21 mai 2019ATBVB, Plouaret

Jean CaussePrésident de TRANSCENDERChercheur associé à l’EHESP

’

● ●

2

Partenaires

Réglementaire(bimensuel)

Etude(ponctuel) ?

Déconnecté de l’échellede décision !

Etat chimique, de mauvais (rouge) à très bon (bleu)

Prélèvement & Analyse en laboratoire

1 point pour 10 à 100 kmde cours d’eau?

?

: un manque de connaissances spatiales

BV de 100 km²

3

Réglementaire(bimensuel)

Etude(ponctuel)

Analyse précise de l’évolutionde la QE le long du linéairedes têtes de BV (5 km)

« Laboratoire portable »TRANSCENDER

1 point tous les 100 mde cours d’eau

Etat chimique, de mauvais (rouge) à très bon (bleu)

BV de 100 km²

4

5

. sur le (Mesure des nitrates)

6

Bandelettes + Réflectomètre

Electrodes sélectives

Sonde ou Analyseur UV-Vis

Performance

Portabilité

Interférences

’

PerformantPortable EvolutifMulti-paramètres

7

R E

Sonde

multi-paramètres

Résultat instantané

géoréférencé sur smartphone

Rejet

Rejet

Spectro. UV-Vis haute sensibilité

à double trajet optique

Pompage

automatique

8

9

▪ Nitrates (NO3-) et Carbone Organique Dissous (COD)

▪ Température, Conductivité électrique, pH, RedOx, %O2, Turbidité

▪ « Signature spectrale » (Qualité de la matière organique)

10

≈ 25 €/éch.

≈ 10 €/éch.

≈ 15 €/éch.sans traitement

Prix labo

> 2500 €/jour

+

+

Algorithme créé & validé sur 580 échantillons (32 stations, toutes conditions hydrologiques)

Laboratoire LERES (2012-15) (COFRAC)

Laboratoire portable validé sur120 échantillons (60 stations, Haute résolution spatiale)

Laboratoire INRA, projet DEMAiN (2018-19)

12

Mesure HR ● Cartographie ● Interprétation

13

Mesures à Haute Résolution spatiale▪ 1 mesure géoréférencée tous les 100 m en moyenne▪ 5 km de linéaire de cours d’eau en 1 journée (50 mesures min.)▪ Mesures répétées 3 x sur un même linéaire dans l’année hydrologique

Cartographie▪ Cartographie de l’évolution des nitrates et du COD le long du linéaire▪ « Profils en long » multiparamètres

Interprétation▪ Variations globales de la qualité de l’eau▪ Variations par tronçon : Sources diffuses vs sources ponctuelles, Autoépuration▪ Calcul de débit et flux relatifs de chaque source

’

14

Ponctuel

AMONT

Cours d’eau principal

AVAL

Diffus*

AMONT AVAL

? ? ? ?

Cours d’eau principal

QAval = QAmont+ Qponctuel

%Qaffluent =[NO3

−]aval − [NO3−]amont

[NO3−]affluent − [NO3

−]amont

QAval = QAmont+ Qdiffus

%Qdiffus =[COD]aval − [COD]amont

[COD]amont

* Hypothèse : [COD] = 0 mg/L dans le cas d’une contribution d’eau souterraine

15

(22)

3 missions en 2018Avril, Juin, Septembre

16

’ « »

17

0

2 0

4 0

6 0

NO

3

- (m

g.L

-1)

0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0

0

1 0

2 0

3 0

D is ta n c e a m o n t (m )

CO

D (

mg

.L-1

)

AMONTAffluents

GuinguénoualAVAL

AMONT

AVAL

Affluents

Points de mesure

18

Avril

0

2 0

4 0

6 0

NO

3

- (m

g.L

-1)

0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0

0

1 0

2 0

3 0

D is ta n c e a m o n t (m )

CO

D (

mg

.L-1

)

1919

AMONTAffluents

GuinguénoualAVAL

Exemple du Ru de la Ville Piron :

Avril (temps de pluie) :

31 % du débit

14,8 % du flux en nitrates

Juin (temps sec)

8 % du débit

3,6 % du flux en nitrates

Septembre (temps sec)

0 % (Ru sec)

* Confluence

AVAL

Avril

FF

0

2 0

4 0

6 0

NO

3

- (m

g.L

-1)

0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0

0

1 0

2 0

3 0

D is ta n c e a m o n t (m )

CO

D (

mg

.L-1

)

AMONTAffluents

GuinguénoualAVAL

AMONT

AVAL

Affluents

Points de mesure

20

Avril

-

AMONT

AVAL

10

15

20

25

30

NO3-

(mg.L-1)

16

17

18

19

20

COD(mg.L-1)

11.5

12.0

12.5

13.0

Température

(°C)

92

93

94

95

O2(%)

400

405

410

415

420

Conductivité

Electrique

corrigée

(S.cm-1)

3500 3750 4000 4250 4500 47500.12

0.13

0.14

0.15

Distance à la source (m)

Turbidité

(u.a.)

Avril

21

Le Fais

Forte augmentationVariation progressive

Dilution par apport d’eaumoins chargée en COD

Apport d’eau plus froide et conductrice, moins oxygénée et turbide

0

20

40

60

NO3-

(mg.L-1

)

0

5

10

15

20

COD(mg.L

-1)

3500 3750 4000 4250 4500 4750400

420

440

460

480

Distance à la source (m)

Conductivité

Electrique

corrigée des

Nitrates (S.cm-1

)

Septembre (Sec)

Avril (Pluie)

AMONT

AVAL

22

Le Fais

Dilution par apport d’eau non chargée

en CODen septembre

Variation progressivede la conductivitéélectrique corrigée

Variation brutaledes nitrates

en septembre ?

-

280 300 320 340 360

0,017

0,034

0,051

0,068

0,085

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Sig

na

ture

Sp

ectr

ale

Longueur d'onde (nm)

2018

Amont

Aval

Baisse de la valeur absolue de la signature spectrale :

▪ D’amont en aval▪ D’Avril à Septembre

Conservation de la forme de la signature spectrale (qualité de la MO) :

▪ D’amont en aval▪ Lors des 3 missions

23

24

Source diffuse

Contribution d’eau souterraine très chargée en NO3

-

Source ponctuelle vs diffuse

▪ Analyse multi-paramètres▪ Analyse multi-conditions▪ Analyse de la signature spectrale

AMONT

AVAL

Le Fais

’

Date [NO3-] amont [NO3

-] aval %𝑸𝒆𝒂𝒖 𝒔𝒐𝒖𝒕. [NO3-] eau sout.

%𝑭𝑵𝑶𝟑−𝒆𝒂𝒖 𝒔𝒐𝒖𝒕.

Avril 13 26 13 % 111 56 %

Juin 36 53 46 % 72 62 %

Septembre 24 48 66 % 61 83 %

25

Mesure des effets relatifs de chaque pression (ou autoépuration) dans l’espace & le temps (ex : modification de l’effet de la ZH en fonction des conditions hydrologiques / augmentation de l’effet relatif des

rejets ponctuels en été / confirmation d’hypothèses hydrologiques / …)

AMONTAffluents

AVAL

STEPSTEP

Auto-épuration

Contribution souterraine

26

27

(2019)

Projet « DEMAiN » sur 8 cours d’eaude têtes de bassins versants dans le cadre du Plan de Lutte contre les Algues Vertes

Diagnostic HR spatiale des sources de nitrates sur 1 cours d’eau de 15 km (La Rosaie)

Evaluation à HR spatiale des effets de la restauration d’un cours d’eau sur l’autoépuration des nitrates

Estimation du COD réactif / assimilable dans les eaux de surface par spectro. UV➢ Autoépuration des nitrates➢ potentiel THM à partir d’eau de surf. Dans les unité de production d’EDCH

28

!

Jean Causse, Président de TRANSCENDER & Chercheur associé à l’EHESP

Email : jean.causse@gmail.com / Tel : 06 37 46 20 95

29