Ces dernières décennies, les exigences en matière de qualité de l’eau potable se sont largement renforcées. En France, les contrôles s’efforcent par exemple à rechercher un nombre croissant de molécules dans les cours d’eau, en privilégiant évidemment les substances les plus dangereuses pour la santé humaine et l’environnement.

Or on retrouve dans les rivières ce qu’on y a rejeté sur le bassin versant et l’homme a considérablement bouleversé le cycle des éléments naturellement présents dans les cours d’eau (comme les nitrates, les phosphates ou la matière organique). Les éléments issus de l’industrie chimique sont également à prendre en compte – soit potentiellement plus de 100 000 substances issues des activités humaines. On y trouve majoritairement des pesticides, mais également des hydrocarbures, des plastifiants, des médicaments et bien d’autres composés aux potentiels effets de perturbateurs endocriniens, susceptibles d’être neurotoxiques, cancérogènes, ou encore d’altérer la fertilité et le génome.

Ces résidus prennent en général la forme de micropolluants, c’est-à-dire de substances toxiques à des doses très faibles (de l’ordre du microgramme par litre, soit l’équivalent de deux pincées de sel dans une piscine olympique). Ils ne sont malheureusement pas tous recherchés et leurs effets sur le long terme en présence d’un cocktail d’autres molécules sont peu, voire pas du tout, connues.

Pesticides en tête

Dans les cours d’eau français, les pesticides et leurs produits de dégradations sont les premières substances détectées. Peu étonnant dans un pays où la surface agricole utile représente 29 millions d’hectares, soit plus de la moitié du territoire.

Leur concentration varie en fonction de la période à laquelle les produits phytosanitaires sont appliqués (généralement au printemps). Elle dépend également des cultures présentes sur le bassin versant : la vigne, les vergers, ou encore les céréales nécessitent par exemple de nombreux traitements. Les herbicides sont surtout détectés en rivière car ils ont des propriétés qui les rendent plus sensibles au ruissellement. Ainsi, le glyphosate et son produit de dégradation l’AMPA sont les molécules les plus souvent détectées, car très largement utilisés avant la mise en culture.

Mais cette présence dépend également de la persistance des pesticides : la présence d’atrazine (herbicide pourtant interdit depuis 2003) et de son produit de dégradation, la dééthylatrazine, s’explique par un transfert assez lent vers les cours d’eau. S’ils se répandent plus rapidement en période de pluie, une grande partie des pesticides migre de façon diffuse vers les eaux souterraines, pour être restitués plusieurs années plus tard dans les eaux de surface.

Philippe Huguen/AFP

En 2014, 389 résidus de pesticides (ainsi que leurs produits de dégradation) ont été retrouvés au moins une fois dans les rivières françaises, quand 484 pesticides différents ont été utilisés la même année par les agriculteurs. Ces chiffres montrent bien le potentiel de ces substances à être exportées vers les cours d’eau.

Quand un pesticide devient trop présent dans le milieu naturel, il est retiré du marché, les agriculteurs devant alors s’orienter vers d’autres produits. Avec l’interdiction progressive des pesticides, ce choix se restreint à un nombre de plus en plus limité de produits sans que le problème de fond de la pollution ne soit réglé. Par exemple, pour le désherbage du maïs, l’usage du S-Métolachlor a plus que doublé entre 2013 et 2017 en Seine-et-Marne. Les applications se faisant principalement au printemps, les concentrations moyennes mensuelles passent de 0,010 à 2 µg/L entre les mois d’avril à juin.

Cette dynamique saisonnière est généralement observée dans tous les cours d’eau français.

Des rejets urbains mal filtrés

Outre les pesticides, les rejets urbains des industriels et des particuliers constituent une autre source majeure de contamination.

Après vidange des eaux de nettoyage (détergents, plastifiants, solvants), au moment des douches (muscs, parabènes, répulsifs insecticides) ou même par excrétion via les chasses d’eau (médicaments, hormones, caféine), les produits de notre vie quotidienne rejoignent finalement les cours d’eau. Malgré l’efficacité croissante des stations d’épuration (dont le rôle principal est d’éliminer la matière organique), un grand nombre de composés se retrouve toujours dans les rivières.

À ces eaux usées s’agrègent les rejets d’eau pluviale. En tombant, celle-ci entraîne les particules atmosphériques et les polluants présents dans l’air. En milieu urbain, les contaminants de l’air proviennent des rejets industriels, du trafic routier, du chauffage urbain (surtout en hiver) et de la diffusion progressive des composants des matériaux. L’atmosphère puis l’eau de pluie se chargent progressivement en polluants : hydrocarbures, furanes, dioxines…

Enfin, le ruissellement sur les toitures et les chaussées imperméables entraîne les hydrocarbures et les métaux lourds (cadmium, plomb, zinc). Certains accidents peuvent également produire des pollutions exceptionnelles : l’incendie de Notre Dame de Paris a ainsi libéré de grandes quantités de plomb présent dans la toiture, et il est probable que cette catastrophe soit bientôt détectable dans la Seine.

Une contamination difficile à mesurer

Dans le cadre d’un programme de recherche, intitulé PIREN Seine, nous étudions ces composés d’origines agricole et urbaine, ainsi que les dépôts atmosphériques en lien avec le cycle de l’eau en fonction des aléas climatiques (années sèches vs années pluvieuses) et du régime hydrologique (variations annuelles de débit entre les crues et les étiages). Cela nous permet de comprendre les mécanismes de transfert des contaminants et leur dynamique depuis l’amont de la Seine ou de la Marne, très agricoles, jusqu’à l’aval de Paris recevant les pollutions urbaines.

Une partie de ces composés se fixent sur les particules en suspension dans l’eau et sédimentent au fond de la Seine avant d’être remobilisés lors des mouvements provoqués par les crues. Entre les pollutions diffuses et la remise en suspension des sédiments, une contamination peut ainsi être constatée plusieurs années après l’utilisation d’une substance.

C’est ce qui rend délicat l’étude de la contamination des rivières par les micropolluants et l’impact sur l’écosystème. En effet, sur les 110 000 substances chimiques identifiées comme potentiellement polluantes, il est difficile de savoir quelles substances vont rejoindre les cours d’eau, à quelle dose et si il y aura un impact sur l’écosystème ou la santé humaine.

C’est aux agences de l’eau que revient la mise en place de stratégies pour obtenir le bon état écologique des cours d’eau. Au cours des dernières années, face à l’augmentation croissante des nouvelles substances générées par l’industrie chimique, le nombre de micropolluants qu’elles recherchent n’a cessé de croître. Au total, près de 900 paramètres sont suivis, incluant les substances chimiques et leurs produits de dégradation. Ce suivi représente un coût considérable et ne peut pourtant pas être exhaustif, d’autant qu’un grand nombre de ces substances ne sont pas détectées. D’autres approches sont donc aujourd’hui à l’étude.

Les organismes aquatiques constituent les premiers facteurs d’alerte de la contamination des cours d’eau. Même si elle ne se voit généralement pas, celle-ci a un impact sur les êtres vivants présents dans l’eau en sélectionnant les espèces résistantes à la pollution (modification de la biodiversité) ou en générant des malformations chez les individus. S’il n’est pas possible de rechercher toutes les substances susceptibles d’être présentes, la recherche de biomarqueurs (indicateur des effets de la pollution sur certains organismes comme les poissons, les moules d’eau douce ou les gammares) permettrait d’en mesurer l’impact global sur les organismes.

Les normes de qualité environnementale fixées par l’Europe permettent d’estimer de façon plus cohérente la contamination au regard des impacts potentiels sur les organismes aquatiques. Mais il n’est toujours pas possible d’identifier quels impacts potentiels présentent les nombreuses substances que l’on ne recherche pas encore (parce qu’on ignore leur existence ou leur nocivité), ou que les techniques d’analyse actuelles ne permettent pas de détecter.