Pollution des aquifères du bassin Seine-Normandie par les nitrates et les produits phytosanitaires

Les approches proposées visent à expliquer la variabilité spatiale et temporelle de la contamination des eaux souterraines vis-à-vis des paramètres nitrates et phytosanitaires et à aider à prévoir l’évolution de leur état chimique. A l’échelle du bassin, l’évolution des pluies efficaces, l’occupation des sols, les concentrations en nitrate et la pression phytosanitaire sont clairement corrélées.

Contexte de réalisation

La surveillance accrue de la qualité des eaux souterraines depuis plusieurs années a mis en évidence une contamination plus ou moins importante des aquifères par les nitrates et/ou les produits phytosanitaires. 

Le principal objectif fixé par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE 2000/60/CE) est que les masses d’eau présentent d’ici 2015 un bon état quantitatif et qualitatif. La Directive impose ainsi aux Etats Membres non seulement de caractériser le niveau de la contamination des eaux souterraines mais aussi d’étudier les tendances d’évolution des concentrations des polluants. Parallèlement à la Directive Cadre sur l’Eau, la Directive Nitrate (91/676/EEC) demande également aux états membres d’identifier les eaux souterraines contenant plus de 50 mg.l-1 de NO3 ou susceptibles de dépasser cette limite si des mesures préventives ne sont pas engagées.

En ce qui concerne le bassin Seine-Normandie, l’état des lieux de 2004 a montré que 46 masses d’eau souterraines sur les 53 rattachées au bassin ont un risque de non atteinte du bon état chimique, dont 15% pour le paramètre nitrate seul, 15 % pour le paramètre phytosanitaires seul et 70 % pour les deux paramètres associés.

Carte de tendances d’évolution des concentrations en nitrate. © BRGM

Objectifs

L’objectif de la présente étude est de mieux caractériser les pollutions diffuses (nitrates et produits phytosanitaires) à l’échelle du bassin Seine-Normandie en travaillant à la fois sur l’état actuel de contamination mais aussi en valorisant et interprétant les données historiques de qualité. 

Les approches proposées dans cette étude visent à :

• caractériser les temps de transfert et de résidence de l’eau ;
• caractériser et décrire les tendances passées de l’évolution de la qualité des eaux souterraines ;
• expliquer la variabilité spatiale et temporelle de la contamination des eaux souterraines vis-à-vis des paramètres nitrate et phytosanitaires.

Plus largement, les informations obtenues dans le cadre de cette étude permettent :   

• de mieux connaître les comportements hydrodynamiques des aquifères du bassin Seine-Normandie ; 
• d’expliquer l’évolution des concentrations en contaminants et principalement les nitrates dans le milieu souterrain ; 
• d’apporter des arguments quant aux reports de délais, voire d'objectifs de qualité des masses d'eau souterraine vis-à-vis des obligations de bon état de la DCE ;
• d’aider à la prévision de l’état chimique, et de son évolution.

Programme des travaux

Une vaste campagne de datation a été réalisée en octobre 2009 (208 points prélevés), complétée en avril 2010. En complément, plusieurs points d’eau ont fait l’objet de plusieurs datations au cours du cycle hydrologique pour juger de la représentativité d’une mesure unique.

La caractérisation du comportement hydrodynamique (variogrammes piézométriques) couplée à la lithologie et à l’évolution de la qualité des eaux vis-à-vis des nitrates a permis de définir 64 zones servant d’unités spatiales de référence pour le reste de l’étude des tendances vis-à-vis de ce paramètre.

Préalablement à l’estimation des tendances, l’application du test CUSUM modifié a permis de déterminer les dates de rupture dans les chroniques ne montrant pas une évolution temporelle homogène. Sur 5862 chroniques de concentrations en nitrate testées, 1987 ont une rupture de pente significative dont 50 % présentant une date de rupture postérieure à l’année hydrologique 2000-2001.

Résultats obtenus

A l’échelle du bassin, depuis les années 1985-90, l’évolution des pluies efficaces et des concentrations en nitrate sont clairement corrélées. Ainsi l’augmentation importante des teneurs en nitrate entre 1995 et 2001-2002 correspond une période de croissance importante des pluies efficaces. Depuis 2001-2002, la corrélation est moins perceptible.

Clairement au cours des 2 dernières décennies, les grandes tendances d’évolution en nitrate à l’échelle du bassin ont été fortement gouvernées par la pluie efficace. 

Plus localement, même si la pluie efficace apparaît comme un facteur important, d’autres facteurs peuvent également gouverner l’évolution de la qualité de l’eau souterraine comme l’évolution de la pression azotée.

A l’instar de ce qui a été fait pour les nitrates, les tendances d’évolution des concentrations en produits phytosanitaires ont été estimées à deux échelles : point d’eau / approche spatialisée.

Les pluies efficaces et l’occupation des sols/pression « phytosanitaire » sont deux facteurs explicatifs majeurs qui permettent de comprendre les situations ou les évolutions constatées. 

La comparaison de l’évolution des concentrations avec les pluies efficaces montre que si depuis 2004-2005, les teneurs en atrazine semblent toujours décroitre, les années plus humides ont pu conduire à une remontée des teneurs en DEA (déséthylatrazine). Les évolutions des teneurs en Atrazine et DEA ne sont pas comparables entre elles, notamment pour les années plus récentes à l’échelle du bassin ou selon différentes zones du bassin.

Partenaires

Agence de l’eau Seine-Normandie