banner-ombre-top
banner-ombre-left
Un prélèvement d’eau en rivière pour la recherche des contaminants métalliques (2013). © BRGM - Julie Gattacceca

Etude isotopique de la pollution azotée des captages d’alimentation en eau potable "Kabis et Saint Louis" dans le Haut-Rhin

04.03.2015
Ce projet a permis de mettre en œuvre une méthodologie combinant des traceurs chimiques avec certains isotopes environnementaux et l’étude des gaz dissous (CFCs et SF6), appliquée au cas de la pollution azotée observée sur des captages AEP gérés par le Syndicat des Eaux de Saint Louis, Huningue et Environs (SESLHE, Haut-Rhin).

La contamination observée actuellement, compatible avec une origine organique ou avec un apport d’engrais minéraux sous forme d’ammonium, reflète celle de la recharge d’il y a environ 10 ans qui arrive actuellement au captage de Kabis.

Pour Saint Louis, l’origine la plus probable pour les nitrates est à rechercher dans les eaux usées, mais l’influence d’engrais contenant de l’ammonium ne peut être exclue. De plus, le temps de résidence semble court et la nappe captée transitant par une gravière est vulnérable.

Contexte de réalisation

Depuis les années 1970, les concentrations en nitrates dans la nappe d’Alsace entre Bâle et Mulhouse augmentent de façon continue. Malgré les mesures prises en matière de maîtrise des apports azotés vers le milieu des années 1990, les teneurs en nitrates de l’eau demeurent une problématique pour certains captages AEP. Le Syndicat des Eaux de Saint Louis, Huningue et Environs (SESLHE) exploite en particulier le puits Kabis dans lequel les teneurs en nitrates de l’eau ne cessent d’augmenter avec des pics qui ont pu atteindre 48 mg/L. Dans le cas du puits Saint Louis, des dépassements de la limite de potabilité se sont produits dans les années 1990 et 2000. Depuis les concentrations en NO3 sont aujourd’hui repassées en dessous de 30 mg/L.

Objectifs

L’objectif de la présente étude est de caractériser l’origine des teneurs en nitrate dans les eaux souterraines captées par les puits Kabis et St Louis par une approche multi-isotopique (isotopes de l’azote, du bore, du strontium, isotopes stables de l’eau) combinée à l’analyse des gaz dissous (CFCs et SF6) susceptibles de fournir des informations sur les différentes aspects du problème (origine de l’azote, dénitrification dans la nappe, temps de résidence moyen de l’eau souterraine dans les deux aquifères, communication eaux de surface-nappe) et de mieux contraindre les sources et la mobilité des nitrates.

Points d'échantillonnage (eaux superficielles, eaux souterraines et rejets des STEPS) sur fond de piézométrie (© APRONA) de la nappe du Rhin et de la géologie (© BRGM).

Programme des travaux

Le programme des travaux s’est déroulé selon les 3 phases suivantes :

  1. Définition des sources potentielles de pollution et choix des points d’échantillonnage des eaux souterraines au niveau des terrasses anciennes et cailloutis du Sundgau, zone d’influence potentielle du puits Kabis et St Louis et de la nappe d’Alsace, zone d’influence potentielle champ captant de St Louis ;
  2. Echantillonnage (février 2013) des sources potentielles de nitrates (engrais minéraux, les effluents domestiques et les éventuelles déjections animales) dans les secteurs de Kabis et St Louis et caractérisation chimique et isotopique et réalisation de deux campagnes de prélèvement en novembre 2012 et en mars 2013 dans le secteur de ces champs captants ;
  3. Analyse en laboratoire des isotopes de l’azote et de l’oxygène constituants des nitrates, des isotopes du bore, des isotopes stables de la molécule d’eau (oxygène, hydrogène) et des isotopes du strontium. Ont également été analysées les teneurs en CFCs et SF6 des eaux souterraines afin d’estimer le temps de résidence moyen de l’eau dans la nappe ;
  4. Interprétation des résultats.

Résultats obtenus

Les signatures de l’azote et de l’oxygène de l’ensemble des points de l’aire d’alimentation du captage Kabis sont compatibles avec une origine organique ou avec un apport d’engrais minéraux sous forme d’ammonium. Contrairement à certains puits privés, aucune influence d’eaux usées domestiques sur le puits Kabis n’a pu être mise en évidence par les teneurs et signatures isotopiques du bore.

Le temps de résidence de l’eau qui alimente les puits Kabis est de l’ordre de 8 à 10 ans, similaire à celui de l’eau dans les alluvions anciens des coteaux au Sud Est. On peut en conclure que la contamination observée actuellement, et toujours en augmentation lente et continue, reflète un cycle qui a débuté il y a environ 10 ans et qui arrive actuellement au captage. Une prédiction de l’évolution de la contamination azotée au sein de l’AEP doit prendre en compte l’historique des apports sur au moins 10 ans. Toute mesure prise à l’heure actuelle de réduction de la pollution azotée dans l’aire d’alimentation en amont n’aurait des effets qu’aux alentours de 2020-23.

Le temps de résidence des eaux du puits Kabis ainsi que les isotopes (O, H, B) indiquent qu’il n’y a pas de communication directe et rapide avec la rivière Alte Bach. Le captage paraît assez bien protégé contre des pollutions accidentelles mais l’inertie du système minimise et retarde les effets des mesures prises contre la pollution diffuse.

Le champ captant se St Louis semble bien découplé du bassin en amont (les Coteaux) mais aussi de la nappe immédiatement en aval au sein de la Petite Camargue. L’origine la plus probable pour les nitrates dans ce secteur est à rechercher dans les eaux usées, mais l’influence d’engrais contenant de l’ammonium ne peut être exclue. De plus, la nappe captée s’avère vulnérable, comme le montre l’analyse des composés fluorés (CFCs et SF6) avec un temps de résidence court et la signature des isotopes stables (O, H) qui témoigne d’un processus d’évaporation (Puits St Louis F3) marqueur d’un transit de l’eau d’alimentation par la gravière de Ritty.

PARTENAIRES

  • Le Syndicat des Eaux de Saint Louis, Hyningue et Environs (avec une aide de l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse)
  • L’Agence Régionale de Santé (ARS)
  • La Direction Départementale des Territoires (DDT) du Haut-Rhin.

RAPPORT PUBLIC

  • BRGM/RP-62777-FR - Etude isotopique de la pollution azotée des captages Kabis et St.-Louis, Haut-Rhin. Rapport final - Télécharger le rapport
BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34