Comment Eau-Evolution évalue les contaminations chimiques et la toxicité

Pour tenter de voir la pollution chimique, avec le maximum de gros bon sens et tous les points de vue possibles, Eau-Evolution propose trois éclairages distincts et complémentaires :

1. Evaluer la toxicité, substance par substance, mais aussi en cumulant les toxicités de toutes les substances présentes simultanément dans un même prélèvement
2. Evaluer la contamination chimique, substance par substance, mais aussi en cumulant toutes les substances présentes simultanément dans un même prélèvement
3. Evaluer la qualité de la recherche, en observant si suffisamment de substances sont recherchées, si elles sont bien recherchées aux périodes sensibles pour la vie aquatique et avec des limites analytiques suffisamment basses pour qu'on puisse les quantifier et évaluer leur toxicité

Aucune des substances issues de la synthèse chimique ne devrait se retrouver dans les milieux aquatiques, même à l'état de trace. Elles proviennent des rejets ponctuels ou diffus, superficiels ou souterrains, des industries, des exploitations agricoles et de chacun d'entre nous via les rejets d'eaux usées en particulier.
Si des métaux comme le mercure, le plomb, le cadmium ou le chrome, proviennent uniquement de l'activité humaine, d’autres, comme l'aluminium, le fer ou le manganèse, sont déjà présents de façon naturelle dans les eaux et les sédiments. Mais, même s'ils sont d'origine naturelle, ils ajoutent leur part à la contamination et à la toxicité globale de l'eau et des sédiments. Leur teneur naturelle peut aussi varier selon les activités humaines. Il faut donc les prendre en compte dans les évaluations de la contamination et de la toxicité.
En fait, il faudrait tout prendre en compte pour évaluer la toxicité...

En l'état actuel des connaissances sur les substances chimiques et sur leur toxicité dans les milieux aquatiques, il est sans doute impossible d'évaluer correctement la contamination chimique et la toxicité. Mais il est important de localiser exactement le ou les maillons faibles de cette évaluation. Il en restera au moins un petit aperçu des insuffisances des données brutes ainsi qu'une évaluation a minima de la contamination et de la toxicité.

La contamination et la qualité de la recherche concernent l'eau et les sédiments, mais la toxicité ne concerne que l'eau : il n'y a apparemment pas de données de toxicité homogènes exploitables pour les sédiments.
Les normes de toxicité de tous les paramètres sont données pour l'eau brute (eau brute ou eau filtrée ne change pas grand-chose pour les substances solubles), excepté pour les métaux. Pour ces derniers, on ne pourra prendre en compte leur toxicité que lorsqu'ils sont mesurés dans l'eau filtrée.
La question de la pertinence du choix du support "eau brute" ou "eau filtrée" en relation avec la toxicité réelle dans l'eau reste posée.

Les caractéristiques des données analytiques disponibles

Les données sur les micropolluants sont bourrées de pièges au niveau de leur compréhension et de leur utilisation : les limites analytiques dont on ne sait pas s'il s'agit réellement de limites de détection ou de quantification, les unités qui sont très changeantes et parfois même pas précisées, les valeurs elles-mêmes qui paraissent parfois étranges voire erronées, les doublons parfois inexplicables, etc. Nous avons essayé à plusieurs reprises de demander des explications sur des cas concrets aux fournisseurs de données, mais rares sont ceux qui répondent rapidement et clairement, ou qui répondent tout simplement.
Nous nous fions donc à notre bon sens pour régler les problèmes au cas par cas, en indiquant les principaux problèmes rencontrés dans les rubriques "méthodologie".
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 fichiers des données de qualité de l'eau téléchargés comportent deux colonnes importantes intitulées "Valeur paramètre" et "Code remarque". De façon synthétique, la "valeur paramètre" est soit la concentration mesurée, soit la limite analytique de la mesure, selon que le "Code remarque" vaut respectivement 1 (éventuellement 3) ou 10 (éventuellement 2 ou 7).
Cette particularité, heureusement bien expliquée sur le site du SANDRE, empêche de connaitre à la fois la concentration mesurée et la limite analytique.

Les données toxicologiques et la terminologie Eau-Evolution

Les données toxicologiques

On trouve des informations sur la toxicité environnementale des substances chimiques sur le web, en particulier sur le Portail substances chimiques de l'INERIS et sur la Base de données AGRITOX de l'Afssa. Eau-Evolution s'intéresse plus particulièrement à la toxicité des substances chimiques dans les écosystèmes aquatiques et utilise les données toxicologiques NQE(1), NQEp(2) et PNEC(3) publiées dans les trois documents suivants :

1. NQE des "substances prioritaires et de certains autres polluants" : DIRECTIVE 2008/105/CE DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL établissant des normes de qualité environnementale dans le domaine de l'eau, modifiant et abrogeant les directives 82/176/CEE, 83/513/CEE, 84/156/CEE, 84/491/CEE, 86/280/CEE et modifiant la directive 2000/60/CE
2. NQEp des "substances pertinentes du programme national de réduction des substances dangereuses dans l'eau" : Circulaire du 7 mai 2007 DCE/23 définissant les "normes de qualité environnementale provisoires (NQEp)" des 41 substances impliquées dans l'évaluation de l'état chimique des masses d'eau ainsi que des substances pertinentes du programme national de réduction des substances dangereuses dans l'eau
3. PNEC des pesticides : AGRITOX - Base de données de l'Afssa sur les substances actives phytopharmaceutiques (les PNEC pour les autres substances sont pour la plupart déjà prises en compte dans le calcul des NQE ou NQEp)

Ces données sont en partie utilisées par les instances européennes pour l'évaluation du "bon état chimique", mais elles sont d'abord des données toxicologiques ajustées par des experts scientifiques qui doivent être mises à la disposition de public au même titre que toutes les autres données environnementales. La toxicité de chaque substance y est considérée de façon isolée, sans aucune prise en compte des effets cumulatifs toxiques possibles avec d'autres substances.
Eau-Evolution utilise les mêmes données toxicologiques, mais ne se place pas du tout d'un point de vue règlementaire. Il analyse et compare les données analytiques de qualité de l'eau validées et mises à la disposition du public, sans en éliminer par exemple les valeurs élevées sauf si elles paraissaient suspectes, et dans ce cas, il le signalerait. L'objectif de Eau-Evolution est la connaissance la plus large et la plus ouverte possible de la contamination et de la toxicité, afin de pouvoir comprendre les évolutions de l'état des organismes vivants.

La terminologie et l'index des substances Eau-Evolution

Pour associer une "LTA" (limite de toxicité aiguë) à une substance chimique, Eau-Evolution choisit la NQE-CMA (NQE "concentration maximale admissible") qui correspond à la notion de toxicité aigüe. Ce type d'information ne concerne que les substances chimiques retenues par la Directive cadre sur l'eau.

Pour associer une "LTC" (limite de toxicité chronique) à une substance chimique donnée, Eau-Evolution choisit : -en priorité la NQE-MA (NQE "moyenne annuelle") si elle existe, -sinon la NQEp, -et par défaut la PNEC. Ces données correspondent toutes à la notion de toxicité chronique.

En tout état de cause, Eau-Evolution n'a pas trouvé mieux pour le moment... et présente l'ordre théorique des différentes grandeurs, LD, LQ, LTC et LTA dans le schéma ci-dessus. Dans la réalité, les substances n'ont pas forcément de données de toxicité et leurs LQ peuvent dépasser leur LTC.

Toutes les substances possédant une limite de toxicité chronique ainsi définie seront appelées "substance LTC". On va donc pouvoir définir la "dose toxique" : soit c la concentration quantifiée dans un prélèvement donné d'une substance X possédant une LTC, "LTCx". La "dose toxique" correspondant à cette substance dans ce prélèvement est égale au rapport c/LTCx. C'est tout simplement le nombre de fois que la concentration mesurée dépasse la limite de toxicité.
Cette notion de dose toxique va permettre de cumuler les toxicités dues à plusieurs substances différentes présentes dans un même prélèvement : autant cela n'a pas de sens d'additionner une concentration de lindane et une concentration de plomb, autant cela a du sens d'additionner 2 doses toxiques de lindane et 3 doses toxiques de plomb.
Cette notion de cumul des doses toxiques sous-entend qu'une dose toxique peut être inférieure à 1 : si par exemple la concentration mesurée est égale à la moitié de la LTC, la dose toxique vaut 0,5. La toxicité est une réaction biochimique à une substance étrangère, et ce n'est pas du "tout ou rien" selon la concentration de cette substance. Une seule molécule d'une substance cancérigène peut suffire à rendre une cellule maligne.

L'observation des valeurs des normes de toxicité disponibles montre que les NQE-CMA sont en moyenne 4 fois plus grandes que les NQE correspondantes (minimum 1,4 fois pour le Mercure et maximum 10 fois pour le Fluoranthène). En termes de doses toxiques, cela signifie que l'ordre de grandeur de la LTA est de 4 fois la LTC, sans dépasser 10 fois, ce qui permet de se faire une idée de la LTA pour la majorité des substances qui n'en ont malheureusement pas.

A partir des informations trouvées sur le web, Eau-Evolution a effectué un travail de compilation fastidieux pour constituer une liste de substances chimiques la plus complète possible, avec leur famille d'appartenance ainsi que les données de toxicité disponibles sur les trois documents cités ci-dessus. Des erreurs subsistent certainement, notamment au niveau du classement de certaines substances qui appartiennent à plusieurs familles, ou qui peuvent être utilisées comme solvant, ou dont le nom ne correspond pas au code SANDRE, etc. La notion de pesticide est prise au sens large, en regroupant les biocides à usage agricole, mais aussi industriel et domestique. Les métaux aussi sont considérés au sens large en regroupant les métaux, métalloïdes et quelques autres substances toxiques. Eau-Evolution publie ce fichier de référence des substances chimiques pour servir de base de travail. On y trouve, pour chaque substance : le nom, le code SANDRE, la famille (PCB, HAP, etc.), les limites de toxicité NQE, NQEp ou PNEC et les limites LTC et LTA retenues. Les produits de dégradations des substances actives sont aussi incluses dans ce fichier, d'une part parce leur présence n'est pas plus justifiée dans l'eau et d'autre part parce qu'elles peuvent parfois se révéler plus toxiques que la molécule mère.
Il se trouve, en plusieurs morceaux à cause de la taille, dans la rubrique : INDEX DES SUBSTANCES.
Chacun pourra ainsi proposer des améliorations pour faire avancer la connaissance sur ce sujet vital et récupérer toutes les informations nécessaires pour extraire et analyser facilement par lui-même les données brutes de qualité correspondantes.

Merci donc, dans l'intérêt de tous, pour toute information permettant de corriger, de compléter ou de mettre à jour ces données.

L'évaluation de la toxicité selon Eau-Evolution

Pour évaluer la toxicité aigüe, il suffit de vérifier que les concentrations ponctuelles de chacune des substances quantifiées ne dépassent pas leur LTA.

Pour évaluer la toxicité chronique, c'est un peu plus délicat.
Selon la définition du "bon état chimique" de la Directive 2008/105/CE, pour chacune des substances concernées : "la moyenne arithmétique des concentrations mesurées à différentes périodes de l'année ne dépasse pas la valeur fixée dans la norme", c'est-à-dire la NQE-MA.
Selon Eau-Evolution, s'agissant de toxicité chronique, et compte tenu des connaissances scientifiques modernes, aborder le problème substance par substance, avec en outre un nombre de substance très restreint, ne peut pas permettre de décrire la toxicité réelle de l'eau. En effet, alors que les substances toxiques se relaient dans l’eau tout au long de l’année, sans que l’une d’elles ne soit forcément suffisamment présente tout le temps à un niveau élevé pour passer le seuil du "bon état chimique", la toxicité toutes substances confondues peut dépasser ce seuil en permanence. Une fois, ce sera principalement à cause des HAP, une autre fois, des pesticides, une autre fois encore, des phtalates ou des métaux, ou simplement d'un mélange de toutes les familles, etc. Les organismes aquatiques sont peut être ainsi en permanence soumis à des pressions toxiques qui dépassent leur seuil de tolérance. Dans la mesure où l'on autorise le déversement de toxiques dans les milieux naturels, on doit se donner les moyens d'évaluer ce phénomène de toxicité cumulée, ne serait-ce que pour réglementer sur des bases un peu plus réalistes ces autorisations.
On va donc conserver l'idée de traduire la chronicité par une moyenne, mais en l'adaptant quelque peu :

• En prenant en compte le maximum de substances pour lesquelles il existe des données toxicologiques, d'où la création des substances LTC (voit § précédent).
• En remplaçant la moyenne annuelle des concentrations substance par substance, par la moyenne annuelle des doses toxiques cumulées toutes substances LTC confondues (voir § précédent). En effet, si on traduit en termes de doses toxiques l'énoncé de la Directive cadre sur "le bon état chimique", on obtient : pour chacune des substances concernées, la moyenne des doses toxiques mesurées à différentes périodes de l'année doit rester inférieure à 1. Eau-Evolution remplace "le bon état chimique" par ce qu'il appelle "le bon état toxique" et qu'il définit de la manière suivante : la moyenne des cumuls des doses toxiques de toutes les substances LTC mesurées à différentes périodes de l'année doit rester inférieure à 1. En réalité, il faudrait même multiplier le cumul des doses toxiques par un facteur plus grand que 1 car une substance peut voir son pouvoir toxique multiplié lorsqu'elle est en présence d'une autre substance.
• En présentant la toxicité cumulée, non pas avec une moyenne toute calculée sur l'année, mais prélèvement par prélèvement, de façon à ce que chacun puisse estimer la moyenne sur l'année ou sur une saison plus critique pour les espèces aquatiques, comme par exemple le printemps. En effet, la notion de "toxicité chronique" peut ne concerner que quelques semaines pour certaines espèces vivantes. De plus, cela permet de constater la fréquence réelle des prélèvements et de ne pas se leurrer sur la qualité d'une moyenne qui serait effectuée avec seulement 4 prélèvements par an ou avec une majorité d'analyses non quantifiées à causes de LQ non adaptées.

Pour évaluer la toxicité, Eau-Evolution propose donc de calculer, prélèvement par prélèvement :

• le nombre cumulé des doses toxiques associées aux substances quantifiées
• le nombre de substances LTC quantifiées

L'évaluation de la contamination selon Eau-Evolution

Pour évaluer la contamination, c'est-à-dire la simple présence de substances chimiques dans la ressource patrimoniale qu'est l'eau, indépendamment de leur toxicité, Eau-Evolution propose de calculer, prélèvement par prélèvement :

• Le nombre de substances quantifiées
• La somme des concentrations et la concentration maximale mesurées, quand cela peut avoir du sens, au sein d'une même famille de substances comme les pesticides organiques de synthèse par exemple
• Éventuellement zoomer sur une substance en particulier, en présentant l'évolution de ses concentrations et de ses flux

L'évaluation de la qualité de la recherche selon Eau-Evolution

Plus on recherche de substances chimiques et mieux on les recherche, plus on en trouvera dans le milieu naturel. C'est une évidence qui n'a apparemment pas échappé à nos gestionnaires, voir la conclusion (page 29) d'un document intitulé "Cahier des charges pour l'évolution des réseaux de suivi de la qualité des eaux de surface continentales en France " trouvé sur le site européen de la Directive Cadre sur l'eau : "L'importance du coût des mesures de micropolluants apparaît nettement. Leur mise en œuvre conduira à augmenter le nombre de sites contaminés identifiés. Il est donc nécessaire que cet effort de mesure soit effectif dans les différents Etats européens, pour garantir une équité dans l'identification des risques de non atteinte du bon état du fait des micropolluants"...
La qualité de la recherche est le fondement, et sans doute le maillon faible, de toute la connaissance sur la pollution chimique. Pour l'évaluer, Eau-Evolution propose de calculer, prélèvement par prélèvement :

• Le nombre de substances recherchées
• Le nombre de substances bien recherchées, c'est-à-dire recherchées avec des LQ suffisamment basses pour qu'on puisse les détecter et les quantifier (rappelons que la concentration normale de toutes les substances chimiques introduites par l'homme dans l'eau devrait être égale à zéro!)
• Le nombre de substances LTC recherchées
• Le nombre de substances LTC bien recherchées, c'est-à-dire recherchées avec des LQ suffisamment basses par rapport à leur LTC

Eau-Evolution examinera aussi au cas par cas la pertinence des périodes ou des fréquences des prélèvements, etc.

Synthèse des contenus des graphiques proposés par Eau-Evolution

Chaque fois que les données le permettent, Eau-Evolution propose donc les calculs suivants, effectués prélèvement par prélèvement :

• Le nombre de substances recherchées
• Le nombre de substances quantifiées ramené au nombre de substances recherchées
• La somme des concentrations et la concentration maximale mesurées, quand cela peut avoir du sens
• Éventuellement un zoom sur une substance en particulier
• Le nombre de doses toxiques associées aux substances quantifiées
• Le nombre de substances LTC quantifiées ramené au nombre de substances quantifiées
• Le nombre de substances bien recherchées ramené au nombre de substances recherchées
• Le nombre de substances LTC recherchées
• Le nombre de substances LTC bien recherchées ramené au nombre de substances LTC recherchées

Alors, si un panel suffisamment large et adapté de substances sont recherchées, si elles sont recherchées là où il faut, quand il faut, avec des fréquences suffisamment élevées et des LQ suffisamment basses, alors seulement on pourra conclure que la recherche est pertinente pour l'évaluation de la contamination et de la toxicité.
Sinon, mais ce n'est que l'avis d'Eau-Evolution, c'est un "trou dans l'eau", et un crime contre la vie aquatique.

En 2010, année internationale de la biodiversité, qui serait capable de décrire l'état chimique et toxique réel des rivières, des nappes, ainsi que son évolution ?
Pourquoi ne connait-on toujours pas l'état de contamination réel des milieux naturels ? Pourquoi en sait-on toujours aussi peu sur la toxicité des substances chimiques dans les milieux naturels ? Pourquoi ne connait-on toujours pas l'impact réel de ces micropolluants sur la biodiversité dans les milieux aquatiques et terrestres ? Que sait-on du taux d'accroissement des toxicités des eaux et des sédiments quand le réchauffement climatique va en augmenter la température ? Etc.

Qu'est-ce qui a été fait ou plutôt qui n'a pas été fait -avec toutes ces substances chimiques dans les eaux et les sédiments qui portent atteinte à la biodiversité et à notre santé via la chaîne alimentaire, la baignade et l'eau potable dont le traitement n'élimine pas tout, -pour que l'on ne dispose toujours pas aujourd'hui de surveillance chimique efficace adaptée aux enjeux et aux rejets effectifs de micropolluants, -pour que l'on ne dispose toujours pas aujourd'hui d'évaluations patrimoniales pertinentes de la qualité chimique et de la toxicité réelles des eaux et des sédiments au lieu des évaluations du type de ce qui est publié sur les pesticides dont le contenu squelettique et désinformatif fait honte au service public et à la science (voir par exemple La curieuse méthodologie du rapport de l’Ifen dont un extrait : "Dans ces conditions, il est parfaitement impossible de déterminer s’il y a amélioration ou aggravation de l’état des eaux. On constate simplement un certain niveau de pesticides, qui évolue au gré des moyens accordés pour effectuer des analyses, et en fonction des stratégies de mesures et de détection. Un résultat un peu maigre pour presque dix ans d’efforts financiers du ministère de l’Environnement !") ?
Sur quels fondements scientifiques et écologiques modernes les rejets ponctuels et diffus de toutes sortes de substances chimiques sont-ils encore autorisés alors que beaucoup de citoyens lancent depuis longtemps des alertes sur leurs impacts toxiques réels (perturbateurs endocriniens, effets cocktails, etc.) et appellent en vain à respecter le principe de précaution ?

Certains administratifs investis d'une autorité en la matière critiqueront sans doute de façon virulente les méthodes et les résultats proposés par Eau-Evolution. Pas de problèmes, au contraire, Eau-Evolution est justement un site qui propose des évaluations de l'état des eaux et des données sur l'eau ouvertes à la critique.
Les méthodes d'évaluations de la toxicité utilisées ici sont certes critiquables, mais elles permettent au moins de présenter des choses concrètes, aussi bien sur ce que pourrait être la toxicité réelle des eaux que sur l'indigence bien réelle des données et des méthodes pour son évaluation. Elles ont une finalité pédagogique et sont destinées à déclencher une prise de conscience générale sur la contamination réelle des eaux, son évaluation et son impact sur la biodiversité.

De façon générale, notre objectif est simplement -de présenter un aperçu de la réalité des substances chimiques dans les eaux et de la réalité des données disponibles -de permettre à chacun de commenter les méthodes d'évaluation –et que chacun puisse vérifier les résultats présentés, signaler les erreurs qu'il constaterait et produire d'autres résultats plus proches de son point de vue particulier.

Les résultats présentés dans ce site sur les ordres de grandeur de la réalité des contaminations et des toxicités nous paraissent sans appel : à quand des mesures d'interdiction totale de tous ces rejets chimiques ponctuels et diffus qui sont depuis si longtemps inacceptables ?

Il va de soi que lorsqu'on nous disposerons d'évaluations officielles patrimoniales détaillées, approfondies, transparentes, critiquables et récentes de l'état réel des milieux aquatiques, des sites comme Eau-Evolution n'auront plus de raison d'être.

En attendant, les citoyens sont invités à appliquer les méthodes simples proposées ici pour analyser toutes les données brutes sur les micropolluants et à multiplier les publications indépendantes sur l'état des eaux. Avec un grand merci à ceux qui se sont battus pour que les données brutes environnementales soient rendues publiques.

Notes

1. NQE : Norme de Qualité Environnementale
2. NQEp : Norme de Qualité Environnementale provisoire
3. PNEC : Predicted Non Effect Concentration

Création : 20 octobre 2009
Dernière actualisation :