Qualité de l'eau
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La qualité de l’eau : Application aux milieux estuariens et littoraux
1. INTRODUCTION : QU’EST-CE QU’UNE EAU PROPRE ?
Pourquoi la QUALITE ?
La notion de qualité couvre deux aspects:
- les propriétés déterminant la nature d’un objet
- ce qui fait les mérites de cet objet
Même l'eau des rivières et des mers les plus saines n'est pas complètement pure. N'importe quelle eau (même l'eau distillée) contient de nombreuses substances que l'on retrouve dans la mer :
* Bicarbonates
* Sulfates
* Sodium
* Chlorures
* Calcium
* Magnésium
* Potassium…
Qu’en est-il de l’eau dite « naturelle » ? Certaines substances parviennent jusqu'aux estuaires. Elles proviennent :
- du sol, des formations géologiques et du terrain dans le bassin versant (bassin hydrographique);
- de la végétation et de la faune avoisinantes;
- des précipitations et des eaux qui s'écoulent par ruissellement sur les terres adjacentes;
- des processus biologiques, physiques et chimiques dans l'eau de la rivière;
- des activités humaines dans la région.
2. OUTILS JURIDIQUES ET ADMINISTRATIFS
2.1. SEQ-eau
Le système d'évaluation de la qualité de l'eau des cours d'eau (SEQ-eau) existe depuis 1971. Il repose sur les mesures effectuées
• sur la qualité physicochimique de l'eau :
- micropolluants organiques
- nitrates et phosphore
- paramètres d'oxygénation de l'eau
• sur la qualité biologique des cours d'eau, à partir d'un inventaire
- des végétaux
- des invertébrés
- des poissons
Le SEQ-eau est fondé sur la notion d'altération qui consiste en une modification de l’état d’un milieu aquatique ou d’un hydro-système, allant dans le sens d’une dégradation. Les altérations se définissent par leur nature (physique, ionique, organique, toxique, bactériologique,...) et leurs effets (eutrophisation, asphyxie, empoisonnement, modification des peuplements,...). Le plus souvent ces altérations sont anthropiques, mais elles peuvent aussi être d’origine naturelle. Lorsqu’il s’agit de pollution, elle peut être due à des :
- micropolluants minéraux (métaux)
- micropolluants organiques (pesticides, hydrocarbures)
- matières phosphorées ou matières azotées contribuant à l'eutrophisation...
Les altérations sont appréciées selon les usages de l'eau : eau potable, irrigation...
2.2. Cadre européen
2.2.1.Exemples de directives concernant les eaux côtières
La pollution de l'eau provenant des rejets urbains et de certains secteurs industriels est réglementée par la directive relative au traitement des eaux urbaines résiduaires (91/271/CEE).
La qualité des eaux de baignade dans les rivières, lacs et eaux côtières est régie par la directive sur la qualité des eaux de baignade (directive 76/160/CEE du Conseil concernant la qualité des eaux de baignade et la nouvelle directive 2006/7/CE)
La qualité de l'eau potable est réglementée par la directive sur l'eau potable (98/83/CE).
2.2.2. La directive cadre européenne sur l’eau : DCE
2.2.2.1. Présentation de laDCE
La DCE (Directive 2000/60/CE) possède une une ambition forte :
« L ’eau n ’est pas un bien marchand comme les autres mais un patrimoine qu ’il faut protéger, défendre et traiter comme tel » (Considérant 1 de la DCE)
Pour les cours d'eau et les eaux côtières, deux objectifs ont été fixés pour 2015 (article 4 de la DCE) :
◊ un bon état chimique déterminé par le respect de seuils de concentration de substances prioritaires et de substances dangereuses
◊ un bon état écologique déterminé par l'absence de ces substances et la présence d'indicateurs de faune et de flore
la DCE repose sur :
- La réalisation d’un état des lieux
- Un découpage en masses d’eau : eaux de surfaces : rivières et lacs, eaux souterraines, eaux côtières et de transition
- Une analyse des pressions, des impacts et des utilisations de l’eau
La démarche exige de :
a/ rassembler les données disponibles sur les usages de l’eau, tant du point de vue technique qu’économique.
b/ évaluer les pressions sur les milieux.
c/ identifier les impacts sur l’état des masses d’eau.
d/ identifier les utilisations de l’eau.
Il y a donc une rupture avec le système communautaire antérieur. Avant la DCE, l’approche était sectorielle (une trentaine de directives d’usages et de rejets). Elle entre en continuité avec le système français et confirme la gestion intégrée par bassin hydrographique. Parmi les grandes nouveautés qu’elle apporte, on notera la participation du public.
2.2.2.2. Les programmes de surveillance
Trois types de contrôles obligatoires impliquent la mise en place d’un réseau de mesures adapté aux objectifs du contrôle :
• contrôles de surveillance destinés à suivre l’évolution générale des masses d’eau du district et l’évaluation de leur changement à long terme,
• contrôles opérationnels destinés au suivi spécifique des masses d’eau identifiées comme problématiques et l’évaluation de l’effet des mesures qui y sont mis en œuvre,
• contrôles additionnels requis pour les zones protégées, qui viennent en complément des deux premiers et qui ne peuvent être proposés qu’après la définition des zones protégées tout en ne concernant que les eaux de surfaces
Deux critères ont été retenus :
♦ Bon état chimique : [concentration de la substance]< EQS
EQS = Norme de Qualité Environnementale
Il existe une directive fille définissant les EQS.
♦ Bon état écologique : comptage de poissons, de diatomées, de plantes aquatiques et macroalgues, de macro-invertébrés, etc.
Ces mesures sont effectuées selon des protocoles de mesure rigoureux, à intervalles réguliers (une à quelques fois par an), en prenant en compte le cycle de vie des espèces sur l’année.
La pollution par les Substances chimiques est appréhendée de la façon suivante dans la DCE :
Art 1 : « …réduire progressivement les rejets, émissions et pertes de substances prioritaires, et arrêter ou supprimer progressivement les rejets, émissions et pertes de substances dangereuses prioritaires. »
Annexes V : « …substances [autres que prioritaires] déversées en quantités significatives dans une masse d’eau… » en distinguant les polluants synthétiques et les polluants non synthétiques
♦ Substances prioritaires (33) : Substances pour lesquelles ont été fixées des normes de qualité et des mesures de réduction des émissions au niveau communautaire. Les substances prioritaires ont été identifiées par une procédure assurant la compilation de données, provenant d'une nouvelle méthode: la surveillance des eaux superficielles dans les Etats membres associée à la modélisation (procédure COMMPS, Combined monitoring-based and modelling based priority setting ou procédure de fixation des priorités associant surveillance et modélisation). On y trouve l'anthracène, le benzène, le cadmium et ses composés, le tributylétain, le naphtalène…
♦ Substances significatives (autres que prioritaires) : Substances rejetées en quantités significatives dans une masse d’eau (= substances pertinentes). Ces rejets constituent une pression significative, c’est-à-dire empêchant la masse d’eau d’atteindre le bon état ([c]> EQS).
2.2.2.3. Plan de gestion (article 13)
Le plan de gestion définit les dispositions et les priorités d’action (ou mesures selon le vocabulaire de la directive) à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs assignés. L’objectif de bon état des eaux étant la règle, le plan de gestion justifie les dérogations à cet objectif, sur la base soit de l’analyse de l’échéancier technique des travaux, soit d’une analyse économique, soit de contraintes liées aux conditions naturelles (incluant notamment les temps de transfert des polluants). Les objectifs de qualité et de quantité des eaux retenus ont été établis en en 2009 pour 2015.
2.2.2.4. Dimension internationale
- Création de districts internationaux
- Coordination obligatoire entre les Etats membres concernés
Un réseau d’inter-calibration (inter-étalonnage) a été déployé au plan européen afin de comparer les propositions des Etats membres pour le bon état et a désigné des sites d’inter-étalonnage.
2.2.3. Directive-Cadre Stratégie pour le Milieu Marin (DCSMM)
La directive-cadre stratégie pour le milieu marin développe une approche éco-systémique du milieu marin. L’approche éco-systémique prend en compte les mécanismes de renouvellement des populations, les interrelations entre individus et les causes qui poussent les écosystèmes à évoluer. L’écosystème est alors considéré comme un outil pour comprendre les causes des changements qui y prennent place. La CCSMM complète vers le large les directives habitats-faune-flore et oiseaux et la directive-cadre sur l’eau : elle vise à maintenir ou rétablir un bon fonctionnement des écosystèmes marins (diversité biologique conservée et interactions correctes entre les espèces et leurs habitats, océans dynamiques et productifs) tout en permettant l'exercice des usages en mer pour les générations futures dans une perspective de développement durable.
3. LA POLLUTION
3.1. Pollution chimique / industrielle
On parle de pollution quand on a un rejet de substances ou d’énergie effectué ou non par l’homme dans le milieu aquatique, directement ou indirectement, et ayant des conséquences de nature à mettre en danger la santé humaine, à nuire aux ressources vivantes et au système écologique aquatique, à porter atteinte aux agréments ou à gêner d’autres utilisations légitimes des eaux.
La réduction de la pollution en Europe de l’Ouest, ces vingt dernières années peut être attribuée à :
- un effort d'équipement (mini stations d'épuration) pour traiter les rejets avant leur évacuation dans les eaux
- une volonté de changer d'image en réponse à la sensibilité croissante de l'opinion aux questions environnementales
- la colère suite aux pollutions accidentelles
- une réglementation stricte, imposant les pollutions rendant obligatoire des traitements et taxant les rejets
- la disparition de beaucoup d'activités parmi les plus polluantes (mines, tanneries, traitements de surfaces ...)
3.2. Pollution urbaine / domestique / agricole
3.2.1. Origine
Les rejets d'eaux domestiques, dites « eaux usées » altèrent la qualité des cours d'eau, par l'entraînement de matières organiques susceptibles d'engendrer des contaminations bactériennes
Elles se trouvent diminuées par le traitement des eaux usées, mais pas éliminées. Le volume des eaux usées, traitées à des degrés divers est considérable.
Pour l'agglomération parisienne -10 millions d'habitants – elles correspondent à un débit de 30 m3/seconde, soit l'équivalent du débit moyen d'une rivière moyenne (l'Orne, l'Aude, l'Isère, la Drôme ont des débits moyens de l'ordre de 20 à 25 m3/seconde).
Les petites stations d'épuration peuvent même devenir à certaines périodes la principale source d'alimentation des cours d'eau
L'agriculture apparaît souvent en position d'accusée. Dans la quasi-totalité des cas pour les nappes et dans la très grande majorité des cas pour les rivières, les pesticides détectés dans les eaux sont d'origine agricole. 90 % des pesticides sont utilisés à des fins agricoles avec 95 à 100.000 tonnes par an de matières actives répandues chaque année. La France en est le troisième utilisateur mondial.
3.2.2. Qualité microbiologique de l'eau / Risque infectieux
Il s’agit du risque microbiologique, lié aux bactéries, parasites et virus. Il s'oppose au risque toxique, lié aux polluants minéraux (métaux lourds) ou organiques (pesticides...). On assimile à tort qualité microbiologique et qualité bactérienne car les bactéries ne sont qu'un des éléments de la microbiologie qui comprend aussi l'analyse des parasites et des virus. La qualité microbiologique, considérée comme un descripteur de pression n’entre pas dans les éléments de qualité retenus par la DCE
3.2.2.1. Les parasites
Les parasites sont des agents unicellulaires ou des protozoaires du règne animal qui vivent aux dépens de leur hôte, végétal ou animal.
3.2.2.2. Les bactéries
Les bactéries se présentent par famille, notamment selon leurs conditions de développement (bactéries aérobies ou anaérobies) ou leur taille. Les principales bactéries se présentent sous forme de bâtonnets (les bacilles) ou spiralées (les vibrions). Sur les millions de bactéries, certaines peuvent être pathogènes, c'est-à-dire avoir un effet négatif sur la santé. Le bacille du choléra, la salmonelle ... sont les bactéries pathogènes véhiculées par l'eau les plus connues.
3.2.2.3. Les virus
Ce sont les plus petits parasites et les derniers agents infectieux découverts. Leur taille est 10 à 100 fois moins importante que celle des bactéries. Tandis que les bactéries vivent de façon autonome, les virus ne sont pas capables de vivre seuls. Dans l'environnement, le virus survit sous une forme inerte, le virion. Le virus se développe quand il a trouvé son hôte (animal, végétal, bactérie...).
3.3. L’épuration de l'eau polluée
3.3.1. Comment l'eau des estuaires s'épure-t-elle?
L’eau des estuaires s’épure en grande partie par les actions des organismes vivants.
L'énergie solaire actionne le processus de la photosynthèse chez les plantes aquatiques, lequel produit de l'oxygène.
Les bactéries se servent de cet oxygène pour décomposer certaines matières organiques, comme les plantes et les déchets animaux. Cette décomposition donne lieu à la production de dioxyde de carbone, de nutriments et d'autres substances dont les plantes et les animaux qui vivent dans l'eau ont besoin.
Le cycle de purification continue lorsque ces plantes et ces animaux meurent : les bactéries les décomposent et fournissent ainsi de la nourriture à de nouvelles générations d'organismes
3.3.2. Les procédés de traitements
Comment passer d'une eau « brute » à une eau destinée à la consommation ? La qualité des eaux superficielles détermine les traitements nécessaires à la production d'eau destinée à la consommation humaine. Ces traitements sont classés en trois catégories :
- traitement physique simple et désinfection
- traitement physique et chimique normal avec désinfection
- traitement physique et chimique poussé avec affinage et désinfection
4. LES INDICATEURS
4.1. Défintions
Un indicateur de qualité du milieu consiste en tout paramètre permettant d’évaluer et de suivre l’état de l’environnement sur un aspect particulier. Il désigne des espèces végétales ou animales qui, par suite de leurs particularités écologiques, sont l'indice précoce de modifications abiotiques (physico-chimiques) ou biotiques (concernant les êtres vivants) de l'environnement dues à une action humaine.
Un BIO-INDICATEUR est un organisme ou groupes d'organismes, qui, par référence au biochimique, cytologique, physiologique, éthologique et aux variables écologiques, permet de façon pratique et sûre, de caractériser l'état d'un écosystème ou d'un eco-complexe et de mettre en évidence ses modifications naturelles ou anthropiques.
Un BIO-MARQUEUR permet de mesurer l'exposition au stress ouaux effets de facteurs de stress à des niveaux inférieurs d'organisation biologique (généralement au niveau sub-cellulaire).
Un BIO-MONITEUR consiste en une espèce qui peut concentrer les polluants chimiques à des niveaux plus élevés que le milieu physique (eau ou les sédiments).
On peut y ajouter toute variable biogéophysique ou chimique susceptible d'être utilisée comme signal de modifications abiotiques ou biotiques de l'environnement et exprimable en fonction d'indices appropriés.
Les points de référence permettent de mesurer les progrès accomplis et d’identifier les besoins d’intervention au niveau politique. Ils consistent en:
◊ Lignes de base (point zéro) permettant de mesurer des évolutions par rapport à une certaine date ou un certain état
◊ Cibles qui reflètent des objectifs concrets
◊ Seuils qui peuvent être utilisés comme systèmes d'alerte précoce
4.2. Caractéristiques
Les indicateurs sont à concevoir comme des outils de communication entre les scientifiques et les aménageurs. Ils consistent en une information (des données numériques, à la base) qui possède une signification statistique et qui est donc représentative d’un phénomène. Il s’agit classiquement d’une espèce ou d’un groupe d’espèces en référence à des variables qui peuvent porter aussi bien sur la dynamique des populations considérées que la biochimie, cytologie, physiologie, éthologie ou écologie de l’espèce considérée . Ces variables portent sur des attributs dont on souhaite mesurer l’évolution en fonction des objectifs que l’on s’est assigné dans le cadre de la restauration. Il conviendra donc d’établir une ligne de base qui servira de référence.
Les caractéristiques d’un bon indicateur peuvent être résumées comme suit :
♦ Facile à comprendre
♦ Factuel et quantitatif
♦ Scientifique et statistiquement fiable
♦ Réagissant dans l’espace et le temps impartis
♦ Techniquement et économiquement réalisable
♦ Traduisible dans les scénarios à proposer
♦ Répondant aux besoins de la gestion de l’environnement, notamment aux besoins des utilisateurs
♦ Permettant l’inter-comparaison
♦ S’intégrant au niveau régional, national et international
Date de dernière mise à jour : 05/07/2021