La rivière "l'Ill" à Huttenheim (3) : contamination chimique des sédiments (HAP, PCB, pesticides, autres substances de synthèse et métaux)

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 la pollution chimique des sédiments.

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 cette fois aux sédiments.

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.
Pour rappel, on ne dispose des valeurs des LQ que pour les analyses non quantifiées.
Tous les traitements ont été effectués avec Excel 2007.

Pour les sédiments, Eau-Evolution a choisi le support "Particule < 2 mm de sédiments" qui représente les sédiments fins récents et pour lequel il y avait des données en 2007 (le seul prélèvement sur "sédiments brut" date de 2001). Il n'y a qu'un prélèvement par an de 2000 à 2007.

Dans le cas des sédiments, 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 étant le plus souvent solubles dans l'eau. Pour la famille des macropolluants, seul le phosphore total est concerné et sa toxicité dans les sédiments n'a pas autant de sens que le phosphore dissout dans l'eau. Eau-Evolution ne l'a donc pas pris en compte.

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 substances chimiques quantifiées dans chaque prélèvement annuel de sédiment, avec les détails par famille :


On constate que pas moins de 17, et jusqu'à 32 substances chimiques sont quantifiées ensemble dans chaque prélèvement annuel de 2000 à 2007. Aucune évolution visible sur ce laps de temps, les fluctuations des sédiments fins étant très liées à l'hydrologie, notamment aux crues. A cela s'ajoutent les fluctuations des LQ (voit § "la qualité de la recherche").

Quelles sortes de substances trouve-t-on précisément ?
Toutes les familles sont représentées. Beaucoup de HAP (jusqu'à 17 simultanément), beaucoup de PCB (jusqu'à 8 simultanément) et beaucoup de métaux (presque toujours 8 simultanément). Quelques pesticides aussi.
Ci-dessous le détail des 17 substances chimiques quantifiées, avec leurs concentrations, pour l’unique prélèvement de 2007 :

• HAP : Anthracène 150 µg/kg, Benzo(a)anthracène 200µg/kg, Benzo(a)pyrène 240 µg/kg, Benzo(b)fluoranthène 270 µg/kg, Benzo(k)fluoranthène 120 µg/kg, Fluoranthène 470 µg/kg, Indéno (123cd) pyrène 190 µg/kg, Phénanthrène 140 µg/kg, Pyrène 670 µg/kg
• Métaux : Aluminium 45 000 mg(Al)/kg, Cadmium 1 mg(Cd)/kg, Fer 29 000 mg(Fe)/kg, Manganèse 530 mg(Mn)/kg, Mercure 0,76 mg(Hg)/kg, Nickel 40 mg(Ni)/kg, Plomb 74 mg(Pb)/kg
• Pesticides : Diuron 3 µg/kg
• PCB : aucun n'est quantifié en 2007, mais la concentration maximale relevée les années précédente est de 22 µg/kg pour le PCB 138

En 2007, on constate un total de 2450 µg HAP /kg de sédiments !

Lors des années précédentes, on note la quantification des pesticides : Naphtalène, HCH alpha, HCH bêta, DDT 24' et DDE 44' ; ainsi que celle des PCB : PCB 28, PCB 52, PCB 77, PCB 101, PCB 118, PCB 138, PCB 153 et PCB 180.

La qualité de la recherche

Comme pour l'eau, le nombre de substances recherchées fait un bond en 2007 :


On est passé d'une cinquantaine de substances recherchées par prélèvement en 2005 et 2006 à environ 180 en 2007. Cette augmentation concerne principalement les pesticides et les autres substances chimiques. 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).

Tous les métaux recherchés sont quantifiés. Mais on en recherche un de moins en 2007. L'examen des métaux recherchés montre que : l'arsenic, le chrome, le cuivre et le zinc (substances LTC pour l'eau) qui étaient recherchés et quantifiés systématiquement dans les sédiments de 2002 à 2006, ne sont plus recherchés en 2007 ! par contre l'aluminium, le fer et le manganèse (substances non LTC dans l'eau) qui n'étaient pas recherchés de 2002 à 2006 sont recherchés et quantifiés en 2007. On peut donc supposer que si les 4 métaux, arsenic, chrome, cuivre et zinc avaient été recherchés en 2007, ils s'ajouteraient au nombre des substances quantifiées…
En tout état de cause, tous les métaux recherchés étant quantifiés, il est dommage que l'on n'en recherche pas plus.

Pour toutes ces substances recherchées en 2007, est-ce que l'effort de recherche s'accompagne bien de LQ suffisamment basses par rapport aux possibilités analytiques pour qu'on puisse les quantifier ?
Si ce n'est pas facile de juger d'une valeur de LQ dans l'absolu pour les sédiments, on peut tout de même s'intéresser à leur évolution récente, substance par substance.
Eau-Evolution a comparé les LQ disponibles pour les mêmes substances recherchées en 2002 et 2007 : sur les 34 substances pour lesquelles on a les LQ à la fois en 2002 et en 2007, 7 LQ seulement, soit 20%, sont moins élevés en 2007 et 25 LQ, soit 74%, sont plus élevées en 2007 et jusqu'à 50 fois! Exemples :

• Hexachlorobutadiène : sa LQ est passée de 1 µg/kg en 2002 à 50 µg/kg en 2007, soit 50 fois plus, alors que c'est une substance LTC (ici NQE) dans l'eau
• Hexachlorobenzène : sa LQ est passée de 1 µg/kg en 2002 à 20 µg/kg en 2007, soit 20 fois plus, alors que c'est une substance LTC (ici NQE) dans l'eau

Comme dans le cas de l'eau, il est difficile de comprendre pourquoi les LQ ne sont pas systématiquement toujours plus basses avec les progrès des mesures analytiques.

Si on observe par exemple les PCB qui n'ont pas été quantifiés en 2002 ni en 2007, et donc pour lesquels on connait les LQ, on constate que :
Les LQ disponibles des PCB 28, PCB 52, PCB77, PCB 101, PCB 118, PCB126, PCB 138, PCB 153, PCB169 et PCB 180 sont passées de 1 µg/kg en 2002 à 5 µg/kg en 2007. Et pourtant, il y a avait eu, en 2004, 2005 et 2006, plusieurs quantifications des PCB 101 et PCB 118 avec des concentrations inférieures à 5 µg/kg (de 3 à 4,8 µg/kg). Ainsi donc, si en 2007 on avait mesuré ces deux substances (qui font pourtant partie des substances LTC, ici NQEp, dans l'eau) avec les LQ d'avant 2007, soit 1 µg/kg, elles auraient peut être été quantifiées…
Parmi ces 10 PCB dont la LQ est passée de 1 à 5 µg/kg, 7 figurent dans l'Etat des lieux PCB d'octobre 2007. Cette remontée des LQ pour 2007 signifie donc que, si ces 7 substances ne sont pas quantifiées, la somme de leurs concentrations est aveugle à 35 µg/kg contre 7 µg/kg en 2002. En d'autres termes, si ces 7 substances ne sont pas quantifiées, on est déjà en classe 2 qui commence à 10 µg/kg (voir page 7 du document). Où est le progrès ?

En conclusion, les évaluations dans les sédiments sont, pour les mêmes raisons que pour l'eau, des évaluations a minima, et pas conçues pour voir les cumuls. Malgré cela, on trouve en permanence de 20 à 30 substances chimiques différentes dans les sédiments, comme par exemple le cocktail de 2 pesticides, 17 HAP, 5 PCB et 8 métaux quantifiés en 2005, et il serait étonnant que l'exposition chronique des organismes vivants à un tel cocktail de substances ne leur cause aucun impact.
Lorsque l’on autorise un rejet de substance chimique dans l’eau, sur des critères arbitraires de dilution ou de flux, oublierait-on que, même si cette substance est très diluée et disparaît de l’eau, elle peut s’accumuler de façon incontrôlable dans les MES, les sédiments ou les organismes vivants des rivières et des mers ? Cela fait longtemps que l’on aurait dû imposer "zéro rejets" pour toutes les substances chimiques !

Les questions de gros bon sens : idem que pour 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 en plus : quel est le devenir de ces sédiments chargés de substances toxiques, vont-ils les relarguer in fine et où, sur les sols agricoles, dans la mer ?


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 :

Cyrille WWF, le 2009-09-17 16:55:58

La LQ des PCBs est remontée de 1 à 5, ce qui peut être une explication de leur non détection et non de leur absence ! Ce qui est intéressant pour cette rivière est la comparaison entre sédiments et contaminants de la masse d’eau. On constate que la rivière est contaminée à un degré qui est loin d’être anodin. L’hydrosystème continuera d’être alimenté par des molécules toxiques dans la mesure où ses sédiments sont eux-mêmes contaminés avec des toxiques persistants, dont les plus problématiques en termes de toxicité sont les HAP. On remarquera d’ailleurs en comparaison avec l’article (1) sur la même rivière que selon l’auteur et selon l’évaluation de la toxicité, l’essentiel repose pour cette rivière sur les HAPs.

Webmaster, le 2009-10-15 14:32:41

Effectivement, on peut prévoir que les HAP ont certainement un impact toxique important dans l’eau, l’article (1) pose d’ailleurs la question de comment est réellement calculé l’état chimique réglementaire (voir § "En conclusion pour la toxicité") ? Mais on voit aussi dans ce même article (1) que si on exclut les HAP, les toxicités cumulées par prélèvement, même sous-évaluées, et particulièrement en périodes sensibles, dépassent de façon chronique la valeur de 1 dose !