Qualité des eaux souterraines Nécessité de distinguer la qualité d’une eau selon l’usage qui en est fait : Ex : Usage industriel Usage agricole Adduction.

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2 Qualité des eaux souterraines Nécessité de distinguer la qualité d’une eau selon l’usage qui en est fait : Ex : Usage industriel Usage agricole Adduction d’eau potable pour la consommation humaine Nécessité d’analyser les eaux pour vérifier l’adéquation qualité – usage. o Analyse des éléments majeurs : Silice, Calcium, Magnesium, Sodium, potassium, Chlorures, Sulfates, carbonates, nitrates o Analyse des éléments mineurs : Fer, Mn, Fluor, phosphates o Analyse des éléments en trace (ex : métaux lourds) o Hydrocarbures … Qualité des eaux souterraines

3 Aléa et Vulnérabilité La vulnérabilité évalue la faiblesse de la protection naturelle d’un aquifère. Il s’agit de déterminer si le milieu environnant peut fournir une protection naturelle des eaux souterraines contre les impacts anthropiques Un aléa environnemental est défini comme un évènement instantané ou un processus continu qui induit la possibilité de dégrader la qualité de l’environnement

4 Fond géochimique et contamination anthropique La qualité des eaux souterraines est le résultat d’une acquisition naturelle de minéralisation (= bruit de fond géochimique) à laquelle s’ajoutent les apports anthropiques (pollution). Les eaux souterraines acquièrent leurs caractéristiques physico-chimiques en traversant les différents compartiments du cycle de l’eau : atmosphère, sol, eaux de surface, zone non saturée, aquifère noyé … Qualité des eaux souterraines

5 exemples de « contaminations naturelles » Dans les régions semi-arides ou arides, la dissolution d’évaporites du sous-sol, en enrichissant les eaux en sulfates, en chlorure, nitrates … peut rendre inutilisables de nombreuses ressources en eau de surface ou souterraines. Idem, en bordure de mer, la présence d’un biseau salé (interface entre eau douce et eau salée) peut poser des problèmes pour la qualité des eaux exploitées en zone côtière. Bassin évaporitique Biseau salé

6 Qualité des eaux souterraines Pollution des sols et des nappes pollutions diffuses : proviennent d'épandages de produits solides ou liquides à la surface du sol sur des superficies importantes : exemple : engrais, herbicides, pesticides... Pollutions ponctuelles (Parfois accidentelles ): proviennent d'une surface délimitée, faible vis-à-vis du bassin versant des eaux souterraines ou de surface. Origine : fuites sur des conduites ou des cuves - infiltration de lixiviats d' un dépôt solide -retombée de polluants, émis dans l'atmosphère, sur le sol à proximité des points d'émission. - Nature des produits polluants = variée - Plus fréquents = hydrocarbures, solvants chlorés, chlorures, sulfates, quelques métaux lourds particulièrement mobiles (chrome hexavalent par exemple.

7 Qualité des eaux souterraines La plupart des pollutions de l'eau d'une nappe par une substance indésirable provoque de simples nuisances: eau = impropre pour certaines utilisations (eau potable, eau agricole, eau industrielle), sans qu'il y ait un réel danger pour la santé. Exemple : pollutions par hydrocarbures (seuil de détection à l'odeur et au goût est si faible que l'eau est impropre à la consommation bien avant que des doses préjudiciables ne soient ingérées). Mais certaines substances dissoutes dans l'eau peuvent être peu sensibles et comporter un risque pour la santé. analyses de contrôle sur les exploitations d'eau potable

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9 Qualité des eaux souterraines Principaux types de polluants chimiques Les micro-polluants métalliques Certains métaux peuvent être toxiques (Cd, Cr, Hg, Pb...), d'autres éléments sont considérés comme indésirables et peuvent présenter des inconvénients au consommateur d'ordre organoleptique : goût, saveur, coloration (Cu, Zn, Fe, Mn, Al)

10 toxicité ex : Pb – (reins, système nerveux central) – Saturnisme Cd – se concentre dans certains organes (foie, reins). Élément mutagène, peut altérer la structure de l’ADN Hg – intoxications graves touchant les reins et le système nerveux central Qualité des eaux souterraines

11 Exploitation de Nickel en Nouvelle Calédonie Qualité des eaux souterraines

12 Contamination en Arsenic d’un cours d’eau. Contamination en métaux lourds et cyanure du Danube en 2000

13 Les nitrates et autres composés azotés Toutes les formes d'azote (azote organique, ammoniaque, nitrites, etc) sont susceptibles d'être à l'origine des nitrates par un processus d'oxydation biologique. Sources : Usines d'engrais, épandages … Si nitrates = épandus sur sol nu ou gelé : s'infiltrent avec les pluies ou sont lessivés en surface : problème contamination Si épandus au printemps et à la bonne dose, ils sont absorbés par les plantes cultivées. Qualité des eaux souterraines Aujourd’hui il existe une élévation lente de la teneur en nitrates des eaux souterraines et superficielles liée au développement des élevages, à une fertilisation excessive des zones agricoles par les engrais, fumiers et lisiers, + boues de stations d'épuration.

14 Qualité des eaux souterraines Moyenne annuelle de la concentration en nitrates dans les eaux superficielles en Bretagne Concentrations en nitrates dans les eaux superficielles (2005)

15 Les autres substances minérales Les chlorures, les sulfates, le fluor et des éléments toxiques tels que le cyanure sont des substances minérales issues de l'activité humaine et susceptibles de polluer les nappes de façon ponctuelle. Qualité des eaux souterraines Les détergents ( tensioactifs) = substances utilisées pour opérations de nettoyage. Ces détergents sont peu toxiques mais ils facilitent la dispersion et le transfert d'autres polluants comme les pesticides Les pesticides Sources = produits phytosanitaires apportés dans l'environnement par les grandes cultures, par le maraîchage agricole, par le traitement des forêts, par les traitements en zone urbaine (espaces verts, jardins, trottoirs, rues), etc …

16 Qualité des eaux souterraines Les hydrocarbures Les hydrocarbures se rencontrent essentiellement dans le pétrole qui est un mélange complexe de ces composés Sources : pollutions ponctuelles d'origine accidentelle (ruptures de cuves de stockage d'essence, de fioul, de mazout, industrielles ou domestiques, rupture de pipeline, accidents de la circulation routière, …) effets variables selon la viscosité du produit renversé et la perméabilité des terrains traversés Contamination d’un ruisseau en hydrocarbures – irisation de l’eau

17 Autre type de pollution : les pollutions microbiologiques Qualité des eaux souterraines De nombreux microorganismes, virus, bactéries et protozoaires, également des champignons et des algues sont présents dans l'eau. Sources : Les bactéries, virus et autres agents pathogènes rencontrés dans les eaux souterraines proviennent de fosses septiques, des décharges, des épandages d'eaux usées, de l'élevage, de matières fermentées, de cimetières, de fuites de canalisations et d'égouts …

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19 Qualité des eaux souterraines Le contrôle sanitaire de l’eau potable L’eau doit respecter des normes de potabilité (eau distribuée) Analyses de contrôle réglementaire de l’état Lieux de prélèvements : ressource exploitée pour en assurer la protection en sortie d’unité de traitement : mesure des modifications apportées à la composition naturelle distribution : pour estimer la protection du consommateur. On y mesure également l’impact des ajouts (exemple : Chlore résiduel) Dans les normes on retrouve : Substances toxiques, HAP, composés organiques volatils, mais pas encore les nouveaux contaminants (hormones, perturbateurs endocriniens)

20 Qualité des eaux souterraines Tab : limites de qualité des eaux

21 Comment protéger la ressource ?

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23 SDAGE, Schémas Directeurs d’Aménagement et de Gestion des Eaux, élaborés pour chacun des grands bassins hydrographiques français par les comités de bassin. SAGE: Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux et les contrats de milieux (rivière, lac, nappe, baie,...) sont des démarches de gestion concertée par bassin versant. élaborés à une échelle plus locale (bassin versant d’une rivière, système aquifère, etc...), lorsque cela est nécessaire, par une Commission Locale de l’Eau. Outils de gestion de la ressource : SDAGE et SAGE

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32 S.Denimal – Hydrogéologie BE Qualité des eaux souterraines Périmètre de protection immédiate d’un captage AEP Carte des périmètres de protection éloignée implantés autour de captage AEP – région de Vitry le François

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34 L’alimentation en eau potable de Besançon : -Station de production d’eau potable de la Malate : eaux de Source d’arcier – source karstique déjà exploitée par les romains - -Chenecey-Buillon -Forages dans la forêt de Chailluz -Forages de la papeterie de Novillars Principale ressource en eau de Besançon = la source d’Arcier (50000 hab Centre-ville), à certaines périodes : 110 000 hab dans l’ouest de besançon et dans 5 communes proches. Bassin versant de la source d’Arcier = 102 Km². Il s’agit d’une eau de surface, sensible aux pollutions accidentelles. Si l’eau de la source d’Arcier est contaminée, elle est directement rejetée au Doubs le relais est ensuite pris par les autres ressources disponibles. périmètre de protection source d’Arcier - Besançon

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36 La source d’Arcier « résurgence » karstique : déjà captée à l’époque romaine Abandonnée au Vème siècle et à nouveau captée à partir de 1854 Épisodes de fièvres typhoides récurrents : traitement achevé en 1924 Depuis : diversification des ressources en eau mais Arcier reste la principale Ressource en eau du secteur

37 Contexte géologique ?

38 Contexte géologique BV source Arcier : Vaste synclinal à fond plat (marais de saone et plateau) limité au nord par les plis du faisceau bisontin et au sud par le chevauchement de mamirolle. Formations jurassique moyen au jurassique sup Alimentation de la source d’Arcier : précipitations qui tombent sur toute la surface du BV. Celles qui tombent sur le jurassique supérieur ressortent à des sources qui se transforment en ruisseaux cheminant à l’air libre avant de se perdre en profondeur et sous les marnes, dans les calcaires du jurassique moyen.

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40 Résultats Traçages ?

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42 Quelles sont les zones d’infiltration privilégiées ?

43 périmètre de protection source d’Arcier - Besançon Source d’Arcier = source karstique très vulnérable aux pollutions Principaux points d’infiltration (mis en évidence par traçage artificiel) -Sur les communes de Saône et de Nancray (exemple : Creux sous roche à Saône) -Ces points « collecteurs » reçoivent les eaux pluviales de tout le bassin versant

44 Tracé du bassin versant de la source d’Arcier

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47 périmètre de protection source d’Arcier - Besançon

48 Périmètres de protection : PPI : toute activité y est interdite et toute pollution doit être immédiatement signalée PPR : certaines activités interdites ou réglementées : exemple : marais de Saône et pertes de Nancray PPE : = ensemble du bassin versant d’Arcier = zone de vigilance.

49 Schéma de circulation – BV Source d’Arcier -

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51 Risques identifiés sur le bassin versant ?

52 Risques identifiés sur le bassin versant : Systèmes d’assainissement collectifs ou individuels Pollutions diffuses liées à l’activité agricole (ruissellement des épandages, Engrais et pesticides) Présence des infrastructures de communication (aérodrome, RN57, voie ferrée, Réseau routier) Présence du pipeline du Jura et de la station de surpression de Gennes Rejets accidentels sur les ruisseaux du plateau (déversement d’eaux usées, d’établissements industriels ou artisanaux) Risques d’inondation périmètre de protection source d’Arcier - Besançon