Genèse de la pollution des eaux pluviales urbaines

L’eau  de pluie, tout au  long de  son trajet  de l’atmosphère  jusqu’à  l’exutoire  des  systèmes  d’assainissement urbain, se charge en polluants par lessivage des principaux milieux qu’elle traverse  (Cf. Figure 1). Arrivée sur la ville, elle est alors mélangée aux eaux de ruissellement en temps sec et  celles issues du lessivage des surfaces urbaines (toitures, voiries, parcs, etc...) pour former les « eaux  pluviales urbaines». La charge polluante contenue dans ces eaux peut être donc importante. Elle  varie d’une zone urbaine à une autre, en fonction de la diversité des activités anthropiques et de  l’occupation de l’espace. Dans les Pays industrialisés, la présence et la concentration des polluants  d’origine urbaine sont liées en grande partie aux émissions automobiles, mais aussi à l’incinération  de déchets et les diverses activités provenant des industries de proximité. Toutefois, la pollution  générée à l’intérieur des principales villes des P.E.D résulte en partie du même type d’activités  existantes que dans les pays industrialisés, mais elle est également liée à la dégradation de  l’environnement, due aux carences en matière de gestion des ordures ménagères et des eaux usées,  et à la multiplication d’habitats précaires, etc. C’est pourquoi, lors des événements pluvieux, les villes  des P.E.D sont généralement engorgées d’eaux chargées en polluants organiques et inorganiques. 

A.2.1.1.   Origine des polluants  

Depuis les années 1960, l’hydrologie urbaine a pris un essor considérable au moment où les  problèmes posés par l’évacuation et le traitement des eaux usées et pluviales urbaines devenaient  trop complexes pour être résolus par les méthodes classiques de conception et de gestion des  systèmes d’assainissement (Cyr et al., 1996). Face à ce dilemme, les spécialistes se sont intéressés  non seulement à la présence des contaminants mais également à l’évacuation rapide des eaux usées  des surfaces urbaines (toitures et voiries), la remise en suspension des polluants présents dans les  réseaux d’assainissement ; et (iii) la concentration de la population urbaine et l’usage même de la  voirie (circulation de véhicules et de piétons, dépôt d’ordures ménagères, débris d’espaces verts,  détritus, déjections animales, etc..).  

Les villes produisent des rejets de différentes natures, qualifiées de pollution de proximité (Académie  des Sciences, 1998). Elles réunissent ainsi toutes les conditions pour contaminer de façon massive 

l’eau météorite : l’eau ruisselant sur des surfaces qui sont pour la plupart imperméables (toitures,  chaussées), très vulnérables à la corrosion (zinc des gouttières, crochets de plomb des toitures) et/ou  très chargées de dépôts polluants liés au trafic automobile et à l’activité industrielle (Winiarski,  2004). Comme nous l’avons souligné précédemment, la qualité des EPU peut varier selon la diversité  incinération d’ordures ménagères, trafic automobile, etc…..). Cette pollution se manifeste par des  dépôts humides et secs. Les retombées atmosphériques humides correspondent au lessivage de  l’atmosphère par les eaux météoriques tandis que les retombées atmosphériques sèches sont des  dépôts qui se produisent en l’absence de précipitation (Durand, 2003). Les dépôts secs sont  caractérisés par des retombées atmosphériques gazeuses et particulaires comprenant des particules  fines, des hydrocarbures, des micropolluants organiques et inorganiques. 

La différence entre les dépôts secs et humides n’a été mise en évidence que lorsque les grandes  études sur les pluies acides ont été entreprises dans les années 70 (Lindberg et al., 1982; Atteia,  2005). Dès lors, plusieurs réseaux de mesures ont été créés à l’aide de techniques diverses, dont le  principe consistait à prélever séparément les deux types d’apports et à protéger le prélèvement sec  lors des périodes de pluie (Nodop, 1986). Les principaux résultats obtenus à travers de ces études ont  révélé que les dépôts secs contiennent majoritairement des polluants (les métaux lourds par  exemple).  

A.2.1.1.2.   Lessivage des surfaces urbaines  

Le ruissellement urbain contribue plus fortement à la pollution des eaux pluviales que les retombées  atmosphériques. La pollution des premiers flux du ruissellement urbain est liée à deux sources 

principales différentes : pollution diffuse résultant des surfaces urbaines (comme parkings, routes,  toits, etc.) et des sources ponctuelles (Berreta et al., 2004). Lors d’un événement pluvieux, les  effluents engendrés qui ne peuvent plus s’infiltrer, ruissellent sur des distances importantes avant de  rejoindre le milieu naturel, augmentant ainsi les volumes d’effluents pluvieux ainsi que la charge  polluante, collectée sur la voirie et les toitures (Crosnier, 1999; Lassabatère, 2002; Durand, 2003; 

Larmet, 2007). Cette charge polluante associée aux premiers flux d’écoulement peut être plus élevée  que celle des eaux usées en temps sec (Artina et al., 1999; Gnecco et al., 2005), et est liée aux  activités spécifiques de l’espace urbain. De manière générale, les eaux provenant des surfaces  urbaines peuvent être contaminées par des particules solides (matières en suspension), des anions  (NO3‐, Cl^‐, SO42‐), des hydrocarbures aromatiques polycycliques et des métaux lourds (Lassabatère,  2002). Quant aux métaux lourds, ils peuvent être d’origine diverse et peuvent être soit sous la forme 

 Industrie : 35 % 

 Pluies : 50 % 

‐   Industrie : 35 % (combustion) 

 pluies : 20 % 

 Usure des pneus   

 Industrie : 35 % 

(incinération des ordures) 

 Pluies : 30 % 

 Usure des pneus 

 Corrosion des objets métalliques   

 Dégradation des toits et des  gouttières 

 Usure des pneus 

Dissoute et solide  (distribution égale) 

En particulier, les eaux de ruissellement des toitures constituent également une source d’apports en  métaux lourds et en particules non négligeables (Chang et Crowley, 1993) dans le développement  d’une stratégie de réduction de la pollution des eaux pluviales. Ainsi, les polluants provenant des  toitures sont associés aux : (i) composés dissous ou particulaires contenus dans l’eau de pluie ; (ii)  composés particulaires fixés sur les toits par temps sec puis lessivés au contact de la pluie ; (iii)  substances résultant de la dissociation des matériaux qui les constituent.  

Quant aux voiries, les polluants induits sont spécifiquement liés soit aux activités en temps sec  (balayage et lavage des rues, des places de marchés) ou au ruissellement en temps de pluie  (lessivage des rues, trottoirs...). Les eaux générées par ces surfaces contiennent des métaux lourds  (Dannecker et al., 1990; Ball et al., 1998), des substances chimiques organiques (Cole et al., 1984; 

Krein et Schorer, 2000) et des composés organiques (Blumberg et Bell, 1984). Précisons que la  majorité des métaux lourds provient de l’activité routière (usure des véhicules et des infrastructures  routières).  Selon  les  estimations  de  la  communauté  économique  européenne  la  contribution  annuelle de la circulation routière représente 82,5% des apports totaux anthropiques en plomb,  31,3% en cuivre, 4,3% en cadmium et 4,2 % pour le Zinc (Gromaire‐Metz, 1998). Pour sa part, Durand 

(2003) affirme que la pollution en métaux lourds, en hydrocarbures linéaires et polycycliques et en  HAP couramment rapportée dans la littérature, est due à l’usure des pneumatiques (HAP et divers  additifs du caoutchouc comme Ca, S, Zn, Cd,…) , des garnitures de frein (amiante, Cd, Zn, liants  organiques , de carrosserie (Fe, Cr, Ni, Mn), aux émissions de gaz d’échappement (hydrocarbures de  C₄ à C₁₂, mono ou bicyclique, HAP, naphtalènes, métaux lourds (Pb et Fe), MES (particules carbonées  peu biodégradables), à la combustion des carburants, aux pots catalytiques, aux fuites d’huiles et  autres liquides et aux pièces métalliques.