Outils isotopiques : tracer les sources des contaminants de la Directive Cadre sur l’Eau

28.10.2019
Les isotopes des contaminants métalliques (plomb, cuivre, zinc, nickel) et des nutriments (nitrates, phosphates) sont des outils puissants pour distinguer les sources et les processus contrôlant leur devenir dans les ressources en eau.

Principales sources de métaux, azote (N) et phosphore (P) dans les bassins versants. © A.M. Desaulty

Le besoin

La Directive Cadre sur l’Eau (DCE) vise entre autres à prévenir et réduire la contamination de l'eau. La mise en place de programmes de mesures efficaces pour atteindre les objectifs de qualité nécessite de bien caractériser l’origine des contaminants, en particulier pour ceux qui ont une origine multiple. Ainsi, l’azote et le phosphore ont une origine agricole mais sont aussi présents dans les rejets d’eaux usées. De même, les émissions de métaux sont liées aux activités minières, industrielles (rejets liquides, via l’atmosphère, lessivage de résidus/déchets stockés) mais aussi agricoles.  

Les résultats

Dans le cadre du thème F « Nouveaux outils et connaissances pour optimiser les stratégies de surveillance » d’AQUAREF, une étude bibliographique a permis de faire l’état des connaissances et de maturité de l’utilisation des outils isotopiques pour les problématiques environnementales :

  • Les isotopes des nitrates : les signatures isotopiques originelles des sources de contamination peuvent évoluer au cours du cycle de l’azote, elles constituent cependant un outil puissant de discrimination des sources dans de nombreux cas, et permettent de mettre en évidence des processus, e.g. la dénitrification ;
  • Les isotopes des phosphates sont encore peu étudiés, des recherches sont encore nécessaires avant de potentiellement les utiliser en terme de discrimination des sources ;
  • Les isotopes du plomb sont éprouvés pour discriminer les sources naturelles et anthropiques (essence, industrie) ;
  • Les isotopes du zinc sont de bons traceurs de l’origine naturelle mais également industrielle, urbaine. Des processus secondaires peuvent altérer les signatures et ainsi compliquer l’interprétation en terme de source ;
  • Les isotopes du cuivre et du nickel ont été relativement peu étudiés, et leur potentiel dans le cadre des problématiques environnementales reste encore à bien évaluer.

L’utilisation

Les approches isotopiques n’ont pas vocation à être déployées de façon systématique dans les réseaux de surveillance régulière mis en place dans le cadre de la DCE ; elles sont à réserver à des études approfondies sur des secteurs où des problématiques spécifiques ont été identifiées : e.g. pour les métaux, fond géochimique naturel vs. anthropique et, pour les nitrates, tendance à la hausse des teneurs malgré des mesures engagées. En outre, le couplage avec d’autres outils (e.g. co-traceurs des eaux usées) ou de plusieurs outils isotopiques (e.g. nitrates et bore) représente une réelle plus-value dans la compréhension des sources, de la transformation et la dynamique des milieux.

Les partenaires

  • Agence Française pour la Biodiversité (AFB)