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La rivière "l'Ill" à Huttenheim (2) : contamination chimique et toxicité de l'eau (les pesticides)


Résumé : un bilan approfondi de la contamination, de la toxicité chaque fois que c’est possible et de la qualité de la recherche des pesticides dans l’eau d’une rivière ordinaire du XXIe siècle.


La rivière l'Ill est un exemple de rivière de taille moyenne soumise à des pressions diversifiées. Eau-Evolution a choisi d'observer la station de mesure de la qualité de Huttenheim qui possède des données sur les micropolluants assez nombreuses en 2007.
Sur cette station apparemment ordinaire, essayons d'analyser, avec tous les points de vue possibles, les données sur les pesticides.

Cet article fait suite et complète l'article La rivière l'Ill à Huttenheim (1) : contamination chimique et toxicité de l'eau (HAP, PCB, pesticides, autres substances de synthèse et métaux), en s'intéressant tout particulièrement à la famille des pesticides qui constitue les 2/3 des substances recherchées dans l'Ill à Huttenheim.

Méthode

Après avoir téléchargé le fichier des "données mesurées" de 2000 à 2007 pour tous les paramètres de la station (voir l'article Voir et télécharger les données de qualité de l'eau des rivières), il faut en extraire les dates, supports, limites de quantifications et valeurs des concentrations qui serviront à l'élaboration des différents graphiques. Pour réaliser ces extractions, il est plus pratique d'avoir préalablement fabriqué des listes appropriées de substances avec les codes Sandre, les noms, les familles et les limites de toxicité connues (voir Index des substances). C'est le travail le plus laborieux et le plus long, mais il peut ensuite servir pour réaliser le même type d'analyses sur n'importe quelle autre station de mesure. L'extraction peut se faire facilement avec Excel 2007, grâce aux modules de "consolidation des données". On peut aussi se fabriquer quelques petits programmes très simples en Visual basic, PHP, etc.
Le reste des traitements consiste à calculer des sommes ou des valeurs maximum sur des lignes regroupées comme on le souhaite.
Tous les traitements ont été effectués avec Excel 2007.

Il n'y a en général qu'un prélèvement par mois. Dans les rares cas où l'on dispose de deux prélèvements par mois, et pour ne pas compliquer la lecture des graphiques de 2002 à 2007, Eau-Evolution n'en a gardé qu'un, de façon à ce que les cumuls conservent tous leur sens (faire une moyenne ou une valeur maximum sur deux prélèvements ne permet pas d'interpréter convenablement les cumuls). Si on disposait le plus souvent de deux mesures par mois, tous les prélèvements auraient bien entendu été conservés. Par ailleurs, toujours pour faciliter la lecture des graphiques, deux prélèvements effectués à la fin d'un mois ont été reportés au mois suivant qui n'en avait pas.

Les graphiques détaillés, par famille de pesticides par exemple, ne sont calculés que pour l'année 2007 qui dispose de données récentes mesurées de façon homogène et nombreuses.

Ci-dessous un petit rappel terminologique :


Pour tous les détails nécessaires sur la méthode, les termes utilisés et la signification des calculs effectués concernant la contamination, la toxicité et la qualité de la recherche, voir l'article Comment Eau-Evolution évalue les contaminations chimiques et la toxicité.

Résultats

La contamination

Ci-dessous le nombre de pesticides recherchés dans chaque prélèvement d'eau et le nombre de pesticides qui y ont été quantifiés :


On est passé d'une soixantaine de pesticides recherchés par prélèvement en 2002 à environ 300 en 2007. Pour une explication probable de cette vraie fausse bonne nouvelle, voir § "qualité de la recherche" de l'article La rivière l'Ill à Huttenheim (1) : contamination chimique et toxicité de l'eau (HAP, PCB, pesticides, autres substances de synthèse et métaux).

On constate que d'avril à octobre 2007, entre 6 et 8 pesticides sont quantifiés ensemble dans chaque prélèvement.
Quelles sortes de pesticides trouve-t-on précisément ?


Toutes les familles sont représentées, avec une majorité d'herbicides (souvent 3 ou 4 simultanément) et relativement beaucoup d'insecticides (souvent 2 ou 3 simultanément). Ci-dessous le détail des 14 pesticides quantifiés en 2007, avec leur concentration maximale atteinte :
  • Herbicides : 2,4-D 0,014 µg/L, AMPA 0,48 µg/L, Dichlorprop 0,09 µg/L, Diuron 0,18 µg/L, Glyphosate 0,46 µg/L, Isoproturon 0,25 µg/L
  • Insecticides : Butyl benzyl phtalate 0,09 µg/L, Naphtalène 0,029 µg/L, n-Butyl Phtalate 0,12 µg/L, Parathion éthyl 0,0002 µg/L, Phoxime 0,0008 µg/L
  • Fongicides : Carbendazime 0,045 µg/L
  • Autres pesticides : Chlorure de choline 1,7 µg/L, Métaldéhyde 1,2 µg/L
Le graphique suivant montre l'évolution de la masse totale des pesticides quantifiés dans l'eau lors de chaque prélèvement :


Pas d'évolution apparente de 2002 à 2007. Une concentration cumulée qui reste très élevée du printemps à l'automne. Les substances changent d'une année sur l'autre, mais le cumul des concentrations reste pratiquement le même saison par saison.
Quelle est l'évolution des concentrations maximales atteintes lors de chacun de ces prélèvements ?


Là encore, pas d'évolution visible. Même en 2007, les concentrations dans l'eau atteignent des niveaux élevés.

Pour conclure sur la contamination : La quantification en 2007 semble plus soutenue que les années précédentes, mais comme les valeurs des LQ ne sont pas suffisamment basses (voir § "La qualité de la recherche"), le nombre et la somme des concentrations des pesticides sont certainement sous-évalués.

La toxicité

Aucun des pesticides quantifiés en 2007 et possédant une LTA ne la dépasse ponctuellement. La suite ne concerne donc que la toxicité chronique.
Parmi les pesticides qui ont été quantifiés, certains sont des pesticides LTC. L'évaluation de la toxicité ne peut se faire qu'à partir de ces substances.
Pour les pesticides LTC qui n'ont pas été quantifiés, Eau-Evolution a choisi de considérer que leurs concentrations, et donc leur contribution à la toxicité, sont nulles.
La toxicité est donc a priori sous-évaluée. Et ce d'autant plus que l'on ne recherche pas forcément l'ensemble des pesticides susceptibles d'être toxiques, et que la toxicité d’une substance isolée peut être accrue en raison de sa présence dans un cocktail.

Ci-dessous, les résultats obtenus :


Il semblerait que la toxicité diminue, particulièrement en 2007 où l'effort de recherche a été plus conséquent. Le graphe suivant, qui reprend les nombres de substances quantifiées par prélèvement mais en précisant à chaque fois combien d'entre elles contribuent à l'évaluation de la toxicité, montre que ce serait une interprétation erronée. Ce graphique montre aussi le manque de pertinence des mesures récentes de la qualité chimique de l'eau pour l'évaluation de la toxicité :


On constate en effet que sur chacun des prélèvements de 2007, environ la moitié des pesticides quantifiés n'ont aucune donnée de toxicité, si bien que la toxicité des pesticides en 2007 est forcément sous-évaluée. On remarque surtout, en observant la nature des substances quantifiées, que des insecticides présents dans les années 2002, 2003 et 2004 comme l'Hexachlorocyclohexane alpha, l'Hexachlorocyclohexane delta, l'Hexachlorocyclohexane gamma (Lindane), le Malathion ou le Fénitrothion, avaient des LTC. On trouve à leur place en 2007 des insecticides comme le Parathion éthyl, le n-Butyl Phtalate ou le Butyl benzyl phtalate qui n'ont pas de LTC. Or les données de toxicité (voir Index des substances) montrent que ce sont les insecticides qui sont les plus toxiques parmi les pesticides. Cela explique donc aussi que la baisse de la toxicité en 2007 soit purement artefactuelle.
Par ailleurs, sur les pesticides LTC quantifiés, seuls 3 seront pris en compte, chacun à part et en moyenne annuelle, pour l'évaluation du "bon état chimique", ceux pour lesquels la LTC est une NQE : Diuron, Naphtalène et Isoproturon.

Si l'on s'en tient donc aux années 2002 à 2005 pour lesquelles la plupart des substances quantifiées sont des substances LTC, on a des toxicités printanières rarement en-dessous de 2 doses, avec une pointe à 24 doses due au Fénitrothion et au Malathion. Pour ces années-là, on est donc, au niveau de la moyenne des toxicités cumulées par prélèvement au printemps et en été, largement au-dessus de la valeur de 1 dose. Ce qui signifie que les pesticides à eux seuls empêchent le "bon état toxique". Par ailleurs, pour les mêmes raisons qui font que l'on ne peut pas dissocier la toxicité d'une substance en particulier, on ne peut pas dissocier la toxicité des pesticides de la toxicité globale de l'eau (voir l'article La rivière l'Ill à Huttenheim (1) : contamination chimique et toxicité de l'eau (HAP, PCB, pesticides, autres substances de synthèse et métaux), et donc la toxicité cumulée pour toutes les familles de substances est aussi bien sous-évaluée.

Quels sont les pesticides qui contribuent à la toxicité pour l'année 2007 ?


La toxicité provient surtout des herbicides (Diuron et Isoproturon), des fongicides (Carbendazime) avec une participation ponctuelle forte des insecticides (Phoxime). Mais cette interprétation est biaisée par le fait que la moitié des pesticides quantifiés en 2007 n’ont pas de LTC.

En conclusion pour la toxicité des pesticides : elle ne peut qu'être mal évaluée, particulièrement pour les années récentes, sans doute parce que seules les substances anciennes commencent à avoir des normes de toxicité. Mais on peut penser que s'ils n'étaient pas sous-évalués, les niveaux des toxicités cumulées chroniques actuels auraient forcément un impact sur la vie aquatique.

La qualité de la recherche

Eau-Evolution a évalué la pertinence d’un point de vue patrimonial, c’est-à-dire dans l'absolu (relativement à ce que l'on est capable de faire au niveau analytique et non pas relativement à des normes de toxicité qui sont encore empiriques et qui ne prennent pas en compte les effets cumulatifs) des valeurs des LQ sur l'exemple de la famille de substances synthétiques à peu prés homogène que constituent les pesticides.
Pour tous les micropolluants synthétiques, ces limites devraient être suffisamment basses de façon à servir d'alerte en cas de début de contamination et à prendre les mesures nécessaires pour protéger efficacement cette ressource que l'on doit gérer de façon patrimoniale depuis 1992.

En particulier pour les pesticides, dans le Système d'évaluation de la qualité des eaux souterraines publié en 2003, le premier seuil de contamination est de 0,01 µg/L par substance (0,001 µg/L même pour certaines substances) : "L'état patrimonial du SEQ Eaux souterraines fournit une échelle d'appréciation de l'atteinte des nappes par la pollution et permet de donner une indication sur le niveau de pression anthropique s'exerçant sur elles sans faire référence à un usage quelconque".

Les LQ ne devraient donc pas excéder 0,01 µg/L, même pour les eaux superficielles pour le même motif "donner une indication sur le niveau de pression anthropique s'exerçant sur elles sans faire référence à un usage quelconque", et puisqu’on sait le faire sur le plan analytique. Cette valeur ne représente en outre que le dixième de la norme eau potable par pesticide et il est nécessaire que les LQ ne la dépassent pas si on prétend évaluer correctement le niveau de la somme des concentrations des pesticides que cette même norme limite à 0,5 µg/L.
Les résultats montrent que ce n'est largement pas le cas :


Ainsi en 2007, cela fait une quarantaine d’années que l’on a marché sur la lune, mais la majorité des pesticides sont recherchés avec des LQ qui dépassent 0,01 µg/L. Plus précisément, la proportion des substances recherchées avec des LQ trop élevées (> 0,01 µg/L) est passée de 61% en 2002 à 84% en 2007. Cela donne l'impression d'une régression sur le plan des performances analytiques, alors même qu'il semblerait que les substances utilisées récemment le seraient avec des dosages moins élevés car plus toxiques et/ou associées en cocktail. Le nombre de pesticides quantifiés est donc certainement très sous-évalué.

Pour l'évaluation de la bonne adaptation des LQ par rapport aux LTC, voir l'article sur l'ensemble des micropolluants La rivière l'Ill à Huttenheim (1) : contamination chimique et toxicité de l'eau (HAP, PCB, pesticides, autres substances de synthèse et métaux).

La conclusion sur la qualité de la recherche est la même que pour les autres substances chimiques… Avec une immense crainte pour la vie aquatique et pour la santé des générations futures puisqu'on recherche ces substances au XXIe siècle avec des LQ pour la plupart plus grandes que 0,01 µg/L, et de façon qui se veut exhaustive seulement tous les dix ans !
D’une part, il est impossible d’affirmer que les pesticides diminuent ou augmentent lorsque ni les mesures ni les évaluations ne sont aptes à rendre compte de la réalité de la contamination et de la toxicité qu’ils occasionnent dans les milieux aquatiques.
D’autre part, cela ne sert a priori à rien d'interdire certains pesticides puisqu'on les remplace par d'autres, ni de réduire les dosages en traitant plus souvent si l’effet toxique résultant est le même, ni de réduire les tonnages de façon globale alors que les substances de synthèse modernes ont un pouvoir toxique plus élevé : il faudrait plutôt réduire globalement les doses toxiques introduites dans les milieux naturels (ce qui sous-entend de changer les pratiques agricoles en profondeur et de connaître la toxicité réelle in situ des substances et de leurs cocktails !) et en n’oubliant pas de se donner les moyens de les mesurer correctement.


Note :
Pour Eau-Evolution, la catégorie des pesticides regroupe toutes les substances utilisées, ou ayant été utilisées autrefois, pour leur pouvoir biocide par les secteurs agricole mais aussi industriel et domestique. Le classement de certaines substances est difficile et souvent délicat. Une quinzaine de substances sur les 972 recensées ont d’ailleurs changé de catégorie avec mise à jour de l’index des substances depuis la rédaction de cet article (n-Butyl Phtalate, Butyl benzyl phtalate, Formaldehyde, etc.). Cela ne change en rien les résultats concernant les quantifications. Le lecteur est tout à fait libre de classer les substances dans la catégorie qui répond au mieux à ses interrogations. L’auteur rappelle que l’objectif premier de cette vitrine est de proposer des méthodes pour appréhender au mieux la réalité de la contamination chimique des milieux aquatiques. Les experts chimistes et toxicologues sont fortement invités à participer à l’amélioration de la pertinence de l’index des substances chimiques.


Création : 21 janvier 2009
Dernière actualisation :

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