Cette partie présente une étude d’applicabilité des POCIS et des Chemcatcher dans le cadre de la surveillance des pesticides dans les ressources en eau du bassin versant du Lez.
a. Contexte de l’étude
Le Lez est une rivière côtière située dans le département de l’Hérault. Le bassin versant du Lez est un sous bassin qui fait partie du bassin versant Lez-Mosson. Ce dernier couvre une superficie totale de 746 km², dont le sous bassin du Lez à l’est (536 km2) et le sous bassin de la Mosson à l’ouest (Figure 39). Selon ses caractéristiques géologiques, le bassin Lez- Mosson se découpe en trois grandes zones :
- Une zone au nord avec la partie méridionale des Causses, composée de calcaires et de marnes de l’ère secondaire.
- Une zone centrale constituée de plaines d’effondrement oligocène (calcaires et conglomérats), intercalées dans des calcaires lacustres éocène et le pli de Montpellier (miocène).
102 - Une zone au sud représentée par le bassin mio-pliocène de Montpellier (calcaires et
conglomérats).
Des bas-reliefs se distinguent sur la moitié nord du bassin, représentés par les vallons et les plateaux des Garrigues nord montpelliéraines (50-250m). Cet ensemble de bas-reliefs se poursuit à l’ouest par le Causse d’Aumelas qui sépare le bassin de la vallée de l’Hérault. Les terrains sont de nature marno-calcaire tertiaires et calcaire Jurassique. Le socle calcaire jurassique correspond à un vaste ensemble karstifié qui constitue un aquifère souterrain très important.
Figure 39 : Carte hydrogéologique simplifiée du bassin versant Lez-Mosson. Ainsi, selon ses caractéristiques physiques, on retrouve deux types de réseaux hydrographiques sur les bassins du Lez et de la Mosson : dans la partie amont, un réseau de type karstique, avec des écoulements souterrains, des vallées encaissées dans le substrat calcaire et des exsurgences karstiques qui produisent des cours d’eau à débit soutenu, dont le Lez, et la partie aval qui se caractérise par une diminution de la pente, un élargissement du lit et de la plaine alluviale. Les cours d’eau sont alimentés par le ruissèlement, mais aussi par l’infiltration des eaux de pluies dans les terrains jurassiques et crétacés (Figure 39).
Ce bassin est sous l’influence d’un climat tempéré chaud et sec en été, et doux et humide en hiver. Les pluies sont donc très rares voire inexistantes en été, et maximales en automne et au printemps. La particularité du bassin versant du Lez est que la source du Lez se trouve quasiment au centre de son territoire. Sa vallée débute au Nord par le ruisseau de Peyrolle, qui devient ensuite le ruisseau de Terrieu en amont de Saint-Mathieu-de-Tréviers. Il reçoit ensuite le ruisseau du Lirou en rive droite. En période d’étiage, l’assèchement des affluents est quasi-continu jusqu’à la zone sous influence des eaux du Lez. C’est juste en amont de Prades-le-Lez que le Lez surgit depuis sa résurgence, pour former le fleuve du même nom.
103 Le Lez parcourt ensuite une distance de 28,5 km avant de se jeter dans la mer méditerranée (Figure 40).
Figure 40 : Réseau hydrographique du bassin versant Lez-Mosson.
Le secteur agricole constitue une part importante de l’économie du bassin, notamment une activité vinicole fortement développée. Les vignes s’étendent depuis les abords des bas- reliefs jusqu’au cordon littoral, alors que les autres productions agricoles (céréalières, fruitières, légumières,…) sont implantées aux abords des cours d’eau. Du point de vue de l'occupation des sols, les forêts et les garrigues se retrouvent sur des formations calcaires, alors que les vignes et les autres cultures sont présentes sur différentes formations (alluvions, conglomérats, colluvions et calcaires argileux).
La Source du Lez est la principale résurgence du vaste ensemble karstique sous-jacent aux garrigues nord montpelliéraines (Figure 40, Figure 41). Depuis sa source jusqu’à son entrée sur la commune de Montpellier, le fleuve chemine dans un environnement majoritairement agricole, longé par une ripisylve étroite, continue et dense. Sa pente d’écoulement moyenne est de 3 ‰, pour une largeur moyenne de 10-15 m. Le régime d’écoulement naturel du Lez est régulé à plusieurs niveaux :
D’une part, un débit réservé de la source du Lez : le régime naturel de la source du Lez est modifié par un captage d’eau dans l’aquifère karstique alimentant la résurgence (Figure 41, Figure 42). Le captage est assorti d’un débit réservé moyen de 160 l/s restitué en aval de la vasque de l’exutoire qui alimente le Lez (Figure 42).
104 Figure 41 : Débordement de la vasque de la source du Lez.
Figure 42 : Déversoir et canal de restitution du débit réservé dans le Lez à 300 m en aval de la source.
D’autre part, le Lez bénéficie d’un soutien d’étiage estival apporté par le canal du Bas-Rhône Languedoc (BRL). Ce soutien est assuré pendant la période de basses eaux pour améliorer la capacité d’autoépuration du fleuve et maintenir l’équilibre du milieu naturel. Différents points d’injection sont répartis d’amont en aval du fleuve avec une possibilité de modulation
105 des débits en fonction des besoins. Le transit de l’eau du Rhône vers le Lez est généralement assuré par des conduits d’eau enterrés (Figure 43).
Figure 43 : Apport d’eau du Rhône dans le Lez au droit de la station Lavalette situé en amont de Montpellier.
Les ressources en eau superficielle et profonde sont largement sollicitées par prélèvement direct ou par captage dans la nappe, et sont destinées à des usages domestiques (alimentation en eau potable, arrosage des jardins, etc.), agricoles (arrosages des cultures), industriels et autres. Plusieurs ressources souterraines sont utilisées pour l’alimentation en eau potable (AEP) du bassin, le plus important étant le système karstique de la source du Lez (commune de Saint-Clément La Rivière), avec un volume annuel pompé d’environ 31,5 millions de m3, dont 80% est destiné à l’usage de la ville de Montpellier.
L’usage des pesticides dans les zones cultivées du bassin versant du Lez peut potentiellement engendrer un problème environnemental, lié non seulement à une pollution des sols, mais aussi à une contamination des ressources en eau souterraine. En effet, les formations pédo-géologiques majeures du bassin versant du Lez présentent des capacités de perméabilité et d’infiltration relativement importantes, les formations alluvionnaires et les calcaires argileux étant les plus aptes à laisser pénétrer l’eau. Ainsi, lors de l’arrosage des cultures ou de précipitations, les pesticides peuvent être entrainés dans les parties profondes du sol jusqu’à l’aquifère. La pollution de l’aquifère du Lez est d’autant plus problématique que cet aquifère est utilisé pour alimenter la partie aval du bassin versant en eau potable.
Dans ce contexte, une évaluation de la vulnérabilité des ressources en eau en termes de pollution par les pesticides dans le bassin versant du Lez a été entreprise par le biais des échantillonneurs passifs POCIS et Chemcatcher. L’objectif est d’étudier les limites d’applicabilité des échantillonneurs passifs en tant qu’outils d’analyse quantitative pour la surveillance de la qualité des ressources en eau potable et en tant qu’outils d’analyse qualitative pour la détermination des flux de polluants.
b. Description des sites d’étude
Le secteur d’étude est limité entre le nord de la commune de Saint-Clément-de-Rivière, à la source du Lez, et la station de canoë-kayak de Lavalette, dans la commune de Clapiers, à 7 km au nord de Montpellier (Figure 44). Une distance de 8 km sépare les deux extrémités
106 amont et aval. Sur ce tronçon, le Lez s'écoule vers le sud dans une vallée à fond plat, bordée par des versants aux pentes soutenues, dans une étroite plaine entre les villages de Saint- Clément et Montferrier-sur-Lez sur la rive droite, Prades-le-Lez et Clapiers sur la rive gauche. Dans le tronçon d’étude, le Lez rencontre comme grand affluent, le Lirou (peu anthropisé), et de petits ruisseaux isolés, qui sont généralement à sec en période estivale. Le Lez reçoit aussi le rejet des eaux urbaines et pluviales (traitées) issues d’une station d’épuration située dans la commune de Saint-Clément de Rivière (Figure 44).
Figure 44 : Délimitation de la zone d’étude dans le Lez.
c. Exposition des échantillonneurs
Lors de la campagne d’échantillonnage, les POCIS et les Chemcatcher ont été déployés au niveau de 4 points (P1, P2, P3, P4) (Figure 45) :
Le point P1 correspond à la source du Lez. Les échantillonneurs ont été déployés à 200 m en aval de la source, dans une station hydrométrique qui restitue en partie l’eau de la source dans le cours d’eau (Figure 46).
Le point P2 à la station de kayak de Lavalette, situé à 8 km en aval de la source, et à 300 m en amont de l’exutoire de l’eau du Canal BRL dans le Lez.
Le point P3 correspond à l’exutoire des eaux du Canal BRL à Lavalette. Les eaux d’apport du Canal BRL arrivent en ce point grâce à une canalisation souterraine, les échantillonneurs ont donc été exposés en amont sur le canal Philippe Lamour (BRL), à la station Pierre Blanche, localisée dans la commune de Mauguio (Figure 47). Le canal BRL étant parfaitement sécurisé, aucune pollution externe ne peut atteindre l’eau du canal. Le point de mesure à la station Pierre Blanche est donc représentatif en termes de qualité de l’apport d’eau dans le Lez à Lavalette.
Le point P4 est situé sur le Lez et à 300 m en aval de l’exutoire de l’eau du Canal BRL à Lavalette. Il permet de mesurer la concentration des pesticides dans le flux d’eau sortant de Lavalette.
107 Figure 45 : Points d’exposition des échantillonneurs passifs.
Figure 46 : Exposition des échantillonneurs passifs dans la station hydrométrique près de la source du Lez.
108 Figure 47 : Localisation de la station Pierre Blanche, commune de Mauguio (Hérault)
La campagne d’échantillonnage s’est déroulée du 29 juin au 19 juillet 2012, soit 20 jours d’exposition.
Durant cette période, trois prélèvements d’eau (1L) ont été effectués sur chaque point de mesure, afin d’évaluer les profils de concentration des pesticides potentiellement présents dans le milieu. Deux échantillons d’eau correspondent aux dates de déploiement et de retrait (29 juin et 19 juillet), tandis qu’un prélèvement intermédiaire a été fait le 11 juillet 2012. Pour les quatre points de déploiement, les échantillonneurs POCIS et Chemcatcher (C18/PES) ont été exposés en triplicat dans des cages immergées à 1 m de profondeur (Figure 48).
Sur les points P1 (source du Lez) et P2 (station Pierre Blanche), des Chemcatcher équipés d’Empore disques C18, sans membranes PES, ont été exposés en duplicat. Ce déploiement supplémentaire a pour but d’évaluer la performance de cette configuration de Chemcatcher en termes de screening des pesticides.
Des échantillonneurs POCIS et Chemcatcher (avec et sans membrane) sont également utilisés comme témoin de contrôle pour les différents points de mesure au cours de la campagne.
d. Traitement des échantillons et analyses
Après retrait des échantillonneurs passifs en fin de campagne, ceux-ci sont placés dans une glacière et transportés vers le laboratoire.
Les POCIS et les Chemcatcher sont ensuite traités selon les protocoles décrits respectivement dans la partie validation laboratoire (calibration des Chemcatcher et POCIS). Les différents échantillons d’eau prélevés au cours de la campagne ont été transportés au laboratoire dans une glacière, filtrés à 0,7 µm (GFF : filtres en fibre de verre), et extraits selon le protocole décrit dans la partie validation laboratoire (calibration des Chemcatcher).
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110 La conductivité plus importante à la source est sans doute due à la dissolution des minéraux composants l’aquifère karstique du Lez (Bicalho, 2010). Il faut noter une concentration élevée en ions chlorures (Cl-) à la source du Lez et à son point aval (P2), et la présence importante d’ions sulfates à la station de Pierre Blanche (P3). Dans l’ensemble, les propriétés physicochimiques de l’eau ont très peu varié pendant les 20 jours de campagne. La vitesse du courant aux points P2 (amont Lavalette) et P3 (Pierre Blanche) est très faible et inférieure à la limite de quantification du courantomètre (2,5 cm/s) pour le cas de la station Pierre Blanche. Concernant le point P1 (source du Lez), la vitesse du courant est très importante à cause du pompage de l’eau destinée à être restituée dans le Lez.
111
Résultat et discussion : validation des outils
I-Validation en laboratoire des échantillonneurs passifs
Cette partie a pour objectif principal de sélectionner pour les Chemcatcher la configuration optimale et pour les deux outils, Chemcatcher et POCIS, de réaliser leur calibration en conditions contrôlées, afin de déterminer leurs taux d’échantillonnage pour une gamme de pesticides polaires.