Étude des paramètres physicochimiques et microbiologiques Charles Abavi Arthur Bernet Jérémy Beguin Sandie Cotte-Martinon Martin Bournot Paul Hamel Maxime Jay-Allemand Xi Lu Adrien Marchi Thibeault Moser Francesca Pistono Julie Plessis Magali Servière Jullian Vittenet 2008-2009

Introduction Objectif : évaluer la qualité de l'eau Paramètres physiques Paramètres chimiques Paramètres microbiologiques 2 étapes : Méthodes et protocoles expérimentaux Résultats des années précédentes

Plan Présentation générale du Jaur Paramètres physiques Mesure des paramètres Résultats Paramètres chimiques Paramètres microbiologiques Conclusion

Caractéristiques générales de la zone d'étude : Le Jaur Bassin versant du Jaur

Caractéristiques générales de la zone d'étude : Le Jaur

Caractéristiques générales de la zone d'étude : Le Jaur NO de l’Hérault BV de 260 km² 30,1 km de long Prend sa source à St Pons de Thomières (résurgence) Se jette dans l’Orb en rive droite, à Tarassac Résurgence au pied d’une paroi rocheuse abrupte, le Roc de la Masque, à 320 m d’altitude. Cette rivière s’écoule dans le sens "nord nord-ouest" sur une formation schisto-gréseuse entrecoupée de quelques bancs calcaires et atteint l’Orb sur sa rive droite au niveau de Tarassac à 110 m d’altitude.

Occupation des sols Vastes espaces naturels 9 communes, 5 850 habitants sédentaires (en 2005) Vastes espaces naturels On recense d’ailleurs plusieurs sites faisant l’objet d’un classement en (ZNIEFF) => Zone Nationale d’Intérêt Ecologique, Floristique et Faunistique :   Le vaste ensemble forestier de la Montagne Noire Centrale (ZNIEFF n°4078)  Les lacs et tourbières du Saut de Vézole, sur le plateau du Somail  Le ruisseau de l’Esparaso situé au cœur de l’ensemble forestier de la Montagne noire Centrale : l’intérêt écologique est lié à la richesse faunistique que renferme la vallée (présence entre autres de l’écrevisse à pattes blanches)

Climat Méditerranéen : longue sécheresse, pluies en automne et au printemps Influencé par position géographique et caractère montagneux : pluviométrie annuelle plus élevée, précipitations neigeuses Climat Le climat de ce bassin typiquement méditerranéen se caractérise par une période de longue sècheresse et une prépondérance des pluies d’automne et de printemps.   Ces caractéristiques générales sont influencées par la position géographique du bassin, en limite avec le versant atlantique, et par son caractère montagneux : pluviométrie annuelle plus élevée, précipitations neigeuses sur les hauteurs du mont du Somail.

Géologie Pas d’aquifère important Calcaires karstiques assèchement de cours d’eau Terrains métamorphiques imperméables mise en charge rapide des cours d’eau Géologie Le bassin du Jaur ne possède pas d’aquifère important puisque les formations rocheuses qui entourent la vallée sont des roches métamorphiques (comme le schiste ou bien le grès), mais aussi des roches éruptives comme le granit et le basalte, sans oublier les calcaires et les dolomites. Le caractère karstique des calcaires présents à certains endroits entraîne l’assèchement périodique de certaines portions de cours d’eau (par exemple la Salesse en aval de Courniou). De plus, la nature imperméable des terrains métamorphiques contribue à la mise en charge rapide des cours d’eau du versant nord.

Présentation des différents sites d'étude Prend sa source à St Pons de Thomières (résurgence) J’ai sauté l’occupation des sols

Olargues Olargues Camping Point de prélèvement Olargues Ce tronçon se situe à 19,6 km de la source et à 170 m d’altitude. La longueur du secteur étudié sera d’environ 320 m pour une largeur moyenne de 13,32 m, avec des extremums allant de 7 à 21 m. Selon la classification de Huet (1946), cette portion du Jaur correspond à une petite rivière.   Le cours d’eau, moyennement sinueux, contourne le camping de la ville. Les années précédentes, des prélèvements ont été effectués en amont du camping (en aval du Pont Roman), zone inondable en rive droite, et en aval de la STEP. Depuis 3 ans, ce site a été scindé en deux points d’étude : un au niveau du camping, et un second au niveau de la station.

Prémian Bureau Seuil Point de prélèvement Prémian Le tronçon d’étude se trouve en amont du hameau de Prémian, 7 km en aval de la source. Il s’étend sur environ 200 m à l’aval d’un seuil. En amont du site, on observe la confluence avec le cours d’eau, le Bureau, 500 m en amont du tronçon d’étude. Il est important de noter qu’EDF procède à des lâchures journalières de 1,4 m3.s-1 dans le Bureau de 9h à 13h.   Trois stations de prélèvements ont été suivies depuis 5 ans et seront donc étudiées cette année : à l’amont de la confluence avec le Bureau (noté 1 sur le schéma ci-dessous), dans le Bureau (noté 2 sur le schéma ci-dessous), à l’aval de la confluence du Bureau et du seuil (noté 3 sur le schéma ci-dessous). Nous effectuerons les analyses physico-chimiques et microbiologique au niveau des trois points de prélèvements.

Station d’étude de Riols - Saint Pons de Thomières Ce site permettra d’évaluer l’impact du rejet de la STEP dimensionnée pour 6000 E.H, qui traite les eaux domestiques des communes de Riols et de Saint Pons de Thomières. Cette station peut être considérée comme une perturbation anthropique susceptible de modifier les caractéristiques physico-chimiques et biologiques du cours d’eau. Le tronçon d’étude est situé 250 m à l’amont du pont « Passerelle de Brette », 1 km à l’aval de la station d’épuration de Riols - Saint Pons.   Les prélévements seront réalisés au niveau de Riols : environ 100m en amont de la STEP (noté 1 sur le schéma ci-dessous) au niveau du rejet (noté 2 sur le schéma ci-dessous) environ 750 m à l'aval de la STEP (noté 3 sur le schéma ci-dessous) A l'amont du pont, 1 km en aval de la STEP (noté 1 sur le schéma ci-dessous) Point de prélèvement

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

Etudier les paramètres physico-chimiques du Jaur Objectifs de l’étude : Etudier les paramètres physico-chimiques du Jaur Évaluer la qualité du Jaur Interprétr les données biologiques Mettre en évidence de potentielles intéractions entre le Jaur et son environnement

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

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AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

Echantillonage et représentativité des échantillons

Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

AU MOMENT du prélèvement Stratégie d’échantillonnage AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

AU MOMENT du prélèvement APRES le prélèvement  Prétraitement éventuel Définition des objectifs de l'étude  Sélection de la zone de prélèvement  Sélection des paramètres à suivre  Vérification de l'équipement adéquat et des méthodologies  Description de la zone de prélèvement  Echantillonnage Analyses AU LABORATOIRE :  Traitement(s) préliminaire(s)  Analyse de l'échantillon  Analyse statistique des résultats Analyses IN SITU des paramètres qui le nécessitent  Transport et conservation AVANT de partir sur le terrain

Analyse statistique des résultats Il existe une grande source de variabilité : Méthodes de prélèvement Impacts liés au manipulateur Impacts liés à l’appareillage Variabilité des masses d’eau dans le temps rester critique face aux résultats et associer un écart-type aux résultats

Paramètres physiques Paramètres très souvent utilisés car : pH Oxygène dissous Température Conductivité Paramètres très souvent utilisés car : mesures simples et rapides facilité d’interprétation caractérisation globale de la qualité de l'eau

Paramètres physiques-étudiés Acidité/basicité de l’eau. Lié : origine de l’eau (minéralisation), paramètres physiques-chimiques-biologiques. Indicateur de l’état biologique. Oxygène dissous (mgO2/L) Important pour les organismes vivants et l’épuration biologique de l’eau. Lié: activité photosynthétique, activité biologique, turbulence. Température (°C) Influence directe sur: paramètres physiques(surtout O2 dissous)-chimiques-biologiques les cinétiques des réactions Conductivité (µS/cm) Degré de minéralisation de l’eau. Lié: présence d’ions en solution, température, concentration en sels dissous.

Paramètres physiques- Instrumentation Appareils de mesure: a) MULTI 440i/SET  Mesures in situ b) Sonde à luminescence LDO (Luminescent Dissolved Oxygen) mesure en continu activité photosynthétique des végétaux aquatiques  Station d’Orlagues oxymètre ph-mètre conductimètre

Paramètres physiques-Résultats Evolution du pH aux différentes stations d'étude du Jaur – période 1995 à 2008 Observations: Le pH moyen est plutôt basique et régulier cours d'eau lent. la nature du sol: dissolution de roches calcaires (composées de CaCO3 et MgCO3). pH plus légèrement acides: rejet de la STEP de Riols et le Bureau à Prémian rejet de la STEP de Riols: produits chimiques utilisés dans le traitement des eaux usées. le Bureau à Prémian: la nature granitique du sol. corréler les variations de pH avec celles de l'activité photosynthétique des végétaux aquatiques: (CO2 pH ) => pH est indicateur d'une activité photosynthétique importante

Paramètres physiques-Résultats Evolution de l'O2 dissous aux différentes stations d'étude du Jaur – période 1995 à 2008 Observations: La teneur en O2 dissous avoisine les 11.5 mg/l bonne activité photosynthétique et d'une qualité excellente du cours d'eau. Teneur relativement basse au niveau de la STEP de Riols  activité photosynthétique limitée et donc pH plus acide.  Turbidité (aucun données pour le vérifier)

Paramètres physiques-Résultats Evolution de la conductivité aux différentes stations d'étude du Jaur – période 1995 à 2008 Observations: la conductivité du cours d'eau est de l'ordre de 250 µS/cm eau d'excellente qualité proche de celle caractéristique des eaux calcaires (environ 300 – 350 µS/cm) deux valeurs singulières de la conductivité: rejet de la STEP de Riols et le Bureau à Prémian rejet de la STEP de Riols: un apport massif d'ions en provenance de cette dernière (problème de développement optimal de la faune aquatique) le Bureau à Prémian: effet de dilution ou la nature granitique du terrain (faible minéralisation)

Paramètres physiques-Résultats Evolution de la température aux différentes stations d'étude du Jaur – période 1995 à 2008 Observations : Très forte variabilité. La température du cours d'eau varie entre 10 et 18 °C et la majorité des valeurs tournent autour de 13 °C. Pas d'indications concernant: l'heure des mesures les conditions atmosphériques Les infrastructures humaines (STEP...) ne semblent pas avoir d'influence sur ce paramètre.

Paramètres mesurés Métaux lourds : Dureté = [Ca2+] + [Mg2+] TA = [OH-] + ½ [CO32-] en meq.L-1 TAC = [OH-] + [HCO3-] + [CO32-] en meq.L-1 Chlorure Cl- Sulfates SO42- Orthophosphates PO43- Composés azoté :  Ammoniac NH4+ Nitrites NO2- Nitrates NO3- Métaux lourds : Manganèse Mn2+ Fer total Fe3+ + Fe2+ Cuivre Cu2+ Zinc Zn2+ Cadmium Cd2+ Aluminium Al3+ …

Deux types d’analyse : Dosages volumétriques  dureté, TA, TAC, Cl- Dosages colorimétriques  SO43-, PO43-, NO3-, NO2-, NH4+, Métaux lourds Titrimètre digital HACH Filtration préalable de l’échantillon Trousse spectrophotométrique HACH

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008

Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Ammonium Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Ammonium Très mauvaise mauvaise médiocre bonne 37

Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Nitrates Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Nitrates Bonne excellente 38

Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Orthophosphates Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Au niveau du rejet de la STEP de Riols: Orthophosphates Très mauvaise mauvaise médiocre 39

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Orthophosphate  Bonne à excellente qualité dans l’ensemble  1 pic au niveau du rejet de la STEP de Riols, très vite atténué Très mauvaise 9.08 bonne excellente 40

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Sulfate  Qualité Excellente 41

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Composés azotés Augmentation générale de la teneur en ammonium l’année dernière Teneur faible et stable en nitrate Teneur en nitrite  Très variables, Résultats non exploitables  En moyenne, qualité bonne à excellente  1 pic au niveau du rejet de la STEP de Riols, très vite dissipé 42

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Ammonium Impact de la STEP de Riols visible -> mais qualité généralement qualité bonne à excellente Augmentation en 2008 médiocre 1.48 bonne excellente 43

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 Ammonium Brusque augmentation en 2008 médiocre bonne excellente 44

Résultats et interprétations des paramètres chimiques de 1995 à 2008 TAC et TA Dureté totale Dureté calcique Dureté magnésienne Manganèse 45

Paramètres Microbiologiques

Objectifs Détecter contamination: bactéries, virus, champignons et protistes… L’utilisation de l’eau (baignade, production d’eau potable, irrigation…) présente des risques sanitaires. Détecter les pathogènes: bio-indicateurs Plus abondants Même comportement Facile à mettre en évidence

3 Bio-indicateurs Coliformes totaux (37°C) Coliformes thermotolérants (44°C) Entérocoques ou Streptocoques fécaux Escherichia Coli

Mode opératoire

Milieux de Culture Gélose Slanetz et Bartley 37°CEnterocoques Gélose Lactosée TTC Tergitol 7 37°C  Coliformes totaux 44°C  Coliformes thermotolérants Gélose Slanetz et Bartley 37°CEnterocoques

Expression des résultats Comptage avec la paire de boîtes qui présentent entre 20 et 100 UFC (le nombre d’UFC obtenu dépend du volume filtré) Incertitude: Avec  N : somme d’UFC des deux essais n : nombre d’essais, 2 dans notre cas

SEQ-Eau Microbiologie Classe de qualité Bleu Vert Jaune Orange Rouge Coliformes thermotolérants (unités/100 mL) 20 100 1 000 2 000 Entérocoques ou Streptocoques fécaux (unités/100 mL) 250 400

Classes d’aptitudes

Coliformes thermotolérants

Conclusion Variabilité des résultats avec valeurs incohérentes Attention aux conditions de prélèvements Paramètres physico-chimiques : assez bonne qualité du cours d’eau dans l’ensemble variabilité des paramètres au niveau de la STEP de Riols autoépuration du cours d’eau Paramètres microbiologiques : mauvaise qualité du Jaur  contamination humaine baignade interdite Amélioration grâce à nouvelle STEP d’Olargues visible avec les analyses de cette année seulement Conclusion   De manière générale, nous avons constaté une certaine variabilité des résultats qui pouvaient parfois atteindre des valeurs incohérentes. De ce fait, nous pensons dans un premier temps que la fiabilité des résultats peut être remise en question. Pour confirmer ces tendances, il serait donc intéressant de suivre l’ensemble des paramètres de manière plus fréquente et de répartir l’étude sur l’année. Nous avons aussi retenu qu’il était important de faire plus particulièrement attention aux conditions de prélèvements (type de courant, conditions climatiques et d’ensoleillement, et surtout l’heure du prélèvement) qui devront être notées de façon précise. En ce qui concerne la qualité du Jaur en lui-même, les paramètres physico-chimiques semblent montrer une assez bonne qualité du cours d’eau dans l’ensemble. Nous avons cependant remarqué une grosse variation des paramètres à la sortie de la STEP de Riols, traduisant un effet de pollution. Cette manifestation semble heureusement s’estomper pour finalement disparaître grâce aux phénomènes de dilution et d’autoépuration du cours d’eau. Un autre site possède des paramètres de moins bonne qualité : il s’agit de la station de mesures de Prémian. Les raisons expliquant ce type de valeurs semblent provenir des caractéristiques géologiques des terrains parcourus par l’eau, en provenance du barrage. D’un point de vue micro biologique, nous avons pu constater des améliorations et des détériorations de la qualité de l'eau du Jaur selon les station de prélèvements. Dans l’ensemble, le Jaur est de mauvaise qualité depuis quelques années, rendant la baignade interdite. La présence en abondance des Coliformes fécaux thermotolérants par rapport aux entérocoques sur l’ensemble des sites d’étude indique que nous avons affaire à une contamination d’origine humaine. Les principaux responsables seraient donc les rejets des stations d’épuration et les habitations non raccordée au réseau d'assainissement. Concernant la nouvelle station d'épuration d'Olargue mis en fonctionnement l'année dernière, il n'a pas été possible de conclure quand à son efficacité et la possible amélioration de la qualité microbiologique de l'eau du Jaur. En effet, un dysfonctionnement de cette station entraînant le rejet de la totalité des eaux usées d'Olargue dans le Jaur a eu lieu lors des prélèvements d'eau effectuées l'année derniere. Les analyses futur de 2009 nous permettrons, on l'espère, de percevoir ou non une amélioration de la qualité de l'eau.