Vers un nouveau réseau de surveillance de la qualité des eaux de la Seine

L?Eau, L?Industrie, Les Nuisances : le suivi de la qualité de la Seine est une mission historique du SIAAP ? Olivier Rousselot : Effectivement, dès les années 1990, nous avons développé un réseau de contrôle de la qualité de la Seine : le réseau ODES (Oxygène Dissous En Seine). Ce réseau compte aujourd'hui neuf capteurs qui permettent de suivre en continu les concentrations en oxygène dissous en Seine de l'amont à l'aval de l'agglomération parisienne. Ce réseau permet d'identifier en temps réel les périodes critiques de désoxygénation des biefs de Seine soumis à l'influence des rejets urbains de temps de pluie et de déclencher des actions curatives sans délai. Je pense notamment à la mise en route des systèmes d'insufflation d'oxygène situés dans le lit de la Seine à l'aval des principaux rejets urbains qui ré-oxygènent temporairement et localement la colonne d'eau ; ce qui permet d'éviter les épisodes de mortalité piscicole. Vincent Rocher : Outre l'intérêt opérationnel, ce suivi permet de constituer des bases de données précieuses pour apprécier l'amélioration de la qualité de la Seine induite par la modernisation des usines d'épuration et par l'amélioration de la gestion des effluents urbains. Ces bases de données sont également utilisées par nos partenaires scientifiques du programme de recherche PIREN-Seine pour faire évoluer notre modèle de prédiction de la qualité de la Seine, le modèle ProSe. E.I.N. : Pour quelles raisons l'IPGP coordonne un programme de recherche d'observation de la qualité de l'eau en Seine? Alexis Groleau : Les missions d'observations de l'IPGP ont été initialement liées aux observatoires volcanologique et sismologique, dans les zones à risques, principalement situées aux Antilles et à la Réunion pour la partie volcanologique. Depuis quelques années, trois des treize équipes de l'IPGP ont entrepris de développer des réseaux d'observations sur les surfaces continentales, et principalement sur les hydrosystèmes. L?équipe Géochimie des Eaux inscrit ses objets d'études dans trois thématiques scientifiques : la biogéochimie du carbone dans les écosystèmes aquatiques, le transfert de matière et d'éléments traces dans le continuum sols-rivières-zones humides, les processus biogéochimiques dans les zones actives de transition redox (colonne d'eau ou sédiments). Depuis moins de 10 ans, les perturbations d'origines humaines sont intégrées dans ces trois thématiques. Ainsi le développement d'un réseau de surveillance en ligne et à haute fréquence de la qualité de l'eau de la Seine, en aval de Paris a constitué une direction naturelle pour l'équipe Géochimie des Eaux. Le fait de pouvoir ainsi étudier le fonctionnement trophique du fleuve, à différentes échelles de temps (de l'heure à l'année) fait clairement partie de l'innovation scientifiques dans le domaine. E.I.N. : En tant que direction chargée de la prospective, quelle est votre vision du réseau de surveillance de demain ? Olivier Rousselot : L?évolution actuelle du contexte technico-réglementaire nous conduit à réfléchir, avec nos partenaires scientifiques du PIREN-Seine, au réseau de mesure de demain. Cette réflexion s'est concrétisée par la mise en ?uvre en 2010 du projet de recherche CarboSeine. Ce projet de recherche, financé en grande partie par la région Ile-de-France, est piloté par Alexis Groleau de l'équipe de Géochimie des Eaux (IPGP) en étroite collaboration avec les équipes techniques de la DDP. Vincent Rocher : L?objectif est de suivre l'évolution de la qualité de la Seine à pas de temps très fin par l'installation, dans la partie du fleuve aval à l'agglomération parisienne, de stations de mesures multi-paramètres. Ce suivi présente un double intérêt : scientifique et opérationnel. D?un point de vue scientifique, le suivi à pas de temps très fin des nutriments, du carbone, des algues mais également de paramètres physico-chimiques va, sans aucun doute, améliorer considérablement notre compréhension du fonctionnement du réacteur Seine et ainsi consolider notre modèle ProSe. D?un point de vue opérationnel et à plus long terme, ce réseau pourrait constituer l'outil adéquat pour suivre la qualité de nos masses d'eau superficielle, suivi aujourd'hui assuré par la mise en place de campagnes de prélèvements et d'analyses en laboratoire. E.I.N. En tant que coordinateur du projet CarboSeine, quel est votre vision des apports d'un tel réseau de surveillance pour faire progresser les connaissances ? Alexis Groleau : Jusqu'aux années 2000, les réseaux de surveillance de qualité de l'eau étaient principalement basés sur des campagnes de mesures ponctuelles. Le pas de temps entre chaque série de prélèvements était généralement défini par rapport aux capacités logistiques et opérationnelles des équipes, plutôt qu'aux vitesses des processus physiques et biogéochimiques qui interviennent dans les écosystèmes aquatiques. Le changement fondamental d'approche méthodologique tient à plusieurs verrous technologiques qui ont été levés ces dernières années : multiplication des types de capteurs et miniaturisation, amélioration de leur fiabilité, possibilité d'obtenir des mesures transmises en temps réel via le réseau GSM, le tout avec un coût accessible aux budgets des équipes de recherche. Nous avons donc imaginé le réseau CarboSeine en combinant le maximum de capteurs fabriqués par les industriels, dans un système de mesure haute fréquence (15'). Nos premiers résultats indiquent clairement que nous avons jusqu'alors parfois mal estimé les vitesses de variation de certains paramètres de qualité de l'eau dans les écosystèmes fluviaux anthropisés (phosphate dissous, chlorophylle-a). L'identification de la nature de ces processus (régime hydrologique, seuil biogéochimique, succession écologique), de leurs facteurs de contrôle (anthropiques : imprégnation chimique diffuse, rejets urbains de temps de pluie - vs - naturels: forçage météorologique) et l'évaluation de leurs impacts sur le fonctionnement trophique général de l'écosystème n'est rendu possible que par l'adéquation de l'observation avec la vitesse de leur variation. E.I.N. : Quel est l'état d'avancement du réseau CarboSeine ? Vincent Rocher : Il me semble important de préciser que le réseau CarboSeine est encore au stade prototype. A court terme, il ne vise pas à remplacer le réseau ODES mais plutôt à générer de la connaissance et de l'expertise sur les dispositifs de mesure en continu. Aujourd'hui, ce réseau compte trois stations situées sur l'axe majeur de la Seine au niveau de Suresnes, de Bougival et d'Andrésy. Les sondes et analyseurs intégrés sur ces stations mesurent les paramètres physico-chimiques classiques (conductivité, température, pH), l'oxygène dissous, la biomasse phytoplanctonique, les particules en suspension (turbidité, granulométrie), la matière organique (Carbone Organique Dissous) et les orthophosphates. Bien évidemment, cette liste de paramètres n?est pas figée et des analyseurs permettant le suivi d'autres nutriments tels que les nitrates, les nitrites ou l'ammonium pourraient être ajoutés. Alexis Groleau : Après deux années de phase opérationnelle du projet, le réseau est fonctionnel a près de 80% sur l'ensemble de la chaine de mesure, de réception et de stockage des données, de qualification des valeurs. Cette phase méthodologique de recherche et développement essentielle n'a été rendue possible qu'avec l'apport d'un doctorant CIFRE (Nicolas Escoffier, 2010-2013) financé par la société nke instrumentation, partenaire du projet. Par rapport à la compétition scientifique internationale sur ce sujet, nous nous situons parmi les cinq premiers mondiaux. D'autres réseaux similaires sont déployés aux USA (Columbia River, Hudson River), en Allemagne (Estuaire de la Dresde), en Angleterre. En France des réseaux antérieurs sont fonctionnels sur la Garonne et la Loire dans la zone estuarienne, ils disposent de beaucoup moins de paramètres suivis que CarboSeine, mais ils nous ont permis de bénéficier de leur expérience. Pour CarboSeine, deux enjeux font désormais partie de nos objectifs prioritaires. Le premier est d'assurer la pérennité de l'outil mis en place, ce qui ne peut se faire qu'avec l'appui d'un partenaire comme le SIAAP, dont les capacités opérationnelles sont nettement plus importantes que celle d'une équipe de recherche. Le second est de construite des indicateurs du fonctionnement trophique de l'écosystème, en réalisant en temps réel une analyse dynamique des données reçues sur l'ensemble des trois stations. E.I.N. : Vous avez évoqué l'évolution du contexte technique et réglementaire, pouvez-vous nous apporter un éclairage sur ce point ? Vincent Rocher : Ces dix dernières années, nous avons assisté à une évolution du contexte technique et réglementaire. D?un point de vue technique, des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de la mesure en continu et il existe aujourd'hui des capteurs d'une nouvelle génération capables de mesurer en continu de nombreuses espèces chimiques et notamment les principaux nutriments réglementés. C?est cette évolution technico-scientifique qui nous permet aujourd'hui d'envisager leur déploiement sur nos masses d'eau. Olivier Rousselot : D?un point de vue réglementaire, nous sommes en train de glisser de l'ère DERU (Directive sur les Eaux Résiduaires Urbaines) à l'ère DCE (Directive Cadre sur l'Eau). Il s'agit d'un changement de philosophie important puisque nous passons d'une obligation de moyen à une obligation de résultat. La DERU nous impose de respecter des concentrations dans nos rejets ou d'atteindre des abattements sur nos installations alors que la DCE nous demande de restaurer le bon état de nos masses d'eau, c'est-à-dire de respecter des Normes de Qualité Environnementale. Cette directive place donc le milieu naturel au c'ur du système et, par conséquent, fait de la surveillance de sa qualité un enjeu majeur? Propos recueillis par Vincent Johanet