La Directive Cadre sur l’Eau (DCE) a fixé des objectifs pour la restauration et la préservation de l’état les eaux superficielles (eaux douces et côtières). Des normes de qualité environnementale (NQE) dans l’eau ont été définies pour un ensemble de substances chimiques.
Différentes méthodes permettant d’assurer un suivi de l’état chimique des milieux existent. Jusqu’à présent, le suivi de l’état chimique des masses d’eau est essentiellement basé sur des techniques d’échantillonnage ponctuel suivies par des analyses en laboratoire afin de déterminer les concentrations en polluants. Toutefois, cette technique ne permet d’obtenir qu’une photographie instantanée de l’état du milieu.
Des méthodes d’analyses adaptés pour des faibles concentrations
Les concentrations à mesurer sont souvent très faibles et pour certains polluants de l’ordre des ultra traces. Compte tenu de ces niveaux et des préconisations inscrites dans la Directive Cadre concernant l’incertitude maximum à la NQE et du niveau des limites de quantification à atteindre, certaines substances sont difficilement mesurables voire non détectables dans les eaux échantillonnées selon les méthodes usuelles.
Ainsi, pour réaliser les programmes de surveillance, de contrôle et d’enquête, l’utilisation de méthodes alternatives est introduite par la DCE. Une méthode alternative de surveillance consiste à installer dans le milieu des dispositifs intégrant les contaminants en continu. Il s’agit, entre autres, de l’utilisation des échantillonneurs intégratifs passifs. Cette méthode permet d’obtenir une mesure intégrée des substances polluantes dans le temps par rapport à des prélèvements ponctuels et une plus grande facilité de mise en œuvre que le prélèvement en continu par pompage (volume plus faible et stabilité de l’échantillon). Ce projet réalisé par LABEO et le SMEL, financé par l’Agence de l’Eau Seine Normandie, vise à tester ces nouveaux outils sur un site particulièrement sensible.
Sept fleuves côtiers étudiés en baie des Veys
La baie des Veys se situe entre la Manche et le Calvados, deux départements très différents notamment du point de vue agricole. La région Est est plutôt céréalière tandis que la région Ouest est majoritairement recouverte de prairies temporaires ou permanentes. Sept cours d’eau se jettent dans cette anse : l’Aure, la Vire, la Taute, la Douve, l’Escalgrain, le Rhin et la Grande Crique dont certains possédant des bassins versants très vastes (jusqu’à plus de 120 000 ha pour celui de la Vire) ainsi que des débits assez élevés (4.56m3/s en mai 2016 pour la Vire). L’étude des caractéristiques de ces cours d’eau ainsi que leur influence au niveau de la baie des Veys a été nécessaire pour répondre aux objectifs du projet.
Utiliser des échantillonneurs intégratifs passifs
L’un des objectifs de ce projet est d’évaluer les possibilités de mise en œuvre future des échantillonneurs intégratifs passifs (EIP) dans un contexte opérationnel. Les échantillonneurs intégratifs passifs permettent une mesure intégrée, c’est-à-dire une moyenne sur un temps défini des concentrations des molécules choisies. Le but de cette étude est donc d’évaluer l’intérêt de ces nouveaux outils par rapport à des prélèvements ponctuels. Cette analyse traitera seulement des différences de résultats obtenus entre les deux méthodes de prélèvements et non des coûts financiers de chacune.
La quantification des flux de polluants (organiques et métalliques) de chaque affluent de la baie selon la période de l’année (mai ou octobre) a été effectuée (hiérarchisation des tributaires). Une cartographie a été réalisée afin de modéliser les différences de débits et de concentrations en polluants dans chaque cours d’eau étudié, en relation avec les activités présentes sur leur bassin versant respectif. Une étude environnementale a été nécessaire afin de lier les résultats obtenus durant le projet aux origines possibles des polluants retrouvés (activités humaines, type de sol, climat…)
Trois types d’échantillonneurs passifs utilisés
Afin d’effectuer un suivi chimique large, trois types d’échantillonneurs intégratifs passifs ont été retenus :
– POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) pour les molécules chimiques organiques hydrophiles (log Kow<3) ;
– SPMD (Semi-Permeable Membrane Device) pour les molécules chimiques organiques hydrophobes (log Kow>3) ;
– DGT (Diffusive Gradient Thin film) pour les métaux.
Les familles de molécules sélectionnées étaient les suivantes : Métaux, Pesticides Organophosphorés, Pesticides Organochlorés, Phtalates, PCB, HAP, Pesticides (environ 200 molécules quantifiées complétées par un screening), Alkyl phénols.
Grâce à leur capacité à accumuler les polluants pendant un temps donné (quelques semaines), les échantillonneurs passifs permettent la quantification d’un nombre beaucoup plus important de composés que les simples prélèvements d’eau. D’autre part, comme ils réalisent une mesure moyenne des concentrations en molécules d’intérêts, ils permettent l’obtention d’un résultat plus précis, intégratif des pics de pollution. Il est ainsi possible de mesurer des valeurs plus réalistes des concentrations en polluants auxquels sont exposés les organismes présents dans l’eau. A noter cependant que, pour les DGT, l’échantillonnage est très dépendant de la forme physico-chimique des métaux dans le milieu. Seuls les métaux labiles sont échantillonnés. Pour les POCIS, l’influence de plusieurs facteurs (débit du cours d’eau, température, fouling…) peut avoir un effet sur l’échantillonnage. Pour conclure, après amélioration des techniques d’utilisation et d’analyse des échantillonneurs passifs, leur emploi semble pouvoir permettre l’obtention de mesures plus représentatives et la quantification d’un plus grand nombre de molécules même présentes en quantités très faibles dans l’eau. Environ cinq fois plus de molécules ont été mises en évidence lors de cette étude, grâce aux échantillonneurs passifs par rapport aux analyses d’eau traditionnelles.
Hiérarchiser les flux polluants
Le caractère intégratif des échantillonneurs permet une efficacité accrue par rapport aux prélèvements ponctuels pour les molécules actuellement utilisées (pesticides hydrophiles, HAP, alkyl phénols). Les deux outils, biotes et échantillonneurs passifs, semblent complémentaires pour réaliser une surveillance environnementale permettant d’apprécier la qualité du milieu en tenant compte de la pollution historique et de la pollution actuelle.
Cette étude a permis la hiérarchisation des flux pour les pesticides, les métaux et les HAP. Les flux sont liés à la fois au débit et aux concentrations mesurées dans les rivières, paramètres qui dépendent tous les deux des précipitations ayant eu lieu pendant et juste avant la période d’échantillonnage. Ainsi, la Vire et la Taute sont les deux plus gros contributeurs de la baie des Veys en particulier au printemps. Les écarts sont plus faibles en automne. A cette période, les autres cours d’eau peuvent également engendrer un flux de polluants significatifs.
PARTENARIAT TECHNIQUE :
PARTENARIAT TECHNIQUE :
Cartographie de l’état chimique du réseau hydrographique de la baie des Veys à l’aide d’outils innovants (échantilloneurs passifs). Projet CAPA
Mai 2018.
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