Tendances des concentrations de toutes les formes de nutriments

La Figure 49 représente les variations de concentrations en nutriments sur toutes les stations de l )c et du Frémur, dans l ordre de confluence de l amont à l aval du bassin versant. Les affluents sur lesquels on dénombre plusieurs stations (le Rodo et le Camet sur l )c et le Guinguénoual sur le Frémur sont représentés indépendamment. Seul leur exutoire (respectivement R2, C2 et G7) est représenté sur le graphe du cours d eau principal. La médiane des campagnes réalisées par temps sec est représentée par un point noir tandis qu une boîte à moustaches (boxplot) représente la variabilité des concentrations en nutriments par temps de pluie. On peut ainsi comparer l influence générale des temps de pluie sur chaque forme de nutriments, à chaque station, pendant la période mai 2013 – mai 2014. Les tableaux synthétisant les moyennes, écart-type, minimum et maximum par temps sec et temps de pluie sont présentés en Annexe 2 et Annexe 3.

Les médianes des concentrations en nutriments des stations AF2, AF5, G1 et G2 par temps sec ne sont pas représentées par manque de données. De plus, les concentrations en COT, NT et PT ne sont pas représentées. En effet, de fortes relations sont observées entre les concentrations en COD et COT (r²=0,98), entre NO3-N et NT (r²=0,96) et PO4-P et PT (r²=0,97 de 0 à 8 mgP.L-1 et r²=0,81 de 0 à 0,5 mgP.L-1) pendant les campagnes de prélèvement par temps sec et par temps de pluie (Figure 48). Les formes dissoutes sont ainsi globalement dominantes, même par temps de pluie, sauf pour quelques points exceptionnels ou pour une campagne de prélèvement effectuée proche du pic de débit et non en décrue (comme c est le cas pour les autres campagnes par temps de pluie). La contribution du PO4-P dans le PT est la plus variable des 3 nutriments, ce qui est probablement dû au fait que les concentrations en P dans les cours d eau de zones majoritairement agricoles sont plus sensibles aux rejets ponctuels que les concentrations en N et C.

Figure 48 Relation entre le COD et le COT, NO3-N et NT, et PO4-P et PT pendant les campagnes de prélèvements par temps sec et par temps de pluie (Mai 2013-Mai 2014). Les outliers des relations sont identifiés lorsqu’il en

Figure 49 Box plot des concentrations en nutriments (mg.L-1, échelle logarithmique) sur les stations de

prélèvement de l’)c et du Frémur par temps sec point noir : médiane et temps de pluie boxplot gris : cours

d’eau principal ; boxplot blanc : affluents ; boxplots blancs avec texture pointillée : stations sur les affluents de

Figure 50 Box plot des concentrations en nutriments (mg.L-1, échelle logarithmique sauf pour le taux de saturation en oxygène (%O2 sur les stations de prélèvement de l’)c et du Frémur par temps sec point noir :

médiane) et temps de pluie (boxplot gris : cours d’eau principal ; boxplot blanc : affluents ; boxplots blancs avec texture pointillée : stations sur les affluents de l’)c et du Frémur)

3.4.5.1.1 Azote, Carbone, MES, pH, température, conductivité électrique

En règle générale, les concentrations en ammonium, azote organique, nitrite, COD, COT et MES ainsi que la turbidité augmentent par temps de pluie tandis que les concentrations en nitrate, azote total ainsi que la température, la conductivité électrique et le pH14 diminuent. Sur l )c, la station ) se démarque par de plus fortes concentrations en NO2-N et en NH4-N par temps sec que par temps de pluie. Notons qu elle correspond à l exutoire de l )c et est donc influencée par l ensemble des stations rejetant dans l )c ou ses affluents (cf. section 3.1.3).

La station AIEt (influencée par 2 lagunages) présente des évolutions inverses de la tendance générale pour les paramètres Norg, les NO3-N, le COD et COP.

Enfin, la station AF3 présente des évolutions inverses de la tendance générale pour les paramètres NH4-N, Norg, NO3-N, NO2-N et COP.

Le Tableau 15 résume les différences de ces points « exceptionnels » par rapport aux tendances générales observées sur 25 stations sur 28 (les stations AF2, AF5, G1 et G2 ne sont pas prises en compte dans cette analyse par manque de données par temps sec).

Tableau 15 Points "exceptionnels" par rapport aux tendances générales observées sur les paramètres entre temps de pluie et temps sec (CE : Conductivité électrique)

NH4-N Norg NO3-N NO2-N COD COP

En général AIEt

I12 AF3

Ces points correspondent tous les 3 à des points influencés par une STEP (cf. section 3.1.3 et Tableau 16). Des concentrations plus fortes en temps sec qu en temps de pluie sur les paramètres évoqués montre que la contribution de ces STEP à la qualité du cours d eau est significative par temps sec à faible débit, et moins importante par temps de pluie, lorsque le débit de la STEP devient négligeable par rapport au débit total de la rivière (dilution par les eaux pluviales et les eaux souterraines). Dans le cas de rejets important d eaux usées par débordement ou bypass des STEP lors d orage sur ces stations, les concentrations de Norg, NH4-N, NO2-N, COD et COP devraient augmenter fortement. Ces derniers semblent donc

négligeables lors des temps de pluie échantillonnés. Cependant, une hypothèse est que ces débordements peuvent intervenir avant ou au moment du pic de crue et qu ils ne sont donc pas évalués la méthode utilisée. Linfluence des autres STEP du BV de l )c et du Frémur STEP sur 12 STEP au total) semble négligeable par rapport à cette différence aux tendances générales.

3.4.5.1.2 Phosphore, Oxygène et potentiel d oxydo-réduction

Les concentrations en PO4-P et PP ainsi que le potentiel d oxydo-réduction et le pourcentage de saturation en oxygène ne suivent pas de tendance générale et sont plutôt équilibrés entre les stations (diminution ou augmentation). Cette différenciation des stations pourrait être expliquée par une influence plus importante des rejets de STEP sur ces paramètres à ces stations. Sur l )c, presque toutes les stations sont directement ou indirectement influencées par des rejets de STEP. Sur le Frémur, les stations influencées par des STEP sont moins nombreuses. Le Tableau 16 reprend les caractéristiques des STEP et leur influence directe sur les stations de prélèvement, et indirecte lorsque un affluent drainant des rejets de STEP se jette dans le cours d eau principal et influence donc les stations aval.

Tableau 16 Influence des STEP sur les stations aval. Inf. D. : )nfluence directe dans le cours d’eau de la station ;

)nf. ). )nfluence en aval de l’affluent. * Il s’agit de la même station : avant Octobre 2013, Boues activées -

Aération prolongée ,12000 EH ; à partir d’octobre : Boues activées (dont N, P) + membranes, 16000 EH. En couleur : points « exceptionnels »

BV Type de STEP EH Inf. D. Inf. I.

Ic

Lit Bactérien - Forte Charge 600 AI2 I3, I5, I6, I7b, I10, I12

Filtres Plantés de Roseaux 350 C2 I10, I12

Filtres Plantés de Roseaux 300 R2 I10, I12

Lagunage naturel 450 AI6 I7b, I10, I12

Filtres Plantés de Roseaux 200 I6, I7b, I10, I12

Boues activées - Aération prolongée* 12000* I12

Boues activées (dont N, P) + Membranes* 16000* I12

Lagunage naturel 500 AIEt I10, I12

Lagunage naturel 800 AIEt I10, I12

F

rému

r Disques biologiques 250 AF2 F3, F6, F8, F8, F9

Lit planté de macrophytes 265 F2 F3, F6, F8, F8, F9

Lagunage naturel 350 AF3 F6, F8, F8, F9

Lagunage naturel 800 G7 F9

Or sur l )c, la médiane des concentrations en PO4-P augmente ou reste stable par temps de pluie à la station I1, AI4, AI5, AI6 et R1, et diminuent pour les stations AI2, I3, I5, I7b, AIEt, R2, C1, C2, I10 et I12. Les STEP ont donc à priori une forte influence sur les concentrations

en PO4-P par temps sec dans le cours de l )c à l exutoire du BV. Sur le Frémur, les concentrations en PO4-P diminuent seulement à la station AF3, et augmentent pour toutes les autres stations les stations AF , AF , G et G ne sont toutefois pas inclus dans l analyse par manque de données par temps sec . Les STEP semblent donc avoir moins d influence par rapport aux apports diffus, malgré de très fortes concentrations à la station AF3.

L augmentation des concentrations en PO4-P par temps sec le long du Rodo et du Camet augmentation de R à R et de C à C avec l influence d une STEP éliminant peu le phosphore, respectivement de 300 et 350 Equivalent (abitants, ainsi que l augmentation de la concentration PO4-P entre ) et ) après l apport des rejets d une STEP de E( équipé d un lit bactérien forte charge (inefficace sur le phosphore) par l affluent A) montrent également l importance de considérer ces rejets en ce qui concerne les flux de phosphore. 3.4.5.1.3 Variabilité des concentrations

Globalement, la variabilité des concentrations en nutriments est similaire sur les affluents et sur les cours d eau principaux par temps de pluie, sauf en ce qui concerne les NO2-N et le NH4-N. Ces deux formes d azote sont les formes de nutriments les plus instables dans le cours d eau, et on pourrait supposer qu elles sont rapidement transformées en nitrate lorsqu elles rejoignent le cours d eau principal (Gribsholt et al., 2006; Groffman, 2007). Cependant, par temps de pluie, l apport en N(4-N ou en NO2-N des affluents fortement chargés est bien visible sur les concentrations en NH4-N ou en NO2-N des stations du cours d eau principal en aval (ex : la moyenne des concentrations par temps de pluie sur l )c augmente de 0,03 à 0,07 mgNH4-N.L-1 et de de 0,01 à 0,02 mgNO2-N.L-1 de I1 à I3 après l apport par A) , dont les concentrations moyennes sont de , mgN(4-N.L-1 et de de 0,09 mgNO2-N.L-1 . Cependant, ces formes d azote sont la plupart du temps très négligeables par rapport à l azote total.

3.4.5.1.4 Contribution des différentes formes de nutriments au total

Les nitrates constituent la forme d azote majoritaire par temps sec et par temps de pluie. En moyenne, ils représentent respectivement 94 ± 8 % et 88 ± 20 % de l azote par temps sec sur l )c et le Frémur, et 89 ± 3 % (Ic) et 78 ± 15 % (Frémur) par temps de pluie. L azote organique représente 90 ± 20 % (Ic) et 87 ± 22 % (Frémur) des formes non nitriques par temps sec et 93 ± 6 % (Ic) et 87 ± 12 % par temps de pluie en moyenne. La contribution de l azote organique à l azote total est significative pour les stations du groupe 2, atteignant 37 % à la station AIEt par temps sec (qui est également influencée par deux STEP) et 19 % à

AF5. Les données sont indisponibles à G et G par temps sec, mais la contribution de l azote organique à l azote total par temps de pluie atteint et % respectivement pour ces deux stations. Cette observation montre que pour certains types de stations, qui incluent notamment des zones humides ou des rejets de STEP, le suivi seul des nitrates ne suffit pas pour évaluer les flux d azote.

En moyenne, la contribution du PO4-P au Phosphore total est de 79 ± 11 % par temps sec sur l )c et 65 ± 29 % sur le Frémur. La variabilité est donc beaucoup plus importante entre les stations du Frémur, à l instar des proportions d azote organique sur l azote total. Par exemple, la contribution du PO4-P au Phosphore total est de 26 % à AF5 et de 98 % à AF6 par temps sec. Par temps de pluie, la contribution PO4-P au Phosphore total diminue et la variabilité augmente à 49 ± % sur l )c. Sur le Frémur, les proportions sont comparables avec une contribution par temps sec de 58 ± 27 % du P total. Cependant, les proportions pour chaque station varient fortement. Par exemple, la contribution du PO4-P au Phosphore total est de 42 % par temps sec et de seulement 16 % par temps de pluie à la station AF9. Il est à noter que les observations réalisées par temps de pluie correspondent à la phase de décrue des rivières, or les proportions entre nutriments varient fortement pendant les crues. Cet aspect sera abordé dans la section 4.