Pollution eaux souterraines

Introduction

Les eaux souterraines sont, dans la plupart des cas, de meilleure qualité que les eaux de surface car elles sont moins directement exposées aux pollutions. Cependant, si les pollutions sont en général plus discrètes, elles peuvent persister beaucoup plus longtemps et il est très difficile de remédier à la contamination. Etant donné que les eaux souterraines sont souvent utilisées pour l’alimentation en eau potable, leur protection vis-à-vis des pollutions est un enjeu majeur.

LES POLLUANTS PRESENTS DANS LES EAUX SOUTERRAINES

On peut distinguer les pollutions anthropiques, dues à des rejets de substances dans l’environnement, des contaminations naturelles, dues à des substances naturellement présentes dans les eaux. En ce qui concerne les pollutions anthropiques, on peut distinguer différentes sources qui se caractérisent par des substances et des modes de rejets différents. Les principales sources sont l’agriculture, qui s’applique de manière diffuse sur le territoire, les industries qui sont à l’origine de rejets très diversifiés et souvent localisés et l’activité humaine domestique via les rejets d’eaux usées ou les décharges.

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Figure 1 : Différentes sources de pollution pouvant affecter les eaux souterraines - Exemple d'un aquifère calcaire. D’après une campagne de sensibilisation de la CWEPSS.

Les polluants que l’on peut retrouver dans les eaux souterraines sont très variés. On peut distinguer :
- les contaminants inorganiques, parmi lesquels :

• les fertilisants (nitrates, phosphates) utilisés en agriculture. L’altération de la qualité des eaux par les nitrates concerne la majeure partie des aquifères en France (IFEN, 2004),
• les sels dans des contextes de nappes littorales surexploitées ou de remontées d’eaux profondes,
• les métaux (cadmium, mercure, plomb, manganèse, arsenic par exemple) qui sont fréquemment retrouvés dans les eaux souterraines. Ils peuvent avoir une origine naturelle ou anthropique.
• les contaminants organiques, parmi lesquels :
• les produits phytosanitaires (ou pesticides) qui sont utilisés pour protéger les végétaux contre les organismes nuisibles. Plus de 200 molécules différentes ont été retrouvées dans les eaux souterraines entre 2007 et 2009 (SOeS, 2011),
• les produits pharmaceutiques, qui ne font pas l’objet, à ce jour, de suivis réguliers. Pour faire progresser les connaissances à ce sujet, un plan national pour lutter contre la présence de résidus de médicaments dans les eaux a été mis en place en 2011,
• les hydrocarbures et huiles minérales, qui ont généralement une présence localisée résultant d’une pollution accidentelle,
• les produits organiques industriels (HAP, solvants chlorés, phtalates par exemple) très peu dégradables et très toxiques.

Pour un état sur la présence de ces polluants dans les eaux souterraines en France, on pourra se reporter à la synthèse réalisée par l’IFEN (IFEN, 2004) et au bilan réalisé par le Service de l’Observation et des Statistiques (SOeS, 2011) sur les suivis de 2007 à 2009.

LA SURVEILLANCE DE LA QUALITE DES EAUX SOUTERRAINES EN FRANCE

En France, la politique de protection des eaux souterraines est cadrée à l’échelle européenne par la directive 2006/118/CE du 12 décembre 2006. Des concentrations seuils à ne pas dépasser pour atteindre le « bon état » sont fixées pour les différents polluants. Les principaux paramètres déclassant les masses d’eau souterraines sont les nitrates et les pesticides (voir la synthèse de la Direction de l’eau, 2005).

MIEUX COMPRENDRE LES POLLUTIONS POUR MIEUX LES GERER

MÉCANISMES DE TRANSFERT

Les polluants sont rarement rejetés directement dans les nappes souterraines. Leur présence est due à leur transfert depuis la surface, au cours duquel différents processus physiques, chimiques et biologiques vont jouer un rôle dans l’atténuation, le délai de transfert, la distance de propagation et la rétention plus ou moins réversible du produit. Dans les différents compartiments d’un système aquifère (sol, zone non saturée et eau souterraine), les processus sont de nature et d’ampleur variable.
Les principaux processus qui contrôlent le transfert d’éléments sont la convection (entraînement de l’élément à la même vitesse que l’eau), la dispersion (étalement du panache de pollution sous l’effet de l’hétérogénéité du milieu), les échanges avec la phase solide (adsorption sur la matière organique ou la matrice rocheuse, précipitation/dissolution) et la dégradation (chimique ou biologique).
Les propriétés intrinsèques des polluants (solubilité, adsorption, dégradabilité), les propriétés intrinsèques des milieux traversés, (perméabilité, teneur en matière organique, degré d’oxydation), les interactions entre les polluants et le milieu ainsi que le contexte climatique sont autant de facteurs qui contrôlent ces différents processus de migration des polluants.
Pour en savoir plus concernant les mécanismes de transfert, on pourra se reporter au guide élaboré par le BRGM en 2001 (Lemière et al., 2001) ou, spécifiquement sur le comportement des phytosanitaires, à la synthèse du BRGM (Amalric et al., 2003).

ECHANTILLONNAGE ET ANALYSE

La bonne connaissance de l’état de contamination et des processus de transfert des substances dans l’environnement se heurte à plusieurs difficultés. Tout d’abord, les échantillonnages en eaux souterraines sont complexes. Ils demandent de maîtriser tous les processus depuis la mise en place du puits ou forage jusqu’au laboratoire.
Des difficultés d’ordre analytiques existent aussi. Pour les substances organiques notamment, le dosage d’une multitude de composés à des concentrations faibles se heurte encore à des problèmes techniques même si d’importants travaux de développement ont été réalisés récemment ou sont en cours (voir par exemple le projet européen NORMAN www.norman-network.net).
D’autre part, il n’est pas toujours évident de savoir quelles substances rechercher : les sources de pollution ne sont pas forcément bien connues et mêmes lorsque les substances rejetées sont identifiées, les métabolites qui peuvent se former lors de leur dégradation, tout aussi toxiques, ne sont pas connus et donc pas recherchés.

PREVISION DU DEVENIR D’UNE POLLUTION : APPORT DES EXPERIENCES DE LABORATOIRES ET DE LA MODELISATION NUMERIQUE

Plusieurs outils sont utilisés pour prévoir le devenir d’une pollution. Les études de laboratoires (tests de lixiviation, expériences en colonne…) permettent d’étudier le transfert de contaminants dans des contextes bien contraints et d’identifier les principaux processus mis en jeu.
La modélisation numérique permet d’interpréter des données expérimentales et d’apporter des éléments sur la migration d’un panache, le risque d’atteinte d’un forage, ou encore sur le temps de rémanence d’un produit dans la nappe. De nombreux outils de modélisation plus ou moins complexes existent qui prennent en compte tout ou partie des processus de transfert cités ci-dessus. On pourra à ce sujet consulter les résultats du projet TRANSPOL réalisé par l’INERIS (de nombreux documents sont disponibles sur le site : http://transpol.ineris.fr ), qui visait à tester et comparer les différentes approches de modélisation utilisées pour le cas des HAP, métaux lourds, solvants chlorés et hydrocarbures.

BIBLIOGRAPHIE :


Amalric L., Baran N., Jeannot R., Marti JC., Mouvet C., 2003. Les mécanismes de transfert des produits phytosanitaires du sol vers les nappes et les méthodes d’analyse des produits phytosanitaires dans les eaux. BRGM/RP-51590-FR, 116 p., 31 fig, 18 tabl., 1 ann.
Direction de l’eau, 2005. Synthèse des états des lieux 2004.
www.eaufrance.fr/docs/dce2004/R_DCE_1_0_0.php
IFEN, 2004. L'état des eaux souterraines en France. Aspects quantitatifs et qualitatifs. Etudes et travaux n°43.
Lemière B., Seguin J.J., Le Guern C., Guyonnet D., Baranger Ph., Darmendrail D., Conil P., 2001. Guide sur le comportement des polluants dans les sols et les nappes. Applications dans un contexte d’Evaluation Détaillée des Risques pour les ressources en eau. BRGM/RP-50662-FR, 103p., 20 fig., 9 tabl., 5 ann.
Ministères en charge de l’Ecologie et de la Santé. Plan national sur les Résidus de Médicaments dans l’Eau (PNRM) 30 mai 2011. www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/PNRM.pdf
SOeS, 2011. Bilan de présence des micropolluants dans les milieux aquatiques continentaux. Période 2007-2009. Etudes et documents n°54, octobre 2011.

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BRGM, synthèse réalisée par Nolwenn Croiset, 24 juin 2012 à 15:22 (CEST)