Soutenance mémoire
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Infrastructure routière et Pollution
Les infrastructures routières et le trafic routier qui y circule sont notamment sources de ce type de substances. La pollution routière s’exprime principalement sous quatre aspects (SETRA, 2007): La pollution chronique représentée actuellement par les carburants, l’usure des freins ou des pneus, mais aussi l’usure de l’équipement routier (chaussée, glissière de sécurité…).
La pollution saisonnière caractérisée par l’utilisation de fondants routiers en hiver et de phytosanitaires d’entretien.
La pollution accidentelle, suivant un accident de circulation pouvant entraîner le déversement de substances dangereuses.
La pollution suivant les chantiers de construction.
Ces perturbations peuvent notamment participer à l’altération de la qualité de l’eau des milieux aquatiques concernés. En effet, l’exploitation de ces infrastructures s’accompagne d’un apport de plusieurs polluants, tels que les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) (INERIS, 2010) et les métaux lourds, dont le Plomb et le Zinc (Branchu et al., 2012). Les HAP sont des composés organiques formés exclusivement d’atomes de carbone et d’hydrogène. Ils appartiennent aux polluants organiques persistants, lentement biodégradables, et dont les effets de perturbateurs endocriniens, et cancérigènes sont fortement suspectés. Ces substances, en général peu solubles dans l’eau, seront préférentiellement adsorbés sur les Matières En Suspension (MES) et sur les sédiments. Notons toutefois que certains, relativement plus solubles comme le naphtalène, menacent la pollution d’eau souterraine (INERIS, 2005). Les métaux lourds sont des composés présentant la particularité de ne pas se dégrader et s’accumulant facilement dans les sédiments. Ils peuvent potentiellement affecter par leur toxicité les invertébrés benthiques (Muthukrishnan, 2010 ; Le Goff et Bonnomet, 2004).
Le transport de ces particules de la route jusqu’au milieu naturel peut se réaliser principalement selon deux voies (Branchu et al. 2012). La première, se fait par projection des substances depuis la route vers le milieu à proximité. La seconde se réalise par les eaux de ruissellement (figure 1). Ces polluants s’accumulent sur la voie avant d’être lessivés par les précipitations. Afin de limiter cette émission diffuse (pollution directe), et aussi les pollutions accidentelles, des bassins de décantation (aussi appelés bassins de dépollution) sont installés au bord des routes afin de récolter les eaux de ruissellements avant qu’elles ne rejoignent le milieu naturel. Ces bassins permettent d’une part, de réguler le débit fuyant issu de la route et d’autre part de « piéger » les substances toxiques et les MES.
Sites d’étude et lieux de prélèvement
La Loue est une rivière traversant les départements du Doubs et du Jura et un affluent du Doubs par sa rive gauche. Elle est classée en 1ère catégorie piscicole et présente un intérêt piscicole et halieutique (POYRY, 2011). Bien qu’elle ne traverse pas l’agglomération bisontine et qu’elle soit assez éloignée de la voie des Mercureaux, il est supposé qu’une partie des eaux de ruissellement de la voie (et donc les polluants), s’infiltre dans la doline de la petite Vèze et rejoigne ce cours d’eau par le réseau karstique. De plus, une station de captage d’eau potable est située à proximité de ces résurgences. Afin d’appréhender un éventuel impact de la voie, les stations de prélèvement sur la Loue se situe en amont et en aval de la zone de résurgence des eaux issues de cette doline (voir figure 3).
Le ruisseau des Mercureaux est classé en 1ère catégorie piscicole et abrite notamment un lieu de ponte pour la salamandre tachetée (zone classé ZNIEFF 1, Côtes du Doubs aux environs de Besançon) et une population d’écrevisses à pattes blanches (faisant l’objet d’un APB) (Arrêté Préfectoral de protection de Biotope de l’écrevisse à pattes planches et des espèces patrimoniales associées, 2009). C’est aussi un affluent du Doubs par sa rive gauche. Une rupture naturelle de la continuité écologique s’exerce au niveau de la « cascade du bout du monde », rendant sa partie amont apiscicole (POYRY, 2011). Dans cette étude, ce ruisseau est notamment surveillé en raison de sa proximité avec la voie des Mercureaux. Les stations de prélèvements sont d’ailleurs situées juste en amont et en aval du franchissement de la voie routière au-dessus du ruisseau, où se situe un rejet d’eaux pluviales (voir figure 4). Les stations se situent dans un environnement boisé et le substrat de fond de lit est majoritairement grossier (galets, blocs).
Le Doubs est une rivière française prenant sa source à Mouthe (Doubs) et un affluent de la Saône. Dans sa partie médiane, elle passe à Besançon où elle effectue un méandre, lieu d’implantation du centre-ville bisontin. A cet endroit, elle est classée en 2nde catégorie piscicole (POYRY, 2011). A l’aval de cette « boucle », les abords de la rivière sont très urbanisés avec de nombreuses industries.
Les deux stations de prélèvements se situent à ce niveau, placées en amont et en aval de la zone potentiellement impactée par la voie des Mercureaux (voir figure 4).
Les bassins de rétention
Quatre bassins de dépollution se situent le long de la voie routière (figure 4). En voici une présentation sommaire, les détails techniques étant disposés en annexe (Annexe 2).
Le bassin 1V est un bassin de décantation des eaux pluviales et permet de piéger les pollutions accidentelles. Il est situé entre les deux voies et est directement relié au bassin 2V. Ainsi, ces rejets ont pour destination un autre bassin de décantation et non un milieu naturel. Le prélèvement s’effectue sur les eaux de rejet en sortie de l’ouvrage.
Le bassin 2 V a pour fonction de récupérer les eaux de ruissellement polluées par la route et récupère aussi les eaux issues du bassin 1 V. Les eaux rejetées par le bassin s’évacuent dans la doline de la petite Vèze. Le prélèvement s’effectue en sortie de bassin au niveau du rejet.
Le bassin 1 D ou bassin des contours est un bassin de décantation. Ces rejets sont à destination du bassin 2D mais aussi dans le milieu naturel. Les eaux sont prélevées au centre du bassin.
Le bassin 2 D est un bassin de décantation et de rétention récoltant les eaux de ruissellement de la voie et celles provenant du bassin 1D. Son rejet se situe au niveau du Doubs. Les eaux prélevées sont récupérées en sortie de bassin avec leur rejet dans la rivière.
Une cinquième structure fait l’objet d’un prélèvement : le collecteur/stockeur déshuileur. Celui-ci a pour rôle de bloquer et d’accumuler les hydrocarbures et autres polluants. Il est relié au bassin 2D. Les prélèvements d’eau s’effectuent au sein du collecteur à l’aide d’un seau.
Paramètres suivis et normes
Trois grands types de paramètres ont été analysés de manière quantitative dans ce suivi. Il s’agit des paramètres physico-chimiques classiques, des polluants (HAP et métaux lourds) liés à la pollution routière et enfin de l’indice biologique IBG-DCE (uniquement réalisé sur le ruisseau des Mercureaux).
Deux références ont été utilisées pour l’interprétation : le Guide technique à l’évaluation de l’état des eaux de surface continentales (MEDDE, 2016) (conforme à la Directive Cadre sur l’Eau DCE) sur les échantillons « eau » et le SEQ-Eau (MEDD, 2003) sur les sédiments, plus ancienne mais plus complète que la DCE pour les sédiments et la DCO.
Paramètres Physico-Chimiques
Le bilan oxygène regroupe 4 principaux paramètres. L’oxygène dissous (en mg d’O2 /L), la saturation en oxygène (%), la DBO5 (en mg/L) et la DCO (en mg/L). La concentration en oxygène est l’un des facteurs les plus importants pour la vie aquatique. Elle rend compte notamment de l’activité des organismes aquatiques mais aussi des processus d’oxydation ou de décomposition de la matière organique. La DBO (Demande Biologique en Oxygène) correspond à la quantité d’oxygène nécessaire aux organismes pour décomposer et minéraliser la matière organique. La DBO5 correspond à celle nécessaire pour dégrader la matière organique en 5 jours dans un échantillon de 1 Litre. La DCO (Demande Chimique en Oxygène) est la quantité d’oxygène nécessaire pour la dégradation de matière organique par voie chimique. Elle permet de quantifier la quantité de matière organique, y compris celle ne pouvant être dégradée par la voie bactérienne (contrairement à la DBO). Elle est donc utilisée pour mesurer la pollution organique globale présent dans un échantillon. (IBGE, 2005)
Le pH est une mesure de l’acidité de l’eau. Les valeurs normales de pH dans les eaux superficielles en Europe sont en général comprises en 6,5 et 8,5 (IBGE, 2005).
La Température (en °C) intervient dans de nombreux processus comme la dissolution d’un gaz tel que l’oxygène ou la solubilité des sels dans l’eau. Les valeurs-seuils de ce paramètre diffèrent en fonction de la catégorie du cours d’eau.
La conductivité (μS/cm) rend état de la concentration de sels dans une eau et de son pouvoir à conduire l’électricité. Les exigences des espèces aquatiques vis-à-vis de ce paramètre sont variables selon les organismes. Cependant une brusque variation de ce paramètre peut avoir des conséquences néfastes sur la vie aquatique.
Les MES (exprimé en mg/L) ou Matières en Suspension réunissent toutes les particules organiques ou non, insolubles dans l’eau. Elles peuvent participer aux colmatages des fonds de lit, gêner la respiration des poissons et accumuler des polluants comme les hydrocarbures. (IBGE, 2005).
CONSERVATION ET TRAITEMENT DES ECHANTILLONS
Dans chaque flacon, du formol y est ajouté afin de conserver les spécimens. Les échantillons sont stockés dans une glacière puis sont ensuite envoyés au Laboratoire CARSO à Lyon, pour l’analyse des individus. Les individus sont comptés et déterminés jusqu’à la famille. Une liste faunistique est établie puis à partir de celle-ci le score IBG est obtenu en fonction du groupe indicateur (GI) et de la classe de variété (corrélé à la variété taxonomique). Le tableau servant au calcul de la note IBG est disposé en annexe (Annexe 8)
Acquisition et Traitement de données
Les données sont issues de précédents rapports d’analyses de NALDEO pour les années 2012, 2013, 2014 (Parmentier, 2013 ; 2014). Les résultats d’analyses proviennent du laboratoire CARSO. Les données de 2005 pour le ruisseau des Mercureaux sont issues du rapport loi sur l’eau (POYRY, 2006)
Le traitement de données brutes a été réalisé via le logiciel EXCEL. Il a constitué à sélectionner les substances pour lesquelles la concentration était supérieure à la Limite de Quantification (LQ). Dans certains cas, les limites analytiques des laboratoires ne permettent pas de quantifier précisément la concentration d’une substance. En raison de cette incertitude, les concentrations non quantifiées n’apparaîtront pas dans nos résultats. Nous utiliserons le terme « non déterminé » dans ce cas-là. Les classes de qualité seront donc aussi indéterminées.
Les tableaux et les graphes ont aussi été réalisés via EXCEL. Les cartes présentes dans ce rapport ont été réalisées via le logiciel QGIS 2.8 Desktop. Les données shp. utilisées pour les cartes sont issus de la carte interactive CARMEN (consultable sur carmen.application.developpement-durable.gouv.fr).
PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES
En station amont (tableau 9), les valeurs montrent des concentrations en O2 « très bon » avec un pic en 2013 (10,4 mg/L). La DBO5 reste faible avec des valeurs égales à 0,7 mg/L (et non quantifiée en 2013). Le paramètre MES n’a pas été quantifié sur cette station (donc avec des concentrations inférieures à 2mg/L).
A l’aval (tableau 10), la concentration en O2 dissous varie entre 8,7 mg/L et 11,1 mg/L, des valeurs permettant de classer l’élément en « très bon ». La DBO5 reste, elle aussi dans la classe « très bon ». La concentration en MES diminue entre 2012 et 2014 (entre 10 et 2,8 mg/L). Le pH, reste constant avec des valeurs comprises entre 8 et 8,2. Enfin, la conductivité reste globalement constante sur les 3 années (varie entre 460 et 480 μS/cm).
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Table des matières
1. Matériel et méthodes
1.1 Sites d’étude et lieux de prélèvement
1.2 Paramètres suivis et normes
1.3 Fréquence et types de prélèvement
1.4 Acquisition et traitement de données
2. Résultats
2.1 Mesures sur les milieux naturels
2.2 Mesures sur les bassins
3. Interprétation et discussion des résultats
3.1 Impact sur les milieux naturels
3.2 Les bassins
3.3 Enjeux sur le ruisseau des Mercureaux et limites de l’étude
Conclusion
Bibliographie
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