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10 ans d’expertise AQUAREF pour la qualité des milieux aquatiques

Macrophytes aquatiques © C. Chauvin

08/01/2018

Pour prévenir les impacts de la pollution des eaux sur nos écosystèmes et notre santé, et restaurer la qualité des milieux aquatiques, la Directive-cadre européenne sur l’eau (DCE) impose un diagnostic fiable et régulier de l'état écologique des masses d'eau, et des objectifs de qualité. Rassemblant les compétences du BRGM, de l’Ifremer, de l’Ineris, d’Irstea et du LNE, le consortium AQUAREF[1] accompagne la mise en œuvre de cette surveillance avec le soutien de l’AFB. À l’occasion des 10 ans du réseau, focus sur ses apports et sur les pistes envisagées pour préparer la surveillance de demain.

Identifier les pressions, quantifier les apports de contaminants (pesticides, médicaments, métaux,…) qui affectent les milieux aquatiques, et caractériser leurs impacts sur les écosystèmes est nécessaire pour atteindre le bon état des eaux d’ici 2027, objectif de la DCE. Des analyses chimiques sont ainsi effectuées pour mesurer l’état chimique, mais aussi en complément d’indicateurs biologiques pour évaluer l’état écologique des rivières et des eaux littorales[2]. En appui aux politiques publiques, le consortium AQUAREF élabore des protocoles de mesure, de prélèvement et d’analyse, accompagne les agences de l’eau et les collectivités locales dans la mise en œuvre des méthodes, et contribue à l’harmonisation de celles-ci en France et à l’international. Experts dans le suivi de la qualité des eaux de surface et des eaux usées, les chercheurs d’Irstea sont fortement impliqués dans le volet Chimie d’AQUAREF et pilotent son volet Hydrobiologie avec l’Ifremer.

Quelles avancées ont été réalisées à l’issue de 10 années de travail ? Quelles sont les limites du système de surveillance et les nouvelles stratégies pour préparer le futur dispositif ? Près de 130 scientifiques, acteurs publics, gestionnaires de bassins et opérateurs étaient réunis lors d’un colloque organisé le 12 décembre dernier à Paris, pour en débattre.

Une nécessaire mise en réseau des acteurs de la surveillance

« Du transfert opérationnel des méthodes développées par les instituts de recherche, à l’accompagnement des politiques publiques dans la prescription et l’encadrement des protocoles, AQUAREF a su apporter une cohérence entre les multiples actions du programme de surveillance » indique Christian Chauvin, hydrobiologiste à Irstea et animateur du volet Hydrobiologie d’AQUAREF. Ce consortium a ainsi contribué à l’amélioration de la qualité des données, à travers :

  • L’appui à la réglementation, par la préparation des listes des substances chimiques à surveiller, ou la participation aux procédures d’accréditation et d’agrément des laboratoires d’analyse.[3]
  • Le transfert des approches et outils aux acteurs de terrain, avec la réalisation de guides ou de fiches méthodologiques sur les pratiques d’échantillonnage et d’analyse, l'organisation de stages de formation professionnelle, d’essais collaboratifs et inter-laboratoires, ou encore de journées d’échanges sur sites avec les opérateurs de prélèvement, favorisant la reconnaissance du métier.
  • La valorisation de plus de 80 méthodes en normes techniques pour harmoniser les pratiques à l’échelle nationale et internationale, et la gestion des référentiels sur l’eau en appui au SANDRE pour faciliter l’échange de données entre organismes. La normalisation d’une méthode d’analyse du glyphosate dans les eaux de surface et résiduaires, développée par Nicolas Mazzella, chimiste à Irstea ou encore celle d’un protocole de relevé de végétation aquatique en plans d’eau[4]en sont deux exemples. 
  • Et enfin, le développement d’approches pour estimer les incertitudes de mesure en hydrobiologie, soit les marges d’erreurs, et les intégrer dans les règles d’évaluation[5]. De la localisation du site de surveillance à l’extrapolation des résultats à l’ensemble de la masse d’eau, il est nécessaire de considérer toutes les sources de variabilité (comme pour les méthodes d’analyse) afin d’ajouter un degré de précision au diagnostic.

Les chercheurs d’Irstea ont notamment mis au point un modèle pour estimer la variabilité entre opérateurs, spatiale et saisonnière, de mesure par l’Indice biologique macrophyte en rivière (IBMR), et évaluer la probabilité d’appartenance de la masse d’eau à une classe écologique. Ils prévoient d’y intégrer dès 2018 un 4ème type de variabilité, interanuelle, pour une estimation plus fine.

Alors que les réflexions sur la future DCE sont d’ores et déjà engagées, les experts d’AQUAREF explorent de nouvelles pistes pour répondre aux limites du système actuel de surveillance.

Quels outils pour la surveillance future ?

« Aujourd’hui, la démarche utilisée pour mesurer l’état chimique des eaux consiste à cibler lors de prélèvements ponctuels une liste de substances réglementées, parmi les nombreux micropolluants à surveiller » indique Marina Coquery, chimiste à Irstea. « Or, cette approche n’est pas suffisamment représentative de l’évolution de la contamination dans le temps, et elle ne permet pas de détecter les substances émergentes et les produits de dégradation présents à de très faibles concentrations ».

Au sein du réseau AQUAREF, les scientifiques d’Irstea développent donc des échantillonneurs intégratifs passifs (EIP) pour mesurer les concentrations moyennes (sur la durée d'exposition) des micropolluants dans les cours d’eau. Placés pendant une quinzaine de jours dans l’eau, ils offrent une meilleure représentativité des résultats de mesure. Par exemple, l’outil PACSiR, matériau composite innovant à base d’élastomère de silicone développé par Irstea, garantit l’échantillonnage d’un plus grand nombre de molécules organiques (pesticides, PCB,…) et évite donc de combiner plusieurs EIP. La pertinence et l’applicabilité de ces outils pour la surveillance des eaux fait actuellement l’objet d’une étude prospective nationale d’AQUAREF coordonnée par Cécile Miège, chimiste à Irstea, en vue de préparer leur déploiement à l’échelle nationale.

En matière d’analyse, les techniques de chimie suspectées et non-ciblées (ou screening) basées sur la spectrométrie de masse haute résolution[6], offrent de nouvelles perspectives pour identifier des substances initialement non recherchées et suivre les substances issues de la dégradation des micropolluants. Elles permettraient aussi de comparer différentes représentations globales (empreintes chimiques) de la pollution d’un échantillon d’eau, avant et après traitement par exemple, ou encore de distinguer différents types de sources de contamination. En cours de développement, ces techniques sont étudiées au sein d’AQUAREF pour faciliter le partage des données, proposer des méthodologies homogènes et permettre ainsi l’utilisation de ces nouvelles technologies dans la surveillance future.

Il est par ailleurs encore difficile de faire le lien entre les pressions (cultures intensives, urbanisation…) et les effets observés sur la qualité écologique des eaux. Les hydrobiologistes d’Irstea travaillent au développement d’outils de diagnostic à l’échelle locale, afin d’identifier plus finement les causes et leviers d’action potentiels pour restaurer une masse d’eau. En parallèle, les experts d'Irstea se penchent sur le transfert au terrain des approches d’écotoxicologie, basées sur les réponses biologiques d’un organisme vivant pour détecter une pollution et en évaluer les impacts toxiques. Ces méthodes récentes de biomonitoring, comme par exemple l’utilisation du gammare (crevette d’eau douce) ou des biofilms de rivière (communautés microbiennes), constituent en effet des compléments pertinents aux indicateurs biologiques conventionnels pour comprendre les causes des perturbations des peuplements. Les experts d’AQUAREF étudient donc leur intégration dans le cadre réglementaire de la DCE, en vue de faire évoluer les techniques de surveillance. 

En savoir plus

[1] Laboratoire national de référence pour la surveillance des milieux aquatiques : www.aquaref.fr

[2] Consulter le site web d’eaufrance pour en savoir plus sur les règles d’évaluation de l’état des eaux

[3] L'accréditation atteste de la compétence technique d’un laboratoire pour effectuer certaines tâches spécifiques et l'agrément reconnaît sa capacité à atteindre certaines performances comme les limites de quantification

[4] Protocole élaboré par l’équipe CARMA de Bordeaux

[5]  Les incertitudes en hydrobiologie ont fait l’objet d’un séminaire organisé le 13 décembre dernier par l’AFB

[6] Technique de détection chimique permettant d’identifier des molécules par mesure précise de leur masse