La rivière "le loir" à St-Denis-les-Ponts : aperçu de la toxicité et de la contamination chimique de l’eau et des sédiments

Le Loir est l'un des cours d'eaux du réseau hydrographique de l'ouest de la Beauce. Il est alimenté principalement par le ruissellement.
Eau-Evolution a choisi d'observer la station de mesure de la qualité de St-Denis-les-Ponts qui possède des données sur les micropolluants assez nombreuses de 2005 à 2008. Elle est située en amont du Loir, juste en aval de la confluence avec la Conie qui est une résurgence de la nappe de Beauce.
Un bilan récent est disponible dans l'Etat des lieux du SAGE Loir .

Méthode

Les données brutes ont été téléchargées à partir du site de téléchargement des données brutes du portail de l'Agence de l'eau Loire-Bretagne.

Données sur l'eau

Toutes les substances chimiques sont mesurées dans l'eau brute, excepté pour le Bore mesuré en eau filtrée.
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 2005 à 2008, 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.
Pour les métaux, les données toxicologiques ne concernent que les mesures dans l'eau filtrée.

Données sur les sédiments

Eau-Evolution a choisi le support "Particule < 2 mm de sédiments" qui représente les sédiments fins récents.
Seule la contamination peut être observée, les données de toxicité homogènes et exploitables n'étant disponibles que pour l'eau.
Les substances qui se fixent sur les particules des sédiments ou des matières en suspension sont des substances qui sont plutôt peu solubles dans l'eau. Elles appartiennent à toutes les familles de substances chimiques, mais plus particulièrement aux métaux, PCB et HAP. Les substances actives des pesticides sont le plus souvent solubles dans l'eau.


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.

Tous les traitements ont été effectués avec Excel 2007.

Pour rappel, on ne dispose des valeurs des LQ que pour les analyses non quantifiées.
Pour tous les détails nécessaires sur la méthode, les termes utilisés et la signification des calculs, voir l'article Comment Eau-Evolution évalue les contaminations chimiques et la toxicité.

Résultats

La contamination de l'eau

Ci-dessous le nombre de substances chimiques recherchées dans chaque prélèvement d'eau, avec le détail par famille :


Les nombres et les types de substances recherchées varient beaucoup ces quatre dernières années. En particulier pour les HAP et les métaux qui ne sont souvent même pas recherchés.
Les nombres de substances recherchées vont de 59 à 381 pour les pesticides, 0 à 18 pour les HAP, 7 à 16 pour les PCB, 48 à 146 pour les autres substances chimiques de synthèse et 0 à 22 pour les métaux.

Cette stratégie de mesure a un impact direct sur les nombres de substances chimiques quantifiées, au total ou par famille, dans chaque prélèvement d'eau :


On constate que sur la période 2005-2008, jusqu'à 20 substances chimiques différentes sont quantifiées ensemble dans un même prélèvement.
Toutes les familles, excepté les PCB, sont représentées. En particulier, les HAP (jusqu'à 9 simultanément), les pesticides (jusqu'à 19 simultanément), et les métaux (jusqu'à 6 simultanément).
Ci-dessous le détail des 65 substances différentes qui ont été quantifiées sur cette période, avec leurs concentrations maximales quantifiées :

• HAP : Anthracène 0,01 µg/L, Benzo(a)pyrène 0,012 µg/L, Benzo(b)fluoranthène 0,016 µg/L, Benzo(g,h,i)pérylène 0,011 µg/L, Benzo(k)fluoranthène 0,008 µg/L, Chrysène 0,02 µg/L, Fluoranthène 0,05 µg/L, Indéno(1,2,3-cd)pyrène 0,003 µg/L, Phénanthrène 0,04 µg/L, Pyrène 0,04 µg/L
• Pesticides : 1-(3,4-dichlorophényl)-3-méthyl-urée 0,05 µg/L, 2.4-MCPA 0,07 µg/L, 2-hydroxy atrazine 0,05 µg/L, Acétochlore 0,5 µg/L, Aclonifène 0,06 µg/L, Alachlore 0,02 µg/L, AMPA 0,46 µg/L, Anthraquinone 0,02 µg/L, Atrazine 0,15 µg/L, Atrazine déséthyl 0,15 µg/L, Azoxystrobine 0,04 µg/L, Bentazone 0,298 µg/L, Carbétamide 0,05 µg/L, Carbofuran 0,33 µg/L, Chlortoluron 0,57 µg/L, Diazinon 0,46 µg/L, Diflufenicanil 0,2 µg/L, Diméthénamide 0,04 µg/L, Diuron 1,5 µg/L, Epoxiconazole 0,06 µg/L, Fénuron 0,05 µg/L, Flusilazol 0,13 µg/L, Glyphosate 0,78 µg/L, Hexachlorocyclohexane gamma 0,01 µg/L, Isoproturon 1,61 µg/L, Mécoprop 0,15 µg/L, Métalaxyl 0,1 µg/L, Métazachlore 0,03 µg/L, Méthabenzthiazuron 0,05 µg/L, Métolachlore 0,2 µg/L, Oxadiazon 0,04 µg/L, Oxadixyl 0,03 µg/L, Oxydéméton-méthyl 0,896 µg/L, Phosphate de tributyle 0,235 µg/L, Prochloraz 0,07 µg/L, Propiconazole 0,06 µg/L, Propyzamide 0,15 µg/L, Simazine 0,02 µg/L, Tébuconazole 0,03 µg/L, Tributylétain 0,001 µg/L
• Métaux : Arsenic 1,2 µg/L, Baryum 33 µg/L, Bore 13 µg/L, Cuivre 1,1 µg/L, Nickel 9 µg/L, Plomb 2 µg/L, Vanadium 1,4 µg/L, Zinc 89 µg/L (Tous, excepté le Bore qui a été quantifié dans l'eau filtrée, ont été quantifiés dans l'eau brute, et figurent ici faute de recherche dans l'eau filtrée)
• Autres substances synthétiques : Bisphénol A 0,3 µg/L, Dibutylétain 0,015 µg/L, Diéthyl phtalate 0,05 µg/L, Dioctylstannane 0,019 µg/L, Ethyl hexyl phthalate (DEHP) 3,4 µg/L, Tétrabutylétain 0,064 µg/L, Trichloroéthylène 0,3 µg/L
• PCB : aucun n'est quantifié (ce qui n'est pas le cas dans les sédiments)

Le graphique suivant montre l'évolution de la masse totale des pesticides quantifiés dans l'eau lors de chaque prélèvement :


La fréquence des mesures ne permet pas de voir les pics ni les évolutions de 2005 à 2008. Les concentrations cumulées restent cependant très élevées.

La toxicité de l'eau

Parmi les substances qui ont été quantifiées, certaines sont des substances LTC. L'évaluation de la toxicité ne peut se faire qu'à partir de ces substances. La contribution à la toxicité des métaux LTC quantifiés en eau brute est cependant considérée comme nulle puisque leur LTC ne concerne que le support eau filtrée.
Pour les substances qui n'ont pas été quantifiées, Eau-Evolution a choisi de considérer que leurs concentrations, et donc leur contribution à la toxicité, sont nulles. En réalité, parmi les substances LTC non quantifiée, certaines ont des LQ supérieures à leur LTC et certaines ont des concentrations peut être très proches de leur LQ.
La toxicité est donc a priori sous-évaluée. Et ce d'autant plus que l'on ne recherche pas l'ensemble des substances 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 :



Le graphique suivant détaille les familles de substances chimiques qui contribuent à la toxicité mesurée :


La toxicité cumulée est souvent très élevée. Elle provient surtout des pesticides et des HAP, quand ils sont recherchés. Cette toxicité n'est qu'une valeur minimum et la non-cohérence de la stratégie de recherche est très défavorable aux calculs de cumuls. Malgré cela, on est, au niveau des toxicités cumulées par prélèvement en périodes sensibles pour les espèces vivantes, largement au-dessus de la valeur 1. Selon les critères de Eau-Evolution, on n'est donc pas du tout en "bon état toxique".

La contamination des sédiments

Ci-dessous le nombre de substances chimiques recherchées dans chaque prélèvement annuel de sédiment, avec les détails par famille :


Peu de substances recherchées en 2007, mais un nombre relativement important en 2005 et 2006. Avec un impact relativement faible sur le nombre de substances chimiques quantifiées dans chaque prélèvement annuel de sédiment (ce qui mériterait d'approfondir l'analyse sur la nature des substances recherchées et leurs limites analytiques) :


On constate que 27 à 34 substances chimiques différentes sont quantifiées ensemble dans chaque prélèvement annuel de 2005 à 2007.
Toutes les familles sont représentées. Beaucoup de HAP (jusqu'à 17 simultanément) et de métaux (jusqu'à 17 simultanément). Des PCB (jusqu'à 5 simultanément) et peu de pesticides.
Ci-dessous le détail des 47 substances chimiques quantifiées sur la période 2005-2007, avec leurs concentrations maximales quantifiées :

• HAP : Acénaphtène 293 µg/kg, Acénaphtylène 182 µg/kg, Anthracène 492 µg/kg, Benzo(a)anthracène 3 634 µg/kg, Benzo(a)pyrène 3 133 µg/kg, Benzo(b)fluoranthène 3 041 µg/kg, Benzo(g,h,i)pérylène 1 649 µg/kg, Benzo(k)fluoranthène 2 201 µg/kg, Chrysène 3 950 µg/kg, Dibenzo(a,h)anthracène 869 µg/kg, Fluoranthène 16 009 µg/kg, Fluorène 293 µg/kg, Indéno(1,2,3-cd)pyrène 2 233 µg/kg, Méthyl-2-Fluoranthène 599 µg/kg, Méthyl-2-Naphtalène 284 µg/kg, Phénanthrène 10 788 µg/kg, Pyrène 13 768 µg/kg
• Métaux : Arsenic 8,7 mg/kg, Baryum 86 mg/kg, Béryllium 1,1 mg/kg, Cadmium 1,2 mg/kg, Chrome 56 mg/kg, Cobalt 6,5 mg/kg, Cuivre 27,5 mg/kg, Etain 7 mg/kg, Mercure 0,31 mg/kg, Nickel 25,8 mg/kg, Plomb 63,9 mg/kg, Sélénium 2,2 mg/kg, Thallium 0,22 mg/kg, Titane 205 mg/kg, Uranium 0,54 mg/kg, Vanadium 31 mg/kg, Zinc 716 mg/kg
• Pesticides : Naphtalène 1 153 µg/kg
• PCB : PCB 101 0,6 µg/kg, PCB 118 0,8 µg/kg, PCB 138 1 µg/kg, PCB 153 1,2 µg/kg, PCB 180 0,4 µg/kg
• Autres substances synthétiques : BDE100 0,096 µg/kg, BDE85 0,015 µg/kg, BDE99 0,391 µg/kg, Décabromodiphényl oxyde/éther 14,443 µg/kg, Ethyl hexyl phthalate (DEHP) 1 146 µg/kg, Octabromodiphényléther 0,48 µg/kg, Pentabromodiphényl oxyde/éther 0,502 µg/kg

Le total des HAP quantifiés est de 12396 µg/kg en 2005, 63418 µg/kg en 2006 et de 8797 µg/kg en 2007 !

Conclusions

Pour l'eau : une recherche conséquente en 2005 et 2006, mais avec une stratégie particulièrement déficiente au niveau des métaux et des HAP. Cependant, même sous-évalué, le nombre de substances quantifiées en même temps dans l'eau (par exemple : 19 pesticides simultanément dans un prélèvement en 2008 !) et leurs toxicités cumulées sont déjà bien trop élevés pour ne pas avoir d'impact sur la vie aquatique.

Pour les sédiments : une recherche importante en 2006 et 2007, mais qui reste insuffisante pour les métaux. Malgré cela, on y trouve en permanence une trentaine de substances chimiques différentes, et il serait étonnant que l'exposition chronique des organismes vivants à un tel cocktail de substances ne leur cause aucun impact.

Même sans avoir analysé les limites analytiques dans le cadre de cet aperçu synthétique, on peut remarquer que les stratégies de recherche ne permettent pas d'évaluer de façon satisfaisante l'état chimique réel de l'eau ni des sédiments. On constate néanmoins que le Loir est significativement impacté par des pollutions chimiques d'origine à la fois agricoles, industrielles et domestiques.

La question de gros bon sens : pourquoi toutes les substances quantifiées, à l'occasion de recherches dont la stratégie parait peu cohérente, ne sont-elles pas recherchées de façon plus systématique et avec des fréquences de mesure accrues ? Puisqu'elles arrivent dans l'eau et les sédiments, il y a forcément des pollueurs, donc des payeurs pour des analyses plus conséquentes.


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 : 13 février 2009
Dernière actualisation :

Cyrille WWF, le 2009-09-25 10:24:41

Article très intéressant ! Compte tenu de la position géographique de cette rivière et du point analysé (cf. introduction de l’auteur) et des résultats, plusieurs questions m’interpellent : 1) la qualité ne peut pas uniquement être fondée sur présence/absence de molécules. Il faut une approche toxique, ce que met bien en avant l’auteur ! 2) Alors que nous sommes a priori dans une région agricole, la toxicité évaluée selon l’approche de l’auteur n’est pas seulement que le fait des pesticides. Les HAP y contribuent pour une bonne part !? 3) D’où viennent ces HAP ? 4) Les PCBs ne sont pas identifiés dans l’eau, ce qui pourrait ne pas être surprenant (sont assez peu solubles sauf pour ceux qui possèdent 3 atomes de chlore, Ceci étant, leur non détection peut aussi traduire une LQ trop élevée (car on les retrouve dans les sédiments, qui eux ne sont pas caractérisés : les PCBs sont surtout présents sur la MO et la partie fine).