Stratégie d'évaluation pour les micropolluants de sources non ponctuelles

Les rejets diffus de micropolluants dans le milieu aquatique peuvent entraîner des pics de concentration dépassant largement les seuils réglementaires et les valeurs fixées pour les critères de qualité environnementale. En raison de leur forte dynamique, ils sont cependant difficiles à prévoir et à estimer. Une nouvelle stratégie a été élaborée pour la mesure pratique des rejets diffus et pour l'évaluation de la contamination des eaux sur des critères écotoxicologiques.

Les campagnes de mesure effectuées ces dernières années ont montré que les eaux suisses étaient contaminées par de nombreux composés traces organiques et la pollution par les produits phytosanitaires a particulièrement alarmé l'opinion : conçus pour neutraliser les organismes nuisibles, ils peuvent en effet porter atteinte à la vie aquatique à partir de concentrations extrêmement faibles. Contrairement aux substances contenues dans les détergents, les cosmétiques ou les médicaments qui sont principalement émises dans l'environnement au niveau des stations d'épuration, les phytosanitaires et quelques autres composés sont surtout rejetés de façon diffuse dans les eaux de surface en empruntant plusieurs voies possibles. Les autorités d'exécution avaient donc besoin d'une méthode de mesure et d'évaluation de la pollution des eaux par ce type de micropolluants : pour y répondre, le Centre Ecotox et l'Eawag ont élaboré, sur mandat de l'Office fédéral de l'environnement, une stratégie d'évaluation de la qualité des eaux conçue pour les micropolluants de sources non ponctuelles.

La grande complexité des rejets diffus

Les émissions diffuses dans les eaux superficielles proviennent principalement de l'agriculture, du milieu urbain et des routes et voies ferrées. Elles s'effectuent par drainage, par ruissellement ou par effet de drift, directement ou à travers les déversoirs d'orage des réseaux unitaires et les collecteurs d'eaux pluviales. Alors que les composés rejetés dans les effluents d'épuration se déversent de façon plus ou moins constante dans le milieu aquatique, les émissions diffuses sont très variables dans le temps et surviennent souvent à l'occasion d'évènements particuliers. Cette forte dynamique s'explique principalement par le caractère momentané de certains rejets - émission par drift aérien lors de la pulvérisation d'un pesticide par exemple - et par la mobilisation des polluants par les pluies - déversement suite au lessivage des sols ou des façades de bâtiments par exemple. D'autre part, un même composé peut avoir plusieurs sources d'émission et une même source peut être reliée aux cours d'eau par plusieurs voies de rejet. Ainsi, le diuron peut provenir du lessivage des façades et se déverser dans les cours d’eau par les collecteurs d’eau pluviale, les déversoirs d’orage ou les stations d’épuration. Mais il peut également provenir des vignobles et vergers et transiter par drift, par écoulement de surface ou par drainage. Cette complexité rend une évaluation de la contamination par les rejets diffus particulièrement difficile.

Sélection de micropolluants représentatifs

La liste des substances chimiques pouvant se déverser dans les milieux aquatiques est longue. La banque de données des substances dangereuses en Suisse, Indatox, comptabilise 5500 produits ne comprenant qu'une seule substance active ; le nombre de composés appliqués en mélange s'élèverait à plus de 100 000. Parmi cette multitude de substances, quelles sont celles qui contribuent à la pollution diffuse des eaux ? Les plus problématiques pour la vie aquatique sont celles qui sont utilisées pour leur activité biologique, c'est-à-dire les produits phytosanitaires, les biocides, les médicaments et produits vétérinaires et certains métaux lourds. En se basant sur les informations concernant leur utilisation, leur biodégradabilité et leur écotoxicité, Irene Wittmer, du département de Chimie de l'environnement de l'Eawag, a sélectionné 48 micropolluants organiques à la fois représentatifs des principales sources d'émission et susceptibles de se retrouver dans l'environnement à des concentrations préoccupantes pour l'écosystème. La liste comprend 45 phytosanitaires et/ou biocides, 2 produits de dégradation de pesticides et un médicament vétérinaire. En complément, le cuivre et le zinc ont été retenus pour leur importance pour la pollution des eaux et le caractère diffus de leurs émissions.

Bien choisir le site d'étude et la stratégie d'échantillonnage

Pour bien choisir le site d'étude, il convient tout d'abord de bien définir l'objectif poursuivi : caractérisation générale de la pollution (a), examen d'une pollution particulière (b) ou étude d'un cours d'eau présentant déjà des dysfonctionnements biologiques flagrants (c) ? Dans les trois cas, il est conseillé de commencer par une analyse de l'utilisation du sol dans les bassins de tous les sites entrant en ligne de compte pour évaluer leur représentativité pour la problématique étudiée en fonction de la présence éventuelle de sources agricoles ou urbaines de pollution diffuse - il existe par exemple une relation entre la probabilité de contamination des cours d'eau par les pesticides et la part de terres arables dans leur bassin versant. Une fois le site choisi, les concentrations des micropolluants représentatifs doivent être déterminées dans le milieu. Pour évaluer une pollution chronique, la stratégie de prélèvement la mieux adaptée est alors l'échantillonnage moyenné sur 14 jours asservi au temps : même s'il livre des données moins précises qu'un échantillonnage fractionné au moment des pluies, il livre de bons résultats pour une demande de travail raisonnable. Pour apprécier la gravité de la pollution et le risque encouru par l'écosystème, les concentrations mesurées dans le milieu sont comparées aux valeurs déterminées pour chaque composé pour le critère de qualité environnementale relatif à la pollution chronique. Les critères de qualité également déterminés par le Centre Ecotox pour évaluer les risques aigus ne peuvent pas être utilisés pour cette appréciation étant donné que la stratégie d'échantillonnage recommandée ne permet pas de détecter les pics de concentration.

Stratégie d'évaluation de la micropollution d'origine diffuse

En utilisant les données de toxicité aiguë et chronique disponibles pour les algues, les invertébrés et les poissons, Marion Junghans, du Centre Ecotox, a établi des critères de qualité environnementale (CQE) pour les composés sélectionnés - c'est-à-dire les concentrations ne devant pas être dépassées pour que l'environnement aquatique ne soit pas menacé. Toutes les valeurs proposées pour les CQE sont publiées sur www.oekotoxzentrum.ch/qualitaetskriterien. Jusqu'à présent, la loi Suisse n'impose pas de critères de qualité environnementale pour les micropolluants mais se limite à fixer un seuil général de 0,1 µg/l pour les pesticides organiques sans fondement écotoxicologique. Un remaniement de l'ordonnance sur la protection des eaux est en cours pour, notamment, pallier ce manque. Actuellement en phase de consultation, la nouvelle ordonnance prévoit l'utilisation de critères de qualité écotoxicologiques. La qualité de l'eau est évaluée à partir du rapport entre la concentration dans l'environnement et la valeur du critère de qualité et son appréciation se fait en cinq classes d'état allant de très bon à mauvais comme dans le système modulaire gradué (cf. tableau).

L'objectif des auteurs était de proposer une méthode pratique permettant d'apprécier la qualité des eaux de surface en fonction de leur contamination par les micropolluants de sources non ponctuelles. Ce travail s'adresse aux autorités en charge de l'application de la loi sur la protection des eaux - en particulier aux services cantonaux - ainsi qu'aux autres spécialistes de la protection des eaux, dont beaucoup ont d'ailleurs participé à son élaboration. Associée au système d'évaluation de la qualité des eaux au vu des micropolluants issus de l'assainissement communal élaboré en 2010, cette méthode servira de base à une publication de l'OFEV dans la série L'environnement pratique qui aidera à l'application de la loi.