Critères d'évaluation de la qualité chimique DCE des eaux continentales

Pour les polluants spécifiques de l'état écologique DCE, et plus généralement pour les substances réglementées au niveau national, les seuils sont à développer et à établir au niveau national en lien avec les productions scientifiques en écotoxicologie et toxicologie.  
Par ailleurs les modalités d'établissement des concentrations moyennes et des tendances s'accompagnent d'incertitudes, à comprendre et évaluer.

Le Bilan du 1er cycle de surveillance de la Directive Cadre sur l’Eau - Evolution des tendances des concentrations (Ineris, AFB, 2018) a pu mettre en évidence que les concentrations de 16 des substances prioritaires de l'état chimique des eaux de surface avaient significativement baissé lors du premier cycle DCE (2009-2015). Aucune hausse significative n'a par ailleurs été enregistrée pour les 45 autres substances investiguées.

Normes de qualité environnementales et valeurs seuils

Afin d’assurer la protection de la santé humaine et de l’environnement, des normes de qualité environnementale (NQE) et des valeurs écotoxicologiques de référence sont fixées pour des substances chimiques présentant un intérêt aux niveaux communautaire ou national.

Construction des NQE, amélioration des méthodologies existantes

Les NQE sont utilisées dans le contexte de la DCE pour deux types d’évaluation : l’évaluation de l’état chimique qui concerne les substances prioritaires et dangereuses prioritaires de la DCE définies au niveau européen, et l’évaluation de l’état écologique qui concerne les substances « spécifiques » des bassins hydrographiques français dont la liste est établie au niveau national.

Depuis 2008 l’Ineris mène un travail de construction et de documentation de NQE. Retrouvez l’ensemble des fiches NQE validées sur le portail « substances » de l’Ineris.
Les méthodologies existantes utilisées pour l’élaboration de ces NQE sont publiées par l’Ineris. Des améliorations ont été apportées notamment pour la détermination de normes de qualité pour les sédiments (protection des organismes benthiques contre une écotoxicité » directe) et le biote (protection des prédateurs supérieurs contre un risque d’empoisonnement secondaire).

• Problématique NQE dans le biote et le sédiment – Retour d’expérience sur les NQE déjà déterminées par l’Ineris ; action Ineris 2010 n°22 (Onema, Ineris, 2011)
• Elaboration de normes de qualité pour le biote – Pertinence des méthodologies et valeurs produites ; action Ineris 2011 n°11-29 ; réf. DRC-12-118981-02755A.
• Essai de transposition des NQEbiote en concentrations seuil pour les sédiments (Irstea, AFB, 2018)

Prise en compte de la biodisponibilité et du fond géochimique pour les métaux

Certains paramètres DCE contribuant à l’évaluation de l’état chimique des masses d’eau peuvent bénéficier d’un traitement plus élaboré qu’une simple vérification de la conformité des données de la surveillance vis-à-vis de NQE. C’est notamment le cas des éléments traces métalliques (ETM), pour lesquels la DCE autorise une correction des concentrations mesurées par rapport à leurs niveaux naturels (fond géochimique), ainsi que vis-à-vis de leur fraction biodisponible (assimilable par les organismes aquatiques).

Détermination de valeurs seuils des polychlorobiphényles (PCB) dans les sédiments

Les polychlorobiphényles (PCB) sont des composés aromatiques organochlorés dérivés du biphényle. Les sédiments fins sont reconnus pour jouer un rôle clé dans le processus de contamination du biote, y compris les poissons.

Bilan du plan national PCB : les principaux résultats du travail de valorisation statistique de la base de données issue du plan national d’échantillonnage des poissons de rivière mené dans le cadre du Plan PCB (2008-2010) sont rapportés dans un document de synthèse : Contamination des poissons d’eau douce par des contaminants persistant (PCB-dioxines/furanes-mercure). Etude des relations biote-sédiment pour les PCB ; action Cemagref 2011 n°23). 
Ces résultats concernent notamment la détermination de facteurs d’accumulation du sédiment au biote pour différentes espèces de poisson, permettant de déterminer un seuil national sédiment pour les PCB correspondant au seuil sanitaire défini pour les poissons.

Dans le cadre du plan Rhône, le Cemagref a mené des recherches dans un triple objectif :

• améliorer la compréhension des relations entre la contamination des sédiments et celle des poissons ;
• déterminer un niveau de seuil de PCB dans les sédiments correspondant aux concentrations maximales admissibles dans les poissons destinés à la consommation humaine ;
• caractériser les tendances temporelles et spatiales de cette contamination par les PCB.

La finalité de ces recherches est d’améliorer la gestion des sédiments contaminés, notamment d’identifier des zones où les sédiments devront être gérés avec précaution et des zones à décontaminer en priorité. Le rapport produit par le Cemagref en 2011 présente les résultats de ces recherches : Transferts de contaminants hydrophobes du sédiment au biote : construction de modèles dans une perspective de gestion (rapport final) ; action Cemagref 2010 n°25bis ; réf. D3B22.

En marge de ces travaux, un état des lieux des connaissances disponibles en France sur des contaminants organiques d’intérêt émergent - composés perfluorés, PBDE, HBCDD, alkylphénols - a été réalisé. La synthèse bibliographique sur les sources et l’occurrence de ces composés dans le sédiment et le biote : Transferts de contaminants du sédiment au biote et construction de modèles dans une perspective de gestion (rapport d’étape) ; action Cemagref 2009 n°25bis.

Qualité chimique des eaux souterraines

S’agissant de la qualité chimique des eaux souterraines, la DCE impose pour les masses d’eau identifiées en risque de non atteinte des objectifs environnementaux (RNAOE) de repérer les éventuelles tendances à la hausse des contaminants et de mettre en œuvre les mesures pour les inverser si elles sont avérées.

• Méthodes statistiques à appliquer selon les chroniques d’évolution de la qualité des eaux souterraines (BRGM), accompagné de la mise à disposition d’une utilitaire logiciel « Hype » dédié à l’analyse des séries temporelles de concentrations, et également par des éléments de référence sur le choix des fréquences de prélèvements requises en vue de révéler de façon statistiquement robuste des tendances d’évolution des niveaux de contamination.
• Apprécier l’impact de l’incertitude des mesures sur la fiabilité des évaluations de tendances (Aquaref).

Diffusion des pollutions souterraines vers la surface

La pollution des eaux souterraines est susceptible d’impacter les écosystèmes de surface, dans la mesure où les eaux de surface sont largement alimentées par les eaux souterraines. La DCE demande que ces impacts soient évalués pour apprécier la qualité des eaux souterraines. Avec le soutien de l’OFB, le BRGM s’est attaché à identifier les paramètres chimiques qui seraient susceptibles d’engendrer de tels impacts, puis à explorer les possibilités et limites de la prise en compte de ces impacts pour l’évaluation de l’état DCE.

Intrusion d'eau saline

La DCE impose enfin d’évaluer l’importance de toute intrusion d’eau saline en particulier anthropiques, dans les masses d’eau souterraines, afin de rechercher le bon état chimique. Consulter les productions BRGM-Onema (2010) :

• un fascicule opérationnel pour l’établissement de constat et diagnostic,
• une synthèse sur les mécanismes et l’état des lieux de la salinisation en France,
• une synthèse sur les outils techniques d’interprétation et d’évaluation de la salinité

Le cas particulier des perchlorates

Le constat récent de la pollution de certaines ressources en eau par les ions perchlorates, largement issus de zones contaminées par les vestiges de munitions utilisées lors de la première guerre mondiale, a retenu l’attention des pouvoirs publics. Dans ce contexte, l’Onema a soutenu le projet du BRGM de cartographier les secteurs a priori vulnérables à ce type de contamination, ainsi que la mise en œuvre par l’Ineris d’une fiche technico-économique précisant les usages de ces composés .

Connaissances des incertitudes sur l'évaluation

Qu’il s’agisse des eaux de surface ou souterraines, le principe fondamental de l’évaluation de l’état chimique des masses d’eau selon la DCE est la comparaison entre d’une part une concentration représentative mesurée dans le milieu et d’autre part une valeur seuil ou une norme de qualité environnementale. Si la concentration représentative, typiquement la valeur moyenne de 12 mesures mensuelles obtenues dans l’année, dépasse la valeur seuil, alors la masse d’eau peut être déclassée en « mauvais état chimique ». Cela étant dit la fiabilité d’un tel constat dépend fortement :

• de l’incertitude associée à chaque mesure individuelle,
• et également de la variabilité du milieu qui peut s’avérer trop forte pour que les quelques mesures effectuées annuellement soit suffisamment représentatives de la contamination moyenne réelle.

Le BRGM a posé un cadre conceptuel pour évaluer l’incertitude sur l’état chimique, et pour éprouver sur des données réelles.

Un utilitaire logiciel HYPST-R développé par le BRGM et basé sur des méthodes de simulation a par ailleurs été mis à disposition des agents en charge de l’évaluation de l’état DCE, afin de permettre une meilleure prise en compte des incertitudes sur l’évaluation.