Analyse des pressions significatives en nitrate d’origine agricole sur les eaux souterraines en France métropolitaine

17.10.2018
L’analyse des impacts des activités humaines sur l’état des eaux comporte (2° du I de l’article R. 212-3 du code de l’environnement) une description des types et de l’ampleur des pressions présentes dans le bassin ainsi qu’une évaluation de l’incidence de ces pressions sur l’état des masses d’eau. Pour que les programmes d’actions mis en place pour retrouver le bon état qualitatif des aquifères soient efficaces il est donc essentiel d’identifier la pression à l’origine de l’état des eaux souterraines et donc le lien entre une pression et l’impact qu’elle engendre sur le milieu.

Dans cet objectif, une méthode a été développée à l’échelle de la France métropolitaine. Basée sur les études de vulnérabilités et le risque de transfert de polluants, elle s’appuie sur une pression liée aux nitrates d’origine agricole correspondant au surplus azoté estimé par le modèle Cassis-N développé par l’université de Tours, le temps de transfert vers les eaux souterraines estimés à partir des caractéristiques hydrogéologiques et l’inventaire des temps moyens de résidence des eaux, et l’estimation des facteurs d’atténuation, principalement la dénitrification.

Carte de la pression significative en nitrate d’origine agricole diffuse sur les eaux souterraines en France métropolitaine. © BRGM

Carte de la pression significative en nitrate d’origine agricole diffuse sur les eaux souterraines en France métropolitaine. © BRGM

Contexte

Un préalable aux objectifs pour la préservation et la restauration de l’état des eaux souterraines fixés par la directive cadre sur l’eau (DCE, 2000/60/CE) est la réalisation d’un état des lieux intégrant, entre autres, une étude des incidences de l’activité humaine sur l’état des eaux souterraines. Cette analyse des pressions anthropiques pouvant entrainer une dégradation de l’état des masses d’eau comporte plusieurs volets, dont un volet quantitatif, un volet pressions industrielles et un volet pressions de type diffus d’origine agricole.

Cette analyse des pressions ayant un impact sur les eaux sert de base à l’élaboration du futur programme de surveillance et du plan de gestion (traduit en France dans les Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux - SDAGE). Ainsi, il est indispensable d’identifier avec précision les activités anthropiques à l’origine de la dégradation de la qualité des eaux afin, notamment, de pouvoir mettre en place des mesures nécessaires à une réduction des concentrations en polluants et un retour à un bon état des masses d’eau à l’échéance définie par la DCE. L’étude, menée de 2013 à 2017, dans le cadre de la convention de partenariat Agence française pour la biodiversité-BRGM et en coordination avec les responsables eaux souterraines des Bassins (Agences de l’eau et DREAL) et de la Direction de l’Eau et de la Biodiversité (DEB) du Ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES), s’intéresse plus spécifiquement aux liens entre les pressions azotées d’origine agricole et la qualité des eaux souterraines.

Objectif

L’objectif de l’étude est de développer une méthode permettant d’estimer les pressions azotées diffuses d’origine agricole ayant un impact sur les eaux souterraines et pouvant ainsi entrainer une dégradation de la qualité des eaux, reflétée par une augmentation des concentrations en nitrate. Suite à une revue des méthodes existantes qui pourraient être utilisées, en partie ou en intégralité, pour permettre d’établir un lien entre la pression et l’impact sur les eaux souterraines, il a été choisi de développer une méthode basée sur une approche qualitative de type « analyse de risques », qui permet de donner une image nationale (France métropolitaine) de la relation entre les pressions et l’impact.

Programme des travaux

La méthode pression-impact sur les eaux souterraines pour le nitrate d’origine agricole proposée tient compte de divers facteurs :

  1. l’unité de travail, afin de considérer toutes les pressions arrivant à un ensemble de points d’eau et de permettre l’estimation de l’étendue géographique de la pression « significative » sur la masse d’eau,
  2. la part de la pression exercée qui peut rejoindre la nappe,
  3. le délai entre la pression exercée et l’impact relevé sur les eaux souterraines,
  4. les processus menant à une diminution naturelle des concentrations en nitrate à la nappe.

En outre, la méthode s’appuie sur les données historiques de pression en azote calculées par l’université de Tours à l’aide du modèle Cassis-N.

Schéma représentant les étapes de l’analyse P/I des pollutions diffuses nitratées pour les eaux souterraines.

Schéma représentant les étapes de l’analyse P/I des pollutions diffuses nitratées pour les eaux souterraines.

Résultats obtenus

Le décalage temporel entre pression et impact a été abordé par deux méthodes complémentaires : l’estimation des temps de transfert dans la zone non saturée et les âges apparents des eaux souterraines pour la zone saturée, notamment dans les zones fluvio-glaciaires.

Ces informations ont permis de calculer une pression « recalée » à partir de la pression brute, à l’échelle du département, estimée par Cassis-N et nuancée spatialement par l’importance des forêts et des zones urbaines de manière à obtenir une pression « approchée ».

La susceptibilité de transfert du nitrate a ensuite été évaluée par l’utilisation de l’IDPR (Indice de développement et de persistance des réseaux).

Trois niveaux de susceptibilité ont ainsi été établis pour l’ensemble du territoire puis croisés avec les quatre niveaux de pression approchée proposés. La matrice obtenue permet d’identifier quatre niveaux de pression significative sur les eaux souterraines : pressions non significatives et pressions significatives faibles, moyennes et fortes.

Matrice permettant le passage de la pression approchée à la pression significative.

Matrice permettant le passage de la pression approchée à la pression significative.

Une carte des pressions significatives a ainsi pu être établie pour une partie de la France métropolitaine, les secteurs pour lesquels on ne dispose pas de données de temps de transfert n’étant pas couverts.

Les résultats obtenus ont été confrontés aux données de concentrations en nitrate des points d’eau (hors ICSP) disponibles sous ADES, ce qui a permis de valider la cohérence globale de l’approche en tenant compte des points d’eau susceptible de dénitrification.

Partenaires

AFB

Agences de l’eau

DREAL

DEB/MTES

RAPPORTS PUBLICS

Description de la méthode appliquée à l’échelle nationale pour l’étude pression–impact du nitrate sur les eaux souterraines. - RP-67428-FR