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Carte de qualité des rivières : les métaux cumulés dans les sédiments en 2007


L'objectif des cartes présentées dans cet article est de montrer, à partir des données brutes disponibles, tout ce qu'il y a comme métaux dans les sédiments des rivières. Nous essayons d'évaluer la contamination, non pas substance par substance, mais par l'ensemble des métaux simultanément dans un même prélèvement de sédiment. Des cartes de qualité substance par substance dans l'eau ou dans les sédiments sont élaborées dans d'autres articles pour zoomer sur certains micropolluants présentant un intérêt particulier.

Certains métaux peuvent exister à l'état naturel (fond géochimique). Mais leur présence dans les sédiments est largement liée aux activités humaines (voir par exemple Aperçu de la pression sur la ressource en eau (1) : Micropolluants chimiques).
Les sols anciennement contaminés et les mines même abandonnées sont toujours des sources potentielles de pollution. De plus les sédiments se déplacent plus ou moins rapidement d'amont en aval, entrainant avec eux les métaux qui les contaminent.

Les mesures des micropolluants en général sont extrêmement hétérogènes selon les endroits pour une même année de mesure. Cela concerne les périodes et les fréquences des mesures, mais aussi la nature et les nombres de substances recherchées ainsi que les limites analytiques pratiquées. Si bien qu'à une échelle nationale, la recherche de ces substances s'apparente plus à une pêche aléatoire qu'à une recherche systématique efficace.
A ce sujet, le lecteur pourra utilement consulter les articles de la rubrique Micropolluants chimiques et la note méthodologique Comment Eau-Evolution évalue les contaminations chimiques et la toxicité.

Dans ce contexte, la réalisation d'une carte de qualité est assez périlleuse et ne peut donner qu'une image sous-évaluée et peu cohérente des contaminations réelles.
Eau-Evolution essaye néanmoins d'élaborer une indication des contaminations qui traduise le moins mal possible la réalité, tout en restant pragmatique face à la mauvaise qualité générale de ces données. L'objectif est que chacun puisse se faire au moins une idée de la réalité de la présence des micropolluants dans nos cours d'eau.

Pour décrire de façon globale la contamination par les métaux d'un échantillon de sédiment prélevé dans une rivière, et pour évaluer son impact possible sur la vie aquatique, nous nous intéressons aux nombres de substances qui sont présentes simultanément dans un même prélèvement.

Les métaux ne sont pas ou peu solubles dans l'eau. On les trouve préférentiellement dans les matières en suspension et les sédiments sur lesquels ils s'adsorbent et se désorbent suivant les conditions du milieu (pH, température, etc.).


Méthodologie

Voir la méthodologie générale de réalisation des cartes dans Comment sont réalisées les cartes de qualité des rivières.

Pour les mêmes raisons que celles indiquées dans les articles de la rubrique Micropolluants chimiques, on peut légitimement considérer que, malgré les distinctions des codes remarques, toutes les limites analytiques présentées sont des LQ (limites de quantification).

Les calculs de qualité sont effectués avec Excel 2007. Les cartes de qualité sont réalisées en langage PHP.

Par souci de transparence, les points les plus pollués sont placés au-dessus et, s'ils occultaient ainsi les points les moins contaminés, avec une taille réduite par rapport à ces derniers. Le lecteur est invité à utiliser l'outil LES CARTES INTERACTIVES pour fabriquer des cartes plus personnalisées (sélection des seuils, des couleurs, des tailles, des stations à afficher, etc.).


Particularités des données

Rappelons que les métaux sont entendus au sens large (métaux lourds ou de transition et quelques métalloïdes, alcalino-terreux et autres). Nous n'avons pas intégré le fer dont la présence ne présente pas grand intérêt dans de telles cartes de contamination.

Les fractions des sédiments analysés sont variables selon les grands bassins des Agences de l'eau et les micropolluants mesurés. Selon les données disponibles :
-En Artois-Picardie, tous les micropolluants sont mesurés dans les "sédiments bruts".
-En Rhin-Meuse, Loire-Bretagne et Rhône-Méditerranée-Corse, tous les micropolluants sont mesurés dans les "particules < 2 mm des sédiments".
-En Seine-Normandie, les métaux, les HAP et les PCB sont mesurés dans les "particules < 2 mm des sédiments", tandis que les pesticides et les autres micropolluants synthétiques le sont dans les "particules < 2 mm des sédiments" ou dans les "sédiments bruts".
-En Adour-Garonne, tous les micropolluants organiques sont mesurés dans une "fraction inconnue des sédiments", tandis que les métaux le sont dans une "fraction inconnue des sédiments" ou dans les "particules < 2 mm des sédiments" ou dans les "particules > 63 µm des sédiments".
Faute de mieux, on a donc conservé toutes les fractions de mesure !

Sur la question des doublons, à savoir une même substance chimique recherchée deux fois ou plus à la même date sur la même station, notre stratégie est, sauf cas particuliers, la suivante : privilégiant le point de vue patrimonial et non réglementaire sur l'état des eaux, il nous importe finalement peu que ces doublons soient liés à tel ou tel producteur ou réseau de données. Donc tant mieux si la même substance est recherchée deux fois à la même date. Il faut juste s'assurer que l'on ne la compte pas deux fois dans les nombres de substances quantifiées ou les nombres de substances recherchées. Pour cela, on élimine les doublons en conservant en priorité la valeur quantifiée maximale s'il y a des valeurs quantifiées, et on rassemble toutes les mesures effectuées à la même date comme faisant partie du même prélèvement sur la station concernée.

Les métaux sont exprimés, après beaucoup de recoupements et quelques corrections, en mg/kg. Nous espérons ne pas avoir fait d'erreurs car la présentation des unités des métaux sur certains bassins est tout simplement exécrable : complètement hétéroclite, souvent absente et avec quelques valeurs manifestement erronées.


Calculs par station et sélection des points

Pour chaque station de mesure de la qualité des sédiments, on a calculé la valeur maximale rencontrée en 2007 du nombre de métaux quantifiés simultanément. La valeur la plus élevée rencontrée dans l'année sur une station de mesure laisse augurer de l'ampleur des contaminations et de la gamme des autres valeurs susceptibles d'être mesurées tout au long de l'année sur cette même station. La plupart du temps, cette valeur maximale est la valeur réelle car il n'y a qu'un prélèvement dans l'année.

Nous présentons aussi quelques statistiques décrivant les substances quantifiées en 2007 :
-Les minimum, médiane, moyenne et maximum.
-Les nombres de quantifications totaux.

Les limites analytiques et les nombres de substances recherchées dans un même prélèvement varient beaucoup selon les endroits.
En supposant que les prélèvements n'aient pas été effectués en période inappropriée (crue par exemple), on ne peut pas juger de la pertinence de la recherche en se limitant à une seule des conditions : LQ basses ou nombre de substances recherchées par prélèvement élevé. Il faut que ces deux conditions soient réunies pour que la recherche soit pertinente. Les stations de mesures qui réuniraient toutes ces conditions sont très rares, voire inexistantes. C'est la raison pour laquelle il est impossible, à partir des données disponibles actuellement, de dresser une carte des contaminations vraiment pertinente à l'échelle nationale.

Compte tenu des disparités des protocoles de recherche des micropolluants, la sélection des stations ne peut donc se faire que de façon pragmatique en trouvant un compromis entre le nombre de stations sélectionnées et la pertinence la moins mauvaise de l'indicateur correspondant :
Pour chaque station, il s'agit de s'assurer qu'un effort de recherche minimum a bien été réalisé afin de ne pas lui attribuer une contamination faible purement artefactuelle.
Ceci a conduit Eau-Evolution à ne retenir que celles sur lesquelles il y a eu au moins 1 prélèvement avec au moins 8 métaux recherchés.


Les cartes de qualité

Les contaminations par les métaux concernent a priori l'ensemble du territoire, même si certaines ne se rencontrent qu'en lien direct avec la présence de zones agricoles, urbaines ou industrielles.

Nous avons donc choisi de superposer les deux fonds explicatifs Eau-Evolution qui soulignent les grandes zones agricoles, urbaines et industrielles en relation avec la qualité des eaux de surface.

Rappelons que ces cartes traduisent les méthodes d'évaluations patrimoniales indépendantes et affranchies de tout aspect réglementaire propres à Eau-Evolution, et que chacun est invité à apporter sa critique et sa contribution pour les améliorer.

Les nombre de métaux présents simultanément dans un même prélèvement

De façon à pouvoir estimer au mieux le nombre de métaux présents simultanément, voici 3 cartes réalisées avec les mêmes valeurs par station, mais présentées avec des seuils (couleur noire) croissants égaux respectivement à 10, 15 et 20 métaux différents quantifiés dans un même prélèvement de sédiment :









Le nombre de métaux présents dans un même prélèvement en 2007 atteint la valeur maximale de 22.

Les niveaux des concentrations quantifiées pour chaque substance sont détaillés dans un tableau présenté plus bas.


La qualité de la recherche

La carte ci-dessous donne un aperçu de la disparité géographique des nombre de métaux recherchés simultanément dans les sédiments :



En 2007, on a recherché jusqu'à 24 métaux dans un même prélèvement.

Les stations absentes de cette carte ne correspondaient pas aux critères minimum de sélection énoncé dans le paragraphe "Méthodologie".

La carte ci-dessous donne un aperçu de la variabilité géographique des limites analytiques sur un exemple de métal (rappelons que l'on ne connait malheureusement les LQ d'un paramètre que sur les stations où il y a des analyses non quantifiées de ce paramètre), l'Uranium :



Les LQ de l'Uranium vont de 0,2 jusqu'à 10 mg/kg.


Les zones les plus concernées par les métaux en 2007

Ci-dessous, les zones qui sont, toujours bien entendu à partir des données brutes disponibles et des méthodes d'évaluation Eau-Evolution, les plus concernées par les métaux en 2007.

Le point de vue du nombre de micropolluants cumulés traduit le mieux selon nous, compte tenu de l'hétérogénéité des données de qualité et de l'absence de données de toxicité, la contamination et le potentiel de toxicité réels des sédiments :



La taille des points est proportionnelle aux valeurs de façon à ce que l'on distingue plus nettement les zones concernées.

Il ne faut pas oublier que la disparité géographique des protocoles de mesure rend toute comparaison sujette à caution.


Des statistiques sur les métaux quantifiés en 2007

Ci-dessous, quelques chiffres pour caractériser les concentrations rencontrées des métaux qui ont été quantifiés au moins 5 fois en 2007. Cela représente 24 des 24 métaux qui ont pu être quantifiés.

Ces statistiques sont données uniquement à titre indicatif car elles n'ont pas beaucoup de sens à ce niveau si global où rien n'est vraiment représentatif de rien (représentativité hydro-spatiale de l'échantillon des stations, irrégularité et insuffisance chronique des fréquences de mesures, des limites analytiques, etc.). Elles doivent encore être réalisées, et de façon représentative à tous points de vue, sur chacun des groupes de stations agricoles et/ou urbaines et industrielles identifiés dans les zonages Eau-Evolution pour prendre tout leur sens et permettre de déceler des évolutions éventuelles.

Les substances sont présentées par ordre alphabétique pour les retrouver plus facilement. Au lecteur le choix de les classer comme il le souhaite : parmi les plus quantifiées ou avec des valeurs toxiques quantifiées les plus élevées.

Toutes les concentrations sont exprimées en mg/kg.

Pour chaque substance, on a calculé les minimum, médiane, moyenne et maximum des concentrations quantifiées. On a aussi calculé le nombre de mesures quantifiées :

___________Nom____________Min q__Méd q__Moy q__Max q__Nb q_
Aluminium6351429617941,695300636
Antimoine0,10,91,933197
Argent0,11,72,823,568
Arsenic0,71711,2288,31031
Baryum3,6118176,52525480
Béryllium0,21,52,9179263
Bore1,827,433,4193,9374
Cadmium0,050,422,69691019
Chrome1,333034,45961059
Cobalt0,97,48,9100,5462
Cuivre0,5914,722,61210975
Etain0,443,4255,2153406
Manganèse47335,5458,97100304
Mercure0,020,070,2320,31226
Molybdène0,251,22,552,8151
Nickel0,861619,913101593
Plomb12041,726101590
Sélénium0,10,91,934,585
Tellure0,515,16,422,549
Thallium0,30,631,32,742
Titane1,06717,61076,85112480
Uranium0,511,5254,5226,29192
Vanadium1,9533,637,2135,6478
Zinc170,8510824971036

Ainsi par exemple, 1226 analyses de Mercure ont été quantifiées dans les sédiments des rivières mesurées en métropole durant l'année 2007. Les concentrations quantifiées allaient de 0,02 mg/kg à 20,3 mg/kg.

Quelques commentaires

Le lecteur est invité à se reporter aux commentaires généraux sur la contamination des sédiments présentés dans Carte de qualité des rivières : tous les micropolluants cumulés dans les sédiments en 2007 (pesticides, HAP, PCB, autres substances de synthèse et métaux).


Création : 13 février 2010
Dernière actualisation :

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