2. Les éléments de qualité

2.3 Les micropolluants

2.3.4. La contamination par les éléments traces métalliques

Les éléments traces métalliques (ETM).

Les éléments traces métalliques peuvent avoir des origines multiples : naturelle, industrielle, minière et agricole. Ainsi, les concentrations mesurées dans certains cours d’eau du bassin Rhône Méditerranée sont étroitement liées au contexte géologique local, tel l’arsenic dans les massifs cristallins (Massif Central, Corse Alpine, Alpes internes). La présence de sites miniers peut accentuer ces fonds géochimiques (lixiviation). Des travaux d’estimation des concentrations naturelles de référence pour les éléments traces métalliques de la Directive Cadre de l’Eau et les stations déclassées correspondantes sont nécessaires pour distinguer les apports anthropiques des apports naturels.

En quelques chiffres...

Les tableaux 4a et 4b présentent, au travers de données descriptives, le suivi des ETM dans le cadre du programme de surveillance et les contaminations correspondantes observées sur la période 2014-2016.

Ces données illustrent bien la présence généralisée des éléments traces métalliques avec :

  • 100% des stations concernées par la présence d'ETM (la seule station RCS du bassin Rhône-Méditerranée non concernée pour le support eau par les métaux réglementaires, presque toujours en assec, a fait l'objet d'un unique prélèvement sur la période);
  • pour le support eau, près de 70% des prélèvements du RCS et plus de 80% des prélèvements du CO Toxiques présentent des traces d'ETM "réglementaires" (Cd, Hg, Ni, Pb, As, Cr, Cu, Zn) ;
  • pour le support sédiments, 100% des prélèvements présentent des traces d'ETM. La présence naturelle des ETM dans l'environnement et leur forte capacité d'adsorption sur le support sédiment expliquent la contamination généralisée des échantillons de sédiment par ces éléments.
Out[12]:
Nombre de stations suivies Nombre de stations contaminées Nombre de prélèvements réalisés Nombre de prélèvements contaminés Nombre d'analyses réalisées Nombre d'analyses quantifiées Nombre de paramètres analysés Nombre de paramètres quantifiés
BASSIN FINALITE FRACTION ANALYSEE
RMED RCS_Toxiques sédiments 394 394 610 610 4880 4258 8 8
eau filtrée 396 395 6250 4441 35160 10847 8 8
CO_Toxiques sédiments 351 351 621 621 4968 4422 8 8
eau filtrée 355 355 5597 4482 32648 12196 8 8
CORSE RCS_Toxiques sédiments 21 21 22 22 176 142 8 8
eau filtrée 22 22 259 173 1388 318 8 8
CO_Toxiques sédiments 6 6 7 7 56 42 8 6
eau filtrée 6 6 36 34 256 113 8 8

Tableau 4a : Suivis des éléments traces métalliques réglementaires dans les cours d'eau et données descriptives (2014-2016)

Out[15]:
Nombre de stations suivies Nombre de stations contaminées Nombre de prélèvements réalisés Nombre de prélèvements contaminés Nombre d'analyses réalisées Nombre d'analyses quantifiées Nombre de paramètres analysés Nombre de paramètres quantifiés
BASSIN FINALITE FRACTION ANALYSEE
RMED RCS_Toxiques sédiments 394 394 610 610 10370 9176 17 17
eau filtrée 395 395 2540 2540 44554 21314 18 16
CO_Toxiques sédiments 351 351 621 621 10557 9406 17 17
eau filtrée 354 354 2565 2565 44926 22498 18 16
CORSE RCS_Toxiques sédiments 21 21 22 22 374 322 17 16
eau filtrée 22 22 88 88 1552 559 18 14
CO_Toxiques sédiments 6 6 7 7 119 104 17 16
eau filtrée 6 6 28 28 480 224 18 16

Tableau 4b : Suivis des éléments traces métalliques "autres" dans les cours d'eau et données descriptives (2014-2016)

Les stations qui présentent les plus importantes concentrations d'éléments traces métalliques dans l'eau (Cd, Hg, Ni, Pb, As, Cr, Cu, Zn) ...

La figure 2 sous la carte présente pour la période 2014-2016 et pour le support eau :

  • la classe de contamination de chacune des stations du programme de surveillance vis-à-vis des 8 ETM de la réglementation ;
  • la répartition des stations en fonction de leur classe de contamination et de leur finalité de suivi (RCS ou CO Toxiques).

Classes de contamination : éléments méthodologiques

Les classes de contamination calculées pour la période et le support eau sont les suivantes :

  • Très faible : ]0-0.080 µg/l]
  • Faible : ]0.080-4.14 µg/l]
  • Moyenne : ]4.14-8.19 µg/l]
  • Elevée : ]8.19-12.24 µg/l]
  • Très élevée : ]12.24-703 µg/l]
Out[18]:

N.B. : cliquer sur les stations pour consulter quelques informations associées (nom de la station, finalité sur la période, nombre de prélèvements, ...).

Figure 2 : Classe de contamination des stations vis-à-vis des éléments traces métalliques réglementaires (support eau)

Les régions Occitanie et Corse sont les 2 régions qui ont présenté les plus fortes proportions de stations avec des niveaux de contamination élevée ou très élevée :

  • 30% des stations du RCS et 46% des stations du CO Toxiques pour la région Occitanie ;
  • 23% des stations du RCS et 67% des stations du CO Toxiques pour la région Corse ;

devant les régions Bourgogne-Franche-Comté, Provence-Alpes-Côtes d'Azur, Auvergne-Rhône-Alpes :

  • 28% des stations du RCS et 38% des stations du CO Toxiques pour la région Bourgogne-Franche-Comté ;
  • 19% des stations du RCS et 32% des stations du CO Toxiques pour la région Provence-Alpes-Côtes d'Azur ;
  • 16% des stations du RCS et 28% des stations du CO Toxiques pour la région Auvergne-Rhône-Alpes.

Les niveaux de contamination élevée ou très élevée peuvent :

  • avoir des origines multiples de contamination : naturelle, anthropique ou les deux ;
  • et être liés à un ou plusieurs contaminants.

Le tableau 5 ci-dessous recense, sur la période 2014-2016, les stations qui ont présenté plus de 50% de leurs prélèvements d'eau avec un niveau de contamination très élevée.

2 de ces stations sont situées en Corse :

  • le Luri à Luri (2B), situé dans la région du Cap Corse, présente pour 50% des prélèvements réalisés des niveaux de contamination très élevés. L'As, le Ni, le Cr et le Cu sont fréquemment quantifiés à des niveaux de concentration parfois très élevés pour le Ni. Pour l'As, 50% des prélèvements présentent des concentrations supérieures à 2.75 µg(As)/l.
  • la Bravone à Linguizetta (2B), située en Corse Alpine, présente pour la totalité des prélèvements réalisés des niveaux de contamination très élevés. L'As, le Ni, le Cr, le Cu et le Zn sont fréquemment quantifiés à des niveaux de concentration parfois très élevés pour le Cr. Pour l'As, 50% des prélèvements présentent des concentrations supérieures à 38.5 µg(As)/l. Il existe sur le bassin versant de la station un risque de fond géochimique naturel en As qui a été amplifié par l’exploitation d’un gisement d’arsenic en amont (Mine de Matra).

Ici, les niveaux de concentration très élevés correspondent à des niveaux de concentration très élevés à l'échelle du bassin de Corse sur la période 2014-2016, soit des valeurs supérieures à 13.1 µg(Cr)/l pour le chrome.

3 stations sont situées dans le Rhône :

  • la Brévenne à Sain-Bel située entre les Monts du Lyonnais et les Monts du Beaujolais. Les contaminations très élevées observées pour cette station sont en lien direct avec les concentrations mesurées pour le zinc. Sur la période, 50% des prélèvements ont présenté des concentrations supérieures à 33 µg(Zn)/l avec une concentration maximale mesurée de 111 µg(Zn)/l.
  • la Vauxonne à St-Georges-De-Reneins 1 est une station localisée sur le territoire du Beaujolais viticole en bordure Est du Massif Central. Sur la période, l'arsenic et le cuivre présentent régulièrement des niveaux de concentration très élevée. Ceux-ci peuvent s'expliquer à la fois par les pratiques agricoles actuelle et ancienne (sulfate de cuivre, arseniates) et par le contexte géologique local pour l'arsenic (Massif Central).
  • le Mornantet à Givors 2, station situé dans le sud-ouest lyonnais, entre les Monts du Lyonnais et Coteaux du Lyonnais présente également des niveaux de concentration très élevée pour le cuivre et l'arsenic.

1 station est située dans le Gard :

  • l'Hérault à Valleraugue 2 est localisée sur le haut bassin de l'Hérault. Elle présente une contamination récurrente pour le cadmium, l'arsenic et le zinc à des niveaux de concentration élevée pour ces deux derniers éléments. Le haut bassin versant de l’Hérault traverse des terrains schisto-gréseux contenant des filons enrichis en éléments traces métalliques, en particulier en arsenic et en zinc. L’origine du cadmium est probablement liée aux schistes de la région de Valleraugue, où il pourrait être associé au zinc dans la blende (sulfure de zinc). L'occupation du sol étant principalement forestière, l'origine naturelle de ces éléments est fort probable.

Ci-dessus, les niveaux de concentration très élevés correspondent à des niveaux de concentration très élevés à l'échelle du bassin Rhône-Méditerranéen sur la période 2014-2016, soit des valeurs supérieures à :

  • 0.35 µg(Cd)/l pour le cadmium ;
  • 2.4 µg(Ni)/l pour le nickel ;
  • 0.74 µg(Pb)/l pour le plomb
  • 6 µg(As)/l pour l'arsenic ;
  • 2.1 µg(Cu)/l pour le cuivre ;
  • 16.6 µg(Zn)/l pour le zinc ;
  • 0.13 µg(Hg)/l pour le mercure ;
  • 3.1 µg(Cr)/l pour le chrome ;
Out[20]:
Aucune contamination Très faible Faible Moyenne Elevée Très élevée Nombre total de prélèvements
DPT MASSEDEAU CD_STA STATION FINALITE
69 FRDR569b 06055000 BREVENNE A SAIN-BEL ('CO_Pesticides', 'CO_Toxiques') 0 0 8 0 0 8 16
30 FRDR173b 06181910 HERAULT A VALLERAUGUE 2 ('RCS_Toxiques', 'CO_Toxiques') 0 0 8 0 0 8 16
2B FRER61b 06300200 LURI A LURI ('RCS_Toxiques',) 0 0 0 1 5 6 12
FRER18b 06222000 BRAVONE A LINGUIZZETTA ('CO_Toxiques',) 0 0 0 0 0 4 4
69 FRDR575 06052435 VAUXONNE A ST-GEORGES-DE-RENEINS 1 ('CO_Pesticides', 'CO_Toxiques') 0 0 0 0 1 3 4
FRDR479b 06094540 MORNANTET A GIVORS 2 ('CO_Pesticides', 'CO_Toxiques') 0 0 0 1 1 2 4

Tableau 5 : Stations qui présentent une contamination très élevée pour plus de 50% de leurs prélèvements d'eau pour les éléments traces métalliques réglementaires

Les stations qui présentent les plus importantes concentrations d'éléments traces métalliques dans les sédiments (Cd, Hg, Ni, Pb, As, Cr, Cu, Zn)...

La figure 3 ci-dessous présente pour la période 2014-2016 et pour le support sédiment :

  • la classe de contamination de chacune des stations du programme de surveillance vis-à-vis des 8 ETM de la réglementation ;
  • la répartition des stations en fonction de leur classe de contamination et de leur finalité de suivi (RCS ou CO Toxiques).

La méthode d'élaboration de la carte est la même que pour le support eau.

Les classes de contamination calculées pour la période et le support eau sont les suivantes :

  • Très faible : ]0-83.3 mg/kg]
  • Faible : ]83.3-277.0 mg/kg]
  • Moyenne : ]277.0-470.8 mg/kg]
  • Elevée : ]470.8-664.5 mg/kg]
  • Très élevée : ]664.5-9840 mg/kg]
Out[22]:

N.B. : cliquer sur les stations pour consulter quelques informations associées (nom de la station, finalité sur la période, nombre de prélèvements, ...).

Figure 3 : Classe de contamination des stations vis-à-vis des éléments traces métalliques réglementaires (support sédiments)

Les régions Corse et Occitanie sont ici aussi les 2 régions qui présentent les plus fortes proportions de stations avec des niveaux de contamination élevés ou très élevés :

  • 33% des stations du RCS et 50% des stations du CO Toxiques pour la région Corse ;
  • 11% des stations du RCS et 29% des stations du CO Toxiques pour la région Occitanie ;

devant les régions Bourgogne-Franche-Comté, Provence-Alpes-Côtes d'Azur, Auvergne-Rhône-Alpes :

  • 4% des stations du RCS et 15% des stations du CO Toxiques pour la région Bourgogne-Franche-Comté ;
  • 6% des stations du RCS et 8% des stations du CO Toxiques pour la région Auvergne-Rhône-Alpes ;
  • 2% des stations du RCS et 5% des stations du CO Toxiques pour la région Provence-Alpes-Côtes d'Azur.

Le tableau 6 ci-dessous recense, sur la période 2014-2016, les 5 stations qui ont présenté les 10 prélèvements de sédiment les plus contaminés.

3 stations du Gard (30) présentent des contaminations élevées :

  • l'Amous à Générargues contaminée à des niveaux de concentration très élevés par l'arsenic, le plomb, le zinc, le mercure et le cadmium ; des niveaux de concentration élevés par le cuivre. Le bassin versant de l’Amous à Générargues traverse des terrains calcaires pauvres en ETM et des terrains cristallins contenant des ETM (As, Zn,…). A l’interface de ces deux domaines principaux, l’Amous traverse une zone de conglomérats triasiques particulièrement enrichis en pyrite et autres minéraux associés riches en ETM. L’Amous reçoit par ailleurs les eaux de drainage de l’ancienne mine de Carnoulès (bassin versant du Reigous), riches en ETM et en particulier en As. Si l'origine des ETM est majoritairement naturelle, le fond géochimique a été amplifié par l'exploitation minière.
  • la Glèpe à Avèze contaminée à des niveaux de concentration très élevés par l'arsenic, le plomb, le zinc, le mercure et le cadmium ; des niveaux de concentration élevés par le nickel, le chrome et le cuivre. Le bassin versant de la Glèpe à Avèze est situé au nord-est sur des terrains schisto-gréseux du Trias et du socle hercynien, enrichis en ETM, et au sud-ouest sur des terrains calcaires pauvres en ETM (Causses de Blandas et Rocher de la Tude).
  • la Crenze à St-Laurent-le-Minier contaminée à des niveaux de concentration très élevés par l'arsenic, le plomb, le zinc, le mercure et le cadmium ; des niveaux de concentration élevés par le cuivre. Le bassin versant de la Crenze à Saint-Laurent-Le-Minier est situé majoritairement sur des terrains schisto-gréseux du Trias et du socle hercynien, enrichis en ETM, et au sud sur terrains calcaires pauvres en ETM (Pic d’Anjeau).

Pour ces deux dernières stations, à l’interface entre les conglomérats triasiques et les dolomies jurassiques, une zone riche en filons stratiformes et karstiques est particulièrement riche en ETM. Il existe un risque de fond géochimique élevé en As, Pb, Zn, Cd et de nombreux autres métaux. Le fond géochimique est fortement anthropisé. Les stériles de la mine des Malines sont stockés en terrasses et de nombreux dépôts ont dû être déplacés dans la vallée, entrainant une contamination des sols. La mine est partiellement noyée ce qui entraine une lixiviation naturelle des roches et des résidus ainsi que des rejets dissous qui sont contrôlés. Le site des mines des Malines est exceptionnel en importance et il n’y a pas d’équivalent géologique. Seule une étude détaillée des eaux et des sédiments sur l’ensemble des bassins de la Crenze et de la Glèpe apporterait des informations fiables. Si l'origine est majoritairement naturelle, elle a été amplement accentuée par les exploitations minières des Malines.

Les niveaux de concentration mesurés sont très élevés pour :

  • le mercure, jusqu'à 1.61 mg(Hg)/kg de MS pour la Glepe à Avèze ;
  • le Cd, jusqu'à 37.6 mg(Cd)/kg de MS pour la Glepe à Avèze ;
  • le Pb, jusqu'à 3268 mg(Pb)/kg de MS pour l'Amous à Générargues ;
  • l'As, jusqu'à 774 mg(As)/kg de MS pour l'Amous à Générargues ;
  • le Zn, jusqu'à 8847 mg(Zn)/kg de MS pour la Glepe à Avèze.

La station de la Feschotte à Fesches-le-Chatel (25) présente des niveaux de concentration très élevés dans les sédiments pour le zinc, le nickel, le cadmium, le chrome et le cuivre (jusqu'à 114 µg(Cu)/kg de MS). Le bassin versant de la Feschotte est fortement anthropisé avec une densité urbaine et industrielle importante pour ce territoire de 31 km2. Les rejets urbains et industriels, dont certains sont issus du traitement de surface et de l'industrie mécanique, impactent fortement le ruisseau de la Feschotte.

La station de la Fure à Apprieu (38) présente des niveaux de concentration très élevés dans les sédiments pour le nickel (jusqu'à 311 µg(Ni)/kg de MS), le chrome (jusqu'à 5072 µg(Cr)/kg de MS) et le cuivre. Certaines activités industrielles présentes sur le bassin versant de la Fure pourraient être à l'origine de ces contaminations (aciérie,...).

Ci-dessus, les niveaux de concentration très élevés correspondent à des niveaux de concentration très élevés à l'échelle du bassin Rhône-Méditerranéen, soit des valeurs supérieures à :

  • 3.4 mg(Cd)/kg de MS pour le cadmium ;
  • 0.27 mg(Hg)/kg de MS pour le mercure ;
  • 43.5 mg(Ni)/kg de MS pour le nickel ;
  • 100.3 mg(Pb)/kg de MS pour le plomb ;
  • 48.5 mg(As)/kg de MS pour l'arsenic ;
  • 109.9 mg(Cr)/kg de MS pour le chrome ;
  • 319.2 mg(Zn)/kg de MS pour le zinc ;
  • 65.1 mg(Cu)/kg de MS pour le cuivre.
Out[26]:
SYMBOLE Concentrations cumulées les plus élevées sur la période Nombre de prélèvements avec une contamination élevée sur la période Nombre de prélèvements avec une contamination très élevée sur la période Nombre de prélèvements total sur la période
DPT MASSEDEAU CD_STA STATION FINALITE
25 FRDR11813 06471450 FESCHOTTE A FESCHES-LE-CHATEL ('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 1833.97 0 3 3
30 FRDR10277 06128860 AMOUS A GENERARGUES ('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 5490.67 0 3 3
('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 3685.36 0 3 3
('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 2971.70 0 3 3
FRDR11732 06181210 GLEPE A AVEZE ('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 9839.91 0 3 3
('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 9694.96 0 3 3
('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 3266.53 0 3 3
FRDR11950 06195330 CRENZE A ST-LAURENT-LE-MINIER ('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 5899.50 0 2 3
('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 3871.22 0 2 3
38 FRDR323a 06830038 FURE A APPRIEU 2 ('CO_Toxiques',) mg/(kg MS) 5611.63 0 1 1

Tableau 6 : Stations qui présentent les 10 prélèvements de sédiment les plus contaminés en éléments traces métalliques réglementaires

Les éléments traces métalliques les plus fréquemment quantifiés...

La figure 4 ci-dessous présente, pour chacun des supports eau et sédiment, les fréquences de quantification des ETM quantifiés au moins une fois. Les fréquences élevées de quantification s'expliquent principalement par l'origine naturelle de ces éléments, en lien avec le contexte géologique. Celles-ci sont plus importantes dans les sédiments où les ETM s'adsorbent préférentiellement. En comparaison avec la période 2013-2015, la fréquence de quantification du cuivre est passée d'un peu plus de 80% à près de 100%. La limite de quantification a été divisée par 5 entre 2013 et 2014 (de 0.5 à 0.1 µg(Cu)/l), ce qui explique l'augmentation significative de sa fréquence de quantification.

Abréviation utilisée :

MPMI : Micropolluants minéraux

Figure 4 : Eléments traces métalliques les plus fréquemment quantifiés dans l'eau et dans les sédiments