Niveau de toxicité dans les cours d'eau

Méthodologie

L'INERIS a publié sur son site une liste de Normes de Qualité Environnementale (NQE) et de Valeurs Guides Environnementales (VGE) pour environ 250 substances.

L'analyse suivante repose sur 2 indicateurs :

  • la détermination de la fréquence de dépassement des NQE/VGE de ces substances sur la période 2008-2016.
  • l'évolution du ratio concentration moyenne/NQE (VGE) pour 4 grands groupes de substances sur cette même période.

Les stations prises en compte sont les stations du contrôle de surveillance, ainsi que les stations du contrôle opérationnel soumises à des pressions par ce type de substances. Les substances dangereuses et dangereuses prioritaires sont échantillonnées sur un tiers des stations du RCS chaque année. Un regroupement triennal des données a donc été opéré afin de comparer le même jeu de stations sur chacune des périodes.

Ainsi, la période 2008 correspond aux données de 2006 à 2008, la période 2009 aux données de 2007 à 2009 ...

Les substances suivantes ont été écartées de l'analyse :

  • Paraquat : il s'agit d'un herbicide interdit depuis 2007. Sa NQE très basse (0.00023 µg/l) génère un artéfact dès qu'il est quantifié.
  • Trichlorfon : il s'agit d'un insecticide. Sa NQE très basse (0.0006 µg/l) génère un artéfact dès qu'il est quantifié.
  • Bifenthrine : il s'agit d'un insecticide. Sa NQE très basse (0.000019 µg/l) génère un artéfact dès qu'il est quantifié.
  • Organo-étains : un doute subsiste sur les valeurs de concentrations rencontrées entre 2006 et 2009.

Liste des substances traitées : Tox_Subst.xlsx

Les substances les plus toxiques rencontrées dans les cours d'eau des bassins Rhône-Méditerranée et Corse sont de loin les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Leurs niveaux de concentrations actuels vis à vis de leurs NQE sont 5 à 15 fois supérieurs à ceux des métaux, pesticides ou autres micropolluants organiques.

Ce constat est cohérent avec l'état chimique constaté sur les stations du programme de surveillance : les substances à l'origine des plus forts taux de déclassement de l'état chimique sont 4 HAP (benzo(g,h,i)pérylène, fluoranthène, benzo(b)fluoranthène et benzo(a)pyrène).

Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)

Sur la période 2008-2016, la fréquence de quantification des HAP au-delà de leur NQE a doublé, passant de 10 à 20%. Les HAP pris en compte dans cette évaluation sont au nombre de huit. Mis à part l'anthracène et le naphtalène, les autres HAP ont des normes de qualité environnementales (NQE) très basses, de l'ordre du dixième de nanogramme par litre. Ces NQE sont bien en deça des limites de quantification pratiquées par les laboratoires d'analyses. Ainsi, pour ces substances, la NQE est dépassée à chaque fois que ces substances sont quantifiées. La hausse notable de la fréquence de quantification des HAP à partir de 2014 est uniquement due à une baisse concommittente des limites de quantification pratiquée par les laboratoires. Suivant les substances, ces limites de quantification ont été divisées par 2 ou 10, augmentant ainsi significativement leur fréquence de quantification.

Néanmoins, dans le même temps, les concentrations moyennes ont été divisées par 4, passant de 60 à 15 fois la norme.

Dans l'environnement, les HAP sont majoritairement issus des activités humaines. Ils sont formés et émis lors de la combustion incomplète de n’importe quelle matière organique dont le bois et les matières fossiles (essence, fuel, charbon). Les apports les plus importants aux cours d’eau ont lieu dans les zones urbaines : d’une part les émissions très importantes entraînent des concentrations élevées en HAP dans l’atmosphère et dans les pluies, d’autre part, le lessivage des poussières accumulées sur les surfaces imperméabilisées (trottoirs, chaussées, routes) engendre un transfert de pollution accru vers les rivières. (1)

En France, les sources anthropiques de HAP sont majoritairement le chauffage résidentiel (combustion de fuel, de bois, de charbon ou de gaz naturel) qui représente 66% des émissions, et le transport routier, responsable de 25% des émissions de HAP. Le chauffage résidentiel est une source potentiellement importante de HAP, en particulier dans les zones les plus froides et fortement urbanisées du bassin. Ainsi, les concentrations les plus élevées sont rencontrées dans les régions Bourgogne-Franche-Comté et Auvergne-Rhône-Alpes sur le bassin.

On constate également que les dépôts sont plus importants sur l’Est de la France notamment par l’intrusion de masses d’air plus chargées en HAP issues des pays situés à l’est de la France. Les émissions de ces pays sont en effet reconnues comme plus élevées (2) et participent notamment à la contamination des cours d'eau Franc-Comtois.

Modélisation des retombées atmosphériques de benzo(a)Pyrène (en µg/m2/an)

L'émission de HAP dans l'atmosphère dépend également du type d'énergie utilisée. Dans le cas du benzo(a)pyrène par exemple, le facteur d'émission associé à la combustion du bois est 35 fois plus important que celui lié à la combustion du fioul, deuxième combustible en termes d'émission de benzo(a)pyrène (3). Ainsi, on estime que dans une région très peuplée comme l'Ile de France, la consommation résidentielle de bois de chauffage ne couvre que 5% des besoins d'énergie pour le chauffage des logements, mais est responsable de plus de 95% des émissions de HAP. Le gaz naturel, principal combustible utilisé pour le chauffage, est très peu émetteur de HAP.

L'autre source importante de HAP est le transport routier. Les HAP émis par le traffic sont issus de plusieurs sources :

  • usure des pneumatiques
  • émissions à l'échappement
  • fuites d'huiles et autres liquides (carburant, liquide de freinage) Les HAP émis par les véhicules proviennent à la fois d'une combustion incomplète du carburant et de transformations chimiques de composés présents initialement.

Environ 95% des HAP d'origine liée au trafic sont émis par les véhicules diesel, dont les deux tiers par les véhicules particuliers.

La baisse notable des concentrations de HAP dans les milieux aquatiques est directement liée à la baisse des émissions atmosphériques. La combustion du bois émettant peu de gaz à effet de serre, ce mode de chauffage a été promu pour lutter contre le réchauffement climatique et a permis aux ménages français de s'équiper avec des poêles et chaudières beaucoup plus performants en terme de rendement énergétique. En même temps, ces nouveaux équipements émettent beaucoup moins de HAP et de particules dans l'environnement.
Les politiques actuelles en faveur de la baisse du nombre de véhicules diesel dans le parc automobile français commencent également à porter leurs fruits.

Globalement, toutes les politiques menées pour lutter contre le réchauffement climatique ont un impact positif sur la qualité des milieux vis à vis de ce type de polluants.

(1) INERIS (2014) : Origines des HAP dans les milieux aquatiques. Bilan des méthodes d’identification des sources applicables au domaine de l’eau et premier choix des profils caractéristiques appropriés.
(2) INERIS (2012) : Etude des relations entre les concentrations de HAP dans les cours d’eau et les sources atmosphériques de HAP
(3) AIRPARIF (2013) : Pollution atmosphérique au benzo(a)pyrène et autres hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Pesticides

La baisse brutale de la fréquence de quantification des pesticides au-delà de leur NQE entre 2010 et 2011 est principalement due à une baisse spectaculaire du nombre de quantification de l'aminotriazole.
Cette substance herbicide est maintenant interdite de vente et d'utilisation en France depuis le 31 décembre 2015.

La toxicité moyenne envers le milieu des substances phytosanitaires prises en compte a été divisée par 2 sur la période. Elle est actuellement de l'ordre de 50% de la norme. Cette baisse est principalement due à l'évolution de la réglementation qui retire du marché les substances les plus toxiques.
C'est le cas par exemple du dichlorvos, un insecticide de stockage des céréales. La réglementation a dans un premier temps abaissé sa limite maximale de résidus (LMR) de 2 mg·kg-1 à 0,01 mg·kg-1 de céréales en mai 2007 (ce qui revenait à en interdire l’utilisation), avant de la retirer du marché le 1er mai 2013.

Résultat : les ventes de dichlorvos sur le bassin sont passées de 172 kg en 2008 à 0 en 2016. Cet insecticide n'a plus jamais été quantifié dans les eaux du bassin depuis début 2014.

Néanmoins, les politiques en faveur d'une agriculture plus durable doivent être poursuivies : sur la même période, la quantité de substances phytosanitaires vendue sur le bassin n'a pas diminué.

Autres micropolluants organiques

Les fréquences de quantification des micropolluants organiques au-delà de leur NQE sont très faibles (de l'ordre de 0,1%) sur la période. A l'instar des pesticides, les niveaux de concentration de ces substances ont été divisés par 2 sur la période. Les niveaux de concentration sont actuellement de l'ordre de 30% de la norme. Ces substances, aux propriétés multiples et variées, sont émises par l'industrie lors de leur fabrication, mais également par les ménages, artisans ... lors de leur utilisation. La baisse des concentrations de ces substances dans le milieu provient d'une part de leur interdiction pour les plus dangereuses, mais également :

  • de la mise en place de normes de rejets,
  • de mise en oeuvre de politiques contractuelles en faveur de la baisse des émissions de ces substances (contrats de branches),
  • de l'amélioration continue du traitement de ces substances par les stations d'épuration.

Métaux et métalloïdes

Les fréquences de quantification des métaux et métalloïdes au-delà de leur NQE oscillent entre 3 et 6% sur la période. Les niveaux de contamination ont quant à eux été divisés par 6. Les concentrations moyennes actuelles sont environ égales à 60% de la norme. Elles étaient de l'ordre de 3 fois la norme il y a 10 ans. Suivant les composés, les sources de contamination des cours d'eau peuvent être très diverses :

  • fonds géochimique : c'est le cas par exemple de l'arsenic et du nickel sur certains secteurs du bassin. Cette source peut être accentuée par d'anciennes interventions humaines sur le milieu, favorisant l'érosion de ces roches riches en métaux. C'est le cas par exemple des anciens secteurs miniers des hauts bassins versants du Gard.
  • rejets des industries : le chrome, le nickel, le zinc sont des métaux très utilisés dans l'industrie du traitement de surface. Ces industries sont principalement concentrées dans les vallées de l'Arve en Haute-Savoie, et de la Bienne dans le Jura.
  • mais également, et certainement la source principale, les émissions atmosphériques, à l'instar des HAP.

La baisse de la concentration des métaux et métalloïdes d'origine industrielle liée a leur rejet dans les cours d'eau est intervenue il y a de nombreuses années. Les contrats de branches liant l'agence de l'eau aux industriels ont permis une très nette amélioration de la qualité des milieux. Aujourd'hui, plus aucun métal n'est quantifié sur l'Arve et la Bienne au delà de sa norme de qualité environnementale.

Afin de délivrer aux usagers une eau conforme à la réglementation, les collectivités publiques ont lancé des programmes de remplacement des branchements publics en plomb (entre la canalisation publique et les canalisations privées). En 15 ans, 2,7 millions de branchements publics ont été remplacés en France pour un coût estimé par le conseil général de l’environnement et du développement durable (CGEDD) à 5 milliards d’euros. Cette mesure a contribué à la baisse notable des concentrations en plomb dans le milieu. Ces travaux ont également permis de diminuer les fuites au niveau des branchements publics, permettant ainsi des économies substantielles.

L'amélioration récente de la qualité des cours d'eau vis à vis des métaux est également à mettre à l'actif de la baisse des émissions atmosphériques.

Les émissions atmosphériques en France de certains métaux

As : arsenic
Cd : cadmium
Hg : mercure
Ni : nickel
Pb : plomb

Notes : l'industrie regroupe l'industrie manufacturière et la transformation d'énergie, les transports regroupent le transport routier et les autres transports (aériens; ferroviaires, fluviaux et maritimes).
Source : Citepa, avril 2017.

En 2016, l’industrie est le secteur qui contribue le plus aux émissions de Cd, de Hg et de Ni dans l’air. L’industrie contribue également pour une part importante aux émissions d’As de même que les transports et le résidentiel. Sur la période 2000-2016, les émissions de ces quatre métaux ont diminué notamment suite à la mise en place de dépoussiéreurs dans les aciéries, au meilleur traitement des fumées des usines d'incinération des ordures ménagères, à la mise en place du tri sélectif ...(1)

Les transports sont le premier émetteur de Pb. L’interdiction de l’utilisation de plomb tétraéthyle dans les essences au 1er janvier 2000 s’est traduite par une diminution forte et rapide des émissions de Pb du transport routier : - 92 % entre 1999 et 2000.
Depuis 2000, les émissions totales de Pb ont baissé de 61 %, essentiellement grâce aux progrès réalisés dans le secteur de l’industrie (mise en place de dépoussiéreurs sur de nombreuses installations industrielles, mise en conformité des usines d’incinération des déchets non dangereux,…).

Parallèlement, on observe une baisse de la plombémie moyenne chez les adultes français de l'ordre de 60% depuis le milieu des années 1990. (2)

(1) : CGDD La pollution de l'air par les métaux lourds http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/lessentiel/ar/227/0/pollution-lair-metaux-lourds.html (2) : Fréry N, Saoudi A, Garnier R, Zeghnoun A, Falq G. Exposition de la population française aux substances chimiques de l'environnement. Saint-Maurice: Institut de veille sanitaire; 2011. 151 p.