Évaluation des pressions-impacts à l’origine des teneurs en nitrate agricole ou urbain dans les eaux souterraines à La Réunion

27.10.2017
Le risque de diminution de la qualité des eaux souterraines constitue un enjeu sanitaire et environnemental majeur face à l’augmentation des populations et des activités anthropiques. Les nitrates, qui peuvent avoir pour origine les activités agricoles ou les rejets urbains et industriels, sont régulièrement cités comme un des contaminants les plus répandus dans les eaux souterraines, cela en raison de leur forte solubilité et mobilité.

Diagramme binaire « chlorures-bore » des eaux prélevées mettant en évidence des enrichissements en bore par rapport à la droite de dilution de l’eau de mer.

Diagramme binaire « chlorures-bore » des eaux prélevées mettant en évidence des enrichissements en bore par rapport à la droite de dilution de l’eau de mer.

Contexte

Sur l’île de La Réunion, plusieurs études ont ciblé les activités agricoles comme sources principales des nitrates dans les sols et dans les eaux souterraines (Aunay et Gourcy, 2007, Payet et al., 2009). Or, la proportion d’habitations non raccordées au réseau de collecte des eaux usées est estimée à 50 %. Ces habitations sont équipées de dispositifs d’assainissement non collectif (fosse septique, puisard…) dont 70 % seraient non-conformes (Office de l’Eau Réunion, 2011). Ces dispositifs d’assainissement non collectif (ANC) recueillent et traitent les eaux usées à l’échelle d’une ou de quelques habitations individuelles. Les eaux usées constituent, entre autre, des sources d’azote sous forme d’urée/ammonium (NH4). Les eaux usées traitées s’infiltrent ensuite dans les premières couches du sol où l’ammonium fait l’objet d’une réaction chimique appelée « nitrification » qui permet de former des nitrates (NO3) (Gill et al. 2009). Après infiltration et percolation, les rejets résultants d’ANC ou de stations de traitement des eaux usées (STEU) constituent donc aussi des sources potentielles de nitrate dans les eaux souterraines à La Réunion.

Objectif

Ce projet vise à déterminer l’origine agricole et / ou urbaine des nitrates présents dans les eaux souterraines de La Réunion.

Programme des travaux

L’étude repose d’une part, sur une analyse spatiale et temporelle des sources potentielles de nitrates (agricoles et urbains) à l’échelle de deux bassins versants (analyse de photo-aériennes historiques et de suivi physico-chimique de la qualité des eaux) et d’autre part, sur l’analyse de prélèvements d’eaux souterraines (hydrochimie, δ18O, δ2H, δ15N, δ11B, datation par CFCs/SF6, résidus médicamenteux, anomalie en gadolinium…). Des analyses hydrochimiques et multi-isotopiques ont ainsi été effectuées au cours de l’étiage 2016. Des traceurs des rejets d’eaux usées ont notamment été recherchés : les rapports isotopiques du bore (δ11B), quelques résidus médicamenteux ainsi que les terres rares ont été mesurés dans le but de discriminer l’origine agricole ou urbaine du nitrate. Les isotopes stables de l’eau (δ18O et δ2H) et les composés CFC/SF6 (chlorofluocarbones et hexafluorure de soufre) ont permis respectivement de calculer l’altitude d’infiltration moyenne et de dater les eaux souterraines.

Cette étude interdisciplinaire vise à utiliser parallèlement plusieurs méthodes d’analyses chimiques et isotopiques afin de les confronter dans la détermination de l’origine des nitrates. Les gestionnaires de ressources en eau bénéficient ainsi de connaissances précises leur permettant d’améliorer l’efficacité des mesures prises sur la qualité des eaux souterraines.

Résultats obtenus

La mise en œuvre d’une approche croisée sur ces deux bassins aux sources d’azote multiples et dans un contexte côtier, marqué par la présence d’intrusions salines, a permis de mettre en évidence l’existence d’un signal chimique d’eaux traitées par la STEU dans les eaux souterraines. En effet, différents composés pharmaceutiques ont été détectés et l’interprétation de l’anomalie en gadolinium a confirmé ce résultat. De plus, l’existence d’un signal d’eaux usées provenant des rejets de l’assainissement non collectif a également été prouvée par la présence d’excès de bore (+26,5 à +54,2 µg/l) dans les eaux souterraines. Il peut également s’exprimer par la variation du rapport isotopique du bore.

Sur le secteur de la Saline plus particulièrement, ce sont principalement les rejets d’eaux usées qui contribuent à la présence de nitrate dans les eaux souterraines investiguées. D'après les rapports isotopiques du bore, l’étude indique une contribution très faible, voire nulle, de la fertilisation minérale sur La Saline. Par ailleurs, l’estimation des temps de transfert des eaux souterraines, compris entre 8 et 40 ans, apporte une information importante sur l’efficacité temporelle des mesures prises pour améliorer la qualité des eaux souterraines à La Réunion. Néanmoins, ces méthodes n’ont pas permis de confirmer la présence de nitrate issu des activités d’élevages et ont révélé le besoin de caractériser plus précisément ces sources polluantes. L'analyse dans les eaux souterraines de produits vétérinaires issus exclusivement de l’élevage pourrait ainsi apporter des informations supplémentaires dans l'interprétation de l'origine du nitrate.

Concentrations en composés pharmaceutiques dans les eaux souterraines prélevées. La chimie des eaux du piézomètre ZBS-5 est fortement contrôlée par le rejet des eaux traitées de la STEU.

Concentrations en composés pharmaceutiques dans les eaux souterraines prélevées. La chimie des eaux du piézomètre ZBS-5 est fortement contrôlée par le rejet des eaux traitées de la STEU.

Ces résultats apportent aux décisionnaires les arguments scientifiques permettant d'orienter leurs choix en termes d'aménagement du territoire et d'investissements à engager pour diminuer les intrants polluants qui menacent et modifient la qualité des eaux souterraines.

PARTENAIRE

DEAL de La Réunion