STAGE DE TERRAIN SGE Métrologie dans les milieux naturels et altérés par l’activité humaine

ZHENG Xing QU Zihan ZHANG Siyu DONG Jie YUE Lingyu LARCHER Gwénaëlle SUJET E3: Flux et origine des composés azotés, phosphorés et de la matière organique (MO) dans le bassin de l’Arc ZHENG Xing QU Zihan ZHANG Siyu DONG Jie YUE Lingyu LARCHER Gwénaëlle

Sommaire Introduction Axe de réflexion d’étude Résultats et discussion Conclusion

Introduction: Situé dans le Sud Est de la France (Bouche du Rhône) proche d’Aix en Provence Etude du bassin de l’Arc : - Rivière de 85 km de long qui se jette dans l’étang de Berre - Bassin de 780 km² avec densité de population de 338 hab/km² - Zone agricole en amont et zone urbaine et industrielle en aval

Position et environnement des stations d’études A05 bis A05 A08 A09 A10 A11 A12 A14 A13 A15 bis A16 A16 bis A17 A11 bis Afinal A15 Zone agricole 6577 habitants 3352 habitants 142743 habitants Les Milles: 7000 habitants Aérodrome d'aix provence Europole de l'arbois Parc technologique de la Duranne Zone d’habitation et industrielle

Axe de réflexion d’étude: Impact des nitrates, des phosphates et de la MO sur la qualité de l’Arc et donc de l’étang de Berre Etude de la concentration des composés azoté, phosphoré et de la MO en fonction de la position des stations d’étude: vérifier les variations de concentration dans l’Arc

Regroupement des valeurs de débit de la rivière en fonction des stations de prélèvement afin d’avoir de bonne valeur pour le calcul des flux Etude des flux des différents composés: détermination de leurs origines Conclusion

Impact des nitrates, des phosphates et de la MO sur la qualité de l’Arc Les composés azotés et phosphorés sont des nutriments! Ils favorisent l’eutrophisation et donc l’apparition d’algues. La MO peut provoquer des phénomènes d’anaérobie en se décomposant et va produire de l’ammoniac qui, en se nitrifiant va donner du NO3-. Ceci peut provoquer des catastrophes écologiques comme des bloom algales ou des pertes piscicoles importantes.

Résultats et discussions: Concentrations des composés en fonctions des positions géographiques des stations Débit de l’Arc en fonction des positions d’études : reprise de valeurs pour le calcul des flux Flux et origine des composés azotés (NO3-) Flux et origine des composés phosphorés (SPOi) Flux et origine de la MO

STEP de Cannet STEP des Milles STEP de La Fare Les Oliviers Rejet de la zone d’activité d’Aix

Dédit de l’Arc en fonction des stations d’études Premières stations = débit identique car pas d’afluent et deux ‘’petites’’ STEP seulement entre le point A1 et le premier point de mesure de débit (A8) La graphe présente les débits pour quelque stations sur l’Arc. On les présente en ordre de la distance de la source. Mais malheureusement, pour quelque stations, on n’a pas trouvé leurs débits. En combinant le débit avec la concentration d’un composé, on peut calculer le flux.

Flux et origines de la MO STEP de Coudoux Rejet de la Zone d’activité d’Aix STEP de Trets Principalement en augmentation suite au rejet de STEP (pic 1 et pic 3) Le pic 2 correspond au rejet pur de la zone d’activité d’Aix Les autres augmentations peuvent être dû à des dépôts de matière végétale ou d’organismes vivants morts. Une forte concentration en MO peut provoquer une anaérobie dans les eaux de la rivière

Flux et origines des composés phosphorés Zone d’activité d’Aix et Les Milles => habitation Zone agricole => engrais STEP de Coudoux Les faibles augmentations sont probablement dû aux engrais (zone agricole de l’amont) La deuxième augmentation est dû à une zone d’activité et d’habitation donc dû aux excréments et aux détergeants Le pic provient quant-à lui de la STEP de Coudoux qui ne doit pas déphosphorer les eaux usées avant de les rejeter

Flux et origines des composés nitrés STEP des Milles et zone d’activité d’Aix STEP de Coudoux => mal dénitrifié donc rejet de beaucoup de nitrate Zone agricole = engrais Forte concentration de MO => nitrification naturelle de la MO présente Nitrification de la MO après Les Milles

A9 A10 Les trois graphes montrent que les flux des composés phophorés, azotés et MO varient en fonction de la distance. Pour identifier l’impact d’un origine d’une variation de flux, on doit comparer le flux de l’amont et le flux de l’aval de la station étudiée. Il nous manque quelques données, mais heureusement, on a les flux nécessaires pour une station de prélèvement qui idéalement explique l’impact de rejet d’une STEP. A09 est le point amont de la STEP de La Pioline et A10 est le point aval de cette STEP. On trouve que les flux de phosphate, de MO, de nitrate et d’amonium augmentent différement. Voilà les positions de A09, A10 et la STEP de La Pioline. On dit que ces points sont idéals pour identifier l’impact de la STEP car les points sont assez proches de sorte qu’on peut ignorer l’influence d’autre facteurs et concerne seulement l’impact de la STEP.

Arc-09 Arc-10 Step La Pioline MO (mg/L) 2,625 3,05 5,575 PO43- (mg/L) 0,405 0,38 1,01 NO3- (mg/L) 7,98 7,55 4,36 NH4+ (mg/L) 0,066 0,055 0,225 Rejet assez concentré => changement notable du flux (surtout pour MO) Sur les composé azoté : effet de dillution => amélioration de la qualité de l’eau de la rivière pour ces composés Ce tableau vous montre les concentrations de rejet de la step et les échantillons de l’amont et de l’aval. Le rejet de la step est un peu concentré, donc il y aura un changement notable du flux des composés. On note aussi que la MO est plus concentrée dans l’aval de la step que dans l’amont parce que le rejet de la step est plus concentré. Et comme la concentration de nitrate et de l’ammonium du rejet est plus basse, donc il y aura un effet de dilution. Mais c’est un peu bizzare que la concentration de phosphate dans l’échantillon de l’aval est plus basse que l’amont et que le rejet de la step.

J’ai trouvé aussi d’autre chose un peu bizzare J’ai trouvé aussi d’autre chose un peu bizzare. Sur la station A15, le flux de MO, de Phosphate, d’Ammonium dimiluent forcement après la confluence de la courant d’aval et le rejet de la Step Coudoux.

Amont STEP COUDOUX Aval MO (mg/L) 5,58 5,18 3,85 PO43- (mg/L) 1,769 2,448 0,79 NO3- (mg/L) 5,06 2,63 7,00 NH4+ (mg/L) 0,564 0,818 0,125 Voilà les concentrations des composés des échantillon d’A15. Il y a 2 villages près ici et la qualité de l’eau n’est pas mal. Mais c’est pas normal que la concentration de MO, de Phosphate, d’Ammonium est plus basse dans l’aval que dans l’amont et dans le rejet de la step. Concentration des composés plus basse en aval qu’en amont => un peu étrange car STEP apporte de la matière mais elle améliore la qualité de l’eau!

Récapitulatif La STEP de Coudoux est un point noir pour la qualité de l’eau de l’Arc (apport de beaucoup de nutriments et MO dans l’Arc) La zone d’activité d’Aix apportent pas mal de MO et aussi des nutriments qui peuvent favoriser des bloom algales L’Arc est un affluent de l’étang de Berre, zone de baignade => contrôle à effectuer car apport de nutriment dans l’étang par l’Arc  prolifération algale

Conclusion Bassin versant de l’Arc: l’amont, centre habitants, l’aval, l’étang de Berre. le source d’influance: STEP du centre habitant, les affluents et la zone agricole. Le puits de la pollution: auto-épuration, irrigation agricole Amélioration de la qualité d’eau: STEP, agriculture On observe le bassin versant de l’Arc, l’amont commence dans une zone agricole, il passe par plusieurs centre urbain: Aix en provence, Les Milles , Coudoux et La Fare Les Oliviers. L’aval de l’Arc traverse une zone industrialisée et il se déverse dans l’Etang de Berre. La source d’influance dans ce bassin versant existe majoritairement en trois formes: STEP de la zone urbaine, les affluents et la zone agricole.Couramment, la qualité du rejet de la STEP sont associés aux activités indutriels et domiciliaires, c’est l’origine primaire de la qualité de l’Arc , notamment la concentration du NO3, MO et PO4 ; L’eau de la zone agricole est particulairement concentrée au NH4+, qui vient de l’engrais chimique et biologique. Les affluents apportent de l’eau ‘’saine’’ et provoque donc un effet de dillution, sauf ceux qui sont beaucoup pollués(La petite Jouine). Le puits d’influance de l’Arc peut être l’auto-épuration par la rivière et l’irrigation d’agriculture. Le résultat indique que parmi les trois formes d’influence, les STEP joue un rôle le plus important. Donc pour améliorer la qualité de l’Arc, il faut bien contrôler la qualité de l’eau du STEP. Pour l’agriculture, on peut proposer aux agriculteurs d’utiliser moins d’engrais chimique et de préférer l’agriculture bio!!!