I I I I I I I I I I. Novembre Avril ZOOH. Ravine de l'hermitage (vue vers l'embouchure)

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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Ktablisiemenl public local

SIRET : 289 740 136 00014 - APE 751 C 14, allée de la Foret - Bd de la Providence 97400 SAINT DENIS - ILE DE LA REUNION Tél. : 0262 30 84 84 - Fax : 0262 30 84 85 www.ore-oi.org - ore@stor.fr

SAINT-PAUL DE LA REUNION Terre de France Direction de l'Environnement et

des Infrastructures

Novembre 2003 - Avril ZOOH

Ravine de l'Hermitage (vue vers l'embouchure)

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Résumé

En octobre 2001, le service Assainissement de la commune de St Paul a commandé à l'Office de l'Eau l'étude du suivi de la qualité physico-chimique des eaux de la Ravine de l'Hermitage en son embouchure, afin de mieux évaluer les pollutions apportées par la ravine et véhiculées jusqu'au lagon Une convention a alors été signée entre les deux parties pour un suivi de 6 mois

L'Office de l'Eau a réalisé une fois par mois des mesures in situ (oxygène dissous, pH, potentiel redox, conductivité et température) et des prélèvements d'eau Ces derniers ont été analysés au Laboratoire Départemental d'Epidémiologie et d'Hygiène du Milieu (LDEHM) afin de quantifier les teneurs en matières azotées (nitrates, nitntes, ammonium, azote Kjeldahl), matières phosphorées (phosphates et phosphore total), matières en suspension, oxydabilité et bactéries (Conformes thermotolérants et Streptocoques fécaux)

La Ravine de l'Hermitage est située sur la région Ouest, dans la zone la plus sèche de l'île et se jette au droit de la passe de l'Hermitage, dans un milieu naturel marin protégé Soumise à de fortes pressions anthropiques (densité des habitats, fréquentation importante, etc ), la ravine véhicule des eaux fortement chargées qui fragilisent les milieux aquatiques continental et marin

Les résultats de cette série de mesures et analyses témoignent d'un milieu aquatique fortement perturbé, caractérisé par des teneurs anormalement élevées en matières azotées (majoritairement de l'ammonium) et phosphorées Ces nutriments favorisent le développement d'algues et de phytoplancton, qui, en se décomposant, provoquent une augmentation de la charge naturelle en matières organiques et une désoxygénation du milieu c'est le phénomène d'eutrophisation A cela s'ajoute des teneurs en bactéries importantes, témoignant d'une contamination d'origine fécale évidente

Mots clés

Ravine Hermitage, physico-chimie, prélèvement, mesures in situ, pollution, embouchure, lagon

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- 2 -

Page

INTRODUCTION 3

1 - LE CONTEXTE D»E L'ETU&E 4

1.1 - Le site d'étude 4 1.2 - Les données physico-chimiques 5

2 - LA PHYSICO-CHIMIE DE LA RAVINE DE LHERMITA6E 7

2.1 - Les résultats bruts 7 2.2 - Analyse et discussion 8

CONCLUSION 12

BIBLIOGRAPHIE 13

ANNEXE

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- 3 -

I N T R O D U C T I O N

La présente étude fait l'objet d'une convention signée entre la Maine de Saint- Paul et l'Office de l'eau notifiée le 08 octobre 2003 L'objectif est de réaliser un suivi intensif de la qualité physico-chimique des eaux de la Ravine de l'Hermitage afin de mieux appréhender les pollutions apportées par le bassin versant et véhiculées jusqu'au lagon, milieu sensible et protégé

I Pour cela, des prélèvements d'eau (à des fins d'analyses chimiques en laboratoire) et des mesures de paramètres physico-chimiques in s/fu ont été réalisées I une fois par mois pendant 6 mois, de novembre 2003 à avril 2004

I Dans la première partie de ce rapport, nous rappelons le contexte de l'étude c'est-à-dire le site étudié, puis les paramètres physico-chimiques mesurés Ensuite nous

(

présentons, par grands types d'altérations, les résultats des six séries de mesures Enfin nous concluons sur la qualité chimique des eaux de la ravine

==ooOoo==

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I I I I I I I I I I I I I I I I I

- 4 -

1 - LE CONTEXTE DE L'ETUDE 1.1 - Le site d'étude

La Ravine de l'Hermitage est un cours d'eau non pérenne d'environ 9.5 km qui draine un bassin versant de 9 km². Il prend sa source entre la Saline les Hauts et le Bassin Souris et se jette dans le lagon au niveau de la passe de l'Hermitage.

Situé sur la côte Ouest, ce cours d'eau est soumis aux pluviométries annuelles et mensuelles parmi les plus faibles de l'île.

Sa situation topographique laisse à penser qu'il est faiblement alimenté par les eaux de la nappe superficielle (nappe des sables), nappe reconnue sur de nombreux ouvrages implantés dans le secteur.

En plus de ces contraintes hydrogéologiques et pluviométriques, la Ravine de l'Hermitage est soumise à de très fortes pressions anthropiques : densité d'habitations, station d'épuration défectueuse, travaux de voirie, ...

La station de suivi est située à l'embouchure de la Ravine de l'Hermitage au niveau de la passerelle piétonne (cf. photo).

Station de prélèvement physico-chimique

de la Ravine de l''Hermitage (amont de la passerelle piétonne)

I

1 1

Code station Intitulé station Commune Coordonnées Gauss-La borde

15060

Ravine Hermitage - Embouchure Saint-Paul

X - 1 28780 Y = 500 1 Z = # 1 m

.- /

1

(6)

- 5 - 1.2 - Les données physico-chimiques

Afin de mieux appréhender les quantités de matières dissoutes dans les eaux de la ravine, un certain nombre de paramètres physico-chimiques ont été mesurés in situ et analysés en laboratoire

Ce paragraphe présente la liste des paramètres suivis et l'intérêt de chacun d'entre eux

1 2 1 - Mesures et analyses réalisées

Les mesures in situ ont été réalisées à l'aide de sondes portables de terrain

* un oxymètre mesure l'oxygène dissous dans l'eau (en mg/L) et la saturation en O2 (en %),

» un pHmètre mesure le pH (potentiel Hydrogène),

* un conductimètre mesure la conductivité (en pS/cm) et la température (en °C)

Les analyses complètes ont été effectuées par le Laboratoire Départemental d'Epidémiologie et d'Hygiène du Milieu (LDEHM) et concerne les paramètres suivants

» matières azotées NOs", NÛ2', NH4+ et Nkt,

* matières phosphorées Ptotai, PCu ,

* matières en suspension (MES) ,

* matière organique Oxydabihté ,

* bactéries Coliformes thermotolérants et Streptocoques fécaux

Les dates de prélèvements ont été les suivantes

05/11/2003 à 13 10 03/12/2003 à 09 00 13/01/2004 à 09 00 04/02/2004 à 08 50 03/03/2004 à 08 45 07/04/2004 à 1000

1 2 2 - Intérêts des paramètres physico-chimiques mesurés Oxygène dissous

Outre le fait qu'il permet la respiration des organismes aquatiques, l'oxygène dissous dans l'eau contribue de façon importante à l'autoépuration des charges polluantes présentes dans les eaux

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- 6 -

'Température etp3-(

La mesure du pH permet de déterminer l'acidité des eaux En milieu naturel non perturbé, celles-ci sont comprises entre 6 5 et 8 2 Cependant, tout comme la température, le pH varie de façon relativement importante au cours de la journée (ensoleillement, intensité chlorophyllienne, température de l'air, )

Conductivité

Elle indique le degré de minéralisation d'une eau et l'influence marine (ions Na+ CI-) au niveau des zones d'embouchure

Les matières azotées NOs', NÛ2-, NhU* et Ntk

Les nitrates (NO3-) constituent le stade final de l'oxydation de l'azote organique, soit le cycle de l'azote Norgamque -^ NhV -> NO2- ->

La présence de l'ion ammonium (NHU"1") dans les eaux est anormale (Mary, 1999) Cet élément n'existe que dans les eaux riches en matières organiques en décomposition, lorsque les teneurs en oxygène sont insuffisantes pour assurer l'oxydation (Nisbet et Verneaux, 1970)

L'azote Kjeldahl représente les formes réduites de l'azote, c'est-à-dire l'azote organique et l'azote ammoniacal

Les matières jyfiosjyfiorées Ptotai et PC>4

³

-

La présence des composés phosphores dans les eaux est souvent d'origine artificielle (Bremond et Vuichard, 1973) Leurs origines sont diverses (traitements des eaux, fertilisation intensive des terres, etc ) mais une partie importante semble provenir des égouts domestiques (Leynaud, 1976)

Matières en Suspension (M'ES)

Les MES des eaux naturelles sont constituées de débris organiques végétaux et de plancton et résultent de l'érosion naturelle des sols, pendant les crues notamment A forte concentration elles empêchent la pénétration de la lumière et limitent le développement de la vie aquatique

OxycCafiiCité

Elle permet d'évaluer les quantités de matières oxydables d'une eau

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I

I I I I

- 7 -

Les Bactéries : Conformes thermotolérants et Streptocoques fécaux

L'analyse bactériologique permet de mettre en évidence la pollution fécale de l'eau. Les Streptocoques fécaux témoignent d'une contamination d'origine fécale ancienne tandis que les Coliformes thermotolérants témoignent d'une contamination d'origine fécale récente.

Dans les eaux naturelles, ces bactéries sont en quantités très faibles, voire nulles.

2 - LA PHYSICO-CHIMIE DE LA RAVINE DE L'HERMITAGE 2.1 - Les résultats bruts

Les paramètres physico-chimiques mesurés in situ et les analyses réalisées en laboratoire aboutissent aux résultats suivants :

SECTEUR OUEST Code station

N° station Altitude (m)

Dates de prélèvements Heure

pH eH (mV) C (uS/cm)

T('C) 02 sat. (%)

O² (mg/l) Oxydabilité

NTK NH4+

NO2- N03-

P04 Rot MES Colif . thermo.

Streptoc.féc.

niveau de qualité

Ravine de l'Hermitage, Amont passerelle piétonne

HER 15060

# 1 05/11/03

13:10 8.29 -76.7 2160 30.6 200 15.23 10.88 21.45 26.71 1.00 0.74 5.710 5.72 23 0 0 4

03/12/03 09:00

8.13 -76.4 1940 31 121.5 9.08 14.88 25.00 24.70 0.09 0.45 4.560 5.14 26.8 200 60 4

13/01/04 09:00

8.16 -75.6 1938 29.8 103 9.80 36.76 37.55 29.24 0.180 0.72 17.35 6.62 143.00 500 220 4

04/02/04 08:52

7.93 -67.2 2300 28.80 73.6 5.63 19.56 30.65 34.27 0.080 0.69 5.55 2.65 60.00 100.00 250 4

03/03/04 08.45

7.65 -50 2060 29.9 33.2 2 4 5 14.99 25.36 23.61 0.14 0.54 5.71 2.34 41 700 200 4

07/04/04 10:00

8.10 -65 2490 28.1 112.5 8.81 6.09 10.2 9 1.25 2.87 4.75 5.35 48 1000 120 4

N.B.:

Les codes de couleur et les niveaux de qualité utilisés sont définis par les Classes de Qualité du SEQ-Eau (Système d'Evaluation de la Qualité des Eaux) établies par le Ministère chargé de l'environnement et les Agences de l'Eau (cf. annexe).

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- 8 - 2.2 - Analyse et discussion

Afin de mieux comprendre les perturbations subies par les eaux de la Ravine de l'Hermitage, les résultats sont traités par grands types d'altérations.

La minerafisation

Les valeurs de conductivité mesurées correspondent à des eaux saumâtres (C > 2000 pS/crn). Cette minéralisation des eaux est fortement influencée par les intrusions d'eau salée provenant de la marée.

L'acidification

Les eaux de la Ravine de l'Hermitage ont un pH légèrement basique : il varie entre 7.65 et 8.29.

La mesure maximale a été relevée le 5 novembre à 13h, heure pendant laquelle le taux d'ensoleillement est maximal (toutes les autres mesures ont été réalisées le matin à 9h). Ceci confirme bien le fait que les valeurs de pH sont plus élevées en pleine journée : lorsque l'activité photosynthétique est maximale, elle entraîne l'absorption intense de gaz carbonique et donc l'élévation des valeurs de pH.

Ces variations jour/nuit (ou variations nycthémérales) du pH sont mises en évidence grâce aux données mesurées en continu par la sonde multiparamètre installée (depuis le 12 août 2003) quelques mètres en amont de la station de suivi instantanée.

Les matières organiques et oxydafifes

La présence de matières organiques se quantifie grâce à l'analyse de l'oxydabilité. Pour les 6 mesures réalisées, celles-ci montrent des valeurs supérieures au seuil de catégorie Hors Classe (fixé à 10 rng/l, d'après le SEQ-Eau).

Seul le prélèvement du 07/04/04 montre une diminution de ces teneurs.

Corrélée à une augmentation en oxygène, cette baisse de quantité de matières organiques témoigne d'une légère réoxygénation du milieu.

Variations de I ' O 2 dissous et I Oxydabilité

Oxyd. (mg/l de O2) 40.00

_?. 1P. rt]g/L.?_seujlJHorvClasse

0.00 OS-nov-03 03-déc-03 13-janv-04 04-fevr-04 03-mars-04 07-avr-04

(10)

1 1 1

- 9 -

Les valeurs en oxygène dissous mesurées dans la Ravine varient entre 2.45 mg/l (mesuré le 03/03/04 à 8h45) et 15.23 mg/l (mesuré le 05/1 1/03 à 13MO). Ces ex/rema 1

•

1

confirment le phénomène déjà observé en mai et avril 2003 : les teneurs en oxygène dissous varient selon l'intensité de l'activité phytoplanctonique. En effet, la nuit ces organismes respirent et consomment l'oxygène dissous dans l'eau, en rejetant du CO2 (il est alors fréquent d'observer aux heures matinales des poissons remontant en surface pour respirer, l'oxygène dissous de l'eau n'étant alors pas suffisant), au contraire, la journée, ils ont une importante activité photosynthétique produisant ainsi de l'oxygène

dissous et consommant du CO2., le milieu est alors « sur saturé ».

Les particules en suspension

Les résultats des analyses en matières en suspension ont été très variables : de 23 mg/l à 143 mg/l. Parmi les 6 prélèvements, 1 seul a été de bonne qualité.

Les matières azotées : nitrates (NOr), nitrites (NOr), ammonium (NH⁴⁺) et azote Kjeldahl (N^tk).

Dans le milieu naturel, lorsque le cycle de l'azote est optimal, 1 'azote organique (N⁰rg) est transformé successivement en azote ammoniacal (NhV), nitreux (NO? ) puis

1 1

1 1 1

nitrique (NOa-).

Lorsque l'eau est polluée et pauvre en oxygène (en milieu anaérobie), les nitrates existants sont tous réduits jusqu'au stade nitreux ou ammoniacal, c'est la dénitrification.

NO2- N03-

(mg/1)

3.00 1 _ft_NO2.

— •— NO3- 2.60 NH4+

NTK 2.00

1.50

1.00 . J™ Aj-"M*î

*^<.

0.60

0.00 — H

Variations des Matières Azotées ^NH4-

NTK (mg/l)

y^ \. /^^ /

-r^^- /

\ /

-JL- /\/

NTK : 10 mg/l seul/Hors ùCh^st

~--^— -- NH4^Tmçj7ï7l(iil Hrfrs Classe

\ -/ . — . — .— —

=f= ~ -1 / ^-

40.00 35.00 30.00 26.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 5-nov-2003 3-déc-2003 13-janv-2004 4-févr-2004 3-mars-2004 7-avr-2004

1 1

,

(11)

1

-10-

C'est exactement le phénomène qui se produit sur la Ravine de l'Hermitage : des teneurs en nitrates très faibles (inférieures à 2 mg/l), carrelées à de très fortes concentrations en ammonium (jusqu'à près de 34 mg/l, alors que le seuil Hors Classe est

1 1 1 1

fixé à 5 mg/l !).

Le risque de cette surproduction en azote ammoniacal est qu'il peut générer le gaz ammoniac, très dangereux pour la vie aquatique.

Cependant le prélèvement réalisé le 07/04/04 montre une légère amélioration.

En effet, l'augmentation des teneurs en nitrates corrélée à la concentrations en ammonium et azote Kjeldahl témoigne d'un

forte baisse des léger retour à la normale du cycle de l'azote : la réoxygénation du milieu favorise la nitrification.

Les matières pfwspfiorées

Les nitrates mais surtout les phosphates n'existent qu'en faibles quantités dans les eaux naturelles. Les organismes aquatiques réagissent donc vivement à l'enrichissement des eaux en azote et phosphore déclenchant les processus complexe de (( l'eutrophisation ».

Variations des Matières Phosphorées Ptotal (mg/l)

1 1 1

• •

20.00

>\ -»-P04 s/ R\ -o-Ptot 16.00 <S"~~"-^-^. S^ / \\

14.00 / \\ / 12.00 / \\ / 10.00 / \\ /

8 0 0 / V^— /

6.00 ,^___^^ / \ _*__

7.00

6.00 6.00 4.00 3.00 2.00 Ptotal : 0.5 mg/l = seuil Hors Classe PO4 : 2 mg/l - seuil Hors Classe

2.00

0.0 — I — — I — (

- 1.00 0.00 S-nov-2003 3-déc-2003 13-janv-2004 4-févr-2004 3-mars-2004 7-avr-2004

Les concentrations en matières phosphorées sont systématiquement supérieures au seuil de catégorie «Hors Classe», variant entre 4.56 mg/l et 17.35 mg/l pour les orthophosphates et 2.34 mg/l et 6.62 mg/l pour le phosphore total.

Ces très fortes teneurs en matières phosphorées mesurées dans la Ravine contribuent donc à la prolifération d'algues, à la surproduction de végétaux et donc à la surconsommation en oxygène dissous ainsi qu'à la production de matières

1 1

organiques.

...A-

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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

-11-

Les micro-organismes

Les quantités de Colitormes thermotolérants et de Streptocoques técaux dénombrées dans les eaux de la Ravine témoignent d'une contamination des eaux par les matières fécales. Seul le prélèvement du 05/11/03 ne présentait aucune bactérie.

Variations des teneurs en bactéries 1200

1000

S 800

j

_{E E}^e

| g 600

400 oo ₂₀₀

Coliformes thermo.

Streptocoques fée.

> 100 = seuil de/Mauvaise Qualité

300

M 250 ? TJrt

g 2 0 0 ^ g

150

1001

50 I

< 100><*eiiil de Mauvaise Qualité -+ • 1

05-nov-03 03-déc-03 13-janv-04 04-févr-04 03-mars-04 07-avr-04

Le seuil de bonne qualité pour la baignade est tixé à 100 germes par 100 ml pour les Coliformes thermotolérants et les Streptocoques fécaux, il correspond au seuil de Mauvaise qualité pour le SEQ Eau (cf. annexe).

—ooOoo—

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-12-

C O N C L U S I O N

Les six analyses réalisées sur la Ravine de l'Hermitage entre les mois de novembre 2003 et avril 2004 confirment la perturbation majeure du milieu

Les teneurs anormalement élevées des matières azotées (notamment l'ammonium) et phosphorées (orthophosphates et phosphore total), des matières Oxydables et des bactéries ainsi que les concentrations extrêmes en oxygène dissous dans ces eaux, témoignent du déséquilibre chronique de la qualité physico-chimique des eaux de la ravine

Les conditions de vie pour la faune aquatique y sont donc toujours très mauvaises

==ooOoo==

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B I B L I O G R A P H I E

I Agences de l'Eau, Ministère de l'Environnement, 1997 - Le Système d'Evaluation de la Qualité de l'Eau (SEQ-Eau)

BREMOND R & VUICHARD R., 1973 - Paramètres de la qualité des eaux - Ministère de la protection de la nature et de l'environnement, SPEPE, Pans, 179 p

MARY N , 1999 - Caracténsations physico-chimique et biologique des cours d'eau de la Nouvelle-Calédonie, Proposition d'un indice biotique fonde sur l'étude des macroinvertébrés benthiques- Thèse de doctorat, Université Française du Pacifique

NISBET M & VERNEAUX J , 1970 - Composantes chimiques des eaux courantes Discussion et proposition de classes en tant que bases d'interprétation des analyses chimiques - Ann/s Limnol, 6(2) 161-190

ORE, 2003 - Annuaire hydrologique 2002, CD

PESSON P, 1979 - La pollution des eaux continentales, Incidences sur les biocénoses I auqatiques - Editions Gauthier-Villars

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I

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OUTILS D ' INTERPRETATION

A chaque paramètre physico-chimique retenu pour déterminer la qualité de l'eau, correspond une classe de qualité. On peut ainsi rapidement connaître le paramètre responsable d'une dégradation de la qualité.

Pour cela nous nous référons aux grilles métropolitaines. Elles ont été remises à jour par les Agences de l'Eau et le Ministère de l'Environnement en 1999 et sont appliquées aux paramètres physico-chimiques suivants : oxygène dissous, oxydabilité, nitrates, nitrites, ammonium, azote total phosphates, Phosphore total, matières en suspension, conformes fécaux et streptocoques fécaux.

La qualité globale est la plus mauvaise relevée sur ces paramètres :

PARAMETRES

PH 0. (mg/l) 0= (%)

Oxydabilité au KMn04

Nkjekdahi (mg/l) NH/(mg/l N02 (mg/l) N03 (mg/l) P043 (mg/l) Ptotai (mg/D MES (mg/l)

Conformes thermotolérants (n/100 ml)

Streptocoques fécaux (n/100 ml)

CLASSE DE QUALITE

Très bonne 1A

[6.5 ; 8.2]

>8

>90

< 3

<1

<0.1

<0.03

< 2

<0.1

<0.05

< 5

< 2 0

< 20

Passable l^pB 2

[6 ; 6.5]

[8.2 ; 8.5]

[6:8]

[70 ; 90]

[3; 5]

[1:2]

[0.1 ; 0.5]

[0.03:0.1]

[2 ; 10]

[0.1; 0.5]

[0.05 ; 0.02]

[5 ; 25]

[20 ; 100]

[5.5 ; 6]

[8.5 ; 9]

[4; 6]

[50 ;70]

[5;8]

[2; 4]

[0.5 ; 2]

[0.1:0.5]

[10 ; 20]

[0.5 ; 1]

[0.2 ; 0.5]

[25 ; 38]

[100 ; 1000]

[100 ; 250]

Mauvaise Hors Classe

[4.5 ; 5.5]

[9 ; 10]

[3; 4]

[30 ; 50]

[8 ; 10]

[4 ; 10]

[2; 5]

[0.5 ; 1]

[20 ; 50]

H; 2]

[0.5 ; 1]

[38 : 50]

[1000 ; 2000]

[250 ; 400]

M•ifl

<4.5

>10

<3

<30

>10

>5

>1

>50

> 2

>1

>50

>2000

>400

Basée sur des valeurs de qualité métropolitaines, cette méthode d'évaluation n'est pas forcément bien adaptée à la problématique réunionnaise. Cependant elle constitue un premier outil de comparaison

==ooOoo==