Conclusion du chapitre 2

Ce chapitre a permis de faire le point sur les performances épuratoires des noues et d’identifier les facteurs, liés à la conception de la noue et à la qualité des eaux les alimentant, qui sont susceptibles d’affecter ces performances. Pour cela, les caractéristiques (géométrie, matériaux, zone contributive, sens d’alimentation, etc.) et les performances épuratoires de 103 noues ont été extraites de la littérature. Les résultats de performances épuratoires de notre base de données ne concernent que les polluants les plus analysés dans les études sur les noues ; ce sont (i) les MES, en tant qu’indicateur global de la qualité des eaux de ruissellement, (ii) les nutriments, en raison des risques d’eutrophisation pour les écosystèmes aquatiques (Li and Davis, 2016, 2014) et (iii) les ETMs en tant que micropolluants à la fois potentiellement présents dans les eaux de ruissellement à des niveaux de concentration toxiques pour l’environnement et dont les sources d’émission, principalement liées au trafic automobile, sont ubiquitaires et ont été fortement caractérisées dans les zones urbaines (Gavrić et al., 2019b). L’ensemble des données a ensuite été filtré pour conserver uniquement dans la base de données finale les études présentant les performances épuratoires de noues sur au moins 3 évènements pluvieux, permettant d’estimer un abattement moyen par polluant sur chaque ouvrage retenu. La majorité des 59 noues de la base de données finale (plus de 90%) sont des noues de terrain, alimentées par des pluies naturelles. Une analyse statistique a été effectuée sur la base de données ainsi constituée.

Les résultats ont montré que les noues sont capables d’abattre efficacement (abattements médians > 50%) les concentrations des polluants présents intégralement – les MES – ou partiellement – le plomb,

Chapitre 2. Analyse des performances épuratoires des noues à partir des données de la littérature le zinc et le cuivre – sous forme particulaire dans les eaux de ruissellement. Les corrélations fortes entre les abattements moyens des polluants incluant une forme particulaire et ceux des MES suggèrent des mécanismes de rétention communs entre ces polluants : les principaux processus d’abattement des MES, la sédimentation et la filtration physique, sont probablement très actifs dans la rétention des polluants incluant une forme particulaire. En revanche, les abattements des polluants présents sous forme dissoute sont plus variables suivant la nature du polluant. Les concentrations des ETMs sous forme dissoute semblent pouvoir être réduites assez efficacement au sein d’une noue (abattements médians ≥ 44%), contrairement à celles des nutriments dissous (phosphore dissous et formes oxydées de l’azote) dont les abattements sont très variables, constituant un challenge pour les optimisations futures du design des noues.

Les corrélations entre les caractéristiques des noues et leurs performances épuratoires ont pemis d’identifier quelques facteurs pouvant significativement affecter ces performances. La concentration d’un polluant dans les eaux de ruissellement est le principal facteur affectant son abattement moyen par une noue. Les plus forts abattements sont généralement associés à des concentrations élevées dans les eaux d’alimentation de la noue et inversement. Cette tendance confirme que les abattements ne sont pas toujours des indicateurs pertinents pour évaluer les performances épuratoires des noues (Barrett, 2005; Strecker et al., 2001) : des abattements négatifs, dus à de très faibles concentrations en entrée de noue, ne traduisent pas systématiquement un fonctionnement épuratoire déficient de l’ouvrage. Les futures études évaluant les capacités épuratoires de noues de terrain devraient dans la mesure du possible coupler les calculs des abattements avec des indicateurs moins dépendants des niveaux de contamination des eaux en entrée de noue : par exemple des graphiques des distributions des concentrations des polluants en sortie de noue, sur lesquels sont visibles des seuils réglementaires de concentrations à ne pas dépasser pour préserver la qualité des écosystèmes (Flanagan et al., 2018; Stagge et al., 2012). Ils permettent d’évaluer le risque d’une contamination chronique des milieux récepteurs en sortie de noue. De tels outils n’ont pas pu être utilisés dans notre méta-analyse, les données brutes de concentrations en entrée/sortie de noues n’étant souvent pas disponibles dans les études recensées. Par conséquent, les futures études devraient veiller à donner accès à ces données pour optimiser les évaluations des capacités épuratoires des noues à partir d’une base de données.

En revanche, les paramètres géométriques des noues de terrain de notre base de données (longueur, pente longitudinale, dévers, ratio surface au miroir/surface active, etc.) sont peu corrélés avec les abattements des polluants. Par conséquent, les variations de géométrie entre les noues de notre base de données semblent peu affecter les abattements des polluants étudiés. Il est cependant recommandé aux aménageurs de privilégier une géométrie favorisant un transit ralenti de l’eau au sein de la noue, par exemple en limitant sa pente longitudinale ; les analyses de notre base de données montrent qu’une telle conception pourrait impacter positivement les abattements des nutriments dissous et de certains polluants sous forme particulaire.

Par ailleurs les données recueillies n’ont pas mis en évidence des différences d’abattement imputables aux caractéristiques des matériaux des sols des noues. Néanmoins, cette tendance reste à approfondir dans de futures études. En effet, notre base de données contient peu d’information sur la qualité des sols des noues ; de telles informations (texture du sol, granulométrie et propriétés hydrodynamiques) devraient être systématiquement renseignées dans les futures études pour intégrer ce critère dans les évaluations de performances. De plus, très peu d’études ont évalué les capacités épuratoires des sols des noues en analysant la qualité des eaux infiltrées dans les massifs. Ce type d’étude devrait être mis en place plus souvent dans le futur pour caractériser les capacités épuratoires des matériaux des sols des noues, afin d’identifier les matériaux les plus efficaces pour abattre la pollution, permettant d’optimiser la conception des noues.

Les résultats de notre base de données n’ont pas mis en évidence de différences d’abattements imputables à la modalité d’alimentation de la noue (alimentation latérale ou en tête). Néanmoins, aucune étude n’a évalué l’effet d’un changement de la modalité d’alimentation d’une noue sur ses performances épuratoires. De même, l’âge des noues n’est pas apparu comme un facteur explicatif de leurs performances. Néanmoins, la majorité des noues de notre base de données étant âgée de moins de 3 ans (environ 75% des noues), de futures études devraient s’intéresser aux potentielles variations de performances épuratoires des noues en fonction de leurs durées de service, soit en assurant un suivi dans le temps de leurs performances, soit en modélisant l’évolution temporelle des niveaux de contamination de leurs sols.

Enfin, nos analyses se sont restreintes aux performances épuratoires des noues vis-à-vis des polluants les plus étudiés dans la littérature : MES, nutriments et ETMs. Les données collectées dans la littérature montrent que les performances épuratoires des noues vis-à-vis des micropolluants restent encore trop limitées aux ETMs. Peu de données sont notamment disponibles sur les capacités épuratoires des noues vis-à-vis des micropolluants organiques comme les HAPs ou les pesticides, qui sont pourtant fréquemment quantifiés dans les eaux de ruissellement urbaines à des niveaux de concentrations potentiellement toxiques pour les écosystèmes (Becouze-Lareure et al., 2019; Burant et al., 2018; Fairbairn et al., 2018; Gasperi et al., 2014; Rippy et al., 2017; Zgheib et al., 2012). De même, peu d’études distinguent les formes dissoutes et particulaires des micropolluants, qui ne présentent pourtant pas les mêmes degrés de toxicité ni les mêmes processus de rétention au sein d’une noue (Flanagan et al., 2018). Ceci confirme l’intérêt de se focaliser davantage sur les performances épuratoires des noues vis-à-vis des micropolluants organiques et analyser les micropolluants à la fois dans la phase dissoute et la phase particulaire ou totale.

De façon plus globale, notre travail d’analyse statistique sur les données de la littérature portant sur les performances épuratoires des noues démontre l’intérêt de cette méthode pour mieux identifier les processus à l’origine de la rétention des polluants au sein de ces ouvrages ainsi que les caractéristiques des noues suceptibles d’affecter leurs efficacités à abattre les polluants. Ce travail encourage à

Chapitre 2. Analyse des performances épuratoires des noues à partir des données de la littérature poursuivre la collecte de données sur les performances épuratoires des noues tout en veillant à mieux renseigner les caractéristiques des ouvrages et les conditions expérimentales. L’augmentation et l’uniformisation des données bénéficieront à l’utilisation d’outils statistiques plus puissants (intelligence artificielle) qui permettront d’optimiser l’implantation et la conception des noues (Wang et al., 2019b). Néanmoins, les différences de conditions environnementales entre les sites d’études (pluies, sources de pollution, etc.) constituant les plus grandes sources d’incertitudes d’une méta-analyse, il semble pertinent de la coupler à des études expérimentales sur des pilotes. En effet, ces dernières permettent de réduire les biais lors d’une comparaison de performances entre deux configurations de noue distinctes, en procédant à des expérimentations dans des conditions contrôlées. C’est ce qui va être poursuivi dans la suite de ce travail de thèse.