Outils et contraintes liés à l’exploitation des données de surveillance de la qualité des eaux souterraines … Quelques r

1. Journées Micropolluants Aquatiques Atelier 1 Session D Outils et contraintes liés à l’exploitation des données de surveillance de la qualité des eaux souterraines…Quelques retours d’expériences Paris le 11 mars 2010

2. Contexte réglementaire à l’échelle européenne • Directive Cadre sur l’eau (2000/60/CE) • Echéance 2015 : ESO et ESU doivent présenter un bon état qualitatif et quantitatif • Mettre en place un programme de mesures pour atteindre le bon état • Identifier les tendances d’évolution des concentrations en polluants • Mise en œuvre de mesures pour inverser les tendances d’évolutions identifiées à la hausse • En cas d’échec : pouvoir justifier / demande de dérogation • En France : la caractérisation des masses d’eau a montré que pour les masses à risque de non atteinte du bon état, dans 99% des cas, ceux sont les paramètres nitrate et/ou pesticide qui posent problème

3. Plan de l’exposé • Les outils disponibles pour étudier les tendances • A l’échelle d’un point d’eau • A l’échelle d’un aquifère / d’une masse d’eau / d’une région • Comment étudier les facteurs explicatifs des tendances ? • Pour élaborer les futurs plans de mesure • Pour prédire les évolutions en contaminants • Les contraintes associées à la qualité des données de surveillance des eaux souterraines • Variabilité spatiale et temporelle des concentrations • Représentativité des points des réseaux de surveillance

4. La DCE préconise l’emploi, au choix de l’utilisateur, « d’outils validés » pour déterminer les tendances. Retours d’expériences… • Comparaison des tendances monotones déterminées par Régression Linéaire et par le test de Mann-Kendall Influences des valeurs « extrêmes » sur la tendance : • + + par régression linéaire • - par Mann-Kendall → Préconisation du test de Mann-Kendall dans le cas de chroniques très bruitées ou affectées par des outliers

5. Application du test de Mann-Kendall par point et par secteur dans les ESO sur le bassin Loire-Bretagne (BRGM/RP-56884-FR, 2009) 1) … sur 7 341 points … et 99 zones « homogènes » Seuil de significativité statistique a = 0,05 Niveau de confiance (1- a) = 95 % • Moins de 9 % des points ont pu faire l’objet d’une détermination de tendance sur 1 décennie au moins • ≈ 6 % des points montrent une tendance statistiquement significative sur la période 1945 – 2007 •1 738 chroniques répondent aux critères du traitement statistique (24 %) •31 zones montrent une tendance régionale significative (31 %) ► [NO3] = cas le plus favorable !Chroniques plus courtes et à moindres fréquences d’analyses dans le cas des phytosanitaires

6. Application du test Kendall Régional aux données de pesticides L. Frans, 2008 ; ESO du Plateau Central de Columbia, Washington 1) 72 puits répartis entre 3 réseaux : des vergers, des cultures et de l’AEP 2 cycles de mesures : C1 93-95 et C2 02-03 Kendall Régional→ différence statistiquement significative entre cycle 1 et cycle 2 pour chaque réseau et tous les puits combinés Atrazine DEA ► Sur 29 pesticides détectés, seule la dééthylatrazine (DEA) montre une tendance significative (à la hausse) au seuil de confiance 95% pour tous les puits combinés (pas sur les réseaux individuels) ► Travail similaire en cours sur le bassin Seine-Normandie

7. Recherche des facteurs explicatifs des évolutions en contaminants Ex : Système karstique crayeux dans l’Est du Loiret – 3 Fontaines 1) Incidence du contexte hydrodynamique (recharge) ? Incidence des propriétés physico-chimiques des molécules ? Evolution des pressions anthropiques, propriété des sols… • Des outils variés en cours de développement pour : • • Identifier les structures des chroniques • → analyses variographiques • • Tester les corrélations entre les évolutions en contaminants et les paramètres susceptibles d’expliquer les variations • → test de Spearman pour l’observation des corrélations univariées • → régression logistique pour les fortes corrélations • →covariance croisée pour estimer les corrélations et les déphasages entre signaux • →beaucoup d’autres tests

8. A court pas de temps ► Mise en évidence de la variabilité temporelle de la contamination des eaux souterraines sur 1 bassin de 4 km2.. Ex : Montreuil-sur-Epte 2) Les enseignements du suivi de sites pilotes →Comportement différent entre les molécules. Adaptation du pas de tps d’échantillonnage → Persistance de l’atrazine et de la dééthylatrazine malgré l’arrêt d’usage de l’atrazine en 2000 → Très rares détections de l’isoproturon, molécule la plus utilisée

9. A forte densité de points de mesure ► Mise en évidence de la variabilité spatiale de la contamination des eaux souterraines Ex : Montreuil-sur-Epte et plaine alluviale de l’Ariège 2) Concentrations en Atrazine sur 19 piézomètres du bassin de Montreuil-sur-Epte (4 km²) Concentrations en Métolachlore et ses métabolites ESA et OXA sur 30 points dans la plaine alluviale de l’Ariège (500 km²) → Interpolation géostatistiques des données…

10. Conclusions / perspectives • Les méthodes statistiques existent pour décrire les tendances mais • Applicables que si les données sont de « bonne qualité » : • longueur des chroniques suffisantes • fréquence des mesures fine et régulière • absence d’outliers • N’expliquent pas les variations observées • identification et suivi de l’évolution des facteurs clef (conditions redox, piézométrie, recharge, pressions anthropiques…) • prise en compte des temps de transfert par datation des eaux • Forte variabilité spatiale et temporelle de la qualité des eaux souterraines • Adéquation de l’échantillonnage à l’objectif visé (saisonnalité, tendances pluriannuelles) • Comment spatialiser les données acquises sur 1 ou plusieurs points d’eau ? Comment estimer le représentativité des points d’un réseau ? Outils de régularisation et de filtrage automatique des chroniques