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Key factors influencing metal concentrations in sediments along Western European Rivers: A long-term monitoring study (1945–2020)

Authors :
Dendievel, André Marie
Grosbois, Cécile
Ayrault, Sophie
Evrard, Olivier
Coynel, Alexandra
Debret, Maxime
Gardes, Thomas
Euzen, Cassandra
Schmitt, Laurent
Chabaux, François
Winiarski, Thierry
Van Der Perk, Marcel
Mourier, Brice
Geomorfologie
Coastal dynamics, Fluvial systems and Global change
Équipe 5 - Impact des Aménagements et des Polluants sur les HYdrosystèmes (IAPHY)
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
GéoHydrosystèmes COntinentaux (GéHCO EA6293)
Université de Tours (UT)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Géochimie Des Impacts (GEDI)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
UMR 5805 Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC)
Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Image, Ville, Environnement (LIVE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Terre Environnement Strasbourg (ITES)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Physical Geography [Utrecht]
Utrecht University [Utrecht]
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
The French Office of Biodiversity (OFB) supported the INTERPOL project in charge of INTERcomparison of sediment POLlution on the main French rivers. It involves researchers from five public research laboratories in France: the LEHNA-IAPHY team (UMR CNRS 5023) on the Rhône River, the EPOC lab on the Garonne Basin (UMR CNRS 5805), the GéHCO lab on the Loire Basin (EA 6293), the LSCE team (UMR CEA/CNRS/UVSQ 8212) and the M2C team from Rouen (UMR CNRS 6143) on the Seine River.
Geomorfologie
Coastal dynamics, Fluvial systems and Global change
Université de Tours
Source :
Science of the Total Environment, 805, 1. Elsevier bedrijfsinformatie b.v., Science of the Total Environment, Science of the Total Environment, Elsevier, 2022, 805, pp.149778. ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.149778⟩, Science of the Total Environment, 2022, 805, pp.149778. ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.149778⟩
Publication Year :
2022

Abstract

International audience; Since 1945, a large amount of heterogeneous data has been acquired to survey river sediment quality, especially concerning regulatory metals such as Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn. Large-scale syntheses are critical to assess the effectiveness of public regulations and the resiliency of the river systems. Accordingly, this data synthesis pro- poses a first attempt to decipher spatio-temporal trends of metal contamination along seven major continental rivers in Western Europe (France, Belgium, Germany, and the Netherlands). A large dataset (>12,000 samples) from various sediment matrices (bed and flood deposits – BFD, suspended particulate matter – SPM, dated sedi- ment cores – DSC) was set up based on monitoring and scientific research from the 1950s to the 2010s. This work investigates the impact of analytical protocols (matrix sampling, fractionation, extraction), location and time fac- tors (related to geology and anthropogenic activities) on metal concentration trends. Statistical analyses high- light crossed-interactions in space and time, as well as between sediment matrices (metal concentrations in SPM ≃ DSC > BFD) and extraction procedures (also related to river lithology). Major spatio-temporal trends are found along several rivers such as (i) an increase of metal concentrations downstream of the main urban in- dustrial areas (e.g. Paris-Rouen corridor on the Seine River, Bonn-Duisburg corridor on the Rhine River), (ii) a long-term influence of former mining areas located in crystalline zones, releasing heavily contaminated sedi- ments for decades (Upper Loire River, Middle Meuse section), (iii) a decrease of metal concentrations since the 1970s (except for Cr and Ni, rather low and stable over time). The improvement of sediment quality in the most recent years in Europe reflects a decisive role of environment policies, such as more efficient wastewater treat- ments, local applications of the Water Framework Directive and urban industrial changes in the river valleys.

Details

Language :
English
ISSN :
00489697 and 18791026
Database :
OpenAIRE
Journal :
Science of the Total Environment, 805, 1. Elsevier bedrijfsinformatie b.v., Science of the Total Environment, Science of the Total Environment, Elsevier, 2022, 805, pp.149778. ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.149778⟩, Science of the Total Environment, 2022, 805, pp.149778. ⟨10.1016/j.scitotenv.2021.149778⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3eee0b1fd8817357a50d71f0a80a8e65
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149778⟩