO3 - HCO3- = H+ + CO3 2- L?acidification du milieu, qui résulte de la dissolution du CO2, engendre la dissolution de certains minéraux, notamment les minéraux carbonatés comme la calcite selon la réaction (d). CO2 + H2O + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO3 - Ce type de réaction ? qui peut se produire avec d?autres miné- raux carbonatés comme la dolomite (Ca, Mg), la sidérite (FeCO 3 ) [C], la cérusite (Pb), etc. ? est à l?origine de la libération de nombreux éléments chimiques dans la phase aqueuse du réservoir. Cette dissolution pourra également concerner d?autres minéraux contenant des métaux, par exemple des hydroxydes de fer, selon la réaction (e). 3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2 Les hydroxydes de fer et d?autres minéraux, comme les argiles et les minéraux sulfurés, peuvent contenir des métaux lourds potentiellement toxiques (As, Pb, Zn, Cu, U, etc.). Leur disso- lution pourra donc engendrer une libération de ces éléments dans l?eau du réservoir [D] [E]. En effet, des expériences antérieures ont montré que l?injec- tion de CO 2 en aquifère salin profond pouvait engendrer de fortes augmentations en métaux dissous tels que le fer (Fe) et le manganèse (Mn) dans la saumure profonde [F]. De plus, l?analyse des analogues naturels que sont les eaux profondes naturellement riches en CO 2 (sources hydrothermales) montre la présence de concentrations significatives en métaux [G] [H]. Cette mise en solution de métaux dans l?eau profonde peut engendrer un risque en cas de migration de cette eau en dehors du réservoir de stockage : il s?agit donc d?un risque potentiel à long terme pour la ressource en eau souterraine. Philippe Gombert Jean Rillard Contributeurs L e stockage géologique du CO2 est l?une des solutions envisagées pour limiter l?accumulation de ce gaz à effet de serre dans l?atmosphère. La technique consiste à capter le CO 2 auprès des sources d?émis- sions concentrées (centrales thermiques, chaufferies, cimenteries, etc.), à le transporter, puis à l?injecter dans des roches réservoirs profondes où il devra rester isolé de la sur- face pendant plusieurs milliers d?années. Les sites de stoc- kage ciblés sont principalement des « aquifères salins profonds », qui sont des réservoirs d?eau profonde à forte salinité (ou « saumure »), non utilisable pour l?eau potable, ainsi que d?anciens réservoirs d?hydrocarbures épuisés ou encore des couches de charbon, du fait de leur grande capa- cité d?absorption du CO 2. Dans le cas des aquifères salins profonds, option étudiée ici, le stockage de CO2 s?effectue à la fois par un piégeage mécanique au sein du réservoir étanche, mais également par interactions physico-chi- miques entre l?eau en place et la roche réservoir. Ces inte- ractions CO 2-eau-roche piègent du CO2 par dissolution et par précipitation de nouveaux minéraux. Ces processus sont dépendants de nombreux paramètres intrinsèques du réservoir profond tels que la pression, la température, la porosité, la perméabilité, la composition minéralogique de la roche réservoir, la composition chimique de l?eau, etc. GÉOLOGIQUE DU CO2 OUTILS D?ÉTUDES DES RISQUES DE REMOBILISATION DES MÉTAUX LOURDS Figure 1 Représentation schématique du protocole d?injection-repompage d?eau saturée en CO2 utilisé lors de l?expérience. ? 58 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Photo 2 Mise en place de la colonne d?injection dans le forage. Photo 1 Filtration et conditionnement in situ des échantillons sous azote. ? Dans ce contexte, l?étude du comportement des métaux dans les processus d?interactions CO 2-eau-roche apparaît pri- mordiale pour envisager le stockage géologique du CO2 comme une solution viable à long terme [I] [J]. Protocole, matériel et méthode Afin d?étudier le comportement des métaux intervenant dans ces processus d?interactions, une expérience d?injection d?eau saturée en CO 2 a été effectuée dans un aquifère contenu dans des terrains naturellement riches en métaux (Fe, Mn, Zn, As, Mo, Ba, U, etc.). L?expérience a consisté à injecter 3 m3 d?eau saturée en CO2 dans un forage à 56 mètres de profondeur. La solution injectée a été laissée en contact avec le milieu pen- dant quatre-vingts heures, puis a été repompée pendant soixante-douze heures figure 1 et photo 2 . Une analyse phy- sico-chimique précise des eaux avant et après injection a été effectuée afin d?analyser et de quantifier les perturbations engendrées par l?injection d?eau saturée en CO 2. À noter que la phase de repompage a été poursuivie jusqu?à ce que l?eau pompée soit revenue à sa composition chimique initiale, afin de récupérer l?intégralité de la perturbation générée par l?in- jection du mélange eau-CO 2. Un suivi en continu des para- mètres physico-chimiques (pH, température, redox, oxygène dissous) a été réalisé pendant les phases d?injections et de repompage. Des mesures du Fe2+ par spectrophotométrie et des dosages à l?acide de la capacité tampon des eaux (alcali- nité) ont également été effectués directement sur le terrain. Enfin, des échantillons ont été pris à intervalles réguliers pour des analyses ultérieures d?éléments traces suivant un proto- cole de filtration et d?acidification sous azote dans le but d?évi- ter toute mise en contact des échantillons avec l?atmosphère ou toutes autres pollutions externes photo 1 . Ces échantillons ont ensuite fait l?objet de trois séries d?ana- lyses effectuées au laboratoire RESA (Ressources analytiques) de la Direction des risques chroniques de l?INERIS : par chromatographie ionique pour les cations et anions majeurs (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Li+, SO4 2-, NO3 -, Cl-) par ICPAES1 pour les mesures de Si, Fe, Mn et U et, enfin, par ICPMS2 pour les mesures de Al, Zn, Pb, Cu, As, B, Ba, Mo, Sr. A Poirot N., Thoraval A., Gombert P. Synthèse de l?état des connaissances sur les risques liés au stockage géologique du CO2. Rapport INERIS DRS-08-95145- 11842A, 2008. B Gombert P., Farret R., Lahaie F. Adaptation des outils d?analyse de risques aux futurs complexes de stockage géologique de CO2. Tunnels et ouvrages souterrains, n° 213, mai-juin 2009, pp. 142-153. C Bénézet P., Golubev S., Dandurand J.-L., Schott J. Détermination du produit de solubilité de la sidérite (FeCO3) et de sa cinétique de dissolution en fonction de la température et de la pression de CO2. Séminaire « Captage et stockage du CO2 », 12-13 décembre 2007, Pau, pp. 18-19. D Knauss K. G., Johnson J. W., Steefel C. Evaluation of the impact of CO2, co-contaminant gas, aqueous fluid and reservoir rock interactions on the geologic sequestration of CO2. Chemical Geology, 2005, vol. 217, 3-4, pp. 339-350. E Wang F., Jaffe R. Dissolution of a mineral phase in potable aquifers due to CO2 releases from deep formations, effect of dissolution kinetics. Energy conversion and management, 2004, 45, pp. 2833-2844. F Kharaka Y. K., Cole D. R., Hovorka S. D., Gunter W. D., Knauss K. G., Freifeld B. M. Gas-water-rock interactions in Frio Formation following CO2 injection: Implications for the storage of greenhouse gases in sedimentary basins. Geology, 2006, 34, pp. 577-580. GIEC. Piégeage et stockage du dioxyde de carbone. Résumé à l?intention des décideurs et résumé technique. Rapport spécial du GIEC, 2005, 66 p. G Rillard J. Les fluides hydrothermaux continentaux comme analogues naturels de fuite de fluides profonds riches en CO2 : synthèse bibliographique. Rapport INERIS DRS-10-100887-09969A, 2010. H Rillard J., Toulhoat P., Gombert P. Enseignements tirés de l?étude des éléments traces dans les sources carbogazeuses pour le stockage géologique du CO2. Résumés de la 23e Réunion des sciences de la Terre, Bordeaux, 25-29 octobre 2010, pp. 247-248. I Rillard J., Gombert P., Toulhoat P., Zuddas P. Impact of CO2 injection on groundwater chemistry and trace elements behavior: results from a field experiment. European Mineralogy Conference, septembre 2012, Francfort (Allemagne). J Little M. G., Jackson R. B. Potential impacts of leakage from deep CO2 geosequestration on overlying freshwater aquifers. Environmental Science and Technology, 2010, 44 (23) pp. 9225?9232. Références Notes 1. Inductively coupled plasma atomic emission spectometry. 2. Inductively coupled plasma atomic mass spectometry. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 59 Facteurs d?enrichissement après injection de CO2 Éléments majeurs Mg × 1,5 Ca × 1,5 Si × 1,5 Éléments traces métalliques Zn × 25 Fe × 13 Mn × 5 Al × 3 As × 2 B × 2 Ba × 1,5 Rb × 1,5 Li × 1,3 Alcalino-terreux Sr × 1,3 Tableau 1 - Synthèse des principaux facteurs d?enrichissement mesurés lors de l?expérience d?injection du mélange eau-CO 2 en aquifère. Résultats et discussions L?injection d?eau saturée en CO2 a fortement perturbé le pH de l?eau de l?aquifère, qui est passé de 7,3 à 5,7, du fait de l?acidifica- tion induite par la dissolution du CO 2. On a également observé une augmentation en Ca2+, Mg2+ et HCO3 - dans l?eau de l?aqui- fère, ce qui indique que le système CO2 - eau-roche a bien réagi. Par ailleurs, une forte augmentation des concentrations en métaux a également été mesurée : la concentration en manga- nèse (Mn) a ainsi été multipliée par 5 (par rapport à la concen- tration initiale avant injection du mélange eau-CO 2), celle en fer (Fe) par 13, et celle en zinc (Zn) par 25. D?autres éléments traces tels que l?arsenic (As) ont également montré une aug- mentation significative par rapport aux conditions initiales. Les principaux résultats sont résumés dans le tableau 1 . À l?origine de ces enrichissements, on trouve les processus de dissolution des minéraux composant la roche réservoir, induits principalement par une acidification du milieu et, dans une moindre mesure, par une perturbation du redox de l?eau. Un résultat important à souligner est que les facteurs d?enri- chissements mesurés sont différents selon les éléments chimiques. Ainsi, alors que le zinc (Zn) et l?arsenic (As) étaient dans des concentrations comparables dans l?eau avant l?injec- tion, le facteur d?enrichissement du zinc est supérieur d?un ordre de grandeur à celui de l?arsenic. Ces résultats mettent en avant des phénoménologies différentes dans la phase aqueuse selon les espèces chimiques. En effet, des calculs d?équilibres thermodynamiques montrent que des éléments tels que le fer (Fe) et le zinc (Zn) sont beaucoup plus mobiles dans la phase aqueuse du fait de phénomènes de spéciation, notamment par des anions carbonatés (HCO 3 -). Ce processus de spéciation peut être à l?origine de ces différences de facteurs d?enrichis- sement entre les différentes espèces métalliques mesurées. Conclusion Cette expérience a permis clairement d?identifier, dans les conditions choisies, un phénomène d?enrichissement de l?eau souterraine en métaux dissous suite à l?injection d?eau saturée en CO 2. L?acidification du système par l?acide carbonique est le mécanisme principal à l?origine de cet enrichissement. Par ailleurs, il a été mis en avant que cette dissolution des métaux est accentuée par des phénomènes de spéciation en phase aqueuse par des espèces telles que les anions carbonatés (HCO 3 -). Ce type de phénomène devra être étudié en détail dans la perspective des futurs sites de stockage de CO2. En dehors de l?application spécifique au stockage géologique du CO 2, ce travail a apporté de nombreuses informations inté- ressantes sur le transfert des métaux lourds dans les eaux sou- terraines. Il peut également avoir des applications dans d?autres domaines tels que la gestion des sites et sols pollués, la géothermie, l?exploitation des terres rares, le stockage sou- terrain des déchets, etc. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Carbon Capture and Storage (CCS) is considered as potential solution to mitigate accumulation of greenhouse gas into the atmosphere. However, since many years, several works highlighted the potential environmental impact of those technologies for a long term prospective. Special focus is based on the risk of remobilisation and transfer of metals species into groundwater induced by CO2 perturbation. We performed a field experiment based on single well injection of small volume (3m3) of water-CO2 saturated. This experience was performed in aquifer presented a rock reservoir naturally concentrated in different metals species (Fe, Mn, U, As, Zn, Pb, etc.). We found that CO2 perturbation produced important quantity of carbonate, and an enrichment of several orders of magnitude in metal species concentration (Fe, Mn, Zn, As, etc.) into the groundwater. We propose that acidification due to CO2 injection induced dissolution of minerals, as a first source of metals species. Result showed different enrichment factors, depending on measured metals species. Those differences can be explained by secondary reaction of complexation of metals by carbonate species which could have increased the release of metals species into the groundwater. Abstract 60 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 supérieur, on trouve plusieurs couches de gypse englobées dans les trois aquifères sous-jacents figure 2 : dans l?aqui- fère des marnes infragypseuses (Bartonien supérieur) ; dans l?aquifère marno-calcaire de Saint-Ouen (Bartonien inférieur) ; dans l?aquifère des marnes et caillasses (Lutétien). Fonctionnement du système de dissolution les données recueillies per- mettent de caractériser les trois aquifères : le plus superficiel, dont la morphologie de la surface piézométrique est restée sensiblement la même depuis dix ans ; captifs et dont la charge dépasse celle de l?aqui- fère des marnes supragypseuses. D?un point de vue hydrochimique, c?est l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen qui possède le potentiel de dissolution du gypse le plus important (vitesse de dissolution de 0,17 g/jour d?après les mesures in situ réalisées au cours de l?étude) par rapport à l?aquifère des marnes infragypseuses (0,01 à 0,12 g/ jour). ont permis de répertorier 116 fontis et 134 affaissements dans la zone du bois actuel- lement fermée au public, révélant notamment une zone active d?affaissement au centre du bois (10 mm d?affaissement maxi- mal entre 1998 et 2008). Si l?on considère l?épaisseur de gypse cumulée et le potentiel de dissolution de l?aquifère du calcaire de Saint-Ouen, on estime que c?est l?eau de cet aquifère (sous-saturée), en sur- pression sous la 4e masse de gypse, qui, par drainance, pro- voque les dissolutions les plus significatives. Deux configurations peuvent se présenter figure 3 : En l?absence de la 3e masse de gypse, la dissolution de la 4e masse conduit à un affaissement de surface sans création de vides francs. Ces vides francs créés par dissolution ont ten- dance à apparaître lorsque les deux masses (3e et 4e) sont pré- L ? impact en surface du développement de cavités de dis- solution dans des couches de gypse peut s?avérer très important pour les infrastructures [A] [B] [C] [D] [E]. En France, la région parisienne est fortement impac- tée par ces phénomènes de dissolution liés au gypse présent dans les terrains d?âges bartonien et lutétien. Le fonctionne- ment hydrogéologique y est très complexe, caractérisé par plusieurs aquifères superposés, intervenant dans le processus de dissolution. La Direction des risques du sol et du sous-sol (DRS) mène depuis plusieurs années des travaux de recherche sur la dis- solution des horizons géologiques solubles. L?un des objectifs de ces travaux est d?améliorer l?évaluation des risques de mou- vement de terrain liés à ce type de mécanisme. Cette étude, réalisée en collaboration avec le département de Seine-Saint- Denis, a permis d?étudier dans le détail les mécanismes moteurs du processus de dissolution dans un contexte typique du Bassin parisien et de développer une méthodologie adaptée à l?évaluation de l?aléa mouvement de terrain dans ce type d?environnement. Contexte Le bois de la Tussion, situé sur la commune de Villepinte, à environ 15 km au nord-est de Paris, correspond à une zone forestière couvrant 18,6 ha figures 1a et 1b . Dans le secteur d?étude, au-dessous des marnes infragypseuses du Bartonien Amélie LecomteArnaud Charmoille ÉVALUATION DE L?ALÉA MOUVEMENT DE TERRAIN LIÉ AUX PROCESSUS NATURELS DE DISSOLUTION DES ROCHES Contributeurs Figure 1a Localisation du secteur étudié (Google Earth). SEVRAN VAUJOURS VILLEPINTE INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 61 sentes, la résistance mécanique de l?ensemble non dissous (partie supérieure de la 4e masse, marnes à pholadomies sus- jacentes et 3e masse) étant suffisante pour maintenir la cavité ouverte. Lorsque sa taille devient critique et que l?épaisseur de gypse à son toit ne suffit plus à maintenir le poids des terrains sus-jacents, celle-ci s?effondre. Elle provoque la remontée d?une cloche de fontis qui peut atteindre la surface. Élaboration et application d?une méthodologie d?évaluation de l?aléa mouvement de terrain La méthodologie d?évaluation de l?aléa fontis et affaissement sur le secteur du bois de la Tussion est définie en fonction de la prédisposition à la dissolution, de la prédisposition à l?occur- rence d?un type de désordre (affaissement ou fontis) et de l?intensité de ces désordres. a. Évaluation de la prédisposition à la dissolution La prédisposition à la dissolution s?appuie sur le croisement de trois critères indispensables à la mise en place d?un méca- nisme de dissolution (existence du gypse, potentiel de disso- lution de l?eau, écoulement tableau 1 ). b. Évaluation de la prédisposition à l?occurrence d?un type de désordre (fontis ou affaissement) Afin de déterminer la prédisposition à l?apparition d?un type de désordre (fontis ou affaissement), la prédisposition à la dissolution a été croisée avec un facteur aggravant représenté par la densité du nombre de désordres considérés calculée à partir des observations faites in situ. Sa valeur n?est prise en compte que lorsque sa classe est supérieure en gravité à la pré- disposition à la dissolution déjà établie. Figure 1b Paysage à l?intérieur du bois de la Tussion. Figure 2 Log stratigraphique des terrains, représentatif du sous-sol du bois de la Tussion. Critère Niveau Définition Minéralogique : épaisseur de gypse cumulée (m) peu sensible h < 1 Résidus de 4e masse et/ou présence de lentilles dans les marnes infragypseuses ; absence de la 3e masse sensible 1 < h < 3,5 4e masse de gypse présente avec localement une épaisseur importante ; absence de la 3e masse de gypse très sensible h > 3,5 3e et 4e masses de gypse présentes ; épaisseurs cumulées de gypse importantes Hydrochimique : concentration en sulfates de la nappe des marnes infragypseuses (mg/l) peu sensible 1 200 < SO4 2- < 1 600 Quasi-saturation avec le gypse ; eaux peu agressives vis-à-vis du gypse sensible 800 < SO4 2- < 1 200 Concentrations intermédiaires représentatives de secteurs en cours de dissolution très sensible 350 < SO4 2- < 800 Potentiel de dissolution important vis-à-vis du gypse Hydraulique : cote NGF de la nappe des marnes infragypseuses (m) non affecté NGF > 55 Piézométrie de la nappe conforme à la piézométrie régionale peu sensible 54 < NGF < 55 Zone où le gradient hydraulique augmente du fait de la présence très sensible 53 < NGF < 54 Zone où le gradient hydraulique est maximal Tableau 1 - Critères d?évaluation de la prédisposition à la dissolution. ? SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 62 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Figure 3 Schéma conceptuel du fonctionnement hydrogéotechnique du système de dissolution identifié dans le sous-sol du bois de la Tussion. Figure 4 Carte de l?aléa fontis établi sur le territoire du bois de la Tussion. ? c. Évaluation de l?intensité pour chaque type de désordre Le critère habituellement retenu pour qualifier l?intensité d?un fontis est son diamètre. Si l?on se réfère aux données acquises lors des campagnes d?investigations géotechniques, la gamme de dimensions de fontis (environ 4 m de diamètre) représente une intensité de classe modérée [F]. L?intensité des affaissements a été évaluée à partir des dimen- sions de chaque désordre relevé lors de la campagne d?inves- tigations géotechnique. La mise en pente moyenne des affaissements relevés à la surface du bois de la Tussion est supérieure à 6%. L?intensité résultante est de classe élevée [F]. d. Évaluation de l?aléa pour chaque type de désordre La détermination des différents niveaux d?aléa figure 4 à la surface du bois consiste à croiser la prédisposition déterminée pour chaque type de désordre avec son intensité associée. L?évaluation de l?aléa a permis de déterminer différentes zones de risque vis-à-vis de l?usager piéton pour chacun des deux types de désordre. Dans le cas étudié, c?est l?aléa fontis qui est le plus contraignant pour les personnes. Cette cartographie du risque a servi de base pour proposer différentes stratégies d?aménagement du bois, assorties ou non de mesures de surveillance. Conclusion Un modèle de fonctionnement hydrogéotechnique du sous- sol du bois de la Tussion a été établi à partir d?une approche couplée intégrant des données hydrogéologiques, hydrochi- miques et géotechniques acquises in situ. L?expérience de la DRS dans l?évaluation de l?aléa a permis le développement d?une méthodologie spécifique d?évaluation de l?aléa mouve- ment de terrain lié à la dissolution tout en intégrant les données quantitatives du site. Au-delà de son application au site du bois de la Tussion, le tra- vail méthodologique réalisé au cours de cette étude ouvre des perspectives à l?échelle du département ou d?une région, comme celle de l?Ile-de-France, quant à l?évaluation des aléas liés aux processus de dissolution naturelle. Abstract The Tussion Wood, close to Paris is affected by regular sinkholes development due to gypsum dissolution. The insufficient knowledge concerning formation and evolution of these natural origin sinkholes makes it difficult to apply suitable protective solutions for inhabitants safety. In order to develop this knowledge, INERIS has performed a hydrogeological and geotechnical studies of this area. They aim to evaluate the ?ground movement? risk. As these are evolutive phenomena, it is necessary to have extensive knowledge on the hydrogeological functioning of the site, the underground water flows being at the origin of the dissolution. A Toulemont M. Les risques d?instabilité liés au karst gypseux lutétien de la région parisienne ? Prévision en cartographie. Bull. de liaison P et Ch, n° 150/151, réf. 3192, 1987, pp. 109-116. B Klimchouk A. et al. Dissolution of gypsum from field observations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), pp. 37-48. C Klimchouk A. Hydrogeology of gypsum formations. International Journal of Speleology, 1996, 25 (3-4), Chapter 1.6, pp. 83-89. D Gutiérrez F., Cooper A. H. Identification, prediction and mitigation of sinkhole hazards in evaporite karst areas. Environ Geol, 2007, 53, réf. : doi10.1007/s00254-007-0728-4, pp. 1007-1022. E Thierry P., Rivet F., Vanoudheusden E. Scénarios risque mouvements de terrain (y compris effondrement de cavités) dans les agglomérations urbaines : développement méthodologique. Rapport BRGM RP-56243-FR, 2008. F Didier C. L?élaboration des plans de prévention des risques miniers (PPRM). Guide méthodologique, INERIS DRS-06-51198/R01, 2006. Références INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 63 S uite aux différents affaissements ayant affecté les secteurs sud et centre du bassin ferrifère lorrain après la fermeture de l?exploitation minière (Auboué, Moutiers, Moyeuvre, etc.), diverses analyses furent entreprises pour mieux comprendre l?origine de ces phéno- mènes et mieux les anticiper [A]. Contrairement à ce que l?on pouvait craindre à la lumière des événements survenus dans les autres sous-bassins, les mois qui suivirent l?ennoyage du sous-bassin nord n?engendrèrent pas de nouveaux mouve- ments de grande ampleur, hormis, plusieurs années plus tard, sur la commune d?Angevillers. Souhaitant mettre à profit le retour d?expérience disponible sur l?ennoyage de travaux miniers sur un aussi vaste secteur géographique, un travail d?analyse a été engagé, en partena- riat avec l?université de Johannesburg (Afrique du Sud) et Geoderis. L?objectif est de mieux comprendre le comporte- ment à long terme des piliers et, notamment, leur réponse à l?ennoyage [B] [C]. Objectifs de l?analyse, choix de l?approche et constitution de la base de données Pour proposer une approche différente et complémentaire à la démarche « déterministe » systématiquement utilisée en France (essais en laboratoire, puis extrapolation de résis- tance à l?échelle in situ), il nous a semblé intéressant de développer une approche similaire à la démarche Frédéric PoulardChristophe Didier ÉVALUATION DE LA RÉSISTANCE À LONG TERME DES PILIERS DES MINES DE FER DU BASSIN LORRAIN Contributeurs Figure 1 En rouge : exemple de secteur rompu ayant donné lieu à désordre en surface ; en vert : secteurs voisins dont les dimensions de piliers augurent de leur stabilité. A Didier, C. Postmining management in France: situation and perspectives. Risk Analysis, 2009, 29 (10), pp. 1347- 1354. B Van der Merwe J.-N., Didier C., Poulard F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin. 12th Int Congress on Rock Mechanics, Beijing, China, October 18-21, 2011, pp. 611-612. C Didier C., Van der Merwe J.-N., Poulard F. Back analysis on the Lorraine iron ore pillars behavious. international congress on the management of mining wastes and closed mines. GESRIM 2012, Marrakech, Maroc. 3-6 avril 2012. D Salamon M.-D.-G., Munro A.-H. A study of the strength of coal pillars. J. S Afr Inst Min Metall, September 1967, pp. 56-67 E Didier C., Josien J.-P. Importance of failure mechanisms for management of surface instability risk. 10th International Congress of the ISRM. September 8-12, 2003, Sandton, South Africa, pp. 243-248. Références SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ? 64 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 développée par Salamon et Munro en 1967 [D], qui fait aujourd?hui référence dans le monde minier anglo-saxon. Celle-ci s?appuie sur la détermination d?une loi de résistance « empirique » des piliers permettant de différencier au mieux les piliers « rompus » des piliers « sains ». La démarche s?appuie sur l?hypothèse majeure suivante : à l?échelle du bassin de risque, la résistance des piliers dépend plus de leurs dimensions et surtout de leur « géométrie » que des variations de propriétés du massif rocheux. Cette géo- métrie étant principalement définie par deux grandeurs caractéristiques : la largeur, w, et la hauteur, h, il vient : ? s : résistance des piliers, en MPa. Figure 2 Valeurs des « aires de superposition » des distributions des coefficients de sécurité pour les piliers sains et rompus en fonction des valeurs de ? et ?. w0.4 ?s = 8.3 (en MPa) h0.5 w et h : respectivement largeur et hauteur des piliers. k, ? et ? : paramètres à définir en fonction du bassin de risque considéré. La qualité de la base de données est un élément clé de la démarche. La base doit intégrer un nombre suffisant de piliers, certains rompus, d?autres stables. Les « rompus » corres- pondent aux désordres ayant affecté, par le passé, les mines du bassin [E]. Une quinzaine de cas ont été retenus, le plus ancien datant de 1902 (Audun-le-Tiche) et le plus récent de 2009 (Angevillers). Pour chaque secteur, une « maille repré- sentative » est définie pour caractériser la géométrie des piliers dans la zone rompue. À l?opposé, une soixantaine de piliers « sains », jugés stables à long terme1 ont été introduits dans la base, afin de permettre l?élaboration de la loi empirique. Certains de ces piliers « sains » ont été systématiquement sélectionnés dans des quartiers environnant les zones rompues figure 1 afin que les échan- tillons « rompus » et « sains » ne présentent pas de biais systé- matique, du fait de leur situation géographique ou de leur ancienneté. Enfin, de manière innovante au regard de l?approche de Salamon, une troisième famille a été constituée : les piliers jugés « suspects », à savoir ceux qui présentent une résistance mécanique insuffisante pour garantir leur stabilité à long w? h? ?s = k terme, mais à propos desquels on ne dispose d?aucun indice laissant supposer qu?ils sont déjà effondrés2. Environ 80 piliers « suspects » représentant cette classe intermédiaire ont ainsi été identifiés, en veillant là aussi à assurer un échantillonnage géographique aussi satisfaisant que possible. C?est donc une base de données compilant plus de 170 échan- tillons de piliers qui a ainsi été constituée en s?appuyant sur la base LORFER mise à disposition par Geoderis. Méthodologie d?élaboration de la formule retenue et application au cas étudié La discrimination des piliers stables et instables est menée sur la base des facteurs de sécurité (rapport entre résistance du pilier et niveau de contrainte verticale). Une approche para- métrique permet de trouver le couple de valeurs (a, b) pour lequel la « zone de superposition » entre la distribution normale des valeurs de coefficients de sécurité calculés pour les piliers rompus et pour les piliers stables apparaît être la plus limitée. La figure 2 synthétise les résultats des simulations menées. Elle présente une cartographie de la valeur de l?aire de super- position entre les distributions de coefficients de sécurité stables et rompus, exprimée en pourcentages. Le centre de gravité de la classe minimale (inférieure à 17 %) correspond à la combinaison ? = 0,4 et ? = 0,5. En ce point, l?aire de super- position est de 7,9 %. Par principe, on norme alors la loi pour centrer la moyenne de la distribution des piliers rompus sur 1. Il vient dès lors k = 8,3 MPa. La loi de résistance s?exprime donc : Notes 1. Sur la base de l?estimation de la résistance in situ à long terme des piliers, estimée à 7,5 MPa par le comité d?experts, en s?appuyant sur divers retours d?expérience et interprétations d?essais de laboratoire. 2. La plupart des chantiers étant désormais inaccessibles, ces indices se limitent au développement d?instabilités en surface. La figure 3 représente, sur cette base, la distribution des trois familles de piliers décrites précédemment (« rompus », « sus- pects », « stables »). On constate que l?aire de recouvrement entre les familles « rompus » et « stables » est bien limitée, ce qui traduit une fiabilité prometteuse de l?approche (les piliers rompus sont bien sensiblement différents des piliers stables en termes de géométrie). INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 65 Lorsque l?on applique la formule obtenue en différenciant les sous-bassins, il apparaît que les piliers rompus présentent une distribution plus défavorable au sud qu?au nord (ce qui explique pour partie la forte réactivité du sous-bassin sud à l?ennoyage). Les piliers « suspects » des différents sous-bassins présentent par ailleurs une distribution très proche de celle des piliers récemment rompus dans le sous-bassin nord. Ceci témoigne du fait que leur « potentiel de stabilité » demeure donc très faible. Enfin, la figure 4 suggère que l?approche développée semble également prometteuse en termes de cinétique de rupture. Elle illustre en effet le positionnement des « instabilités histo- riques » sur la loi de distribution en différenciant les « effondre- ments brutaux » des « affaissements progressifs ». À de très rares exceptions près, qu?il conviendra d?analyser, la démarche permet une différenciation claire entre les phénomènes. Conclusions et perspectives Une loi empirique de résistance des piliers a été établie pour le bassin ferrifère lorrain, sur la base d?une analyse en retour d?expérience des instabilités observées durant environ un siècle d?exploitation et une décennie d?abandon (arrêt puis ennoyage). Les premiers résultats s?avèrent encourageants. L?approche sera désormais affinée sur la base de nouvelles instabilités produites récemment, mais non encore intégrées jusqu?ici dans la base des « événements historiques ». La définition d?une loi normale ouvre la voie au développement d?une approche probabiliste de caractérisation du « potentiel de rupture » des piliers, qui permettra d?analyser précisément les différents secteurs du bassin minier jugés potentiellement instables et de prendre ainsi les dispositions de gestion du risque les plus adaptées aux différents contextes. Co-contributeur Nielen Van der Merwe, University of the Witwaterstrand, Johannesburg, South-Africa. Figure 3 Distributions normales des facteurs de sécurité pour les piliers stables, suspects et rompus. Figure 4 Positionnement des instabilités passées (en rouge effondrements, en vert affaissements). After one hundred years of activity, mining in the Lorraine iron ore basin has ceased. Following several surface instabilities, investigations into methods of evaluating underground long-term stability were initiated few years ago. This paper concerns the latest Abstract developments in the field of pillars stability evaluation as input into the risk assessment procedures. The methodology is based on the empirical back analysis philosophy developed by Salamon in South African coalfields afer the Coalbrook disaster. A strength formula resulting in the best possible separation of data bases of safety factors of failed and intact pillar cases was determined. The first results appear quite promising. Work is ongoing into the kinematics of failure as well as the distinction between different zones of the basin and the development of a ?Failure Potential Index?. SITES ET TERRITOIRES/RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL ANNEXES ANNEXES 67 Programmes 190 68 L?INERIS, partenaire de 45 programmes européens 70 Programmes de recherche soutenus par l?ANR 71 Autres programmes 72 Sujets de thèses sélectionnés en 2012 73 Gouvernance scientifique 76 Les indicateurs du contrat d?objectifs 2011-2015 77 Publications DIRECTION DES RISQUES CHRONIQUES DIRECTION DES RISQUES ACCIDENTELS DIRECTION DES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 2 (EVARISTE) LISTE AU 31 JUILLET 2012 DES AXES DE RECHERCHE EN COURS PROGRAMMES 190 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 67 Axes de recherche soutenus par le ministère chargé de l?Écologie Recherche dans les domaines de l?énergie, du développement et de l?aménagement durable ANNEXES 68 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 COSMOS Integrated in silico models for the prediction of human repeated dose toxicity of cosmetics to optimise safety DIESE Détermination d?indicateurs environnementaux pertinents : une stratégie pour l?Europe GEDSET Gestion des sédiments transfrontaliers CITYCHLOR Tackling urban soll and groundwater contamination caused by chlorinated solvents MACC2 Monitoring atmospheric composition and climate interim implementation PREDICT-IV Profiling the toxicity of new drugs: a non animal-based approach integrating toxicodynamics and biokinetics MACC Monitoring atmospheric composition and climate CITEAIR2 Common information to european air EC4MACS European consortium for modelling of air pollution and climate strategies AQUAREHAB Development of rehabilitation technologies and approaches for multipressured degraded waters and the integration of their impact on river basin management CARBOLAB Improving the knowledge of carbon storage and coal bed methane production by in situ underground tests NANOFOL Nanobiodevices for targeting chronic inflammatory diseases GREENLAND Sustainable management and gentle remediation of trace element contaminated land HUGE 2 Hydrogen oriented underground coal gasification for Europe - Environmental and safety aspects RFCS MISSTER Mine shats: improving security and new tools for the evaluation of risks DEMCAMER Design and manufacturing of catalytic membrane reactors by developing new nano-architectured catalytic and selective membrane materials HEROIC Health and environmental risks: organisation, integration and cross-fertilisation of scientific knowledge ATO PICA Atopic diseases in changing climate, land use and air quality EnviroMonitor Demonstration of an on-site automated environmental monitoring Q-NANO A pan-european infrastructure for quality in nanomaterials safety testing OCTAVIUS Optimisation of CO2 capture technology allowing verification and implementation at utility scale COMEX Vulnérabilité des bâtis MARINA Managing risks of nanoparticles SANOWORK Safe nano worker exposure scenarios INTEG-RISK Early recognition, monitoring and integrated management of emerging, new technology related, risks NANODEVICE Novel concepts, methods and technologies for the production of portable, easy to use devices for the measurement and analysis of airborne engineered nanoparticles in workplace air CO2 PipeHaze Quantitative failure consequence hazard assesment for next generation CO2 pipelines: the missing link FONTIS Validation de méthodes et d?outils de reconnaissance et surveillance de zones à risque de fontis HELIOS High energy lithium-ion storage solutions EDA-EMERGE Innovative biodiagnosis meets chemical structure elucidation - Novel tools in effect directed analysis to support the identification and monitoring of emerging toxicants on a european scale ETC/ACM European topic centre on air pollution and climate change mitigation L?INERIS PARTENAIRE DE 45 PROGRAMMES EUROPÉENS (au 31 juillet 2012) Programme piloté par l?INERIS. INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 69 TOSCA Technology opportunities and strategies toward climate-friendly transport STABALID Stationary batteries Li-ion safe deployment NECOBAULT New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials CO2 QUEST Techno-economic assessment of CO2 quality effect on its storage and transport I2MINE Innovative Technologies and concepts for the intelligent deep mine of the future HELIX The human early-life exposome: novel tools for integrating early-life environmental exposures and child health across Europe ERANET SAFERA Outil de coordination européen et de programmation des appels d?offres nationaux dans le domaine de la sécurité industrielle EDEN End-user driven demo for cbrNe CALEIDOS Harmonisation des exigences réglementaires et de la recherche scientifique grâce à plusieurs actions visées à la mise en place d?une formation technique destinée à toutes les parties prenantes du règlement REACh APPRAISAL Air pollution policies for assesment of integrated strategies at regional and local scales 4FUN Établissement d?un outil de toxicologie quantitative pour prédire les effets des substances au niveau des organes NANOREG Common european approach to the regulatory testing of nanomaterials NANOSTAIR Establishing a process and a platform to support standardisation for nanotechnologies implementing the STAIR approach MARSITE1 Recherche des signes précurseurs de séisme et de glissement de terrain en mer de Marmara et à Istanbul (Turquie) Programme piloté par l?INERIS. ANNEXES Programmes pilotés par l?INERIS. 70 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 2008 AgingNano&Troph Impact environnemental des résidus de dégradation des nanomatériaux commercialisés : devenir, biotransformation RISKER Recherche intégrée des impacts sanitaires et environnementaux de la contamination par les polluants organiques persistants aux îles Kerguelen FLUXOBAT Développement d?outils optimisés pour l?évaluation des transferts de composés organiques volatils depuis une source dans le sol ou la nappe vers l?air atmosphérique extérieur et l?air intérieur des bâtiments 2009 AMORE Analyse multicritère pour le développement d?un outil d?aide à la décision en vue de la prévention des risques environnementaux NANOCARA Caractérisation globale (taille, concentration, composition en ligne) des nanoparticules produites par des procédés en phase gazeuse SLAMS Études multidisciplinaires du mouvement de Séchilienne : aléas, risques associés et conséquences socio-économiques NANOFRESES Nanoparticules de fer pour la remédiation des eaux souterraines 2010 BARPPRO Dimensionnement des barrières physiques de protection contre la propagation d?ondes de souffle consécutives à une explosion INCERDD Prise en compte des incertitudes pour les décisions durables PREDIMOL Prédiction des propriétés physico-chimiques des produits par modélisation moléculaire TRISTAN Structures intrinsèquement sûres aux tirs d?armes et aux engins improvisés ECHIBIOTECH Outils innovants d?échantillonnage, d?analyses chimiques et biologiques pour le suivi de traitements avancés des eaux usées et des boues BIOFILTREE Filtration biologique pour la réduction des éléments traces métalliques dans la biomasse des arbres 2011 CARMEN ? ESSAIS MÉTAUX Carmen ? Essais métaux Ntc DEMETER Démonstration de la faisabilité technique et économique d?une boucle de stockage/déstockage d?électricité renouvelable sur méthane de synthèse au moyen d?un électrolyseur à haute température réversible CIPRES Caractérisation des impacts potentiels du stockage géologique du CO2 sur la qualité de la ressource en eau souterraine PIVERT IEED, Picardie Innovation Végétale, Enseignement et Recherches Technologiques POLYSAFE Conduite en sécurité des réacteurs-échangeurs intensifiés continus en milieu polyphasique INTERNATECH Étude pluridisciplinaire de la réduction des risques NaTech dans un monde complexe : tirer les leçons du séisme de Tohoku au Japon en appliquant la méthode ERRA NaTech du projet iNTeg-Risk PROGRAMMES DE RECHERCHE soutenus par l?Agence nationale de la recherche ? ANR (en cours au 31 juillet 2012) Programmes pilotés par l?INERIS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 71 ADEME ATTENA Acceptation de l?atténuation naturelle des polluants organiques Programme d?étude des pesticides dans l?air de logements d?agriculteurs mis en oeuvre par ATMO Nord?Pas-de-Calais PEREN BOIS Biomasse énergie CAPHEINE 2 Caractérisation des phénomènes de transfert en zone insaturée des éléments traces EMILIBS Développement d?un dispositif de mesure de métaux lourds en continu par spectroscopie LIBS Valorisation COMRISK Organiser l?implication des populations dans l?évaluation et la gestion des sites pollués BIOHEALTH Health effects of particulate emissions from small scale biomass combustion SALUT?AIR Changement climatique et stratégies de lutte contre le transport de la pollution à longue distance PRIMEQUAL 2 Qualité de l?air à l?intérieur des bâtiments et des transports : caractérisation des émissions POST- EXPLOITATION Gestion du biogaz des lixiviats pendant la phase de post-exploitation ? Étude et évaluation des méthodes d?oxydation de méthane et traitement de lixiviats par atténuation naturelle APIFLAME Développement d?un module opérationnel de calcul des émissions de feux de forêt en Europe CARACITYCHLOR Outils de caractérisation des pollutions des COV dans les eaux souterraines et les sols Écotoxicité des matières fertilisantes organiques PECMICMOG Les interactions perturbateurs endocriniens ? micro-organismes et matières organiques, moteurs de l?écodynamique et de l?impact des polluants au sein d?écosystèmes épuratoires OFRIR+ Observatoire français des ressources dans les infrastructures PHYTOSED Efficacité et pérennité de la phytostabilisation aidée sur un sédiment excavé contaminé par les éléments traces EMBRUVE Émissions atmosphériques liées au brûlage de véhicules NANOFlueGas Caractérisation et réduction des émissions particulaires issues de l?incinération des déchets contenant des nanomatériaux manufacturés PASSCITYCHLOR Tests croisés de capteurs passifs pour la nappe sur sites ateliers français et flamand ANOPE Analyse des nouveaux polluants pour la déclaration E-PRTR ERANET BIOENERGY : EN-PME-TEST Common European method for the determination of particulate matter emissions of solid fuel burning appliances and boilers OSSIMED Outil spécifique au site de mesure et suivi des émissions diffuses Caractérisation des substances émergentes dans les boues et les composts de boues urbaines DIMENSION Impact métaux particules/bioaccess PHYTOAGGLO Intégration des phytotechnologies de gestion et de traitement des sols pollués dans un projet de renouvellement urbain de la communauté d?agglomération creilloise PHYTOSED Échelle 1 Parcelle expérimentale de grande taille PRO-EXTERN ? AAP R&D Analyses coûts-bénéfices du recyclage des déchets urbains en agriculture MANAUS et MANAUS II Méthodologie d?analyse unifiée et de gestion des risques liés au stockage géologique de CO2 ACHIA Air pollution and climate change health impact assessment État de l?art émission combustion biomasse PassSolAir Capteurs passifs pour l?air du sol IZNOGOUD Impacts des ZAPA, nouvelle génération d?outils de diagnostic et d?évaluation des bénéfices sanitaires et économiques attribuables aux restrictions de circulation Pesticides glyphosate air intérieur, air extérieur Protocole ETV Préparation d?une méthodologie d?évaluation adaptée au domaine de l?application : nouvelles technologies de l?énergie MEDDE PICASO ALTERNATIVES Places des méthodes alternatives en expérimentation animale dans le domaine santé-environnement : prise en compte des attentes sociétales AUTRES PROGRAMMES ANNEXES (financements sur fonds publics) ? en cours au 31 juillet 2012 72 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 RISQUES CHRONIQUES Prédiction de la cinétique et des effets des mélanges de substances chimiques (cosmétiques) à partir de modèles QSARs et de tests réalisés in vitro sur des cellules humaines Impact de la contamination plurimétallique sur le milieu aquatique et conséquences sur les réponses immunitaires et les capacités adaptatives du poisson Méthodologie d?évaluation pour la sélection des meilleures techniques disponibles Réactivité chimique et photochimique des hydrocarbures aromatiques polycycliques et de leurs dérivés nitrés et oxygénés associés aux aérosols atmosphériques : approche de laboratoire et de terrain RISQUES ACCIDENTELS Étude des émissions liées à l?incinération de matériaux nanostructurés et incidence éventuelle sur les procédés industriels Outils d?aide à la décision pour une gestion intégrée des risques Contribution à la prédiction des effets des réactions Na-H20-air dans les réacteurs électronucléaires type RNR de IVe génération : applications au programme ASTRID Les signaux faibles : comment les capter et comment leur donner du sens ? Rôle du rayonnement thermique dans les mécanismes de propagation des flammes dans les nuages de poussières RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL Étude des effets de l?eau sur les mécanismes de déformation et de rupture affectant les carrières de craie Développement d?un outil numérique de prédiction de la séismicité synthétique des mines souterraines profondes SUJETS DE THÈSES SÉLECTIONNÉS EN 2012 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 73 LE CONSEIL SCIENTIFIQUE INVITÉS PERMANENTS DU CONSEIL CORE (COMMISSION D?ORIENTATION DE LA RECHERCHE ET DE L?EXPERTISE) Neil Mitchison Président du Conseil Représentant de la Commission européenne en Écosse Francelyne Marano Vice-présidente Professeur des universités Laboratoire de cytophysiologie et toxicologie cellulaire (LCTC) Paris Diderot-Université Paris VII Véronique Bach Professeur des universités en physiologie humaine Université de Picardie-Jules-Verne Marta Heitzmann Senior Vice President Research & Innovation Areva Christian Blaise Chercheur scientifique Responsable de l?unité Toxicologie aquatique Centre Saint-Laurent, Montréal, Québec (Canada) Alain Desroches Professeur Codirecteur du pôle Santé et biotechnologies École centrale de Paris Patrick Landais Directeur scientifique Andra Nadine Gabas Présidente de la commission Risques accidentels Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Rémi Maximilien Président de la commission Risques chroniques Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Jean-Louis Durville Président de la commission Risques sol et sous-sol Coanimateur du collège Techniques de la construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie COLLÈGE ACADÉMIQUE André Laurent Professeur Laboratoire des sciences du génie chimique ? CNRS École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy COLLÈGE INDUSTRIEL Jean-Charles Boutonnet Chef du département Toxicologie et Environnement Arkema Henri Molleron Directeur Environnement Colas Manoelle Lepoutre Directeur du développement durable Total S.A. Philippe Lubineau Responsable Recherche et développement mécatronique et développement durable ? Cetim Direction de l?Agence de programme COLLÈGE ÉLUS Michel Guilloux Adjoint au maire Mairie de Feyzin (69) René Drouin Maire Mairie de Moyeuvre-Grande (57) COLLÈGE SYNDICATS Gérald Hayotte CFDT Louis Persico CFE-CGC COLLÈGE ASSOCIATIONS Maryse Arditi Pilote du réseau Risques et impacts industriels France Nature Environnement Francis Glemet Porte-parole Coordination nationale médicale santé environnement Ariane Vennin Porte-parole Écologie sans Frontière Éric Pracisnore Vice-président CLCV COLLÈGE ÉTAT Cédric Bourillet Sous-directeur des Risques accidentels Direction générale de la Prévention des risques Service des risques technologiques Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Claire Hubert Chef du service de la recherche (représentée par Lionel Moulin, chef de la mission Environnement, risques et santé) Direction de la Recherche et de l?Innovation Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie GOUVERNANCE SCIENTIFIQUE (au 31 juillet 2012) ANNEXES 74 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 Rémi Maximilien Président Attaché au directoire de la direction des Sciences du vivant CEA Vincent-Henri Peuch Vice-président Responsable de la division Chimie atmosphérique Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme Robert Barouki Directeur unité INSERM U747 UFR Biomédicale Paris Descartes-Université Paris V Jean-Yves Bottero Directeur de recherche CNRS Directeur du GDRI ICENT CEREGE UMR 6635 CNRS Hélène Budzinski Laboratoire de physico et toxico-chimie de l?environnement (LPTC) Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux Université Bordeaux I Thierry Caquet Écologie et santé des écosystèmes UMR Agrocampus ESE INRA Pierre Cellier Directeur de recherche UMR Environnement et grandes cultures INRA François Gensdarmes Chef du laboratoire de physique et métrologie des aérosols IRSN Christian George Directeur de recherche Institut de recherche sur la catalyse et l?environnement (IRCE) UMR 5256 CNRS Université Lyon I Philippe Gislette Directeur du CIRSEE SUEZ Environnement LES COMMISSIONS SCIENTIFIQUES (au 31 juillet 2012) Christophe Minier Professeur Laboratoire d?écotoxicologie-milieux aquatiques (LEMA) Université du Havre Pascale Robineau Directrice des produits réglementés Direction du végétal et de l?environnement Anses Christian Seigneur CEREA École nationale des ponts et chaussées Denis Zmirou Directeur du département Santé-environnement-travail EHESP Nadine Gabas Présidente Professeur des universités École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques Yves Mortureux Vice-président Expert de l?équipe d?appui Plateforme sécurité de l?Union internationale des chemins de fer SNCF Frédérique Battin-Leclerc Directrice de recherche Laboratoire Réactions et génie des procédés CNRS Philippe Klein R&D EDF Jean-François Lechaudel Coordinateur Risques technologiques Groupe Direction sécurité industrielle Total S.A. Xavier Montagne IFP Énergies Nouvelles André Pauss Professeur Département Génie des procédés industriels Université de technologie de Compiègne Christophe Pijolat Directeur Centre SPIN Directeur Laboratoire LPMG (FRE 3312 ? CNRS) École des mines de Saint-Étienne Christophe Renier Directeur d?objectifs Infrastructures GDF SUEZ Alexis Tsoukias LAMSADE ? UMR CNRS 7024 Université Paris-Dauphine Serge Walter Laboratoire propre intégré Groupe Sécurité et Écologies chimiques Maureen Wood Major Accident Hazards Bureau European Commission ? Joint Research Center Enrico Zio Responsable de la chaire ?Science des systèmes et défi énergétique? Laboratoire Génie indutriel École centrale de Paris RISQUES CHRONIQUES RISQUES ACCIDENTELS INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 75 Jean-Louis Durville Président Coanimateur du collège Techniques de construction Ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie Jacques Pironon Vice-président Directeur de recherche UMR G2R 7566 CNRS Pascal Bernard Physicien-sismologue Institut de physique du globe de Paris Robert Charlier Département ArGenCo Université de Liège Pierre-Lionel Forbes Directeur Stratégie matières et déchets BG Aval Areva Damien Goetz Directeur du Centre de géosciences Professeur responsable de l?option sol et sous-sol du cycle ingénieur civil Mines Paris Tech François Kalaydjian Directeur adjoint du Centre de résultat ressources IFP Énergies Nouvelles Vincent Labiouse Maître d?enseignement et de recherche Rock Mechanics Laboratory School of architecture, civil and environmental engineering (ENAC) Swiss Federal Institute of Technology Lausanne EPFL-ENAC-ICARE-LMR ? Lausanne (Suisse) Laurent Levêque Ceidre TEGG EDF Jacques Mudry UMR Chrono-Environnement UFR Sciences et Techniques Université de Franche-Comté Xavier Piccino Inspection générale des carrières Mairie de Paris Pierre Potherat Jean-Pierre Rajot Chef du groupe Conception et calcul des ouvrages IFSTTAR Maxence Vermersch Directeur Mavesa Sandrine Vidal-Gilbert R&D ? Unconventional Gas Resources Project Total Exploration-Production ANNEXES RISQUES DU SOL ET DU SOUS-SOL 76 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LES INDICATEURS DU CONTRAT D?OBJECTIFS 2011-2015 RECHERCHE 2010 CIBLE RÉSULTAT 2011 Part de l?activité de l?Institut consacrée à la recherche > 19,3 % > 20 % 19,4 % Part des financements sur appel à projets de recherche dans les ressources publiques de la recherche (dont part des financements européens) 33 % > 35 % 33,1 % Nombre de titulaires d?une HDR 10 > 10 11 Nombre de publications dans des revues à comité de lecture référencées ISI 80 > 80 81 Part des contrats passés avec les industriels dans les ressources totales de la recherche 12,7 % 12 % 12,1 % Nombre de doctorants 52 Sans cible 55 Nombre de démonstrateurs où l?INERIS intervient 3 4 4 (au 31 juillet 2012) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 77 PUBLICATIONS ANNEXES 2011 BRIGNON J.-M. Socio-economic analysis: a tool for assessing the potential of nanotechnologies Journal of Physics-Conference Series, 2011, 304, art 012069 CHIAPPINI L. Le benzène en air intérieur : bilan des niveaux de concentration rencontrés Pollution Atmosphérique, 2011 (210), pp. 155-162 NAJA G. M., ALARY R., BAJEAT P., BELLENFANT G., GODON J.-J., JAEG J.-P., KECK G., LATTES A., LEROUX C., MODELON H., MOLETTA-DENAT M., RAMALHO O., ROUSSELLE C., WENISCH S., ZDANEVITCH I. Assessment of biogas potential hazards Renewable Energy, 2011, 36 (12), pp. 3445-3451 VUONG LE B., KHORSI-CAUET H., VILLEGIER A.-S., BACH V., GAY-QUEHEILLARD J. New rat models of iron sucrose-induced iron overload Experimental Biology and Medecine, 2011, 236 (7), pp. 790-799 GERAUDIE P., HINFRAY N., GERBRON M., PORCHER J.-M., BRION F., MINIER C. Brain cytochrome P450 aromatase activity in roach (Rutilus rutilus): seasonal variations and impact of environmental contaminants Aquatic Toxicology, 2011, 105 (3-4), pp. 378-384 VOSGES M., KAH O., HINFRAY N., CHADILI E., LE PAGE Y., COMBARNOUS Y., PORCHER J.-M., BRION F. 17?-Ethinylestradiol and nonylphenol affect the development of forebrain GnRH neurons through an estrogen receptors-dependent pathway Reproductive Toxicology, 2011, 33, pp. 198-204 LE PAGE Y., VOSGES M., SERVILI A., BRION F., KAH O. Neuroendocrine effects of endocrine disruptors in teleost fish Journal of Toxicology and Environmental Health - Part B, 2011, 14 (5-7), pp. 370-386 SANCHEZ W., SREMSKI W., PICCINI B., PALLUEL O., MAILLOT-MARECHAL E., BETOULLE S., JAFFAL A., AIT-AISSA S., BRION F., THYBAUD E., HINFRAY N., PORCHER J.-M. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges Environment International, 2011, 37 (8), pp. 1342-1348 OUATTARA D. A., CHOI S.-H., SAKAI Y., PERY A., BROCHOT C. Kinetic modelling of in vitro cell-based assays to characterize non-specific bindings and ADME processes in a static and a perfused fluidic system Toxicology Letters, 2011, 205 (3), pp. 310-319 KERAMBRUN E., SANCHEZ W., HENRY F., AMARA R. Are biochemical biomarker responses related to physiological performance of juvenile sea bass (Dicentrarchus labrax) and turbot (Scophthalmus maximus) caged in a polluted harbour? Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2011, 154 (3), pp. 187-195 VANDENTORREN S., ZEMAN F., MORIN L., SARTER H., BIDONDO M.-L., OLEKO A., LERIDON H. Bisphenol-A and phthalates contamination of urine samples by catheters in the ELFE pilot study: implications for large-scale biomonitoring studies Environmental Research, 2011, 111 (6), pp. 761-764 DEVIER M.-H., MAZELLIER P., AIT-AISSA S., BUDZINSKI H. New challenges in environmental analytical chemistry: identification of toxic compounds in complex mixtures Comptes rendus Chimie, 2011, 14 (7-8), pp. 766-779 DOR F., DENYS S. Combining environmental and health evaluation is essential to optimize the management of contaminated sites: a case study of Saint-Laurent-le-Minier Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (4), pp. 323-330 WRAGG J., CAVE M., BASTA N., BRANDON E., CASTEEL S., DENYS S., GRON C., OOMEN A., REIMER K., TACK K., VAN DE WIELE T. An inter-laboratory trial of the unified BARGE bioaccessibility method for arsenic, cadmium and lead in soil Science of the Total Environment, 2011, 19 (1), pp. 4016-4030 ZDANEVITCH I., BOUR O. Quality of composts from municipal biodegradable waste of different origins Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 87-88 WIDORY D., BLESSING M., PROUST E., BELLENFANT G., BOUR O. Assessing methane oxydation under landfill covers and its contribution to the above atmospheric CO2 levels: the added value of the isotope approach Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 551-552 AKERMAN A., BOUR O., CREST M., SENANTE E., PRESSE D., AUDIC J.-M. Performing and cost-effective landfill gas management in the aftercare period Cossu R., He P., Kjeldsen P., Matsufuji Y., Reinhart D., Stegmann R. Proceedings of the 12th International waste management and landfill symposium, Sardinia, 2011, Italy : CISA Publisher, pp. 245-246 TOGNET F., TURMEAU C., HA Ti L., TARNAUD E., ROUIL L., BESSAGNET B., ROBINE E., MOREL Y. Numerical modelling of microorganisms dispersion in urban area: application to legionella Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 746-750 MIGLIETTA M. M., THUNIS P., PEDERZOLI A., GEORGIEVA E., BESSAGNET B., TERRENOIRE É., COLETTE A. Evaluation of WRF model performances in different European regions with the DELTA-FAIRMODE evaluation tool Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 288-292 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorological modelling on air quality: summer and winter episodes in the Po valley (Northern Italy) Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14), University of West Macedonia, 2011, pp. 331-334 GONZALEZ M. A., VIVANCO M. G., PALOMINO I., GARRIDO J. L., BESSAGNET B. Modelling some heavy metals air concentration in Europe Bartzis J.G., Syrakos A., Andronopoulos S. Proceedings of the 14th International Conference on harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes (HARMO 14) University of West Macedonia, 2011, pp. 86-90 MOMBELLI E., PERY A. A linear model to predict chronic effects of chemicals on Daphnia magna Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2011, 87 (5), pp. 494-498 CHIAPPINI L., DAGNELIE R., SASSINE M., FUVEL F., FABLE S., TRAN-THI T.-H., GEORGE C. Multi-tool formaldehyde measurement in simulated and real atmospheres for indoor air survey and concentration change monitoring Air Quality, Atmosphere & Health, 2011, 4 (3-4), pp. 211-220 Risques chroniques 78 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS GRANIER C., BESSAGNET B., BOND T., D?ANGIOLA A., DENIER VAN DER GON H., FROST G., HEIL A., KAISER J., KINNE S., KLIMONT Z., KLOSTER S., LAMARQUE J.-F., LIOUSSE C., MASUI T., MELEUX F., MIEVILLE A., OHARA T., RAUT J.-C., RIAHI K., SCHULTZ M.G., SMITH S. J., THOMPSON A., VAN AARDENNE J., VAN DER WERF G. R., VAN VUUREN D. P. Evolution of anthropogenic and biomass burning emissions of air pollutants at global and regional scales during the 1980-2010 period Climatic Change, 2011, 109 (1-2), pp. 163-190 HINFRAY N., BAUDIFFIER D., LEAL M. C., PORCHER J.-M., AIT-AISSA S., LE GAC F., SCHULZ R., BRION F. Characterization of testicular expression of P450 17?-hydroxylase, 17,20-lyase in zebrafish and its perturbation by the pharmaceutical fungicide clotrimazole General and Comparative Endocrinology, 2011, 174 (3), pp. 309-317 BORRA J.-P., JIDENKO N., DUTOUQUET C., AGUERRE-CHARIOL O., HOU J., WEBER A. Nano-droplet ejection and nucleation of materials submitted to non-thermal plasma filaments European Physical Journal Applied Physics, 2011, 56 (2), p. 24019 JUUTILAINEN J., HEIKKINEN P., LAGROYE I., MIYAKOSHI J., VAN RONGEN E., SAUNDERS R., DE SEZE R., TENFORDE T., VERSCHAEVE L., VEYRET B., XU Z. Experimental studies on carcinogenicity of radiofrequency radiation in animals Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2011, 41 (18), pp. 1664-1695 BOIS F. Y., HABKA D., BROCHOT C. An integrated modelling approach for in vitro to in vivo extrapolations ALTEX, 2010, 27 (Special issue Proceedings), pp. 103-108 PINEL-MARIE M.-L., LOUARN L., DESMOTS S., FARDEL O., SPARFEL L. Aryl hydrocarbon receptor-dependent induction of the IgA receptor Fc?RI by the environmental contaminant benzo(a)pyrene in human macrophages Toxicology, 2011, 290 (1), pp. 89-95 JUHASZ P., BAKOS J., NAGY N., JANOSSY G., FINTA V., THUROCZY G. RF personal exposimetry on employees of elementary schools, kindergartens and day nurseries as a proxy for child exposures Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2011, 107 (3), pp. 449-455 HABKA D. Modélisation toxico- pharmacocinétique à partir de méthodes bioinformatiques et de tests in vitro Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 11/01/2011 JOLLY S. Recherche d?une référence valide pour l?utilisation des biomarqueurs dans un contexte de surveillance des milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Reims, Champagne-Ardenne, 22/09/2011 CAUDEVILLE J. Construction d?un indicateur d?exposition de la population spatialisé par l?intégration de bases de données environnementales dans un système d?information géographique Thèse de doctorat. Université de technologie de Compiègne, 21/10/2011 QUIGNOT N. Perturbateurs endocriniens et déséquilibre de la balance androgènes/estrogènes : évaluation intégrée Thèse de doctorat. Université Paris V, 05/12/2011 CREUSOT N. Contribution de l?approche Effect Directed Analysis à l?identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques Thèse de doctorat. Université de Bordeaux I, 06/12/2011 ELERT M., BONNARD R., JONES C., SCHOOF R. A., SWARTJES F. A. Human exposure pathways Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 455-515 (Earth and Environmental Science) CAVE M., WRAGG J., DENYS S., JONDREVILLE C., FEIDT C. Oral bioavailability Swartjes F. A. Dealing with contaminated sites. From theory towards practical application. Dordrecht : Springer, 2011, pp. 287-324 (Earth and Environmental Science) BARILLOT C., SARDE C., TARNAUD E., BERT V., COCHET N. Optimisation de la phytoextraction : caractérisation et sélection de bactéries PGPB associées à une plante hyperaccumulatrice de Zn et Cd : Arabidopsis halleri Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUTOUQUET C., R?MILI B., GALLOU G., SIRVEN J. B., TORRALBA B., LE BIHAN O., DERMIGNY A., AMODEO T., AGUERRE-CHARIOL O., FREJAFON E. Détection de particules micrométriques en suspension dans l?air par technique LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 FAYE C.-B., DUTOUQUET C., AMODEO T., FREJAFON E., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., GILON-DELEPINE N. Détection des polluants métalliques particulaires dans les eaux par spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS : Laser-induced breakdown spectroscopy) Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 AMODEO T., DUTOUQUET C., LECERF P., DUFOUR J.-P., FREJAFON E. Détection des nanoparticules manufacturées sur les places de travail Actes du 12e Colloque international francophone sur les méthodes et techniques optiques pour l?industrie. Société Française d?Optique (SFO), 2011 LE GALL A.-C., RUSSELL Z., BAL D., BEALEY W. J., BJERREGAARD H., KEURHORST-MANS I., MATHIESON S., OTT B., POWLESLAND C., SOTIRIOS T., UHL R. Working group report. Section 3.2 in chapter 3 Approaches to assessing the impact of new plans and projects on Natura 2000 sites Nitrogen deposition and Natura 2000: Science and practice in determining environmental impacts. COST729/Nine/ESF/CCW/JNCC/SEI Workshop Proceedings. COST, 2011, pp. 29-36 SOUQUES M., DE SEZE R. L?induction et les fréquences intermédiaires Perrin A., Souques M. Champs électromagnétiques, environnement et santé. Paris : Springer, 2010, pp. 57-67 SCHWESIG D., BORCHERS U., CHANCERELLE L., DULIO V., ERIKSSON U., FARRE M., GOKSOYR A., LAMOREE M., LEONARDS P., LEPOM P., LEVERETT D., O?NEILL A., ROBINSON R., SILHAROVA K., SLOBODNIK J., TOLGYESSY P., TUTUNDJIAN R., WEGENER J.-W., WESTWOOD D. A harmonized european framework for method validation to support research on emerging pollutants TRAC-Trends in Analytical Chemistry, 2011, 30 (8), pp. 1233-1242 MANIER N., GARAUD M., DELALAIN P., AGUERRE-CHARIOL O., PANDARD P. Behaviour of ceria nanoparticles in standardized test media - influence on the results of ecotoxicological tests Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012058 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 79 ANNEXES UZU G., SAUVAIN J.-J., BAEZA-SQUIBAN A., RIEDIKER M., SANCHEZ SANDOVAL HOHL M., VAL S., TACK K., DENYS S., PRADERE P., DUMAT C. In vitro assessment of the pulmonary toxicity and gastric availability of lead-rich particles from a lead recycling plant Environmental Science & Technology, 2011, 45 (18), pp. 7888-7895 MOUFAREJ ABOU JAOUDE M.-T., LEFRANCOIS E., LE BIHAN O., BOUILLARD J., MORGENEYER M., SALEH K. Étude de l?empoussièrement des poudres par un test de fluidisation Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) 2012 PELFRENE A., WATERLOT C., MAZZUCA M., NISSE C., CUNY D., ANTOINE R., DENYS S., HEYMAN C., ROUSSEL H., BIDAR G., DOUAY F. Bioaccessibility of trace elements as affected by soil parameters in smelter-contaminated agricultural soils: a statistical modeling approach Environmental Pollution, 2012, 160, pp. 130-138 CHENG S., BOIS F. Y. A mechanistic modeling framework for predicting metabolic interactions in complex mixtures Environmental Health Perspectives, 2011, 119 (12), pp. 1712-1718 BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Brain aromatase (Cyp19a1b) is a highly sensitive gene to estrogens and xeno-estrogens Endocrine disruptors 2012. Conference proceedings. Shropshire : Smithers, 2012 DORTS J., BAUWIN A., KESTEMONT P., JOLLY S., SANCHEZ W., SILVESTRE F. Proteasome and antioxidant responses in Cottus gobio during a combined exposure to heat stress and cadmium Comparative Biochemistry and Physiology. Part C - Toxicology and Pharmacology, 2012, 155, pp. 318-324 GLORENNEC P., MAURAU S., ROUSSELLE C., MANDIN C., RONGA-PEZERET S., BOULANGER G., ISMERT M., LAURENT O., GUILLOSSOU G., ROBERT-GNANSIA E., ROUHAN A., KARG F., FERVERS B., DE TONI A., BOIZE M., CHAHINE G., DEIBER G., LOUNIS M., MOSQUERON L., NEDELLEC V., PERY A., PHILIPPE S., PRADELLE F., REDAELLI M., CASTELLAN I., PERUT V., CABANES P.-A. Améliorations de la démarche d?évaluation des risques sanitaires : contribution de la section « Méthodologie d?évaluation des risques sanitaires » de la SFSE Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (2), pp. 142-146 SELMAOUI B., LAMBROZO J., SACKETT-LUNDEEN L., HAUS E., TOUITOU Y. Acute exposure to 50-Hz magnetic fields increases interleukin-6 in young healthy men Journal of Clinical Immunology, 2011, 31, pp. 1105-1111 BEAUDOUIN R., GINOT V., MONOD G. Improving mesocosm data analysis through individual-based modelling of control population dynamics: a case study with mosquitofish (Gambusia holbrooki) Ecotoxicology, 2012, 21 (1), pp. 155-164 DAGNINO S., BELLET V., GRIMALDI M., RIU A., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., FENET H., BALAGUER P. Affinity purification using recombinant PXR as a tool to characterize environmental ligands Environmental Toxicology, 2012 : accepté KERAMBRUN E., HENRY F., MARECHAL A., SANCHEZ W., MINIER C., FILIPUCI I., AMARA R. A multibiomarker approach in juvenile turbot, Scophthalmus maximus, exposed to contaminated sediments Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80 (1), pp. 45-53 BELLET V., HERNANDEZ-RAQUET G., DAGNINO S., SEREE L., PARDON P., BANCON-MONTINY C., FENET H., CREUSOT N., AIT-AISSA S., CAVAILLES V., BUDZINSKI H., ANTIGNAC J.-P., BALAGUER P. Occurrence of androgens in sewage treatment plants influents is associated with antagonist activities on other steroid receptors Water Research, 2012, 46 (6), pp. 1912-1922 MOMBELLI E. Evaluation of the OECD (Q)SAR application toolbox for the profiling of estrogen receptor binding affinities SAR and QSAR in Environmental Research, 2012, 23 (1-2), pp. 37-57 GIRAUD G., TEBBY C., AMBLARD C. Measurement of consumers? wine-related knowledge Enometrica, 2011, 4 (1) : pp. 33-42 SCIARE J., D?ARGOUGES O., SARDA-ESTEVE R., GAIMOZ C., DOLGOROUKI C., BONNAIRE N., FAVEZ O., BONSANG B., GROS V. Large contribution of water-insoluble secondary organic aerosols in the region of Paris (France) during wintertime Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D22203 PERE J.-C., MALLET M., PONT V., BESSAGNET B. Impact of aerosol direct radiative forcing on the radiative budget, surface heat fluxes, and atmospheric dynamics during the heat wave of summer 2003 over western Europe: a modeling study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2011, 116, p. D23119 MENUT L., BESSAGNET B., KHVOROSTYANOV D., TURQUETY S., MONGE J.-L., VALARI M., VAUTARD R. Modélisation de la composition chimique de la troposphère avec CHIMERE La Météorologie, 2011 (75), pp. 23-32 TUCCELLA P., CURCI G., VISCONTI G., BESSAGNET B., MENUT L., PARK R. J. Modeling of gas and aerosol with WRF/Chem over Europe: evaluation and sensitivity study Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 2012, 117, p. D03303 KAH O., LE PAGE Y., VOSGES M., TONG S.-K., CHUNG B-C., BRION F. Neural progenitors are direct targets of xenoestrogens in zebrafish Bourguignon J.-P., Jegou B. Kerdelhue B., Toppari J., Christen Y. Multi-System Endocrine Disruption. Berlin Heidelberg : Springer, 2011, pp. 73-89 (Research and Perspectives in Endocrine Interactions) SANCHEZ W., BADO-NILLES A., PORCHER J.-M. Biomarqueurs chez le poisson : un outil d?intérêt pour le contrôle d?enquête La Houille Blanche, 2012 (2), pp. 49-54 CHENG S., PROT J.-M., LECLERC E., BOIS F. Y. Zonation related function and ubiquitination regulation in human hepatocellular carcinoma cells in dynamic vs. static culture conditions BMC Genomics, 2012, 13, art. 54 AUDEBERT M., ZEMAN F. A., BEAUDOIN R., PERY A., CRAVEDI J.-P. Comparative potency approach based on H2AX assay for estimating the genotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 260 (1), pp. 58-64 COSNEFROY A., BRION F., MAILLOT-MARECHAL E., PORCHER J.-M., PAKDEL F., BALAGUER P., AIT-AISSA S. Selective activation of zebrafish estrogen receptor subtypes by chemicals by using stable reporter gene assay developed in a zebrafish liver cell line Toxicological Sciences, 2012, 125 (2), pp. 439-449 GOURLAY-FRANCE C., VINCENT-HUBERT F., TUSSEAU-VUILLEMIN M.-H., SANCHEZ W., GEFFARO A., LEVI Y., OZIOL L., LABADIE P., MOUCHEL J.-M., RAGUET M., THERY S. Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine : comprendre et diagnostiquer l?impact de la contamination sur les organismes Le risque écotoxicologique dans le bassin de la Seine. 2011 (Programme PIREN-Seine, 12) MENUT L., GOUSSEBAILE A., BESSAGNET B., KHVOROSTIYANOV D., UNG A. Impact of realistic hourly emissions profiles on air pollutants concentrations modelled with CHIMERE Atmospheric Environment, 2012, 49, pp. 233-244 80 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS JOLLY S., BADO-NILLES A., LAMAND F., TURIES C., CHADILI E., PORCHER J.-M., BETOULLE S., SANCHEZ W. Multi-biomarker approach in wild European bullhead, Cottus sp., exposed to agricultural and urban environmental pressures: practical recommendations for experimental design Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 675-683 KERAMBRUN E., LE FLOCH S., SANCHEZ W., THOMAS GUYON H., MEZIANE T., HENRY F., AMARA R. Responses of juvenile sea bass, Dicentrarchus labrax, exposed to acute concentrations of crude oil, as assessed by molecular and physiological biomarkers Chemosphere, 2012, 87 (7), pp. 692-702 SANCHEZ W., BURGEOT T., PERCEVAL O. Perspectives from the French workshop on the development and validation of biomarkers and bioassays for the monitoring of aquatic environments Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19 (4), pp. 1345-1347 PROT J.-M., BUNESCU A., ELENA-HERRMANN B., ANINAT C., CHOUCHA SNOUBER L., GRISCOM L., RAZAN F., BOIS F. Y., LEGALLAIS C., BROCHOT C., CORLU A., DUMAS M.-E., LECLERC E. Predictive toxicology using systemic biology and liver microfluidic ?on chip? approaches: application to acetaminophen injury Toxicology and Applied Pharmacology, 2012, 259 (3), pp. 270-280 BEAUDOUIN R., ZEMAN F. A., PERY A. Individual sensitivity distribution evaluation from survival data using a mechanistic model: implications for ecotoxicological risk assessment Chemosphere, 2012, 89 (1), pp. 83-88 PERNIGOTTI D., GEORGIEVA E., THUNIS P., BESSAGNET B. Impact of meteorology on air quality modeling over the Po valley in northern Italy Atmospheric Environment, 2012, 51 : pp. 303-310 SCHERE K., FLEMMING J., VAUTARD R., CHEMEL C., COLETTE A., HOGREFE C., BESSAGNET B., MELEUX F., MATHUR R., ROSELLE S., HU R.-M., SOKHI R. S., RAO S. T., GALMARINI S. Trace gas/aerosol boundary concentrations and their impacts on continental-scale AQMEII modeling domains Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 38-50 HUGUET S., BERT V., LABOUDIGUE A., BARTHES V., ISAURE M.-P., LLORENS I., SCHAT H., SARRET G. Cd speciation and localization in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri Environmental and Experimental Botany, 2012, 82, pp. 54-65 MANIER N., BRULLE F., LE CURIEUX F., VANDENBULCKE F., DERAM A. Biomarker measurements in Trifolium repens and Eisenia fetida to assess the toxicity of soil contaminated with landfill leachate: a microcosm study Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 80, pp. 339-348 SOLAZZO E., BIANCONI R., PIROVANO G., MATTHIAS V., VAUTARD R., MORAN M. D., APPEL K. WYAT., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X. V., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PRANK M., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Operational model evaluation for particulate matter in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 75-92 PIROVANO G., BALZARINI., BESSAGNET B., EMERY C., KALLOS G., MELEUX F., MITSAKOU C., NOPMONGCOL U., RIVA G. M., YARWOOD G. Investigating impacts of chemistry and transport model formulation on model performance at European scale Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 93-109 SOLAZZO E., BIANCONI R., VAUTARD R., APPEL K. W., MORAN M. D., HOGREFE C., BESSAGNET B., BRANDT J., CHRISTENSEN J. H., CHEMEL C., COLL I., DENIER VAN DER GON H., FERREIRA J., FORKEL R., FRANCIS X., GRELL G., GROSSI P., HANSEN A. B., JERICEVIC A., KRALJEVIC L., MIRANDA A. I., NOPMONGCOL U., PIROVANO G., PRANK M., RICCIO A., SARTELET K. N., SCHAAP M., SILVER J. D., SOKHI R. S., VIRA J., WERHAHN J., WOLKE R., YARWOOD G., ZHANG J., RAO S. T., GALMARINI S. Model evaluation and ensemble modelling of surface-level ozone in Europe and North America in the context of AQMEII Atmospheric Environment, 2012, 53, pp. 60-74 BEAUDOUIN R., DIAS V., BONZOM J.-M., PERY A. Individual-based model of Chironomus riparius population dynamics over several generations to explore adaptation following exposure to uranium-spiked sediments Ecotoxicology, 2012, 21 (4) : pp. 1225-1239 RAMES A., GUILLOSSOU G., RONGA-PEZERET S., HULOT C. Evaluation de la qualité de l?air intérieur au regard d?un éventuel phénomène d?intrusion de vapeur : cas des anciennes usines à gaz Environnement Risques & Santé, 2012, 11 (2), pp. 110-119 ZYRYANOV D., FORET G., EREMENKO M., BEEKMANN M., CAMMAS J.-P., D?ISIDORO M., ELBERN H., FLEMMING J., FRIESE E., KIOUTSIOUTKIS I., MAURIZI A., MELAS D., MELEUX F., MENUT L., MOINAT P., PEUCH V.-H., POUPKOU., RAZINGER M., SCHULTZ M., STEIN O., SUTTIE A.M., VALDEBENITO A., ZEREFOS C., DUFOUR G., BERGAMETTI G., FLAUD J.-M. 3-D evaluation of tropospheric ozone simulations by an ensemble of regional chemistry transport model Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12, pp. 3219-3240 ROSSIGNOL S., CHIAPPINI L., PERRAUDIN E., RIO C., FABLE S., VALORSO., DOUSSIN J.-F. Development of parallel sampling and analysis for the elucidation of gas/particle partitioning of oxygenated semi-volatile organics: a limonene ozonolysis study Atmospheric Measurement Techniques, 2012, accepté BRION F., LE PAGE Y., PICCINI B., CARDOSO O., TONG S.-K., CHUNG B.-C., KAH O. Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) zebrafish embryos PLoS One, 2012, 7 (5), p. e36069 MIEGE C., MAZZELLA N., SCHIAVONE S., DABRIN A., BERHO C., GHESTEM J. P., GONZALEZ C., GONZALEZ J.-L., LALERE B., LARDY-FONTAN S., LEPOT B., MUNARON D., TIXIER C., TOGOLA A., COQUERY M. An in situ intercomparison exercise on passive samplers for monitoring metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and pesticides in surface waters Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36 : pp. 128-143 BEAUCHAMP M., MALHERBE L., LETINOIS L., DE FOUQUET C. Spatial representativeness of an air quality monitoring station. Delimitation of exceedances areas Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) ROMARY T., DE FOUQUET C., MALHERBE L. Optimization strategies for spatial design of air quality measurement surveys Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) DE FOUQUET C., FLIPO N., LETINOIS L., MALHERBE L., POLUS-LEFEBVRE E., POULIN M., UNG A. Which relations between deterministic simulations and observations? Abrahamsen P., Hauge R., Kolbjornsen O. Geostatistics Oslo 2012. Springer (Quantitative Geology and Geostatistics, 17) INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 81 ANNEXES BAUDIFFIER D., HINFRAY N., VOSGES M., CREUSOT N., CHADILI E., PORCHER J.-M., SCHULZ R. W., BRION F. A critical role of follicle-stimulating hormone (Fsh) in mediating the effect of clotrimazole on testicular steroidogenesis in adult zebrafish Toxicology, 2012, 298 (1-3), pp. 30-39 BOUJI M., LECOMTE A., HODE Y., DE SEZE R., VILLEGIER A.-S. Effects of 900 MHz radiofrequency on corticosterone, emotional memory and neuroinflammation in middle-aged rats Experimental Gerontology, 2012, 47 (6), pp. 444-451 BERT V., LORS C., PONGE J.-F., CARON L., BIAZ A., DAZY M., MASFARAUD J.-F. Metal immobilization and soil amendment efficiency at a contaminated sediment landfill site: a field study focusing on plants, springtails, and bacteria Environmental Pollution, 2012, 169, pp. 1-11 JOSEPH W., FREI P., ROOSLI M., VERMEEREN G., BOLTE J., THUROCZY G., GAJSEK P., TRCEK T., MOHLER E., JUHASZ P., FINTA V., MARTENS L. Between-country comparison of whole-body SAR from personal exposure data in urban areas Bioelectromagnetics, 2012 : accepté ZDANEVITCH I., AUVINET N., MALLARD l., BOUR O. On-site assessment of methods to measure gaseous emissions from biological treatment of waste Tremier A., Dabert P., Druilhe C., Maudet M.-N., Barth J., Siebert S., Sbidlingmaier H. W. Conference proceedings of the 8th International Conference ORBIT2012 Global assessment for organic resources and waste management. Weimar : Verlag ORBIT, 2012 NDIAYE A., SANCHEZ W., DURAND J.-D., BUDZINSKI H., PALLUEL O., NDIAYE P., DIOUF K., PANFILI J. Multiparametric approach for assessing environmental quality variations in West African aquatic ecosystems using the black-chinned tilapia (Sarotherodon melanotheron) as a sentinel species Environmental Science and Pollution Research, 2012 : accepté NOPMONGCOL U., KOO B., TAI E., JUNG J., PIYACHATURAWAT P., EMERY C., YARWOOD G., PIROVANO G., MITSAKOU C., KALLOS G. Modeling Europe with CAMx for the air quality model evaluation international initiative (AQMEII) Atmospheric Environment, 2012, 53 (Special), pp. 177-185 WITSCHGER O., LE BIHAN O., REYNIER M., DURAND C., MARCHETTO A., ZIMMERMANN E., CHARPENTIER D. Préconisations en matière de caractérisation des potentiels d?émission et d?exposition professionnelle aux aérosols lors d?opérations mettant en oeuvre des nanomatériaux Cahiers de Notes Documentaires - Hygiène et Sécurité du Travail, 2012 (226), pp. 41-55 GEISS S., SCHNEIDER M., DONNEVERT G., EINAX J. W., LETTMANN N., REY A., LEPPER H., KOERNER B., PREY T., HILGER B., ENGELKE M., STRUB M.-P., ADRIEN H., SAWAL G., LOEFFLER D., SCHILLINGS T., HUSSY I., STEINBICHL P., SCHARF S., RUDERISCH A., OLMOS J. E., JAVIER SANTOS F., BARTOLOME A., CAIXACH J. Validation interlaboratory trial for ISO 12010: water quality-determination of short-chain polychlorinated alkanes (SCCP) in water Accreditation and Quality Assurance, 2012, 17 (1), pp. 15-25 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., D?ISIDORO M., GAUSS M., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SOLBERG S., STORDAL F., TAMPIERI F. Air quality trends in Europe over the past decade: a first multi-model assessment Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11 (22), pp. 11657-11678 CAUDEVILLE J., BOUDET C., DENYS S., BONNARD R., GOVAERT G., CICOLELLA A. Caractérisation des inégalités environnementales en Picardie, fondée sur l?utilisation couplée d?un modèle multimédia et d?un système d?information géographique Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 485-494 QUIGNOT N., DESMOTS S., BAROUKI R., LEMAZURIER E. A comparison of two human cell lines and two rat gonadal cell primary cultures as in vitro screening tools for aromatase modulation Toxicology in vitro, 2012, 26 (1), pp. 107-118 QUIGNOT N., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Perturbation endocrinienne et évaluation du risque pour la reproduction humaine : entre défis scientifiques d?aujourd?hui et enjeux de demain Environnement Risques & Santé, 2011, 10 (6), pp. 454-468 POUECH C., TOURNIER M., QUIGNOT N., KISS A., WIEST L., LAFAY F., FLAMENT-WATON M.-M., LEMAZURIER E., CREN-OLIVE C. Multi-residue analysis of free and conjugated hormones and endocrine disruptors in rat testis by QuEChERS-based extraction and LC-MS/MS Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 402 (9), pp. 2777-2788 BOTTA F., LEPOT B., LEOZ-GARZIANDIA E., MORIN A. Estimation of sampling uncertainty in lake-water monitoring in a collaborative field trial Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 176-184 DENYS S., GOMBERT D., TACK K. Combined approaches to determine the impact of wood fire on PCDD/F and PCB contamination of the environment : a case study Chemosphere, 2012, 88, pp. 806-812 COLETTE A., GRANIER C., HODNEBROG O., JAKOBS H., MAURIZI A., NYIRI A., RAO S. T., AMANN M., BESSAGNET B., D?ANGIOLA A., GAUSS M., HEYES C., KLIMONT Z., MELEUX F., MEMMESHEIMER M., MIEVILLE A., ROUIL L., RUSSO F., SCHUCHT S., SIMPSON D., STORDAL F., TAMPIERI F., VRAC M. Future air quality in Europe: a multi-model assessment of projected exposure to ozone Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12 (6) : accepté QUIGNOT N., ARNAUD M., ROBIDEL F., LECOMTE A., TOURNIER M., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Characterization of endocrine-disrupting chemicals based on hormonal balance disruption in male and female adult rats Reproductive Toxicology, 2012, 33 (3), pp. 339-352 SHINTU L., BEAUDOIN R., NAVRATIL V., PROT J.-M., PONTOIZEAU C., DEFERNEZ M., BLAISE B. J., DOMANGE C., PERY A., TOULHOAT P., LEGALLAIS C., BROCHOT C., LECLERC E., DUMAS M.-E. Metabolomics-on-a-chip and predictive systems toxicology in microfluidic bioartificial organs Analytical Chemistry, 2012, 84 (4), pp. 1840-1848 QUIGNOT N., TOURNIER M., POUECH C., CREN-OLIVE C., BAROUKI R., LEMAZURIER E. Quantification of steroids and endocrine disrupting chemicals in rat ovaries by LC-MS/MS for reproductive toxicology assessment Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2012, 403 (6), pp. 1629-1640 82 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 PUBLICATIONS PROUST C., KONE H., KERAMPRAN S., DAUBECH J. Capacité des codes ?CFD? à prédire les explosions Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents progrès en génie des procédés, 101) DUFAUD O., VIGNES A., HENRY F., PERRIN L., BOUILLARD J. Ignition and explosion of nanopowders: something new under the dust Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012076 BOUILLARD J., MARCHAL P., HENRY F., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L., PLASARI E. Re-examination of safety parameters using kinetic theory of nano-granular flows Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012079 SALVI O., DELSINNE S., EVANNO S. Biogas - A european peerspective on safety and regulation Journal of Risk Analysis and Crisis Response, 2011, 1 (1), pp. 1-20 CALOGINE D., MARLAIR G., BERTRAND J.-P., DUPLANTIER S., LOPEZ-CUESTA J.-M., SONNIER R., LONGUET C., MINISINI B., CHIVAS-JOLY C., GUILLAUME E., PARISSE D. Gaseous effluents from the combustion of nanocomposites in controlled-ventilation conditions Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012019 DEROBERT C., DEBRAY B., CHANTELAUVE G. Les PPRT, un instrument de gestion intégrée des risques industriels sur le territoire Cros M., Gaultier-Gaillard S., Harter H., Pech P. Catastrophes et risques urbains. Nouveaux concepts, nouvelles réponses. Paris : Tec & Doc, 2011, pp. 45-54 (Sciences du risque et du danger) VIGNES A., MUNOZ F., BOUILLARD J., DUFAUD O., PERRIN L., LAURENT A., THOMAS D. Risk assessment of the ignitability and explosivity of aluminum nanopowders Process Safety and Environmental Protection, 2011 : accepté FLEURY D., BOMFIM J. A.S.., METZ S., BOUILLARD J., BRIGNON J.-M. Nanoparticle risk management and cost evaluation: a general framework Journal of Physics- Conference Series, 2011, 304, art 012084 2012 MAZRI C., JOVANOVIC A., BALOS D. Descriptive model of indicators for environment, health and safety management Cozzani V., De Rademaeke E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) Risques accidentels 2011 HENRY F., MARCHAL P., BOUILLARD J., VIGNES A., DUFAUD O., PERRIN L. Évolution du niveau d?agglomération de nanopoudres d?aluminium : une approche rhéologique Actes du 13e Congrès de la SFGP. Paris : SFGP, 2011 (Récents Progrès en Génie des Procédés, 101) FAYET G., DEL RIO A., ROTUREAU P., JOUBERT L., ADAMO C. Predicting the thermal stability of nitroaromatic compounds using chemoinformatic tools Molecular Informatics, 2011, 30 (6-7), pp. 623-634 GOOIJER L., CORNI N., LENOBLE C. An international comparison of four quantitative risk assessment approaches - A benchmark study based on a fictitious LPG plant Process Safety and Environmental Protection, 2011, 90 (2), pp. 101-107 BOUDALAA M., OLLIER Y. Électricité statique : source d?incendie et d?explosion Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, SE 5 120 MURILLO C., VIGNES A., LOPEZ O., MUNOZ F. New insights toward the influence of agglomeration on dust dispersion and related effects on the ignitability and explosivity of sub-micronic powders Proceedings of the 3rd CCPS Latin American Conference on Process Safety and Expo, 2011 MASSE F., TIENNOT R., SIGNORET J.-P., BLANCART P., DUPIN G., MARLE L. Benchmark study on international functional safety standards Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management: proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 1685-1692 JANES A., CHAINEAUX J., LESNE P., MAUGUEN G., PETIT J.-M. Mise en oeuvre de la réglementation relative aux atmosphères explosives (ATEX). Guide méthodologique. ED 945 Paris : INRS, 2011 MARLAIR G. Les enjeux de sécurité Ballerini D. Les biocarburants. Répondre aux défis énergétiques et environnementaux des transports. Paris : Technip, 2011, pp. 13-18 DI TOMMASO S., ROTUREAU P., CRESCENZI O., ADAMO C. Oxidation mechanism of diethyl ether: a complex process for a simple molecule Physical Chemistry Chemical Physics, 2011, 13 (32), pp. 14636-14645 GUILLAUME E. Apprentissage organisationnel au travers du retour d?expérience : l?intégration des signaux faibles Thèse de doctorat. Safety Science Group - TBM TU Delft, 13/05/2011 DI TOMMASO S. Modélisation moléculaire et cinétique du processus de peroxydation de composés organiques : le cas des éthers aliphatiques Thèse de doctorat. Université Paris VII - Chimie ParisTech, 03/11/2011 CARVEL R., MARLAIR G. A history of fire incidents in tunnels Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 3-23 CARVEL R., MARLAIR G. A history of experimental tunnel fires Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 239-271 TRUCHOT B., CASSINI P., KNOFLACHER H. Transport of hazardous goods Beard A., Carvel R. Handbook of tunnel fire safety, 2nd edition. London : ICE Publishing, 2011, pp. 451-483 LE COZE J.-C., PERINET R., HERCHIN N., LOUYS P. Observing resilience within a large technical system Hollnage E., Rigaud E., Besnard D. Proceedings of the fourth resilience engineering symposium. Paris : École des mines de Paris, 2011 (Collection Sciences économiques) PAGNON S., DEBRAY B., BONY-DANDRIEUX A., TIXIER J., FONTAINE F., DUSSERRE G. Sensitivity analysis applied to observable parameters in case of flammable gas dispersion modeling In emergency situation Huang C., Ortiz, J. M., Sears S. Beyond experience in risk analysis and crisis response. Proceedings of the 3rd International Conference on Risk Analysis and Crisis Response. Paris : Atlantis Press, 2011, pp. 140-145 (Advances in Intelligent Systems Research, 16) BRISSAUD F., LANTERNIER B., CHARPENTIER D. Modelling failure rates according to time and influencing factors International Journal of Reliability and Safety, 2011, 5 (2), pp. 95-109 RIBIERE P., GRUGEON S., MORCRETTE M., BOYANOV S., LARUELLE S., MARLAIR G. Investigation on the fire-induced hazards of Li-ion battery cells by fire calorimetry Energy & Environmental Science, 2012, 5 (1), pp. 5271-5280 INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 | 83 KHOUDOUR L., EL KOURSI El M., VELASTIN S. A., BUCH N., LIM-THIEBOT S., FONTAINE F. An approach for protecting transport infrastructure Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F : Journal of Rail and Rapid Transit, 2011, 225 (4), pp. 383-393 ADAMO C., ROTUREAU P., DI TOMMASO S., BENAISSA W., GRUEZ P. A mechanistic and experimental study of the diethyl ether oxidation Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 FLEURY D., BOMFIM J. A. S., VIGNES A., GIRARD C., METZ S., MUNOZ F., R?MILI B., USTACHE A., GUIOT A., BOUILLARD J. X. Identification of the main exposure scenarios in the production of CNT-polymer nanocomposites by melt-moulding process Journal of Cleaner Production, 2012 : accepté Risques du sol et du sous-sol 2011 MAISON T. Analyse à l?échelle microscopique des phénomènes d?humectation et de dessiccation des argiles Thèse de doctorat. École centrale Paris, 17/01/2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M. Experimental analysis of the impact of ground movements on surface structure Proceedings of the 14th Pan-America conference on soil mechanics and geotechnical engineering. 2011 HOR B., CAUDRON M., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence Shahin M. A., Nikraz H. R. Proceedings of the International conference on advances in geotechnical engineering. 2011, pp. 651-656 BIGARRE P., BENNANI M., CONTRUCCI I., KLEIN E., BAROUDI H., HADADOU R., VUIDART I., JOSIEN J.-P. Microseismic monitoring strategy as a key component of post-mining risk management: review and feedback experience over the past decade Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 933-938 CAO N.-T. Apport de la surveillance microsismique en champ proche pour la détection de mécanismes et signes précurseurs aux instabilités gravitaires : application à l?effondrement de la cavité saline de Cerville-Buissoncourt. Thèse de doctorat. INPL, 13/12/2011 VAN DER MERWE J., DIDIER C., POULARD F. Investigation into the strength of iron ore pillars in the Lorraine basin Qian Q., Zhou Y. Harmonising rock engineering and the environment : proceedings of the 12th ISRM international congress on rock mechanics. London : Taylor & Francis, 2012, pp. 1605-1609 WILDAY J., PALTRINIERI N., FARRET R., HEBRARD J., BREEDVELD L. Addressing emerging risks using carbon capture and storage as an example Process Safety and Environmental Protection, 2011, 89 (6), pp. 463-471 GARNIER C., FINQUENEISEL G., ZIMMY T., POKRYSZKA Z., LAFORTUNE S., DEFOSSEZ P., GAUCHER E. Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms International Journal of Coal Geology, 2011, 87 (2), pp. 80-86 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2011, 36 (17-18), pp. 1949-1959 KLINGER C., CHARMOILLE A., BUENO J., GZYL G., GARZON SUCAR B. Strategies for follow-up care and utilisation of closing and flooding in European hard coal mining areas International Journal of Coal Geology, 2011, 89, pp. 51-61 DIDIER C., GHOREYCHI M., TOULHOAT P. La maîtrise des risques émergents : le cas des hydrocarbures non conventionnels Annales des mines. Responsabilité et environnement, 2011 (64), pp. 81-85 2012 DAOUADJI A., JRAD M., PRUNIER F., SIBILLE L., NICOT F., LAOUAFA F., DARVE F. Divergence instability and diffuse failure in granular media Procedia IUTAM, 2012, 3, pp. 105-130 LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G., LAOUAFA F. Properties of a diffuse interface model based on a porous medium theory for solid-liquid dissolution problems Computational Geosciences, 2012 ANNEXES DIEN Y., DECHY N., GUILLAUME E. Accident investigation: from searching direct causes to finding in-depth causes. Problem of analysis or/and of analyst? Safety Science, 2012, 50 (6), pp. 1398-1407 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local QSPR models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Proceedings of the AIChE spring meeting 2012 & 8th Global congress on process safety. New York : AIChE, 2012 ABOU ASSALI A., LENNE D., DEBRAY B. Acquisition de connaissances d?adaptation à partir d?une base de cas hétérogène Technique et Science Informatiques, 2012, 31 (2), pp. 159-185 VALLEE A., DUVAL C. Flooding of industrial facilities. Vulnerability reduction in practice Cozzani V., De Rademaeker E. Proceedings of CISAP-5. Milano : AIDIC, 2012 (Chemical Engineering Transactions, 26) LE COZE J.-C. Towards a constructivist program in safety Safety Science, 2012, 50, pp. 1873-1887 FAYET G., ROTUREAU P., PRANA V., ADAMO C. Global and local quantitative structure-property relationship models to predict the impact sensitivity of nitro compounds Process Safety Progress, 2012, 31 (3), pp. 291-303 MAZRI C., SOUMARE I. Risk based approaches for indicators identification: insights from the field Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 FLAUW Y., LENOBLE C. The use of field experience to assess the probabilities of major accidents Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 DIALLO A.-O., FAYET G., LEN C., MARLAIR G. Evaluation of heats of combustion of ionic liquids through use of existing and purpose-built models Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51 (7), pp. 3149-3156 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Adapting participative governance framework for the implementation of a sustainable development plan within an organization Karl H. A., Scarlett L., Vargas-Moreno J. C., Flaxman M. Restoring lands - Coordinating science, politics and action : complexities of climate and governance. Dordrecht : Springer, 2012, pp. 217-237 JANES A., MARLAIR G., CARSON D., CHAINEAUX J. Towards the improvement of UN N.5 test method for the characterization of substances which in contact with water emit flammable gases Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2012, 25 (3), pp. 524-534 84 | INERIS_RAPPORT SCIENTIFIQUE 2011/2012 LAOUAFA F., LUO H., QUINTARD M., DEBENEST G. A numerical method for cavity dissolution in salt formation Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 313-320 LE GAL N., LAGNEAU V., CHARMOILLE A. Experimental characterization of CH4 release from coal at high hydrostatic pressure International Journal of Coal Geology, 2012, 96-97, pp. 82-92 CAUDRON M., HOR B., AL HEIB M., EMERIAULT F. Effectiveness of a mitigation technique for buildings subjected to ground subsidence International Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 6 (2), pp. 179-184 SOULEY M., ARMAND G., SU K., GHOREYCHI M. Modeling the viscoplastic and damage behavior in deep argillaceous rocks Physics and Chemistry of the Earth, 2012, 36 (17-18), pp. 1949-1959 LAHAIE F., GUNZBURGER Y., BEN OUANAS A., BARNICHON J.-D., BIGARRE P., PIGUET J.-P. Impact of epoxy glue curing time on the quality of overcoring stress measurements in low-temperature environments XIE F. Rock stress and earthquakes. Proceeding of the 5th international symposium on in situ Rock Stress. London : Taylor & Francis Group, 2010, pp. 161-166 LAOUAFA F., CONTRUCCI I., DAUPLEY X. In-situ large monitoring and numerical modeling of the loss of stability of salt cavity Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 171-178 GHOREYCHI M., DAUPLEY X., LAOUAFA F. Creep and damage impact on long-term stability of underground structures in salt formations Berest P., Ghoreychi M., Hadj-Hassen F., Tijani M. Proceedings of the 7th Conference on the mechanical behavior of salt. London : Taylor & Francis Group, 2012, pp. 283-291 Autres 2011 CANTELAUBE P., JAYET P. A., CARRE F., BAMPS C., ZAKHAROV P. Geographical downscaling of outputs provided by an economic farm model calibrated at the regional level Land use policy, 2012, 29 (1), pp. 35-44 CARRE F., JEANNEE N., CASALEGNO S., LEMARCHAND O., REUTER H.I., MONTANARELLA L. Mapping the CN ratio of the forest litters in Europe-lessons for global digital soil mapping Boettinger J.-L., Howell D. W., Moore A. C., Hartemink A. E., Kienast-Brown S. Digital soil mapping. Bridging research, environmental application and operation. Dordrecht : Springer, 2010, pp. 217-226 (Progress in soil science, 2) PRATS A. Analyse environnementale Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 004 PRATS A. Documentation d?un système de management environnemental Techniques de l?Ingénieur. Paris : Éditions Techniques de l?Ingénieur, 2011, G 5 130 MERAD M., DECHY N., MARCEL F. Assessing sustainability and risks: about using a multi-criteria decision aid methodology within an organization Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2309-2316 MERAD M., OUERDANE W., DECHY N. Expertise and decision-aiding in safety and environment domains: what are the risks? Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 2317-2323 BEAUDOUIN F., MERAD M. A guidance for implementing decision-aiding in risk management Berenguer C., Grall A., Guedes Soares C. Advances in safety, reliability and risk management : proceedings of the annual conference ESREL 2011. London : CRC Press, 2012, pp. 191-200 LINKOV I., STEEVENS J., CHAPPELL M., TERVONEN T., FIGUEIRA J. R., MERAD M. Classifying nanomaterial risks using multi-criteria decision analysis Linkov I., Steevens J. Nanomaterials: risks and benefits. Dordrecht : Springer, 2009, pp. 179-191 (NATO Science for peace and security Series C : environmental security) PUBLICATIONS 2012 MERAD M., MARCEL F. Assessing the governance of the organizations: risks, resiliencies and sustainable development Proceedings of PSAM 11 and ESREL 2012 CARERE M., DULIO V., HANKE G., POLESELLO S. Guidance for sediment and biota monitoring under the common implementation strategy for the water framework directive Mario Carere Trends in Analytical Chemistry, 2012, 36, pp. 15-24 LYCZKOWSKI R. W., PODOLSKI W. F., BOUILLARD J. X., FOLGA S. M. Thermo-hydrodynamic. Design of fluidized bed combustors: estimating metal wastage New York : Springer, 2012 (Springer briefs in applied sciences and technology) Les noms des auteurs de l?INERIS apparaissent en gras. Conception et réalisation : ? Crédits photo : Andrew Brookes/Corbis, Michel Chantrelle/INERIS, INERIS, LCRS, Monty Rakusen/cultura/Corbis, Martin Soeby/Gallerystock.com, Thinkstock 2012, www.connaissancedesenergies.org/2011 ? Dépôt légal : novembre 2012 ? ISSN 1765-1379 Créé en 1990, l?INERIS, Institut national de l?environnement industriel et des risques, est un établissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle du ministère de l?Écologie, du Développement durable et de l?Énergie. INVALIDE)