LA PROTECTION DES CHAMPS CAPTANTS
LA TRAITABILITE DES MICROPOLLUANTS
L’analyse et l’étude des micropolluants présents sur les ressources influencées du territoire de Bordeaux Métropole sont réalisées en auto-surveillance par le biais de deux campagnes annuelles calées en hautes et basses eaux depuis fin 2015. Cette auto surveillance vient dans la continuité des screening réalisés depuis 2011 en lien avec le laboratoire du LPTC de l’Université de Bordeaux 1, sous la responsabilité du Dr Hélène Budzinski.
Ce sont plus de 250 molécules qui ont été testées à chaque campagne. Pour la période 2015-2017 (5 campagnes au total), une cinquantaine de molécules sont identifiées « positives », elles feront l’objet d’un suivi restreint en 2018.
Ces molécules positives appartiennent essentiellement au groupe générique des pesticides et produits dégradés et aux Composés Organiques Volatils (COV).
Il apparait que les produits de dégradations des pesticides comme le métolachlore ESA et OA sont systématiquement observées sur les ressources du Thil, Bussac, Cantinolle et Gamarde.
De la même façon, les COV ont été identifiés sur Caupian et l’axe Thil Cantinolle et Gamarde.
Le profil des concentrations moyennes de détection des micropolluants analysés depuis 2011, a été réalisé pour les 10 sources influencées. Le forage de Sauque 2 inscrit comme captage prioritaire n’est suivi que depuis octobre 2015.
Pour rappel, la limite de qualité des eaux brutes en pesticides est de 2µg/l par substance y compris les métabolites, et de 5 µg/l pour le total de pesticides détectés. La limite de qualité des eaux distribuées est fixée à 10 µg/l pour la somme du Tétrachloréthylène +trichloréthylène.
Une étude plus spécifique sur la traitabilité des COV a été engagée en collaboration avec le CIRSEE sur les filières de traitement existantes à Cantinolle (CAG) et Gamarde (Filtres sable + Stripping + CAG).
Sur l’usine de Cantinolle, la filière a montré qu’elle était adaptée pour traiter une eau brute chargée à 37 µg/l en tétrachloréthylène (TTE).
Les essais montrent que la durée de vie du charbon utilisé à Cantinolle vis-à-vis de la percée du Tétrachloréthylène TTE est estimée à environ 5 ans en fonction des objectifs de qualité d’eau fixés en sortie d’usine :
Dopage des eaux brutes en COHV et durée de vie des charbons en grain utilisés sur l’usine de Cantinolle
Pour les autres COV les performances sont moins bonnes :
• entre 1 et 2 ans pour le Trichloréthylène TCE,
• et adsorbabilité quasi nulle pour le Chlorure de Vinyl Monomère CVM, 1,2 cis dichloéthylène et 1,2 dichloroéthane.
Les concentrations mesurées sur l’axe Thil Cantinolle pour les 3 paramètres suivants sont néanmoins inférieurs aux seuils de détection :
• Chlorure de Vinyle monomère < 0,2µg/l,
• 1,2 cis dichloréthylène (1,2 cis DCE) <0,2µg/l,
• 1,2 dichloroéthane<0,1µg/l.
Les principaux pesticides quantifiés sur l’axe Thil Cantinolle sont :
• Les métabolites du métolachlore (ESA er OXA) avec des maximums à 0,15 µg/l,
• de l’acétochlore (ESA) = 0,2µg/l et,
• de l’alachlore (ESA) = 0,03 µg/l.
Ces molécules sont difficilement adsorbables sur le charbon actif, mais selon l’US EPA, la gamme d’efficacité du charbon actif en grains est assez large.
• entre 67 et 74% sur le metalachlor (OXA-ESA),
• entre 27 et 52% sur l’acétochlore ESA.
Traitabilité des métabolites de l’alachlore, l’acetochlore, le metalochlore et le metazachlore
La filière de traitement en place à Cantinolle est adaptée au traitement des micropolluants observés sur les eaux brutes des ressources de l’axe Thil Cantinolle.
De la même façon, pour l’usine de Gamarde, la filière en place est également capable de garantir l’élimination des
µg/l Identification du point de prélèvement
Date de prélèvement oct.-15 oct.-16 mai-17 oct.-17 oct.-16 oct.-16 mai-17 oct.-17 oct.-16 oct.-17 juin-16 juin-16 mai-17 oct.-17 oct.-15 juin-16 oct.-16 mai-17 oct.-17 Glyphosate
Metolachlore ESA 0,15 0,11 0,05 0,4 0,018
Metolachlore OXA 0,115 0,067 0,02 0,06 0,032 0,125 0,006
AMPA Alachlore OXA
Alachlora ESA 0,03 0,02
Simazine 0,01 0,011
Atrazine desethyl 0,009 0,009 0,006 0,005 0,007 0,01 0,015 0,016 0,019
TOTAL PESTICIDES 0,304 0,206 0,244 0,136 0,103 0,089 0,540 0,016 0,039 0,018 0,0260 0,035
cis 1,2 dichloroethylène 0,23
ETBE 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02
MTBE
1,1,2,2-Tétrachloroéthylène 2,21 2,52 3,3 5,9 0,6 4,1 0,2 0,3 1 0,521 0,4 0,2 0,4 0,7
Trichloroéthylène 0,2 0,2
Thil R21 Thil R20 Thil R19 Bussac
COHV-Pesticides : concentrations analysées en µg/l sur les eaux de Gamarde
Le dimensionnement actuel du stripping de Gamarde et ses conditions d’exploitation (G/L élevé) pour l’élimination de l’ETBE permettent d’éliminer des COV plus volatils comme le CVM, le TTE (Tetrachloroéthylène), le TCE, le 1,1,1 TTA (Trichloroéthane) et le 1,2 cis DCE. Avec le ratio G/L minimal utilisé sur Gamarde (130), la concentration maximale admissible dans la ressource pour respecter un objectif de 1 μg/l en sortie de tour est évaluée entre 25 et 37 μg/l pour ces COV.
Concernant le TTE, la concentration maximale admissible est de 25 μg/l.
Dans l’hypothèse d’une pollution à 37 μg/l dans la ressource, la présence de filtres CAG en aval du stripping permet d’assurer l’élimination complète de ce COV sur la filière actuelle.
Concernant le 1,2 DCA9, sa constante de Henry étant proche de l’ETBE, des performances identiques d’élimination par stripping peuvent être attendues.
D’après le CIRSEE, pour les métabolites des pesticides retrouvés dans la ressource de Gamarde et quantifiés en moyenne à des teneurs inférieures à 0,1 µg/l (valeur limite pour l’eau traitée), l’adsorption sur CAG de l’usine semble être suffisante pour traiter les rares pics de metolachlor ESA et OXA supérieurs à 0,1 µg/l.
Dans la situation actuelle, les filières existantes de Cantinolle et Gamarde sont donc dimensionnées pour éliminer la pollution actuelle au tétrachloroéthylène et les traces des autres COV ainsi que les pesticides présents.
µg/l Identification du point de prélèvement
Date de prélèvement oct.-15 juin-16 oct.-16 mai-17 oct.-17
PFOS Sulfonate de perfluooctane 0,006 0,011
TOTAL PESTICIDES 0,021 0,011 0,02 0,446 0,28
cis 1,2 dichloroethylène 0,6 0,19
Engagé depuis 2013 l’objectif principal de ce projet, réalisé dans le cadre d’un projet de recherches intitulé MHYQAD’EAU, est de proposer un outil d’aide à la gestion de la ressource en eau sur le champ captant de Thil Gamarde. Le choix du site a été conditionné par la pollution aux perchlorates d’ammonium en 2011.
Les études ont été menées sur une période de trois ans pour s’achever par une thèse présentée en janvier 2017.
Ces trois années de recherche ont conduit aux résultats suivants :
• Un contexte structural fortement hétérogène mis en évidence par géophysique, au nord des puits R20 et R21, en lien probable avec la faille de Bordeaux, qui a conduit à des phénomènes de karstification superficielle.
• La constitution d’une base de données hydro-géochimiques : nivellement DGPS des ouvrages, essais de nappe, suivi multi-paramètres et campagnes hydrogéochimiques en nappe et en rivière.
• Le calcul des rapports de mélange nappe-rivière pour chacun des ouvrages et validation de la source rivière pour les teneurs en perchlorate dans les ouvrages de production.
• La mise en évidence de la dégradation du perchlorate en milieu anoxique, sans nitrate, avec matière organique. Cela expliquerait l’absence de perchlorate dans certains piézomètres, pourtant très proche de la rivière (P35, P36). Le perchlorate dissous présent dans l’eau de rivière pourrait atteindre les ouvrages de production via des chemins de circulation préférentielle (fractures karstiques).
• La réalisation d’un modèle numérique d'écoulement et de transport en milieu poreux calibré à l'échelle du site de production. Il permet de décrire les directions d’écoulement de l’eau souterraine, les modalités de transport d’espèces dissoutes et ainsi de caractériser la vulnérabilité des ouvrages de production.
• Les résultats du modèle révèlent que les barbacanes, R20 et R21 sont alimentées depuis le nord et par la
rivière, que la galerie est alimentée par la rivière et par la nappe au sud et sud-ouest. La réduction, même forte du débit de production en galerie ne semble pas conduire à une baisse notable de sa vulnérabilité face à la rivière.
Au cours de l’année 2017, à partir du modèle développé dans la première phrase du projet Mhyqad’eau, un inventaire des scénarios alternatifs de production a donc été réalisé pour les classer en termes de vulnérabilité, notamment à la rivière, et optimiser ainsi le schéma des scénarii d’exploitation les plus intéressants.
Le déroulé des interventions préalables a donc été le suivant :
• Février-Mars 2017 : calcul des proportions d’eau de rivière dans l’ensemble des ouvrages de production pour différentes conditions d’exploitations. Estimation des débits en amont et aval des barbacanes pour évaluer le débit de production « barbacanes ».
Sur la galerie de Gamarde les calculs ont montré que la variation du débit d’exploitation n’entraine pas d’effet notable sur les proportions d’eau de mélange(RM) en basses eaux. En hautes eaux, l’influence de la Jalle peut aller jusqu’à 80% (regard coté Thil). Les rapports de mélange observés en galerie dépendent donc du gradient de charge entre la galerie et la partie aval de la Jalle.
• Avril 2017 : campagne complémentaire sur les proportions d’eau de rivière aux ouvrages de l’aqueduc (R21, R20 et Barbacanes) : dans le contexte des mesures réalisées, l’apport des Barbacannes provient majoritairement des coteaux pour un débit d’exploitation de 300 m3/h.
• Mai–juin 2017 re-calibration du modèle (écoulement + transport) et optimisation du schéma de prélèvement avec comme objectif de réduire l’apport d’eau de surface tout en conservant un débit maximal d’exploitation du champ captant d’environ 1000 m3/h. Le scénario a été établi par recherche algorithmique selon une approche Pareto.
Dans ces conditions, en fonction d’un rapport de mélange en eau de surface défini comme acceptable, il est possible de fournir un schéma d’exploitation pour le champ captant Thil et Gamarde, tout en tenant compte du niveau de la Jalle : ainsi pour une situation du 03/01/2015 le schéma de production optimal aurait permis un rapport de mélange de seulement 7% en eau de surface sur la base de ces critères :
Ce schéma peut être décliné pour chaque ouvrage du champ captant sous forme d’abaques qui permettent d’identifier la consigne optimale (débit ou niveau) en fonction du débit recherché sur le champ captant et le niveau de la Jalle.
prélèvements a été réalisée sur le site en situation basses eaux et hautes eaux afin de confronter les rapports de mélanges entre le schéma d’exploitation actuel et le schéma optimisé et notamment la capacité de production des Barbacanes en période de hautes eaux.
L’objectif recherché est de définir un outil de gestion adapté à la fonction d’optimisation du schéma de gestion du champ captant de Thil-Gamarde développée dans le cadre du projet MHYQAD’EAU, par le biais d’une interface graphique où seront renseignées en entrée les principales caractéristiques du champ captant :
• Niveau Jalle en m NGF,
• Le taux de mélange ou le débit global recherché sur le champ captant (Thil et Gamarde),
• Utilisation de la galerie optionnelle,
• Concentration en polluant optionnelle.
Pour des consignes d’exploitation en sortie de l’outil fixant :
• Consignes de niveaux (galerie et Barbacannes) ou débits (R20-R21) par ouvrage,
• Les résultats des calculs du taux de mélange déclinés par ouvrage,
• Les résultats des concentrations en polluant par ouvrage optionnels.