CAHIER DES CHARGES POUR L EVOLUTION DES RESEAUX DE SURVEILLANCE DES EAUX SOUTERRAINES EN FRANCE

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1 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France CAHIER DES CHARGES POUR L EVOLUTION DES RESEAUX DE SURVEILLANCE DES EAUX SOUTERRAINES EN FRANCE Version complétée du 17 juin

2 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France SOMMAIRE 1 DISPOSITIONS DE LA DIRECTIVE CADRE SUR L EAU POUR LA SURVEILLANCE DES EAUX SOUTERRAINES Objectifs environnementaux de la Directive Cadre La notion de masse d eau souterraine Définition du bon état Le bon état quantitatif Le bon état qualitatif La notion de zone protégée Définitions des programmes de surveillance Chronologie SURVEILLANCE DE L ETAT QUALITATIF DES EAUX SOUTERRAINES Surveillance de l état qualitatif des masses d eau souterraine au titre de la Directive Cadre sur l Eau Spécifications pour le contrôle de surveillance Spécifications pour le contrôle opérationnel Assurance qualité Surveillance des zones protégées Définitions et recommandations de la DCE Implications pour la surveillance des masses d eau captées pour l AEP SURVEILLANCE DE L ETAT QUANTITATIF DES EAUX SOUTERRAINES Surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines au titre de la Directive Cadre sur l eau Surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines au titre de la Police de l Eau Densité des réseaux Critères de choix des stations Fréquence de mesures REGLES DE GESTION DES RESEAUX ET DE BANCARISATION DES DONNEES EN LIEN AVEC L EVOLUTION DE LA BANQUE. 4.1 Règles de gestion des réseaux 4.2 Recommandations pour la bancarisation des données 3

3 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France LISTE DES ANNEXESAnnexe 1 Inventaire des réseaux existants Annexe 2 Sélection des sites de surveillance des eaux souterraines à l aide d un «modèle conceptuel». Stratégie du groupe de travail européen «Monitoring» Annexe 3 Paramètres à analyser pour le contrôle de surveillance Annexe 4 Métrologie des données quantitatives Annexe 5 Synthèse sur l utilisation d un enregistrement continu pour la surveillance des eaux souterraines Annexe 6 Les réseaux de surveillance des pollutions ponctuelles Annexe 7 Stratégie de surveillance des eaux souterraines pour la Directive Nitrates Annexe 8 Les réseaux d observation des pesticides dans les eaux souterraines Annexe 9 Echantillonnage, prélèvements et analyses des eaux souterraines. Guides pour les critères de choix des méthodes. Annexe 10 Typologie des masses d eau souterraine Annexe 11 Protocole sur les règles de conception du Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines Annexe 12 Stratégie de mise en place d un réseau piézométrique dans le cadre de l exercice de la police de l eau Annexe 13 Présentation de SISE-Eaux Annexe 14 SANDRE «Définitions et règles de gestion des réseaux de mesure et des masses d eau en eau souterraine dans ADES», version 1 Annexe 15 Guides pour la mise en place du réseau de contrôle de surveillance Annexe 16 Les unités de gestion de la qualité des eaux continentales en région Midi- Pyrénées Annexe 17 Constribution à la définition d un réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines dans le bassin Loire-Bretagne Annexe 18 Proposition de méthode pour configurer le réseau de contrôle de surveillance de l état des masses d eau souterraine du Bassin Rhône-Méditerrannée et Corse Annexe 19 Recommandations pour l échantillonnage et l analyse des substances phytosanitaires et autres molécules organiques dans le cadre du contrôle de surveillance et du contrôle opérationnel des masses d eau souterraine 4

4 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France LISTE DES FIGURES Figure 1 : mise en œuvre de la Directive et rôle des réseaux de contrôle Figure 2 : les programmes de suivi de l état quantitatif et qualitatif des eaux souterraines définis par la Directive Cadre. D après le groupe de travail européen «Monitoring» Figure 3 : chronogramme des opérations pour la mise en place des réseaux de surveillance.. 15 Figure 4 : champs d application des programmes de surveillance de l état qualitatif des eaux souterraines. D après les travaux du groupe «Monitoring» Figure 5 : résumé des exigences de la DCE pour la surveillance des zones protégées au titre du captage pour l AEP Figure 6: définition d un modèle conceptuel LISTES DES TABLEAUX Tableau 1 : densités minimales pour le réseau de surveillance de l état qualitatif des eaux souterraines Tableau 2 : paramètres à analyser régulièrement pour le contrôle de surveillance Tableau 3 : fréquences minimales de mesures pour le contrôle de surveillance s appliquant aux paramètres indiqués dans le tableau Tableau 4 : fréquences minimales recommandées pour le contrôle opérationnel Tableau 5 : densités minimales pour la surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines Tableau 6 : fréquences de mesure minimales pour la surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines

5 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France LISTE DES ABREVIATIONS ADES banque d Accès aux Données sur les Eaux Souterraines AEP Alimentation en Eau Potable BDRHF Base de Données sur le Référentiel Hydrogéologique Français CO Contrôle Opérationnel CS Contrôle de Surveillance DCE Directive Cadre sur l Eau DE Direction de l Eau DPPR Direction de la Prévention des Pollutions et des Risques majeurs ICPE Installations Classées pour la Protection de l Environnement MEDD Ministère de l Ecologie et du Développement Durable RNES Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines SANDRE Secrétariat d Administration Nationale des Données Relatives à l Eau SISE Système d Information Santé Environnement 6

6 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Introduction L article 8 de la Directive Cadre européenne sur l eau (DCE) du 23 octobre 2000 (2000/60/CE) impose aux Etats membres d établir d ici 2006 «des programmes de surveillance de l état des eaux afin de dresser un tableau cohérent et complet de l état des eaux au sein de chaque district hydrographique». Ces programmes devront porter sur la surveillance de l état chimique et quantitatif. En 2002 et 2003, le groupe de travail «Connaissance des eaux souterraines», piloté par la Direction de l Eau (DE) du Ministère de l Ecologie et du Développement Durable (MEDD) et réunissant les Agences de l Eau, les DIREN de bassin, le BRGM, la DGS, l IFEN et la DPPR, a étudié les modalités d évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines dans le contexte de la Directive Cadre sur l Eau (DCE). L objectif principal de ce projet était de préparer l échéance 2006 tout en rationalisant les réseaux existants pouvant répondre à d autres objectifs (police de l eau, alerte, autres Directives ). L idée est ainsi qu un site de mesure peut servir à plusieurs finalités (contrôle sanitaire + DCE par exemple). D autre part, en intégrant les nouvelles exigences de la DCE, il s agissait de définir les modalités d évolution du RNES vers le réseau de Contrôle de Surveillance pour la qualité et le réseau piézométrique pour la quantité. Ces travaux ont abouti à la rédaction d un cahier des charges publié en octobre 2003 dans une circulaire de la Direction de l Eau : Circulaire DCE 2003/07 relative au cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France, 117 p. Fin 2004, les premiers travaux menés pour la mise en place du Schéma Directeur des Données sur l Eau (SDDE) et la préparation de l échéance 2006 ont fait apparaître la nécessité de compléter le cahier des charges précédemment cité. En outre, l adoption de la Directive fille sur les eaux souterraines, qui n est pas espérée avant la fin du premier semestre 2006, et les travaux actuellement en cours à la Commission Européenne (groupe de travail 2C) nécessitent de mettre à jour ce document. C est dans ce contexte et pour répondre à ces besoins que la Direction de l Eau a mis en place fin 2004 un groupe de travail chargé de compléter les spécifications contenues dans le cahier des charges de 2003, tant sur le plan quantitatif que sur le plan qualitatif («Groupe technique sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines et de la banque ADES», référence du mandat : ). Le présent document est le résultat de ces travaux. Il complète la circulaire d octobre 2003 et son cahier des charges. Afin de tenir compte des évolutions réglementaires (essentiellement liées à l approbation de la Directive fille eaux souterraines) et des avancées technologiques, ce document pourra être complété par la suite. Les parties de texte correspondant aux compléments apportés par rapport au cahier des charges diffusé par circulaire DCE 2003/07 apparaissent en bleu dans le rapport. 7

7 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 1 Dispositions de la Directive Cadre sur l Eau pour la surveillance des eaux souterraines La Directive Cadre sur l eau publiée le 23 octobre 2000 définit pour l ensemble des pays membres de l Union européenne une politique de gestion globale pour les eaux (eaux continentales, eaux de transition et eaux côtières). Elle a introduit de nouveaux objectifs et de nouvelles notions qu il convient de définir. 1.1 Objectifs environnementaux de la Directive Cadre L article 4 définit les objectifs environnementaux de la Directive. Pour les eaux souterraines, il précise que les Etats membres doivent : - «mettre en œuvre les mesures nécessaires pour prévenir ou limiter les rejets de polluants [..] et pour prévenir la détérioration de l état de toutes les masses d eau» - «protéger, améliorer et restaurer toutes les masses d eau, assurer un équilibre entre les captages et le renouvellement des eaux souterraines afin d obtenir un bon état des masses d eau souterraine, conformément aux dispositions de l annexe V» au plus tard en «mettre en œuvre les mesures nécessaires pour inverser toute tendance à la hausse, significative et durable, de la concentration de tout polluant résultant de l impact de l activité humaine afin de réduire progressivement la pollution des eaux souterraines» Pour les zones protégées, l article 4 précise que les Etats membres doivent assurer «le respect de toutes les normes et de tous les objectifs» au plus tard en 2015, «sauf disposition contraire dans la législation communautaire sur la base de laquelle les différentes zones protégées ont été établies». 1.2 La notion de masse d eau souterraine Avertissement : les définitions suivantes sont issues des travaux du groupe de travail «masses d eau souterraine» piloté par la Direction de l Eau. Pour plus de détails sur la question des masses d eau souterraine (définition, découpage, typologie), il convient de se rapporter au guide méthodologique rédigé par le BRGM («Identification et délimitation des masses d eau souterraine», janvier 2003) joint à la circulaire du 25 juin D après l article 2 de la Directive Cadre, une masse d eau souterraine est définie comme «un volume distinct d eau souterraine à l intérieur d un ou plusieurs aquifères». Cette définition reste cependant assez floue et a amené la commission européenne ainsi que le MEDD à engager un travail de réflexion dont l objectif est de préciser cette définition et de fixer les règles de découpage des masses d eau souterraine. Des travaux réalisés par le groupe de travail «masses d eau souterraine», on retiendra les éléments suivants : - le découpage est principalement basé sur des critères hydrogéologiques et non sur les pressions anthropiques, - les travaux se sont largement appuyés sur la BDRHFv1, 8

8 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France - les masses d eau ont été choisies avec une contrainte de taille minimale (au moins 300km²), - environ 500 masses d eau souterraine ont ainsi été identifiées. Il est important de souligner que compte tenu de ces résultats, une masse d eau peut présenter une certaine hétérogénéité spatiale tant au niveau de ses caractéristiques hydrogéologiques que de son état qualitatif. Il est donc essentiel, pour la mise en place des réseaux de surveillance, de tenir compte de cette variabilité. 1.3 Définition du bon état Le bon état quantitatif D après l annexe V.2.1.2, le bon état quantitatif est atteint si «le niveau de la masse d eau souterraine est tel que le taux annuel moyen de captage à long terme ne dépasse pas la ressource disponible de la masse d eau souterraine». La Directive rajoute qu une masse d eau dont l état quantitatif est satisfaisant n est soumise à aucune des modifications suivantes : - modifications qui «empêcheraient d atteindre les objectifs environnementaux déterminés au titre de l article 4 pour les eaux de surface associées», - modifications qui «entraîneraient une détérioration importante de l état de ces eaux», - modifications qui «occasionneraient des dommages importants aux écosystèmes terrestres qui dépendent directement de la masse d eau souterraine», - «modifications de la direction d écoulement dues à des modifications du niveau» occasionnant «une invasion salée ou autre» Le bon état qualitatif D après l annexe V.2.3.2, le bon état chimique est atteint lorsque «la composition chimique de la masse d eau souterraine est telle que les concentrations de polluants : - ne montrent pas d effets d une invasion salée, - ne dépassent pas les normes de qualité applicables au titre d autres dispositions législatives communautaires pertinentes conformément à l article 17, - ne sont pas telles qu elles empêcheraient d atteindre les objectifs environnementaux spécifiés au titre de l article 4 pour les eaux de surface associées, entraîneraient une diminution importante de la qualité écologique ou chimique des ces masses ou occasionneraient des dommages importants aux écosystèmes terrestres qui dépendent directement de la masse d eau souterraine.» Ces conditions ne sont en fait pas clairement définies dans la DCE qui renvoie dans son article 17 à la future Directive fille sur les eaux souterraines dont l objectif principal est de définir : - les critères d évaluation du bon état chimique des eaux souterraines (quels paramètres? quels seuils?.), - et les critères d identification des tendances à la hausse des polluants et d inversion de tendance (quelles méthodes d agrégation spatiale et temporelle des données?.). Aujourd hui, la négociation de la Directive fille sur les eaux souterraines n a pas encore démarré mais le projet officiel de la Commission devrait être déposé en septembre Dans l attente d un texte définitif, on se basera sur la dernière version du document, sachant que des modifications non négligeables sont attendues. 9

9 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Le dernier «draft» de la Directive fille transmis en juin 2003 par la Commission au Directeurs de l Eau précise que les Etats Membres devront évaluer l état chimique des masses d eau souterraine selon les 3 niveaux suivants (article 3) : - conformité des concentrations en pesticides, nitrates, et biocides par rapport aux seuils suivants (article 4) : o nitrates : 50 mg/l o pesticides : 0.1 µg/l par substance o biocides : 0.1 µg/l par substance - pour les autres substances polluantes (article 5), les Etats Membres doivent fournir à la Commission 18 mois après l entrée en vigueur de la Directive une liste par masse d eau des paramètres susceptibles de dégrader la qualité de la masse d eau. Cette liste devra s inspirer des résultats de la caractérisation et devra comprendre au minium les éléments suivants (Annexe II.A.1) : o NH 4 + o As o Cd o Cl o Pb o Hg o PO 4 o SO 4 2- Attention : cette liste n est en l état actuel pas approuvée par la France qui souhaite que certains éléments non pertinents pour les eaux souterraines soient retirés. Afin de limiter les risques d erreur, la Commission demande que pour les «polluants» d origine naturelle, les Etats Membres définissent pour chaque masse d eau des niveaux de concentration naturels. Il s agit donc d identifier le fonds géochimique de chaque masse d eau et de donner pour chacun des paramètres susceptibles d être présents à des concentrations significatives le seuil maximal au-delà duquel on peut considérer que l origine de la contamination est anthropique et non pas naturelle! Attention : cette clause est actuellement très discutée. L état des connaissances sur le fonds géochimique naturel des aquifères est en effet trop parcellaire et une approche plus pragmatique, au cas par cas, serait préférable. - enfin, d après l article 6 de la Directive fille, le bon état chimique d une masse d eau doit également tenir compte des conditions suivantes : o conformité aux normes du bon état chimique de toute la masse d eau après agrégation spatiale des données mais également conformité en chaque point (après avoir fait la moyenne annuelle). le respect en chaque point des normes est un point très discuté, susceptible d évoluer d ici l approbation finale du texte. o Les sites de surveillance installés dans le panache de pollutions ponctuelles peuvent être exclus pour le calcul de l état de l ensemble de masse d eau. Cette sélection n est cependant applicable que si le panache ne s étend pas sur plus de 15% de l aire totale de la masse d eau. Par ailleurs, toute tendance à la hausse significative et durable de concentrations de polluants devra être inversée. Il reste à définir ce qu est une hausse significative (qui dépasse un certain seuil?) et durable (nombre d années nécessaires pour évaluer une tendance). Cette obligation 10

10 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France d inversion de tendance renforce significativement la protection des eaux souterraines, puisqu elle suppose une lutte contre la pollution avant même que le seuil du bon état soit dépassé. Pour conclure sur la définition des objectifs concernant l état chimique des eaux souterraines, on retiendra qu un certain nombre de points ont avancé mais que les travaux sur la Directive fille n étant pas achevés, il convient de mettre régulièrement ces informations à jour. 1.4 La notion de zone protégée Les zones protégées listées dans l annexe IV de la DCE peuvent concerner les eaux souterraines dans les cas suivants : - «les masses d eau utilisées pour le captage d eau destinée à la consommation humaine fournissant en moyenne plus de 10 m3 par jour ou desservant plus de 50 personnes, et les masses d eau destinées dans le futur à un tel usage» (article 7), - les zones vulnérables nitrates établies conformément à la Directive Nitrates (91/676/EEC), - les sites Natura 2000 établis conformément à la Directive Habitats (92/43/EEC) ou à la Directive Oiseaux (79/409/EEC), dépendants des eaux souterraines. 1.5 Définitions des programmes de surveillance L article 8 de la Directive Cadre européenne sur l eau (DCE) impose aux Etats membres d établir «des programmes de surveillance de l état des eaux afin de dresser un tableau cohérent et complet de l état des eaux au sein de chaque district hydrographique». En ce qui concerne les eaux souterraines, il est demandé que «les programmes portent sur la surveillance de l état chimique et quantitatif». Pour les zones protégées, «les programmes ci-dessus seront complétés par les spécifications contenues dans la législation communautaire sur la base de laquelle une zone protégée a été établie». Les exigences détaillées de la DCE pour ces programmes de contrôle sont présentées dans l annexe V.2 de la Directive. Elles devraient en principe permettre de répondre aux questions suivantes : Quelles masses d eau faut-il surveiller? (Qui?) Pour quels objectifs? (Pourquoi?) Avec quelle fréquence de mesure? (Quand?) Avec quelle densité de points et selon quels critères positionner les sites de mesures? (Où?) Quels sont les paramètres qu il faut mesurer? (Quoi?) Les travaux du groupe européen «Monitoring» apportent par ailleurs des éléments pouvant être utiles à la compréhension des exigences de la Directive sur les réseaux de surveillance. Les objectifs (Figure 1) de ces réseaux de contrôle sont de: fournir une estimation fiable de l état quantitatif et chimique des eaux souterraines estimer la direction et le débit d écoulement des eaux souterraines transfrontalières à plusieurs États membres (volet quantité) disposer d informations nécessaires pour la validation de l étude d incidence de l article 5 et de l annexe II (aspect qualité et quantité) définir les masses d eau souterraine risquant de ne pas atteindre les objectifs de bon état exigé par l article 4 de la DCE (aspect qualité et quantité) 11

11 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France établir la présence d évolution à la hausse significative et soutenue des concentrations en polluants résultant des activités humaines (aspect qualité) aider à la définition des programmes d action et à l estimation des coûts de tester leur efficacité et de mieux cadrer les objectifs Ces programmes de contrôle devront donc être créés sur la base : - des résultats de la caractérisation de l article 5 et de l annexe II de la DCE - de l évaluation des risques de ne pas atteindre les objectifs environnementaux pour les masses d eau souterraine 2004 Article 5 et Annexe II Caractérisation des masses d eau et estimation des risques de ne pas atteindre les objectifs de l article 4 Caractéristiques naturelles des masses d eau Données de contrôle existantes Identification des pressions sur les masses d eau Estimation des risques pour les masses d eau Article 4 - OBJECTIFS Cadrage des objectifs environnementaux Article 11 - ACTIONS Définition des programmes d action 2006 Article 7 et 8, Annexe V RESEAUX DE SURVEILLANCE ACTIFS Définition des programmes de surveillance Programmes d action aider tester leur efficacité pour les recadrer si nécessaire 2015 Atteinte des objectifs environnementaux Contrôle Figure 1 : mise en œuvre de la Directive et rôle des réseaux de contrôle 12

12 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Ces programmes de contrôle devront inclure : - un réseau de contrôle de niveaux des nappes (ou débits des sources) de manière à fournir une estimation fiable de l état quantitatif de toutes les masses d eau ou groupes de masses d eau souterraine (Annexe V.2.2), - un réseau de contrôle de surveillance pour «fournir une image cohérente et globale de l état chimique des eaux souterraines de chaque district hydrographique et permettre de détecter la présence de tendances à la hausse à long terme de la pollution induite par l activité anthropogénique», - un réseau de contrôle opérationnel (programme défini suivant les résultats de la caractérisation des masses d eau et du programme de contrôle de surveillance) afin «d établir l état chimique de toutes les masses d eau ou groupes de masses d eau souterraine recensées comme courant un risque, établir la présence de toute tendance à la hausse à long terme de la concentration d un quelconque polluant suite à l activité anthropogénique» et informer dès renversement de ces tendances à la hausse. La figure suivante résume ces programmes. Annexe II Procédure d estimation des risques - Identifier les masses d eau - Caractériser les masses d eau - Identifier les pressions - Collecter les données de contrôle existantes Estimer les risques par rapport aux objectifs Désigner le programme de contrôle opérationnel Contrôle Désigner le programme de contrôle de surveillance Contrôle - Valider la caractérisation - Valider la connaissance des pressions - Collecter de nouvelles données de contrôle Désigner le programme de contrôle quantitatif Contrôle Réviser la désignation du programme Réviser la désignation du programme Valider les estimations des risques Réviser la désignation du programme Classer l état chimique Classer l état quantitatif Etablir la présence d évolution significative Classer l état des masses d eau souterraines Editer des cartes d état des eaux et d évolution des polluants dans les Plans de Gestion du Bassin Hydrographique Figure 2 : les programmes de suivi de l état quantitatif et qualitatif des eaux souterraines définis par la Directive Cadre. D après le groupe de travail européen «Monitoring». 13

13 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 1.6 Chronologie Les programmes de contrôle devront être opérationnels en décembre 2006 au plus tard (article 8). Il est précisé dans le paragraphe de l annexe V que le programme de surveillance doit être établi «pour chaque période couverte par un plan de gestion de district hydrographique». Les résultats de ce contrôle permettront ensuite d établir si nécessaire un contrôle opérationnel «applicable pour la période restante du plan». Le paragraphe de l annexe V rajoute que ces contrôles opérationnels doivent être effectués «durant les périodes situées entre les programmes de contrôle de surveillance». Autrement dit, tout programme de contrôle de surveillance débute avec le plan de gestion de district et lorsque le risque de pollution d une masse d eau est validé, un programme de contrôle opérationnel débute et perdure jusqu à la fin du plan de gestion. La figure suivante résume cette chronologie. 14

14 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Caract. initiale + évaluation des risques Révision des risques Plan de gestion de district hydrographique CS CO CO CS CO CO CS=Contrôle de Surveillance CO=Contrôle Opérationnel Figure 3 : chronogramme des opérations pour la mise en place des réseaux de surveillance. Attention : d après l annexe V de la DCE, «des contrôles opérationnels sont effectués dans les périodes situées entre les programmes de surveillance». Autrement dit, le contrôle opérationnel devrait être suspendu pendant l année du contrôle de surveillance. Cependant, afin de maintenir les chroniques de mesures, il est demandé de continuer les analyses du contrôle opérationnel jusqu au contrôle opérationnel suivant. 15

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16 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2 Surveillance de l état qualitatif des eaux souterraines Les exigences techniques de la DCE en matière de surveillance des eaux souterraines sont peu contraignantes. Après un rappel de ces recommandations, il s agit donc dans ce chapitre de les compléter par des guides plus complets (Que faut-il surveiller? Avec quelle densité? Quels paramètres? Quelles fréquences?). La sélection des masses d eau ou groupe de masses d eau à surveiller, les sites de contrôle dans ces masses d eau ou groupes de masses d eau, les paramètres surveillés sur chaque site et les fréquences de contrôle sur chaque site dépendront de la compréhension des systèmes aquifères (notion de «modèle conceptuel», cf. annexe 2, Figure 6) et des effets potentiels des activités humaines sur ce système. L élaboration et l application des programmes de surveillance devraient dépendre : - des objectifs fixés pour la masse d eau - des caractéristiques de la masse ou des groupes de masses d eau, - du niveau actuel de compréhension du système hydrogéologique (fiabilité du modèle conceptuel), - des types, importances, et diversités des pressions subies par la masse d eau, - du niveau requis de fiabilité de l évaluation des risques. L ensemble des spécifications exposées dans le cahier des charges ne s applique pas obligatoirement à la totalité de la masse d eau. En effet, certaines masses d eau présentent des zones très différentes en terme de caractéristiques chimiques et de pressions si bien que, d un secteur à l autre, les stratégies de surveillance peuvent varier. Ex. : une masse d eau disposant une partie libre et d une partie captive. 2.1 Surveillance de l état qualitatif des masses d eau souterraine au titre de la Directive Cadre sur l Eau Suivant le type de contrôle appliqué, contrôle de surveillance ou contrôle opérationnel, les spécifications sont différentes en terme de masses d eau à surveiller, de sites à sélectionner, de paramètres à mesurer et de fréquence d échantillonnage (Qui? Où? Quoi? Quand?) Spécifications pour le contrôle de surveillance Le contrôle de surveillance sera assuré par les 11 métaréseaux de districts. L ensemble de ces derniers formera le métaréseau national de contrôle de surveillance. Pourquoi? Le contrôle de surveillance doit être construit de manière à valider les résultats de la caractérisation (masses d eau identifiées comme courant réellement un risque) et à «fournir des informations pour l évaluation des tendances à long terme» (Annexe V.2.4.2). 17

17 Qui? Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Littéralement, le contrôle de surveillance ne s applique qu aux «masses recensées comme courant un risque suite à l exercice de caractérisation entrepris conformément à l annexe II, et aux masses qui traversent la frontière d un Etat membre». Cependant, afin d atteindre les objectifs précédemment cités, il apparaît également nécessaire de surveiller les masses d eau identifiées comme ne courant pas de risque. Autrement dit, le contrôle de surveillance devra être appliqué à toutes les masses d eau. Comme pour le suivi de l état quantitatif, il est possible de regrouper des masses d eau et de surveiller des groupes de masses d eau. Où? Guides pour la sélection des sites de contrôle Pour la sélection des sites de contrôle, la Directive précise uniquement que ceux-ci «doivent être choisis en nombre suffisant». Position des sites de prélèvements La sélection des sites de surveillance sera réalisée en tenant compte des conditions hydrogéologiques du système et des pressions susceptibles d être identifiées (nature et extension). Il existe cependant des masses d eau pour lesquelles les connaissances restent limitées. La méthode de sélection des points de mesure est différente selon le niveau de connaissance du système : - soit le système est bien connu (taux de renouvellement, direction des écoulements, nature des pressions susceptibles de s exercer, ) : il est dans ce cas recommandé d utiliser un «modèle conceptuel» (cf. annexe 2) pour schématiser les écoulements dans la masse d eau et les pressions, et positionner ainsi des sites de mesure qui soient le plus représentatifs. Cette démarche, basée sur la connaissance du système, est également celle décrite par le BRGM et appliquée (à titre d illustration) au bassin Adour-Garonne (rapports BRGM R38954, R39484, R39789, et R38856). Une fois les points sélectionnés, il convient de s assurer que le nombre de points sélectionnés est suffisant par rapport aux dimensions de la masse d eau. On pourra pour cela vérifier que la densité du réseau ainsi établi est supérieure ou égale à la densité minimale requise (cf. paragraphe suivant, Tableau 1). Il est évident que dans certains cas complexes comme les aquifères alluvionnaires les densités minimales ne seront pas toujours respectées et seront bien souvent supérieures aux recommandations. - soit le système est mal connu : l application d une densité minimale (cf. paragraphe suivant, Tableau 1) est possible. Il est cependant important de noter que cette approche n est pas une fin en soi. Il s agit seulement de disposer d un minimum de points sur des masses d eau dont le niveau de connaissance est insuffisant pour optimiser le positionnement des sites. Il est d ailleurs vivement conseillé dans de tels cas de sélectionner des sites intégrateurs tels que les sources. Dans tous les cas, chaque masse d eau ou groupe de masse d eau devra disposer d au moins un site de surveillance. Il est également demandé de vérifier que le nombre de points retenus 18

18 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France pour chaque masse d eau respecte bien les densités minimales recommandées (Tableau 1). Cet exercice permet de s assurer qu il existe un nombre minimum de sites par masse d eau. L utilisation des densités de points n est pas une fin en soi et la sélection des sites de surveillance doit avant tout se baser sur la connaissance du fonctionnement de la masse d eau. Le réseau doit être représentatif de l état général de la masse d eau. Il convient donc d étudier la représentativité des sites de surveillance avant de les intégrer au réseau. D autre part, dans le cadre du suivi d un aquifère multicouches où les différents niveaux doivent être surveillés, les densités recommandées n ont pas de sens. Dans ce type de cas, la densité de points sera, en apparence, largement supérieure aux recommandations. Afin de construire au mieux les réseaux, on trouvera dans l annexe 15 de ce document une méthodologie et des guides pour la mise en place d un réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines. Les annexes 16, 17 et 18 donnent également des exemples de stratégies développées dans les bassins pour mettre en place des réseaux de surveillance. Typologie de points de prélèvements Comme il est rappelé dans le «guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux», il existe trois types de points de prélèvements (qui ne concernent évidemment pas que l analyse des pesticides) : - Les forages destinés à l AEP : ils ont l avantage d être facilement accessibles, d être fréquemment pompés. Ils présentent par contre l inconvénient d un arrêt éventuel. En outre, si l existence dans certains cas d un périmètre de protection présente l avantage de traduire une connaissance préalable du fonctionnement du système, il constitue également un environnement protégé et donc non représentatif de la contamination. - Les forages agricoles : ils ont l inconvénient d une disponibilité souvent limitée aux époques d irrigation (problèmes de la mise en route des pompes). L autre inconvénient est le manque d information fréquente sur l état de ce type d installation (coupes géologique et technique insuffisantes, état du forage mal connu). On notera cependant que certains forages agricoles, servant notamment à l abreuvage des animaux, disposent d une pompe et fonctionnent en continu. Ces points constituent alors des sites de surveillance très intéressants pour le suivi des pollutions diffuses. - Les sources : leur avantage principal est d être représentative de l ensemble du bassin versant. Leur position d exutoire leur permet d intégrer toutes les caractéristiques chimiques des eaux de la nappe qui les alimentent. Elles permettent en outre de s affranchir : des perturbations de la qualité de l eau liées soit à la stagnation de l eau dans les forages non exploités, soit aux éventuelles contaminations directes par arrivée d eau superficielle dans les puits mal étanchéifiés. de la nécessité de pomper pendant un temps assez long. Leur inconvénient principal est de ne laisser aucun choix quant à leur positionnement. En outre l évaluation de l évolution de la qualité de l eau nécessite des mesures du débit de la source et donc l aménagement d un seuil dont le coût n est parfois pas négligeable. A cette liste s ajoutent également les forages industriels souvent conformes à la réglementation, ce qui permet de disposer du maximum d informations sur les caractéristiques de l ouvrage (coupes techniques et géologiques ). L inconvénient de ce type de site repose essentiellement sur l accessibilité du point de prélèvement. 19

19 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Quelque soit le niveau de connaissance de la masse d eau, il est recommandé de privilégier la sélection de sites «intégrateurs» de l état chimique des nappes. Ces sites peuvent être des sources ou des captages positionnés dans un drain. Dans certains cas, la sélection de points de surveillance qui permettent d identifier les relations entre la qualité des eaux superficielles et la qualité des eaux souterraines est également recommandée. Densités minimales pour le contrôle de surveillance Le Tableau 1 présente les densités minimales pour les sites de surveillance en fonction de la typologie des masses d eau. Avertissement : ces densités sont données à titre de guides pour les masses d eau dont le fonctionnement hydrogéologique est mal connu ou pour les masses d eau très hétérogènes. Plus généralement, elles permettent de disposer d un nombre minimum de points de mesure par masse d eau mais ne remplacent nullement la connaissance de l hydrogéologie locale et des pressions qui s exercent sur la masse d eau. Enfin, l utilisation de densités n implique pas que les sites de mesure soient répartis de manière homogène. Les valeurs proposées sont inspirées du RNES. 20

20 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les valeurs proposées sont inspirées du RNES. Type de la masse d eau Libre(s) et captif dissociés Libre Captif Densité minimale (nb points/km²) Karst 1/500 Non karst 1/500 1/3000 SEDIMENTAIRE Libre(s) et captif associés Captif dominant Libre dominant 1/3000 1/500 ALLUVIONS 1/500 SOCLE 1/3500 EDIFICE VOLCANIQUE 1/3500 INTENSEMENT PLISSE 1/3500 IMPERMEABLE LOCALEMENT AQUIFERE *cf. note Tableau 1 : densités minimales pour le réseau de surveillance de l état qualitatif des eaux souterraines. *Cas des masses d eau imperméables localement aquifères : Les zones aquifères présentes dans certains niveaux imperméables sont des systèmes très locaux. Il n existe, au sein d un même niveau ou d une même masse d eau, aucune continuité entre les différentes «poches» aquifères. Chaque site n est donc représentatif que de luimême. Dans un tel contexte, il est impossible de mettre en place un réseau représentatif de l ensemble de la masse d eau. Il est de même illusoire de proposer une densité minimale. La sélection des sites de surveillance devra donc être réalisée au cas par cas en tenant compte des connaissances sur le fonctionnement hydrodynamique du système. L utilisation d un modèle conceptuel est conseillée. D une manière plus générale, le regroupement des masses d eau est dans ce cas souhaitable. Il est également recommandé d effectuer des mesures dans des sites intégrateurs (rivière associée ou captage installé dans un drain). 21

21 Quoi? Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Dans l annexe V2.4.2, la DCE demande que «les paramètres fondamentaux suivants soient contrôlés dans toutes les masses d eau souterraine sélectionnées : - teneur en oxygène dissous, - ph, - conductivité, - nitrate, - ammonium.» La Directive rajoute que «les masses d eau définies conformément à l annexe II, comme risquant de ne pas atteindre le bon état sont également soumises à un contrôle portant sur les paramètres qui sont indicatifs de l incidence de ces pressions.» Il est donc impératif d analyser les paramètres cités ci-dessus et il convient de compléter cette liste par une sélection de substances. Le suivi de toutes les molécules de la liste des 33 substances prioritaires n est pas nécessaire pour les eaux souterraines en France (après avis pris auprès de la Commission Européenne, tenant compte des travaux en cours sur la Directive Fille). En effet, la mesure de ces substances est coûteuse, parfois analytiquement difficile, et compte tenu des budgets et du nombre déjà important d analyses à réaliser, il semblerait plus judicieux d optimiser les analyses en ne mesurant que les molécules susceptibles d être présentes dans une masse d eau. Il est ainsi demandé d ajouter à l analyse de type «photographique» réalisée tous les 6 ans les molécules qui, parmi la liste des 33 substances prioritaires, et compte tenu des pressions exercées sur la masse d eau, sont susceptibles d être présentes dans l eau souterraine. Il convient également de noter que l analyse de type «photographique» recommandée dans le cahier des charges de 2003 comprend déjà au moins 10 des 33 substances. En pratique, les substances prioritaires concernent d avantage les eaux de surface et le suivi de certaines d entre elles est déjà couvert par d autres textes législatifs. Or la DCE ne doit pas avoir de recoupement avec d autre textes (notamment la Directive ICPE ou les Directives Nitrates et Eau Potable). Pour le choix de ces paramètres il est proposé de suivre la démarche déjà adoptée pour le RNES et dont les objectifs (réseau patrimonial de connaissance) sont proches de ceux fixés par la DCE pour le contrôle de surveillance (cf. Annexe 11). Il est donc recommandé de suivre de façon systématique une liste de paramètres et de compléter cette liste par un choix de substances choisies en fonction du type de pression (agricole, urbain, industriel) susceptible de s exercer sur la ou les masse(s) d eau étudiée(s). Les paramètres cités dans l annexe VIII de la DCE et dans la Directive «eau potable» 98/83/CE pourront également être exploités. L ensemble des paramètres à retenir est reporté dans l annexe 3. La liste des paramètres à analyser pourra être enrichie ultérieurement en fonction des indications de la future Directive fille. Quand? Guides pour le choix des fréquences de prélèvements 22

22 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La Directive ne fournit aucune précision sur la fréquence nécessaire pour le contrôle de surveillance. Il est évident que la fréquence doit être adaptée aux conditions hydrogéologiques de la masse d eau et donc à la typologie de la masse d eau, et compte-tenu des objectifs de la DCE pour le contrôle de surveillance (réseau patrimonial de connaissance) les fréquences fixées pour le RNES sont suffisantes. Il est donc proposé d adapter ces dernières en fonction de la typologie des masses d eau. Afin de limiter les coûts d analyse, la fréquence devra également dépendre de la nature de la substance recherchée. Il n est, par exemple, pas nécessaire de doser les micropolluants minéraux à la même fréquence que les nitrates ou que certains micropolluants organiques. Les fréquences retenues seront donc variable en fonction de : - la typologie de la masse d eau (et donc de la rapidité des écoulements), - l importance du paramètre à analyser. Fréquences retenues pour le contrôle de surveillance Afin d adapter la fréquence à la nature du paramètre à doser, il est proposé de distinguer deux niveaux d analyse correspondant à des fréquences de mesure et à des groupes de paramètres différents : une analyse de type «photographique» réalisée tous les 6 ans : elle s applique à une liste complète de paramètres et permet de disposer régulièrement d un état complet de la masse d eau. Les paramètres retenus pour cette analyse sont ceux listés dans l annexe 3. Il s agit donc : des éléments majeurs, des composés azotés, des paramètres physico-chimiques in situ, des MES, de la silice et du fluor, des micropolluants minéraux et des micropolluants organiques correspondant à l environnement du point de mesure (urbain, agricole ou industriel). Cette photographie sera réalisée au début de chaque nouveau programme de mesure. Par mesure de précaution, si pour une masse d eau considérée comme «à risque» par l exercice de caractérisation, les résultats de l analyse complète ne mettent en évidence aucune pollution, il est conseillé de réaliser un nouveau bilan quelques mois plus tard. Ces analyses pourraient également ne porter que sur les paramètres indicateurs des pressions susceptibles de s exercer sur la masse d eau. Cette opération permet d éviter toute erreur d interprétation liée à un prélèvement réalisé au mauvais moment. des analyses 1 à 2 fois par an des principaux paramètres (il est impératif de réaliser un prélèvement en période de hautes eaux et un prélèvement en période de basses eaux). Cette démarche permet, pendant la période restante du programme, de disposer d une surveillance minimale des masses d eau. A ce niveau, les paramètres concernés sont les paramètres physico-chimiques in situ, les éléments majeurs, les MES, les matières organiques oxydables, la silice, et certains micropolluants organiques. Ces paramètres figurent dans le Tableau 2 et seront mesurés 1 à 2 fois par an suivant la typologie de la masse d eau (Tableau 3). Ces fréquences sont données à titre de valeurs minimales et il est évident que des analyses plus fréquentes seront les bienvenues (surtout si les réseaux déjà existants en disposent déjà!). L augmentation du pas de temps est particulièrement souhaitable pour les systèmes dont le taux de renouvellement est rapide. 23

23 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Physico-chimie in situ Température, Conductivité, ph, Eh, Oxygène dissous Eléments majeurs HCO - 3, CO 2-3, Cl -,SO 2-4, Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + Matières organiques oxydables Oxydabilité au KMnO 4 à chaud en milieu acide Matières en suspension Turbidité Fer total Manganèse total Minéralisation et salinité Dureté totale SiO 2 - Composés azotés NO 3 Phytosanitaires * Environnement rural NH 4 + Carbone Organique Dissous (COD) - famille des triazines (+ métabolites) - famille des urées substituées Tableau 2 : paramètres à analyser régulièrement pour le contrôle de surveillance. * Remarques sur l analyse des micropolluants organiques : - les familles proposées pour l analyse régulière des micropolluants organiques correspondent aux familles les plus fréquemment mesurées (cf. Ifen, 2001, «Les pesticides dans les eaux»). Cependant, afin de disposer d analyses plus pertinentes, il est recommandé de compléter cette liste en se renseignant, pour chaque masse d eau, auprès des groupes phyto régionaux sur les substances utilisées au niveau régional. - la liste des micropolluants organiques à mesurer régulièrement devra être révisée à chaque nouveau programme. Il s agit pour cela de réévaluer la liste des substances les plus fréquemment rencontrées en tenant compte de l apparition de nouvelles substances ou de la disparition de certaines autres. Il convient cependant dans ce dernier cas de rester prudent car étant donné la persistance des pesticides dans le milieu, il faudra, longtemps après l interdiction d utilisation de certaines molécules comme l atrazine, continuer de les mesurer. 24

24 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Type de la masse d eau Libre(s) et captif dissociés Libre Captif Karst Non karst Fréquences minimales 2/an* 2/an* 1/an SEDIMENTAIRE Libre(s) et captif associés Captif dominant Libre dominant 1/an 2/an* ALLUVIONS 2/an* SOCLE 2/an* EDIFICE VOLCANIQUE INTENSEMENT PLISSE 2/an* 2/an* IMPERMEABLE LOCALEMENT AQUIFERE* 2/an* *avec un prélèvement en période de hautes eaux et un prélèvement en période de basses eaux Tableau 3 : fréquences minimales de mesures pour le contrôle de surveillance s appliquant aux paramètres indiqués dans le tableau 2. En résumé le contrôle de surveillance correspond à une analyse tous les 6 ans de tous les paramètres (annexe 3) sur toutes les masses d eau, complétée par une à deux analyse(s) par an d une liste minimale de paramètres (Tableau 2) Spécifications pour le contrôle opérationnel Comme pour le Contrôle de Surveillance, 11 métaréseaux de contrôle opérationnel, un par district hydrographique, seront créés. Selon les besoins, compte-tenu de la variété des problématiques abordées par ce niveau de surveillance, des métaréseaux plus petits seront créés (ex. : métaréseau Directive Nitrates de la région X, idem pour les phytos, ). Qui? Le contrôle opérationnel s applique à «toutes les masses d eau ou tous les groupes de masses d eau souterraine qui, sur la base de l étude d incidence effectuée conformément à l annexe II et d un contrôle de surveillance, sont identifiées comme risquant de ne pas répondre aux objectifs visés à l article 4» (Figure 4). 25

25 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Caractérisation et estimation des risques 2004 Annexe II Procédure d estimation des risques A risques et non à risques Masses d eau risquant : 1. de ne pas atteindre le bon état 2. de montrer des évolution significative à la hausse Masses d eau transfrontalières Masses d eau sans risques Contrôle de surveillance 2006 Contrôle de surveillance A risques? Masses d eau encore considérées comme risquant : 1. de ne pas atteindre le bon état 2. de montrer des évolution significative à la hausse Masses d eau confirmées comme ayant : 1. un bon état 2. aucun risque significatif de détérioration 3. aucun risque d évolution significative à la hausse Oui Contrôle opérationnel Contrôle opérationnel Masses d eau d état médiocre Masses d eau d état médiocre: avec une évolution significative à la hausse ou une évolution renversée Masses d eau de bon état : avec une évolution significative à la hausse ou une évolution renversée Masses d eau de bon état Figure 4 : champs d application des programmes de surveillance de l état qualitatif des eaux souterraines. D après les travaux du groupe «Monitoring». Où? Le réseau à construire pour le contrôle opérationnel est approximativement un réseau d impact. Il devra être constitué des sites du réseau de surveillance complétés par d autres sites judicieusement sélectionnés pour suivre les pollutions identifiées (en aval des sources de pollution). Il ne s agit donc pas de déterminer une densité de points pour ce réseau (même si celle-ci sera nécessairement plus grande que pour le contrôle de surveillance). Il convient d avantage de sélectionner d autres points en fonction des conditions hydrogéologiques locales et de la nature de la pollution identifiée. Avertissement : la sélection de sites de surveillance supplémentaires pour le contrôle opérationnel nécessite un minimum de précautions. En effet, à l issu de cet exercice, le réseau sera composé de points dont les objectifs sont très variables (suivi d une installation classée, d une pollution diffuse,.). Il convient donc de rester prudent et d évaluer la pertinence des informations apportées par chaque site. Le mode de sélection des sites est très différent selon qu il s agit d une pollution ponctuelle ou d une pollution diffuse. Dans tous les cas, le réseau mis en place pour le contrôle opérationnel sera réévalué tous les 6 ans avec l application d un nouveau plan. 26

26 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Pollutions ponctuelles Le «réseau des forages des Installations Classées» peut convenir au contrôle opérationnel et à ce titre peut être inclus dans ce dispositif. A titre de rappel, le «réseau de forages relatif aux Installations Classées» désigne l ensemble des sites faisant l objet d une surveillance des eaux souterraines prescrite au titre de la réglementation sur les installations classées (notamment : article 65 de l arrêté du 2 février 1998, article 7 de la circulaire du 9 novembre 1989 sur les dépôts de carburants, l arrêté du 9 septembre 1997 modifié par l arrêté du 31 décembre 2001 et l arrêté du 18 décembre 1992 concernant les décharges de classe 1 et les décharges d ordures ménagères, les articles 3, 18, et 34.1 du décret 77/1133 du 21 septembre 1977 et leurs modifications). Plus de détails sur ces réseaux sont disponibles en annexe 6. Le guide méthodologique pour la mise en place et l utilisation d un réseau de forages permettant d évaluer la qualité de l eau souterraine au droit ou a proximité d un site (potentiellement ) pollué, publié par le MEDD en septembre 2001 doit être considéré comme un document de référence à utiliser pour le contrôle opérationnel. Concernant le choix des installations classées à intégrer au réseau de contrôle opérationnel, on peut s interroger sur l utilité d inclure TOUTES les Installations classées surveillées dans le réseau. Cette proposition exhaustive, ne pose guère de problèmes à partir du moment où l effort de bancarisation a été fourni. Le «TOUTES» ne semble pas utile et il est recommandé de veiller à prendre : Les sites classés 1 suite à une évaluation des risques (ESR), Les sites (notamment ceux en classe 2 suite à ESR) avec un impact avéré sur les sols et/ou présentant un risque potentiel pour les eaux souterraines, Les sites listés suite à une étude de «croisement avec la vulnérabilité des nappes» (cf. dossier BRGM). Les sites surveillés au titre de l article 65, des dépôts pétroliers, des décharges. Et, en choisissant par exemple les sites pour lesquels : Un des paramètres de pollution présente une tendance à la hausse, et/ou un des paramètres de pollution est présent avec une concentration supérieure ou égale aux valeurs guide VCI eau pour un usage sensible, par exemple. Le choix des sites devra nécessairement se faire en étroite concertation avec les DRIRE, et en veillant a avoir une bonne répartition géographique sur la masse d eau. Des discussions sur la bancarisation des résultats de ce suivi sont en cours entre DE et DPPR. 27

27 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Pollutions diffuses : où prélever? La sélection des sites pour le contrôle opérationnel devra tenir compte de la représentativité des points de prélèvements. Comme le souligne le «guide méthodologique relatif aux suivi des pesticides dans les eaux» (MEDD, 2002), les données existantes sur la représentativité des sites de mesures sont limitées. Il semble cependant acquis que les concentrations en phytosanitaires sont spatialement et verticalement hétérogènes. - hétérogénéité spatiale : les teneurs en phytosanitaires seraient non seulement variables dans les systèmes hydrogéologiques naturellement hétérogènes (socle, karsts, aquifères volcaniques, etc ) mais également dans des systèmes plus homogènes surmontés d une zone non saturée fissurée. Dans certains cas, comme les aquifères de socle, l hétérogénéité est telle que chaque site de surveillance n est représentatif que de lui-même. - hétérogénéité verticale : les concentrations mesurées dans les eaux souterraines peu profondes (0 à 10 m) représentent la pression polluante locale. Dans les horizons plus profonds (10 à 200 m), la représentativité des teneurs observées n est pas évidente car d une part ces eaux circulent dans des réseaux de fissures, d autre part des mélanges avec des eaux plus profondes peuvent subvenir. Compte-tenu des ces données, le guide méthodologique recommande que dans les aquifères de socle, les points de mesure captent les eaux peu profondes et soient aussi intégrateurs que possible (sources, zones d émergences). En contexte karstique, il est recommandé, s il existe, de privilégier la mesure dans un exutoire majeur. Pour les autres points d étude, il faut savoir qu un échantillonnage dans un drain n est pas toujours représentatif. La qualité de l eau peut localement être très différente de ce qu elle est en moyenne sur toute la nappe. Finalement, la représentativité des mesures des teneurs en pesticides dans les eaux souterraines est difficile à évaluer. Pour la plupart des typologies, ces teneurs sont spatialement hétérogènes. La sélection des sites de surveillance des produits phytosanitaires pour le contrôle opérationnel devra donc privilégier des sites intégrateurs comme les sources. Pour la localisation des points de prélèvements, la recherche de sites non soumis à des risques d apports ponctuels devra être une priorité. Il faudra donc éviter les points soumis à l influence d infrastructure routière ou ferroviaire, d exploitation agricole, de ruissellement, d exutoires de drainage ou de cours d eau. Pollutions diffuses : la Directive Nitrates Le suivi de la qualité mis en place pour répondre aux exigences de la Directive Nitrates 91/676/CEE sera pourra, à terme, être assuré grâce aux réseaux de surveillance prévuse au titre de la Directive-cadre sur l eau dès leur mise en place. Le contrôle de surveillance permettra de délimiter les zones vulnérables, le contrôle opérationnel sera utilisé afin de préciser ces zones et de mesurer l efficacité des programmes d action. La stratégie retenue jusqu à aujourd hui pour la sélection des sites pour la surveillance de la directive nitrate conduit à s interroger sur la représentativité des points. Ses principales limites sont les suivantes : - La majorité des sites sont des captages AEP (environ 2600), bénéficiant d un environnement plus favorable et sont donc mieux protégés des pollutions. Ces sites représentent donc des environnements particuliers qui ne sont pas nécessairement représentatif du milieu. En outre, si la teneur en nitrate dépasse la norme de 100 mg/l, ces captages peuvent être arrêtés et ne peuvent donc, souvent, plus être suivis dans le cadre de la Directive Nitrate. 28

28 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France - La profondeur de l échantillonnage n est pas indiquée, ni le rattachement à l aquifère ou à une masse d eau souterraine donnée. - Le réseau de surveillance n étant pas opérationnel avant 2006, il ne pourra être utilisé pour la prochaine campagnes de mesures de la surveillance Directive Nitrate, qui va démarrer en Néanmoins, il sera demandé que les points utilisés pour cette surveillance soient rattachés aux masses d eau. Pour les campagnes de surveillance suivantes, on pourra s appuyer sur le réseau de surveillance générale. La délimitation des zones vulnérables pourra être effectuée lors du contrôle de surveillance, et le contrôle opérationnel sera ciblé sur les zones à problèmes et par conséquence sur les zones vulnérables en ce qui concerne les nitrates. Attention : dans certaines régions, le réseau «Directive Nitrates» peut être qualifié de représentatif (en Basse-Normandie par exemple). Il est donc alors envisageable de l intégrer au contrôle opérationnel. On retiendra que, une fois que les réseaux DCE seront en place, le réseau «Nitrates» sera composé de tout ou d une partie des points du réseau de contrôle opérationnel pour le paramètre NO 3, complété par une sélection de points du réseau de contrôle de surveillance. Pour simplifier, par district : Réseau Directive NO 3 = (sélection) CO NO3 + sélection CS toutes zones Où CO = Contrôle Opérationnel et CS = Contrôle de Surveillance Echelle de représentation des résultats du contrôle opérationnel Pour chaque masse d eau, des pollutions ponctuelles et/ou diffuses seront suivies et caractérisées dans le cadre du contrôle opérationnel. L incidence de ces pollutions sur la totalité de la masse d eau sera, suivant leur étendue et leur nature, très variable. Afin de relativiser l importance de ces pollutions et de les comparer entre elles, il apparaît nécessaire de définir une échelle de représentation cartographique. Une échelle de 1/ semble adaptée à une représentation nationale des pollutions. Les modalités de rapportage à la Commission devraient être définies à l échelon européen. Quoi? La Directive ne fournit aucune précision sur la nature des paramètres à analyser pour le contrôle opérationnel. Les paramètres analysés seront ceux dont le caractère polluant aura été identifié par le contrôle de surveillance. Pour les pollutions ponctuelles, il est important de souligner que les substances analysées au niveau d une Installation classée sont spécifiques au site et fonction des produits stockés, fabriqués ou générés, des pollutions du sol ou de la nappe mises en évidences au droit du site lors d un diagnostic, des accidents et des incidents ayant eu lieu sur le site et susceptibles d être à l origine d une pollution. Ainsi d un site à l autre les paramètres suivis sont différents et justifiés. Un arrêté préfectoral définit clairement les paramètres et la fréquence du suivi. 29

29 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Dans l état actuel, il n est pas possible d imposer l analyse d autres substances que celles prévues par l arrêté préfectoral de façon à avoir un «tronc commun de paramètres suivis» pour toutes les Installations classées qui pourraient être retenues pour le réseau de forages du contrôle opérationnel. Il est par contre envisageable de permettre, sous certaines conditions, l accès au forage de surveillance pour des prélèvements destinés à des analyses complémentaires non prescrites par l arrêté préfectoral, qui ne seront pas à la charge de l exploitant. Sur les points d eau soumis à des pollutions ponctuelles, deux types de paramètres seront donc analysés : - les paramètres déjà suivis dans le cadre de la surveillance des installations classées et définis par arrêté préfectoral, - d autres paramètres sensibles de la masse d eau que le site pourrait aggraver. Mais attention, ces analyses, non prescrites par arrêté préfectoral, ne seront contrairement aux précédentes pas à la charge de l exploitant. Quand? La fréquence des contrôles opérationnels doit être choisie de manière à «détecter les effets des pressions». La DCE impose que cette fréquence soit au minimum d une fois par an. Pour ce type de contrôle, la fréquence de mesure pourra, par rapport au contrôle de surveillance, être augmentée en particulier pour les micropolluants minéraux et organiques. Les fréquences déjà utilisées dans le cadre du RNES semblent suffisantes (Tableau 4). Des fréquences plus importantes sont toutefois souhaitables, surtout si les conditions hydrogéologiques (taux de renouvellement rapide) et la nature du polluant le justifie. L utilisation de fréquences minimales n est pas une fin en soi et ne doit pas remplacer l analyse du milieu, de ses caractéristiques et des pressions qu il subit. 30

30 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Type de la masse d eau Libre(s) et captif dissociés Libre Captif Karst Non karst Fréquences minimales 1/mois 2/an* 1/an SEDIMENTAIRE Libre(s) et captif associés Captif dominant Libre dominant 1/an 2/an* ALLUVIONS 2/an* SOCLE 2/an* EDIFICE VOLCANIQUE INTENSEMENT PLISSE 2/an* 2/an* IMPERMEABLE LOCALEMENT AQUIFERE* 2/an* *avec un prélèvement en période de hautes eaux et un prélèvement en période de basses eaux Tableau 4 : fréquences minimales recommandées pour le contrôle opérationnel. Quelques recommandations particulières peuvent être faites pour le suivi des pollutions ponctuelles et des pollutions diffuses. Pollutions ponctuelles : quand prélever? En général, en application de l article 65 de l arrêté du 2 février 1998, le suivi de la qualité des eaux souterraines au niveau des Installations classées, est au minimum de deux fois par an, avec une mesure en période de hautes eaux et la seconde en période de basses eaux. La fréquence du suivi, spécifique au site, est prescrite par l arrêté préfectoral. Cette fréquence a fait l objet au préalable d une proposition justifiée de la part de l exploitant, acceptée par l inspection des installations classées, en fonction de la spécificité de la zone non saturée, des caractéristiques hydrodynamiques de la zone saturée et des caractéristiques des polluants (cf. guide méthodologique MATE BRGM, 2001). En pratique, le suivi des sites ayant une pollution avérée est le plus souvent d une fois par trimestre. On se référera donc pour le suivi des pollutions ponctuelles, non pas aux fréquences présentées dans le Tableau 4 mais aux fréquences imposées par l arrêté préfectoral. 31

31 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Pollutions diffuses : quand prélever? Le «guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux» fournit quelques recommandations sur la fréquence des prélèvements à réaliser pour l analyse des produits phytosanitaires : - la totalité des prélèvements d une même série, pour un même bassin, devra impérativement être réalisée sur une durée la plus courte possible. Cette précaution permet d éviter les effets d événements susceptibles d influencer les flux de pesticides comme par exemple un épisode pluviométrique majeur, le début des irrigations ou encore un traitement des cultures. - Combien de mesures par an? Des études récentes ont montré que dans certains contextes (karstique et alluvial fortement influencé par la rivière notamment), des prélèvements hebdomadaires étaient nécessaires pour identifier certains épisodes de contamination. De telles fluctuations ont également été observées dans des nappes plus profondes avec un pas de temps bi-hebdomadaire. En dehors des aquifères captifs profonds, les fréquences minimales proposées (Tableau 4) sont donc insuffisantes pour caractériser correctement la contamination d une masse d eau par les pesticides. Des fréquences au moins mensuelles seraient souhaitables. - A quelle période prélever? il n existe pas de réponse simple à cette question. La vitesse de transfert des pesticides dans le sol et la zone non saturée est en effet très variable en fonction de la nature de ces derniers. Il existe en outre des variations interannuelles liées à la variabilité des conditions climatiques. Enfin, les temps de transit les plus courants sont supérieurs à l année si bien que l observation d une valeur en nappe ne pourra jamais être mise en relation avec l année n ou n-1 ou n-x. Compte-tenu de tous ces éléments, il est n est donc pas évident, en dehors des nappes connues pour leur temps de transit très rapide, de préconiser des prélèvements en lien direct avec les périodes de prélèvements. Des campagnes réalisées peu de temps après la période d épandage peuvent cependant se révéler utiles, car si on observe une apparition rapide de produits phytosanitaires dans un système dont le temps de réponse est a priori lent, on aura alors une information précieuse, soit sur un mode de fonctionnement différent de celui suspecté, soit d une mauvaise qualité du point d observation Assurance qualité La qualité des données fournies par les réseaux est essentielle. Elle détermine la validité des conclusions que les résultats issus des réseaux auront permis de formuler. Il est donc indispensable de s assurer que chaque étape (prélèvement et analyse en particulier) est réalisée conformément à des normes ou à des recommandations de qualité. Echantillonnage Au cours des différentes opérations d échantillonnage (préparation, prélèvement, conditionnement et stockage de l échantillon), différentes réactions peuvent avoir lieu et peuvent modifier la composition chimique d origine d e l échantillon. C est pourquoi il est indispensable de s assurer que l échantillonnage a été réalisé en respectant un certain nombre de bonnes pratiques. Ces guides de bonne pratique qui assure la qualité d un échantillon sont détaillés en Annexe 9. On pourra également se reporter au fascicule de documentation de l AFNOR FD X Pour les pesticides, on pourra se reporter au «guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux». 32

32 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Analyse Pour l analyse des échantillons, il existe pour chaque paramètre différentes méthodes de mesure. Certaines méthodes sont validées par des normes. Ces méthodes sont référencées par le SANDRE. Les principales méthodes sont présentées dans l Annexe 9. Pour l analyse plus spécifique des pesticides, il est conseillé de consulter le «guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux». La qualité de l analyse doit être assurée et validée par le laboratoire. C est pourquoi, il est nécessaire que pour le choix du laboratoire les exigences suivantes soient respectées : - accréditation COFRAC pour tous les paramètres, - agrément ministériel, - affiliation à des programmes d intercalibration, - utilisation de méthodes normalisées (AFNOR) ou validées (cf. listes SANDRE) Il est également très important de bien s assurer auprès du laboratoire que, pour chaque paramètre, le seuil de détection utilisé est inférieur à la norme et/ou seuil indiqué dans la définition du bon état chimique (attendre la future Directive fille). 2.2 Surveillance des zones protégées Définitions et recommandations de la DCE D après l article 6, le registre des zones protégées peut inclure pour les eaux souterraines : - «les masses d eau utilisées pour le captage d eau destinée à la consommation humaine fournissant en moyenne plus de 10 m3 par jour ou desservant plus de 50 personnes, et les masses d eau destinées dans le futur à un tel usage» (article 7), - les zones vulnérables nitrates établies conformément à la Directive Nitrates (91/676/EEC), - les sites Natura 2000 établis conformément à la Directive Habitats (92/43/EEC) ou à la Directive Oiseaux (79/409/EEC), L article 7 précise les conditions de surveillance des masses d eau exploitées pour l AEP. Il est demandé aux Etats membres : d identifier les masses d eau exploitées pour l AEP fournissant plus de 10 m3/jour, ainsi que les masses d eau destinées à un tel usage dans l avenir, de surveiller les masses d eau fournissant plus de 10 m3/jour en s assurant qu elles respectent les normes de qualité définies par la Directive 98/83/CE, de surveiller les masses d eau fournissant plus de 100 m3/jour non seulement en s assurant qu elles respectent les normes de qualité définies par la Directive 98/83/CE, mais aussi en les incluant au réseau de surveillance décrit précédemment (annexe V). Remarque : le respect de la Directive 98/83/CE implique que la qualité de l eau captée avant traitement ne soit pas affectée par les activités humaines de telle manière qu il serait nécessaire d augmenter le traitement de purification pour atteindre les normes fixées par cette Directive. 33

33 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Identification des ME exploitées pour l AEP fournissant >10m3/j Respect des normes de la Directive 98/83/CE ME fournissant >100m3/j Surveillance (type annexe V : intégration au réseau de surveillance) Figure 5 : résumé des exigences de la DCE pour la surveillance des zones protégées au titre du captage pour l AEP. Les masses d eau fournissant plus de 100 m 3 /jour pour l alimentation en eau potable doivent faire l objet d une surveillance selon les exigences de surveillance de l annexe V de la DCE. Cependant, dans la mesure où dans le cadre du réseau de contrôle de surveillance il a été décidé de suivre TOUTES les masses d eau souterraine, les exigences de la DCE en matière de surveillance des masses d eau captées pour l AEP n ont aucune conséquence sur la définition des programmes de surveillance. Tout est déjà suivi dans le réseau de contrôle de surveillance. Aucun ajout n est nécessaire pour la surveillance des zones protégées. En pratique, lors de la sélection des sites de surveillance, il conviendra de faire attention au fait que les données acquises par les DDASS ne seront pas toujours suffisantes, en terme de fréquence notamment. Ainsi, soit ces points ne peuvent pas être sélectionnés, soit des analyses complémentaires sont à prévoir. Si pour les eaux de surface des contrôles additionnels sont requis (annexe V.1.3.5), il n en est pas de même pour les eaux souterraines. Rien n est demandé à ce sujet dans l annexe V.2. Aucun contrôle additionnel dans les masses d eau souterraine n est donc demandé pour la surveillance des zones protégées. 34

34 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Implications pour la surveillance des masses d eau captées pour l AEP Si la Directive mentionne les captages AEP comme des cas particuliers, il est important de noter qu en France quasiment toutes les masses d eau sont captées pour l AEP. D autre part, il n existe dans la Directive aucune spécification liée à la surveillance de ces zones protégées si ce n est le respect des normes fixées par la Directive Eau potable 98/83/CE. Il suffit donc d introduire dans la liste des paramètres à analyser pour le contrôle de surveillance, les paramètres cités par la Directive eau potable. Pour évaluer l atteinte des objectifs fixés par la DCE pour les zones protégées, les guides européens recommandent : - d établir la composition chimique de l eau captée avant tout traitement de purification. Cette analyse devrait tenir compte de tous les paramètres pouvant affecter l ampleur du traitement requis pour l approvisionnement en eau potable. Aux termes de l Annexe II 2.3(c), les États membres sont requis de recueillir et de mettre à jour des informations sur la composition chimique de l eau captée en (i) des points de captage fournissant en moyenne 10 m 3 ou plus par jour, que cette eau soit ou non destinée à la consommation humaine et, (ii) des points desservant au moins cinquante personnes. - au cours de chaque période de plan, collecter, si possible, les informations sur la composition de l eau captée, en proportion avec les risques encourus par la qualité de l eau, telle qu elle est définie aux termes de la procédure d évaluation des risques en Annexe II. Cela devrait permettre de détecter une détérioration quelconque de la qualité de l eau captée, qui pourrait affecter l importance du traitement de purification requis pour produire de l eau potable et indiquerait, par conséquent, que les objectifs de la zone protégée n ont pas été remplis. - établir un modèle conceptuel du système d eaux souterraines dont l eau est captée. Ce modèle devrait être proportionné aux risques prévus de ne pas répondre aux objectifs fixés et permettre d élaborer, si besoin est, les mesures indispensables pour protéger la zone de recharge de toute invasion de polluants qui ne permettrait pas d atteindre les objectifs fixés pour la zone protégée. Pour la surveillance de ces zones, on s appuiera donc sur les analyses en eaux brutes du contrôle sanitaire, prévues par le décret du 20 décembre 2001 (voir annexe 13) et disponibles sur ADES. 35

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36 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 3 Surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines Les réseaux de surveillance du niveau piézométrique des eaux souterraines doivent aujourd hui évoluer pour répondre à plusieurs objectifs : - le suivi de l état quantitatif des masses d eau souterraines pour la DCE - l exercice de la Police de l Eau - la prévision des crues Ces objectifs étant différents, les besoins associés (densité de points, fréquence de mesure, mode de transmission des résultats) le sont également. Au final, les réseaux piézométriques doivent répondre à l ensemble de ces besoins, quitte à ce que le fonctionnement de l ensemble des points ne soit pas homogène. 3.1 Surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines au titre de la Directive Cadre sur l eau La surveillance de l état quantitatif des masses d eau souterraine au titre de la DCE ne constitue qu un seul et unique métaréseau. La DCE n introduit pas la notion de contrôle de surveillance et de contrôle opérationnel comme pour l état qualitatif. Qui? Concernent les objets à surveiller pour le suivi de l état quantitatif, la DCE est claire. La surveillance s applique à «toutes les masses d eau ou groupes de masses d eau». Ce point est d ailleurs clairement inscrit dans la DCE qui demande, dans son annexe V.2.2.1, aux Etats Membres de concevoir un réseau de surveillance des eaux souterraines «de manière à fournir une estimation fiable de l état quantitatif de toutes les masses d eau ou tous les groupes de masses d eau souterraine». Des regroupements sont toutefois possibles. Il convient donc de tout surveiller, y compris certains types de masses d eau comme les masses d eau alluviales qu il ne semblerait pas pertinent d intégrer au réseau du fait de leur complexité et de leurs liens étroits avec une rivière. Il n est cependant pas interdit de sélectionner des points de surveillance situés en rivière dans le réseau de suivi quantitatif de ces nappes. Il est en effet admis que, dans certains cas, la mesure du débit d une rivière donne une information plus pertinente et/ou moins onéreuse qu un niveau piézométrique. Ce choix stratégique est à prendre en tenant compte du fonctionnement de la nappe (ce qui est valable pour la Loire ne l est pas nécessairement pour la nappe d Alsace). Cependant, afin d optimiser le réseau, le regroupement de masses d eau souterraine est possible. De tels regroupements pourront être réalisés dans les cas suivants : - si plusieurs masses d eau ont les mêmes caractéristiques hydrogéologiques et sont sujettes aux mêmes pressions, - si l état des connaissances sur le fonctionnement hydrogéologique de certaines masses d eau sont insuffisantes, - si un milieu, composé de plusieurs masses d eau, est très hétérogène et nécessite donc un contrôle «aval» (intégrateur). 37

37 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Dans tous les cas, il convient de s assurer que les contrôles qui seront réalisés sur une partie de ces groupes seront suffisamment représentatifs de l ensemble des masses d eau qui forment le groupe. Quoi? Les paramètres à mesurer sont : - le niveau piézométrique de la masse d eau si le site de mesure est un piézomètre ou un forage, - le débit dans le cas d une source ou d une rivière. Où? Problématique A propos de la densité des points de mesure, aucune valeur n est imposée par la DCE. Cette dernière précise uniquement que «le réseau doit comporter suffisamment de points de surveillance représentatifs pour évaluer le niveau de l eau dans chaque masse d eau ou groupe de masses d eau» (Annexe V.2.2.2). Une attention particulière est toutefois demandée pour les masses d eau risquant de ne pas atteindre les objectifs environnementaux fixés par l article 4, et pour les masses d eau transfrontalières. S il est alors possible de fixer une densité minimale par type d aquifère (comme c est le cas pour le RNES), il apparaît que ce type de démarche n est pas une fin en soi, mais que cela permet de disposer de valeurs guides. Le choix du nombre de points et de leur positionnement doit avant tout se faire en fonction de la connaissance du fonctionnement hydrodynamique de la masse d eau et de sa complexité. Il est pour cette raison normal de disposer dans certains aquifères de densités en apparence largement supérieures aux valeurs guides. C est en particulier le cas des aquifères multicouches pour lesquels il convient d installer des piézomètres dans chacun des niveaux, ce qui en surface donne l impression d une forte densité de points. Certains bassins comme celui de Seine-Normandie ont fait le choix de délimiter assez largement les extensions des masses d eau libres sous couverture. Pour ces zones, il est recommandé d utiliser les densités minimales requises pour les nappes captives. La densité du réseau doit non seulement dépendre du type d aquifère mais aussi de l importance des pressions qui s exercent sur chaque masse d eau. En outre, l objectif du cahier des charges est autant que faire se peut de s appuyer sur les réseaux déjà existants. Autrement dit, selon la nature des objectifs visés (DCE, police de l eau ou crues) et selon l importance des pressions qui s y exercent, la densité sera nécessairement variable. Le choix et le positionnement des sites devront d avantage dépendre des conditions hydrogéologiques de chaque masse d eau (et notamment du taux de renouvellement de l eau) et des pressions identifiées. L utilisation d un «modèle conceptuel» tel que celui décrit par le groupe de travail européen «monitoring» est recommandée (cf. annexe 2). Ce type d approche permet de représenter les écoulements et les pressions et de positionner au mieux 38

38 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France les sites de mesure. La méthodologie développée par le BRGM 1 et dont l application au bassin Adour-Garonne donne une illustration devra également être exploitée. Il est toutefois demandé de s assurer que les points ainsi sélectionnés sont suffisamment nombreux par rapport aux dimensions de la masse d eau. Il faut donc vérifier que la densité de points ainsi obtenue est supérieure ou égale à la densité minimale recommandée (Tableau 5). Enfin, il faudra bien évidemment s assurer de la qualité de l ouvrage en vérifiant les points suivants : - conditions d accès et localisation - coupe technique et géologique : l'ouvrage recoupe-t-il complètement l'horizon aquifère?, ou alors plusieurs horizons?, existence de cimentation, position des crépines? - position de l'ouvrage par rapport aux limites, conditions de drainance entre aquifères, influence et interaction d'ouvrages proximaux - pérennité de l ouvrage L'utilisation d'ouvrages exploités voire sous l'influence d'autres ouvrages ou aménagements est à éviter autant que possible. Par ailleurs, dans un souci de pérenniser le suivi des variations piézométriques en situation extrême notamment en basses eaux, il convient de s'assurer que l'ouvrage recoupe intégralement la zone de battement de la nappe. Densités minimales L utilisation de densités minimales permet de disposer d un nombre minimum de points de mesure par masse d eau. Il est cependant important de préciser que ce type de démarche n implique pas que ceux-ci soient répartis de façon homogène. Comme le paragraphe précédent le souligne, la sélection des sites de mesure, mais également le nombre de points par masse d eau, doivent être adaptés à la vitesse des écoulements et donc indirectement à la typologie de la masse d eau. Le Tableau 5 présente les densités minimales retenues pour chaque type de masse d eau. Même si l utilisation de densités minimales est particulièrement utile pour les systèmes dont le fonctionnement hydrogéologique est mal connu, leur application est exigée pour toutes les masses d eau de manière à vérifier que chacune dispose d un nombre suffisant de sites de surveillance. 1 «Méthode de détermination par système aquifère des niveaux de surveillance de la piézométrie et de la qualité des eaux souterraines», Rapport BRGM R38856,

39 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Type de la masse d eau Libre(s) et captif dissociés Libre Captif Densité minimale (nb/km²) Karst 1/500 Non karst 1/500 1/3000 SEDIMENTAIRE Libre(s) et captif associés Captif dominant Libre dominant 1/3000 1/500 ALLUVIONS 1/500 SOCLE 1/7000 EDIFICE VOLCANIQUE 1/7000 INTENSEMENT PLISSE 1/7000 IMPERMEABLE LOCALEMENT AQUIFERE* Cf. note* * l application stricte d une densité à ce type de système est relativement abusive. Les points de mesure ne seront le plus souvent représentatifs que d eux-mêmes. Tableau 5 : densités minimales pour la surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines * cas des imperméables localement aquifères : le regroupement de ce type de masses d eau est souhaitable. Pour une meilleure représentativité, il est également recommandé d effectuer des mesures du débit de base dans une éventuelle rivière associée à ces nappes ou dans un drain. Remarque : si la mesure de l état quantitatif se fait le plus souvent sur des piézomètres et des forages, il est rappelé que l utilisation de sites «intégrateurs» comme les sources est possible. Ce type d approche est particulièrement recommandé pour les systèmes karstiques et de socle. Le suivi dans certains cas du niveau de base des rivières est également possible. Quand? guides pour la détermination de la fréquence de mesure du niveau quantitatif : D après l annexe V de la DCE, la fréquence de surveillance du niveau des nappes «doit être suffisante pour permettre l évaluation de l état quantitatif de chaque masse d eau souterraine ou groupe de masses d eau souterraine compte tenu des variations à court et long termes des recharges». Elle doit être particulièrement ajustée pour les masses d eau risquant de ne pas atteindre les objectifs environnementaux fixés par l article 4 et pour les masses d eau transfrontalières. Aucune fréquence de mesure n est donc strictement imposée. 40

40 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La fréquence retenue devra dépendre de la nature de la masse d eau (des conditions hydrogéologiques) et de l importance de la pression exercée sur la ressource. L utilisation d un «modèle conceptuel» est recommandée (voir annexe 2). Ce type d approche permettra d ajuster la fréquence en fonction des particularités locales et de choisir par exemple une fréquence plus importante pour un système dont la variabilité temporelle est importante ou dont la réponse à une pollution est rapide. Toutefois, afin de disposer d un nombre suffisant de mesures, des fréquences minimales sont proposées (voir paragraphe suivant). Enfin le matériel utilisé pour la mesure, l enregistrement et le stockage des données devra être ajusté en fonction des particularités de chaque site en tenant compte des avantages et des inconvénients de chaque méthode (cf. annexe 4). Fréquences minimales pour le suivi quantitatif des eaux souterraines La fréquence nécessaire pour le suivi du niveau d eau des masses d eau doit être adaptée aux objectifs particuliers de chaque masse d eau. On distinguera donc deux cas : soit l objectif principal est axé sur la gestion et/ou l alerte : il est dans ce cas recommandé d utiliser un enregistrement numérique et télétransmis du niveau d eau (cf. annexes 4 et 5 pour plus de détails), soit l objectif principal est de mieux connaître le système : l enregistrement continu n est alors pas indispensable et des pas de temps plus espacés devraient suffire. Les fréquences retenues devront toutefois respecter les guides indiqués dans le Tableau 6. Il s agit bien de fréquences minimales, ce qui signifie que l application d un pas de temps plus fin, s il est techniquement et économiquement possible, est le bienvenu. L enregistrement automatique et la télétransmission des données sont des objectifs à atteindre pour l équipement des points de surveillance du réseau piézométrique, y compris en nappe captive lorsque c est pertinent. Il est également recommandé de veiller à la pérennité d un point au moment de sa sélection. Si bien sûr aucune certitude n est acquise sur ce sujet, la pérennité est un facteur qui doit être évalué et pris en compte lors de la sélection d un point de mesure. Ainsi, un certain nombre de facteurs doit être évalué lors de la sélection des sites. Ces facteurs sont principalement : l accessibilité du site, le type de propriétaire, le type d usage du point, l état de l ouvrage. Ces facteurs ont des conséquences à la fois sur la qualité de la donnée produite mais aussi sur le coût de la gestion du site (travaux à prévoir, ). Les fréquences minimales qui sont proposées dans le Tableau 6 ont été adaptées à la typologie de la masse d eau (c est à dire au régime d écoulement de la nappe) mais également à l existence éventuelle d une pression anthropique (présence de pompages). Il s agit donc d estimer le risque pour la masse d eau de ne pas atteindre le bon état quantitatif et d augmenter dans ce cas la fréquence de mesure du niveau d eau. L évaluation de ce risque sera essentiellement basée sur les résultats de l exercice de caractérisation (présence de pompages sur la masse d eau ou sur une masse d eau voisine avec laquelle des communications existent). Au cours du programme de surveillance de l état quantitatif d une masse d eau, la fréquence pour être réajustée en tenant compte de l évolution des pressions qui s exercent sur celle-ci. 41

41 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Type de la masse d eau Pression? Fréquence minimale Karst Oui 1/j Non 1/semaine Non Oui 1/semaine karst Non 1/15j Libre(s) et captif dissociés Libre Captif Oui Non 1/mois 2/an* SEDIMENTAIRE Libre(s) et captif associés Captif dominant Libre dominant Oui 1/mois Non 2/an* Oui 1/semaine Non 1/15j ALLUVIONS Oui 1/semaine Non 1/15j SOCLE Oui 1/semaine Non 1/15j EDIFICE VOLCANIQUE Oui 1/semaine Non 1/15j INTENSEMENT PLISSE Oui 1/semaine Non 1/15j IMPERMEABLE LOCALEMENT Oui 1/semaine AQUIFERE* Non 1/15j * avec un prélèvement en période de hautes eaux et un prélèvement en période de basses eaux Tableau 6 : fréquences de mesure minimales pour la surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines. 3.2 Surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines au titre de la Police de l Eau Dans le cadre de l exercice de la police de l eau, les objectifs des réseaux de surveillance sont différents de ceux fixés par la DCE. Les stratégies d implémentation des réseaux sont donc également différentes. Le cadre de l'exercice de la police de l'eau dont le fondement repose sur le Code de l'environnement notamment son article L211-1 a pour objectif premier une gestion équilibrée de la ressource en eau. Différentes voies d'action concourent à la poursuite de cet objectif, parmi lesquelles l'action réglementaire ou police de l'eau qui repose sur les régimes d'autorisation et de déclaration qui régissent les installations, ouvrages, travaux et activités réalisés à des fins non domestiques par toute personne publique ou privée, et entraînant des prélèvements sur les eaux superficielles ou souterraines, restitués ou non, une modification du niveau ou du mode d'écoulement des eaux ou des déversements, écoulements, rejets 42

42 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La gestion quantitative des eaux souterraines au travers de l'action des autorités de police de l'eau, responsables de leur conservation, dotées du pouvoir de réglementation (autorisation de prélèvements notamment) et d'arbitrage entre les différents usages doit consister, essentiellement à prévenir la surexploitation des nappes et anticiper les situations de crise (crue de nappe et étiage sévère) et par conséquent disposer des indices qui les annonceraient. Elle doit permettre l'adéquation entre l'offre (ressources disponibles), la demande (prélèvements) et les contraintes (préservation des milieux). L'appréciation de l'impact des activités réglementées et de leur compatibilité avec les objectifs visés ci dessus se mesure au travers d'une étude d'incidence, dont la production incombe au pétitionnaire. Cette étude doit notamment décrire de façon précise l'état initial, les effets de l'activité sur la ressource et les milieux aquatiques associés et enfin les mesures compensatoires prises pour y remédier. Il importe de ce fait que les services chargés de l'exercice de la police de l'eau, à l'échelle du département, puissent disposer des éléments de connaissance nécessaires à l'appréciation du contenu et de la valeur de ces études d'incidences. Le besoin d'un accès aux informations concernant les ressources en eau souterraine s'exprime également de la part des services de police de l'eau dans le cadre des cellules "sécheresse" pour la mise en œuvre des actions de la limitation voire de suspension provisoire des usages de l'eau Il revient également aux services de police de l'eau de proposer aux préfets les prescriptions techniques qui garantissent les objectifs de gestion équilibrée précisés par les SDAGE. Enfin, dans le cas d'enjeux importants, les services de police de l'eau doivent pouvoir s'appuyer sur des outils de modélisation qui ne peuvent être conçus ni fonctionner sans des données détaillées et fiables. En général, on constate donc que le besoin en connaissance, pour l'exercice de la police de l'eau, s'exprime notamment pour ce qui concerne les ressources en eau souterraine sur les données variables dans le temps, en premier lieu les variations de charge hydraulique (niveaux, pressions), donc les variations des réserves des nappes souterraines, domaine qui reste encore aujourd'hui à l'échelle du territoire français à un niveau de connaissance inégal et donc localement partiel. Ces données demandent également à être traduites et décrites au travers des fonctions : - de stockage à laquelle sont associées les notions de réserves totale, renouvelable ; - de transfert d'eau : dynamique des écoulements (directions, gradients) ; - de transfert de pression : sensibilité des nappes captives ; Les inconvénients les plus répandus - sans être exhaustif - liés à l'absence de ce type d'informations sont généralement l'impossibilité de diagnostiquer les causes de diminutions constatées de production des captages, de l'accroissement local des rabattements de niveaux 43

43 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France dynamiques, de diminution importante des débits des cours d'eau tributaires ou de sources liées à des faiblesses temporaires d'alimentation des nappes en année sèche ou même normale voire à des surexploitations entraînant un épuisement progressif des réserves sources généralement de conflits d'usages et d'atteintes parfois irréversibles aux milieux aquatiques. L'échelle de réflexion à retenir dans le contexte actuel de mise en œuvre de la directive cadre européenne 2000/60/CE sur l'eau pourrait être les masses d'eau dont les limites sont en cours de définition à l'échelle des 6 grands bassins hydrographiques, même s'il n'est pas exclu qu'un découpage de ces dernières ne soit parfois nécessaire pour coller au plus près des entités sur lesquelles des mesures de gestion sont en cours d'élaboration ou encore prévues et pour lesquelles des besoins ont d'ores et déjà été exprimés (périmètres de SAGE par exemple). Il importe par ailleurs que la réflexion puisse s'appuyer sur les conclusions des études diagnostic des réseaux existants qui doivent être engagées - et qui le sont déjà pour certains - comme le prévoit la circulaire du 26 mars 2002 sur le système national d'information sur l'eau. En conclusion, par rapport au réseau de surveillance de l état quantitatif des masses d eau souterraine établi pour la DCE le réseau piézométrique doit être renforcé pour répondre aux besoins de la police de l eau, qui revient à l équivalent du «contrôle opérationnel» de l état chimique, mais cette fois pour l état quantitatif Densité des réseaux Comme il a été dit dans le chapitre précédent, l utilisation de densités minimales n est pas une fin en soi. Il s agit cependant d avoir un indicateur de l importance du réseau. Cette densité va tout d abord dépendre pour chaque masse d'eau de la possibilité à rechercher et délimiter des zones de groupement homogène des facteurs qui régissent le régime des nappes souterraines - zones où l'on pourra présumer que les variations piézométriques doivent être à peu près identiques parce que régies par les mêmes facteurs (caractéristiques physiques du milieu aquifère, position dans le système aquifère par rapport aux limites, conditions de recharge,..). Dans tous les cas, et bien que l on puisse pas donner de densités minimales, le réseau mis en place pour l exercice de la police de l eau devra être plus dense que le réseau quantitatif de la DCE. A titre d exemple, on pourra citer le cas (extrême!) de la densité du réseau de suivi piézométrique de la nappe de Beauce en région Centre : 77 stations dont 17 automatisées pour 7000 km2 soit environ 1 station pour 100 km2 pour un complexe aquifère - marqué par un fort anthropisme -pour lequel l'action de la police de l'eau au travers notamment de la régulation des prélèvements s'est fortement développée depuis une dizaine d'année, nécessitant une connaissance importante et fiable de ces derniers et de leur impact sur la ressource. Il conviendra donc de pouvoir distinguer les points utilisés au titre de la police de l eau uniquement de ceux utilisés également pour la surveillance au titre de la directive cadre, qui seront utilisés pour l évaluation de l état de la masse d eau. 44

44 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Critères de choix des stations Pour le choix des sites de mesure, la démarche est la même que cette présentée dans le paragraphe 0 (privilégier l utilisation d un modèle conceptuel, vérifier la qualité des ouvrages ) Fréquence de mesures Si l'on se réfère à nouveau au protocole national de 1999, la fréquence minimum proposée était la mesure hebdomadaire à l'exception des nappes captives pour lesquelles une fréquence mensuelle était retenue. L'expérience dans ce domaine montre qu'à l'exception des stations pour lesquelles seul le recours à la mesure manuelle n'est possible, l'équipement des sites en centrales d'acquisition automatiques de mesures horaires télé transmises est un plus indéniable notamment pour la gestion des situations de crise - cellule sécheresse par exemple (voir également indicateur nappe de Beauce ou dispositif de gestion des prélèvements pour l'irrigation du maïs dans les bassins versants du Colin Ouatier (Cher) Contribution des réseaux piézométriques à la prévision des crues Les inondations récentes de la Somme sont venues rappeler l importance de la contribution des nappes aux phénomènes de crues. Dans les zones sensibles aux inondations par remontée de nappe, le choix de localisation des piézomètres doit également prendre en compte les besoins d information des services de prévision des crues. Par conséquent, il convient que les services de prévision des crues soient associés aux réflexions préalables à l extension des réseaux. Là-aussi, l'équipement des sites en centrales d'acquisition automatiques de mesures horaires télé transmises est un plus indéniable pour la gestion des situations de crise. Afin d identifier les zones soumises au risque d inondation par remontée de nappes, des travaux sont menés par le BRGM sous le pilotage de la DPPR (Bureau des risques naturels). Le premier volet de ces travaux est achevé et s'intitule : "Etude de sensibilité aux remontées de nappes. Méthodologie et application à 20 secteurstests de France métropolitaine - BRGM/RP FR, avril 2003". La disponibilité de ce travail est pour l'instant limitée aux 20 départements étudiés (diffusé sur CD ROM à l'ensemble des services déconcentrés et structures locales concernées (CG, AE, EPTB, etc.). Un CDRom a été adressé à chacun (seul support actuellement disponible). Dans la seconde tranche (2003), outre la finalisation des départements métropolitains (sur terrain sédimentaire), il est prévu une mise à disposition par Internet de ce travail. Le besoin de distinction entre points servant uniquement à l annonce de crues et points servant également à la surveillance de la directive cadre sera également nécessaire. 45

45 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 4 Règles de gestion des réseaux et de bancarisation des données en lien avec l évolution de la banque ADES 4.1 Règles de gestion des réseaux Les travaux du groupe technique cité en introduction ont permis de préciser les règles de gestion des réseaux sur les eaux souterraines. L ensemble de ces règles est présenté dans le rapport du SANDRE annexé à ce document (SANDRE, «Définitions et Règles de gestion des réseaux de mesure et des masses d eau en eaux souterraines dans ADES» ) De ce document on retiendra plus particulièrement la définition et les règles de gestion des réseaux et des métaréseaux : - on appelle réseau élémentaire ou réseau physique un ensemble de points gérés par un seul maître d ouvrage, - un métaréseau correspond à un ensemble de points appartenant à des réseaux élémentaires (un réseau élémentaire pouvant dans sa totalité être intégré dans un métaréseau). Ces réseaux élémentaires répondent à un objectif commun mais ne possèdent pas nécessairement le même maître d ouvrage. Exemple de métaréseau : le Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines (RNES), futur réseau de contrôle de surveillance de la DCE. Un métaréseau est géré par un «responsable». Ce dernier est chargé de la gestion de la liste des points de réseaux élémentaires appartenant au métaréseau en relation étroite avec les maîtres d ouvrage concernés. 4.2 Recommandations pour la bancarisation des données Les données acquises par les réseaux de surveillance des eaux souterraines doivent être chargées dans la banque ADES, banque nationale du Système d Information sur l Eau pour le thème eaux souterraines. Pour tout ce qui concerne l évolution des champs à bancariser ainsi que certaines règles sur la qualité des données, on se reportera aux documents d ADES et du SANDRE. 46

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47 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Références Travaux antérieurs sur les réseaux eaux souterraines Rapport définitif du Groupe de travail national A6 «Organisation et harmonisation des réseaux eaux souterraines», sous groupe de travail «Piézométrie et qualité des eaux», juillet 1996, 21 p. Moutet C. (1997), Proposition pour un cahier des charges du réseau national «Eaux souterraines», Rapport réalisé pour la Direction de l Eau du Ministère de l Environnement sous la direction de Guglielmina Oliveros-Toro du Bureau de la Gestion de la Ressource en Eau, 21 p., 5 annexes. Protocole sur les règles de conception du Réseau National de Connaissances des Eaux Souterraines, Direction de l Eau du Ministère de l Environnement, 2 août Guides techniques réalisés en France pour la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l Eau Groupe National Connaissance (2001), Cahier des charges pour l évolution des réseaux de suivi de la qualité des eaux de surface continentales en France, 13 décembre 2001, 50 p. Groupe technique «masses d eau souterraine» (2003), Identification et délimitation des masses d eau souterraine Guide méthodologique, janvier 2003, 31 p. Groupe technique «masses d eau souterraine» (2003), Caractérisation initiale des masses d eau souterraine Guide méthodologique, mai 2003, 57 p. Groupe technique «pressions et impacts» (2003), Identification des pressions et des impacts guide méthodologique, version 4.1, mars 2003, 2 volumes. MEDD Direction de l Eau (2002), Procédure d élaboration de l état des lieux : caractérisation du district hydrographique et registre des zones protégées, Organisation des travaux , document de travail du 16 décembre 2002, 55p. Guides techniques européens pour la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l Eau Working group 2.7 «Monitoring» (2003), Guidance on Monitoring for the Water Framework Directive, Final Version, 23 January 2003, 164 p. Grath J., Schneidleder A., Uhlig S., Weber K., Kralik M., Keimel T., Gruber D (2001), The EU Water Framework Directive : Satistical aspects of the identification of groundwater pollution trends, and aggregation of monitoring results. Final report. Austrian Federal Ministry of Agriculture and Forestry, Environment and Water Management, European Commission, Vienna, 63 p, 12 annexes. 48

48 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Travaux généraux sur les réseaux eaux souterraines AELB (2001), Evaluation de l impact de la Directive Cadre sur la révision des SDAGE Version 2.2, 2 tomes BRGM (1985), Conception des réseaux de surveillance de la qualité des eaux souterraines Rapport 85 SGN 629 EAU BRGM (1994), Inventaire national des réseaux piézomètriques connus au 31/12/1994 Méthodologie de gestion et d exploitation des réseaux piézomètriques Rapport R38220 BRGM (1996), Suivi de la qualité des eaux souterraines Approche méthodologique Critères de définition des réseaux de surveillance Rapport R BRGM (1997), L ingénierie des réseaux piézométriques : contribution à la mise en place du réseau national, Rapport BRGM R BRGM (1997), Méthode de détermination par système aquifère des niveaux de surveillance de la piézomètrie et de la qualité des eaux souterraines Rapport R38856 BRGM (1998), Définition des réseaux de connaissance des eaux souterraines du bassin Adour-Garonne, Rapport BRGM résumé des rapports R et R 39789, 14 p., 3 annexes 62 p. BURGEAP (1998), Méthodologie de surveillance des micropolluants dans les eaux souterraines Guide technique Etude Inter-Agences 50p, 12 annexes Chery L., Mardhel V., Pointet T., Les réseaux de mesure dans les eaux souterraines : quantité et qualité, Géologues n 129, pp Martin Y. (1996), Rapport sur la gestion durable des eaux souterraines, Conseil Général des Mines, Ministère de l Industrie, de la Poste et des Télécommunications, 30p., 11 annexes. MATE BRGM (2001), Guide méthodologique pour la mise en place et l utilisation d un réseau de forages permettant d évaluer la qualité de l eau souterraine au droit ou à proximité d un site (potentiellement) pollué, 58 p. Ricard J. (2002), Guide pratique illustré. Conception, construction et équipement de station limnimétrique et piézométrique pour le contrôle de niveau des eaux souterraines, Rapport BRGM RP FR, 30 p., annexes 22 p. Autres travaux AFNOR (2000), Prélèvements et échantillonnage des eaux souterraines dans un forage, fascicule de documentation FD X BRGM (2000), Gestion des sites (potentiellement) pollués, version 2, 5 parties, 18 annexes, Editions du BRGM. 49

49 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France MEDD (2002), Guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux, projet, version du 9 juillet IFEN (2001), Les pesticides dans les eaux. Bilan des données et 1999 réalisé en 2000, Collection «Etudes et travaux» n 34, Editions IFEN. Lois Décret n du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinés à la consommation humaine, à l exclusion des eaux minérales naturelles, Journal officiel de la République française, 22 décembre 2001, pp Directive 98/83/CE du Conseil du 3 novembre 1998 relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine, Journal officiel des Communautés européennes, L330 du 5 décembre 1998, pp Directive n 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l eau, Journal officiel des Communautés européennes L 327 du 22 décembre 2000, 73 p. 50

50 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France LISTE DES ANNEXES Annexe 1 Inventaire des réseaux existants Annexe 2 Sélection des sites de surveillance des eaux souterraine à l aide d un «modèle conceptuel». Stratégie du groupe de travail européen «Monitoring» Annexe 3 Paramètres à analyser pour le contrôle de surveillance Annexe 4 Métrologie des données quantitatives Annexe 5 Synthèse sur l utilisation d un enregistrement continu pour la surveillance des eaux souterraines Annexe 6 Les réseaux de surveillance des pollutions ponctuelles Annexe 7 Stratégie de surveillance des eaux souterraines pour la Directive Nitrates Annexe 8 Les réseaux d observation des pesticides dans les eaux souterraines Annexe 9 Echantillonnage, prélèvements et analyses des eaux souterraines. Guides pour les critères de choix des méthodes. Annexe 10 Typologie des masses d eau Annexe 11 Protocole sur les règles de conception du Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines Annexe 12 Stratégie de mise en place d un réseau piézométrique dans le cadre de l exercice de la police de l eau Annexe 13 Présentation SISE-Eaux Annexe 14 SANDRE «Définitions et règles de gestion des réseaux de mesure et des masses d eau en eau souterraine dans ADES», version 1 Annexe 15 Guides pour la mise en place du réseau de contrôle de surveillance Annexe 16 Les unités de gestion de la qualité des eaux continentales en région Midi- Pyrénées Annexe 17 Constribution à la définition d un réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines dans le bassin Loire-Bretagne Annexe 18 Proposition de méthode pour configurer le réseau de contrôle de surveillance de l état des masses d eau souterraine du Bassin Rhône-Méditerrannée et Corse Annexe 19 Recommandations pour l échantillonnage et l analyse des substances phytosanitaires et autres molécules organiques dans le cadre du contrôle de surveillance et du contrôle opérationnel des masses d eau souterraine 51

51 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 1 Inventaire des réseaux existants Il existe actuellement de nombreux réseaux de surveillance des eaux souterraines dont les objectifs et les dimensions sont très différents. Les principaux critères de distinction de ces réseaux sont les suivants : Paramètre suivi : piézométrie, débit, qualité (éléments minéraux, pesticides, indicateurs microbiologiques, ), Dimension géographique du réseau (national, bassin, régional, départemental, local) Nombre d aquifères étudiés, Objectif du réseau : suivi de l état patrimonial des aquifères les plus importants, police de l eau (points d eau situés à l aval de sites classés par exemple), veille sanitaire des captages AEP (DDASS), gestion de la ressource (appui aux SAGE et aux SDAGE), connaissance générale et information auprès des différents acteurs de l eau, Densité des points Fréquence des mesures Il existe trois types de réseaux : Les réseaux de connaissance générale (ou réseaux patrimoniaux) : ils sont destinés à identifier les caractéristiques (qualité, quantité) d un ou plusieurs aquifères, les réseaux à usage spécifique (ou réseaux d impact ou réseaux opérationnels) : ils s agit de réseaux mis en place pour satisfaire une exigence particulière comme la surveillance des captages AEP, la police de l eau, ou encore l appui aux politiques de gestion de la ressource. Les réseaux d impact. Les paragraphes suivants décrivent succinctement chacun de ces réseaux. Pour des informations plus détaillées sur les réseaux existants, on se référera aux résultats de l étude «bilan-diagnostic». Les réseaux de connaissance générale La finalité des réseaux patrimoniaux est la connaissance pérenne de l état qualitatif et quantitatif des eaux souterraines. L échelle d application de ces réseaux est variable (national, bassin, région, système aquifère). Ces réseaux permettent de suivre à court et à long terme l évolution des niveaux qualitatifs et quantitatif des nappes et d identifier d éventuels apports anthropiques. Ils donnent une «image» de l état des eaux souterraines et se rapprochent dans ce sens du réseau prévu par la DCE pour le contrôle de surveillance. Leurs dimensions sont variables. Ils peuvent être locaux ou nationaux. Réseaux nationaux de connaissance générale 52

52 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Au niveau national, il s agit du RNES (Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines) dont l objectif est de suivre l état qualitatif et quantitatif des eaux souterraines. Pour chaque bassin, il est complété par des réseaux complémentaires dont les objectifs et le protocole de suivi restent similaires. Le protocole du RNES et son état d avancement sont présentés dans l annexe 11. Réseaux locaux de connaissance générale Plus localement, d autres réseaux contribuent à améliorer la connaissance des systèmes aquifères. Les règles de conception de ces réseaux ne suivent pas nécessairement le protocole national. Leur extension est variable (nappe, département, région). Le réseau de surveillance de la nappe d Alsace et de la nappe du Pliocène de Haguenau est un exemple de réseau local de connaissance générale. Il est composé d un réseau piézométrique de 200 points bénéficiant d une fréquence de mesure hebdomadaire et d un réseau qualité de 720 points répartis avec une densité de 1 point tous les 4 km² et pour lesquels des mesures sont effectuées tous les cinq ans. Les réseaux d usage Objectifs Il s agit de réseaux mis en place pour répondre à un besoin précis : police de l eau (points d eau en aval de sites classés par exemple), contrôle sanitaire (réseau des DDASS), gestion locale d un ou plusieurs aquifères, surveillance d un paramètre, etc. Leurs objectifs ainsi que leurs dimensions (locale, départemental, bassin, etc.) sont donc très variables. Cette variabilité s exprime également dans le temps (surveillance journalière à pluriannuelle). Ces réseaux, à caractère le plus souvent réglementaire, n ont pas pour vocation d être représentatif du milieu. Leur intégration aux réseaux prévus pour la DCE devra donc tenir compte de leurs limites de représentativité. Exemples de réseaux à usage spécifique Les principaux réseaux à usage spécifique identifiés sont les suivants : Réseau des DDASS : il s agit d un vaste réseau de surveillance (environ points) de la qualité de l eau produite par les captages AEP (Alimentation en Eau Potable). L objectif de ce réseau est de s assurer de la conformité de la qualité de l eau prélevée par rapport à des critères sanitaires (respect des normes fixées par les décrets 89-3 et 1220 du 20 décembre 2001). Aussi, si les données fournies par ce réseau (banque SISE-Eaux) sont précieuses pour étudier l état des masses d eau, elles ne sont toutefois pas suffisantes et ne dressent qu une «image» partielle de leur état réel. Les captages sont souvent situés dans des zones protégées et finalement l objectif de santé publique limite la représentativité des données et leur généralisation à l ensemble de l aquifère étudié. Pour des informations plus détaillées sur ce réseau, se reporter à l annexe Réseaux d alerte de captages destinés à l AEP pour la prévention des pollutions ou le suivi des niveaux piézométriques. 53

53 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Réseaux destinés à appuyer la police de l eau : ces réseaux sont destinés à surveiller la qualité de l eau afin d identifier d éventuelles anomalies par rapport à des objectifs environnementaux (respect des réglementations liées aux installations classées par exemple). Réseaux locaux d ouvrages piézométriques destinés à réaliser certains aménagements et à suivre leur impact sur le milieu naturel. L exploitation de ces points d eau est généralement limitée dans le temps et répond à un besoin ponctuel. Les réseaux d impact Ces réseaux ont pour objectif d évaluer les impacts de l usage de produits polluants sur la ressource. Ils sont le plus souvent mis en place après l identification d une pollution et pourront donc être intégrés au réseau prévu par la DCE pour le contrôle opérationnel. Le réseau des Installations classées est un exemple de réseau d impact permettant de suivre des ponctuelles. Les réseaux de suivi des pesticides pilotés par les groupes régionaux «phyto» sont également des réseaux d impact. Synthèse Les tableaux suivants, issus du rapport «Gobillon» (groupe de travail du Ministère de l Environnement en 1996). Ils résument parfaitement les caractéristiques des différents types de réseaux. 54

54 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France AU PLAN QUALITATIF Réseaux de connaissance générale et de gestion Contexte : Contexte : Réseau "Usages" -Eaux souterraines - (ensemble de systèmes aquifères) -Système aquifère individualisé Echelle: National, bassin, système aquifère Objectifs : - Secteur plus ou moins étendu d'un système aquifère Echelle: Locale Objectifs : - Mise en oeuvre et évaluation d'une politique des eaux souterraines (Connaissance générale: connaissance de l'évolution de la qualité des eaux des systèmes aquifères). - Gestion patrimoniale du système aquifère (développement durable) : connaissance de la qualité des eaux du système aquifère - Photographie de l'état du système aquifère à un instant donné. - contrôle de la qualité de l'a.e.p. - contrôle de la qualité du système aquifère à l'aval immédiat de sites de pollution potentielle - alerte à l'amont de captages d'alimentation en eau Outil de mesure : Réseau qualité (Qualité générale Pesticides Micropolluants) Durée d'observation : -Pérenne Outil d'aide à la décision : Modèle hydrodynamique du système aquifère + modèle hydrochimique Financement: Public Outil de mesure : - Ouvrages A.E.P. - Réseau de contrôle à l'aval immédiat des sites de pollution potentielle - Ouvrages alerte en amont des captages Durée d'observation : Variable Outil d'aide à la décision : Modèle hydrodynamique + modèle hydrochimique sectoriel Financement: Usagers 55

55 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France AU PLAN QUANTITATIF Réseaux de connaissance générale et de Réseau "Usages" gestion Contexte : Contexte : -Eaux souterraines - (ensemble de systèmes aquifères) -Système aquifère individualisé Echelle: National, bassin, système aquifère Objectifs : Secteur plus ou moins étendu d'un système aquifère Echelle: Locale Objectifs : - Mise en oeuvre et évaluation d'une politique des eaux souterraines (Connaissance générale: connaissance de l'évolution des niveaux piézométriques des systèmes aquifères et donc des fluctuations de stocks). - Gestion patrimoniale du système aquifère (développement durable) : Photographie de l'état du système aquifère à un instant donné connaissance de l évolution du niveau du système aquifère calage d un modèle hydrodynamique - mesures de caractéristiques hydrauliques - études d aménagements - suivi d impacts - alerte pour abaissement ou remontée de niveau piézométrique Outil de mesure : Réseau piézométrique pérenne (Niveau) Réseau de sources (Débit) Durée d'observation : Pérenne Outil d'aide à la décision : Calcul prévisionnel des tendances Modèle hydrodynamique du système aquifère Financement: Public Outil de mesure : Piézomètre de contrôle / Suivi éventuellement temporaire Réseau de sources (Débit) Durée d'observation : Variable Outil d'aide à la décision : Modèle hydrodynamique sectoriel Financement: Usagers 56

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57 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 2 Sélection des sites de surveillance des eaux souterraines à l aide d un «modèle conceptuel» Stratégie du groupe de travail «Monitoring» Le groupe de travail monitoring recommande que la surveillance des eaux souterraines soit basée sur la compréhension du système hydrogéologique (de ses écoulements et des pressions qu il supporte). Cette compréhension du système peut être représentée de façon simplifiée par un modèle conceptuel. Géologie Propriétés hydrauliques Ecosystèmes surface associés Précipitation Caractéristiques naturelles des masses d eau souterraine de Modèle conceptuel Compréhension : 1. su système d écoulement 2. de la variation de la qualité naturelle 3. de la vulnérabilité aux pressions Exploitation Information sur les pressions Effets des recharges Recharge artificielle Sources des pollutions ponctuelles Sources des pollutions diffuses Implications des erreurs dans le modèle conceptuel Compréhension des effets potentiels des pressions Données de contrôle Données de contrôle existantes Confiance exigée dans le modèle conceptuel Désignation des contrôles Quoi, où et quand Exigences d objectifs environnementaux Figure 6: définition d un modèle conceptuel. 58

58 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 3 Paramètres à analyser pour le contrôle de surveillance 1/ PARAMETRES DU RNES Physico-chimie in situ Température Conductivité ph Potentiel d oxydo-réduction (Eh) Oxygène dissous - Eléments majeurs Hydrogéno carbonates (HCO 3 ) 2- Carbonates (CO 3 ) Chlorures (Cl - ) 2- Sulfates (SO 4 ) Calcium (Ca 2+ ) Magnésium (Mg 2+ ) Sodium (Na + ) Potassium (K + ) Matières organiques oxydables Oxydabilité au KMnO 4 à chaud en milieu acide Carbone Organique Dissous (COD) Matières en suspension Turbidité Fer total Manganèse total Minéralisation et salinité Dureté totale Silicates (SiO 2 ) Fluorures (F - ) - Composés azotés Nitrates (NO 3 ) + Ammonium (NH 4 ) Micropolluants minéraux Antimoine (Sb) Arsenic (As) Bore (B) Cadmium (Cd) Chrome total (Cr tot) Cuivre (Cu) Cyanures (CN - ) Mercure (Hg) Nickel (Ni) Plomb (Pb) Sélénium (Se) Zinc (Zn) Micropolluants organiques Environnement rural Organochlorés : - lindane ou γhch, - métolachlore, - métazachlore Environnement rural ou industriel/urbain Organoazotés : - atrazine, - simazine, - déséthyl atrazine, - déséthylsimazine, - terbuthylazine Environnement rural ou industriel/urbain Urées substituées : - diuron, - isoproturon, - chlortoluron Environnement industriel et/ou urbain Composés Organo-halogénés Volatils (COV) : - tétrachloroéthylène, - trichloroéthylène ou trichloroéthène, - chloroforme, - tétrachlorure de carbone - 1,1,1 trichloroéthane 59

59 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2/ Autres paramètres à analyser en fonction de l environnement de la masse d eau D après l annexe VIII de la Directive Cadre : - Composés organophosphorés, - Composés organostanniques, - Hydrocarbures persistants et substances organiques toxiques persistantes et bioaccumulables, - Produits biocides et phytopharmaceutiques. A cette substances on rajoutera pour le suivi des pesticides les listes établies par les groupes régionaux «phyto» (listes SIRIS régionales). 60

60 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 4 Métrologie des données quantitatives François Lebert (BRGM) PRATIQUE DE LA MESURE PIEZOMETRIQUE Principes de mesure Le dispositif de mesure du niveau libre de l eau des nappes souterraine est un piézomètre, constitué essentiellement de deux éléments: d un forage permettant l accès au niveau de l eau, d un instrument de mesure fixe ou mobile permettant de mesurer la position du niveau d eau dans le forage. La mesure réalisée est celle de la différence d altitude entre un repère local et le niveau d eau dans le forage. C est en général suffisant pour répondre à des besoins locaux. En revanche quand l étude est faite à l échelle d une unité aquifère, et que : plusieurs piézomètres sont utilisés en réseau, l intérêt de l étude porte sur la connaissance globale de l unité, des prévisions par modélisations numériques sont souhaitées, alors le niveau de l eau doit être connu dans le réseau par rapport à un repère commun unique dont l altitude est connue avec une précision au moins équivalente à celle des mesures piézométriques. Le Protocole du 29 juillet concernant le réseau national de connaissance des eaux souterraines, entre la Direction de l Eau et les Agences de bassin, indique que les nivellements doivent être réalisés en NGF système IGN 69. Il faut noter que le système IGN 69 a été remplacé par le système RGF 93 pour les études nationales de niveau (système lié au GPS). Ce changement peut introduire une possibilité d erreur de plusieurs mètres en cas de mélange des références de niveau. Le forage Le forage est, en principe, le plus coûteux des éléments permettant la mesure de niveau d eau. Cependant, il est souvent fait appel à la récupération de puits ou de forages existants mais désaffectés, ce qui diminue fortement l investissement nécessaire, même en tenant compte des dépenses d aménagement pour, selon les cas : pérenniser son accès, adapter le site aux instruments utilisés, installer les infrastructures nécessaires au bon fonctionnement des installations et à leur protection. 61

61 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les instruments de mesure Les capteurs et les méthodes de mesures Plusieurs méthodes sont actuellement utilisées pour réaliser la mesure de piézométrie (Cf. tableaux 1). D un point de vue métrologique, on distinguera principalement les mesures directes des mesures indirectes. Cette distinction porte sur le champ d action des capteurs. Les premières utilisent des capteurs indiquant le niveau de l eau (cellule électrique, flotteur), alors que les dernières utilisent des capteurs immergés sensibles à la grandeur associée à la hauteur d eau au-dessus d eux : la pression (capteurs pressiométriques). Comme toutes les mesures indirectes, la mesure de pression n est pas simplement équivalente à la mesure directe du niveau d eau. Ces dispositifs sont également sensibles à des grandeurs secondaires (pression atmosphérique, température pour l essentiel). Par ailleurs, les capteurs de pression semblent tous avoir une dérive propre liée au temps, indiquée par des courbes de dérive données par certains constructeurs, mais pas par tous. La tendance des constructeurs est d intégrer le mécanisme de correction au niveau du capteur ou de l enregistreur. Cela accroît la complexité du système et ne permet pas toujours de séparer les variations de la mesure liées aux fluctuations réelles de niveau d eau, des variations liées aux imperfections des corrections. De plus, dans la plupart des cas, la mesure réalisée n est pas absolue. C est à dire que l instrument mis en place présente une bonne sensibilité, permettant de suivre les variations fines, mais que sa justesse est inférieure et ne permet pas d obtenir des mesures absolues de qualité équivalente. Seule la sonde électrique est réputée pour sa justesse ; dans tous les autres cas, l usage généralement établi est d étalonner, calibrer et caler les valeurs absolues et les taux de variations mesurés par ceux obtenus avec la sonde électrique. Là encore, une partie des manipulations nécessaires des données recueillies est assurée par des dispositifs introduits par le constructeur dans ses appareils. Les méthodes d enregistrement et de collecte des mesures Les méthodes d enregistrements et de collecte des mesures sont très diverses (cf. tableaux 2 et 3) ; plusieurs phénomènes sont cependant notables : une évolution technique tendant à automatiser et mécaniser le processus de mesure (depuis la mesure manuelle enregistrée sur papier par un opérateur, à la mesure numérique télé transmise) ; l augmentation des cadences de mesure (depuis la mesure mensuelle à la mesure plurijournalière) que permettent les évolutions techniques, mais qui répond à une demande locale ou centrale des consommateurs de données (associations d acteurs économiques, Collectivités, administrations, ) ; la variété des cahiers des charges reflétant les différents regards des maîtres d ouvrages et des cofinanceurs des réseaux. 62

62 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Le processus de mesure Le travail de mesure est différent selon l instrument de mesure utilisé, en particulier de son niveau d automatisation qui diminue la charge d activité humaine. Ce travail est généralement constitué des étapes suivantes : acquisition des données, c est à dire réalisation de la mesure sur site avec ou sans stockage provisoire (mesure par opérateur, enregistrement analogique ou numérique), collecte des données, c est à dire rassemblement et transmission au centre de production de données (tournée d opérateur, courrier papier ou électronique, télétransmission numérique, validation des données, c est à dire vérification de la pertinence des mesures et de leur qualité. Comme beaucoup de processus de mesure, la mesure piézométrique n est pas un processus simple. Elle nécessite donc un minimum de soin et de contrôle, ce qui explique les différentes procédures de validation mise en place par les producteurs de données. La donnée validée est ensuite centralisée et diffusée. OFFRE MATERIELLE DISPONIBLE L offre matérielle disponible est diversifiée ; en particulier tous les fournisseurs de capteurs de niveau de fluide (qui interviennent généralement en environnement industriel) fournissent également un capteur dévoué à la mesure piézométrique. Toutefois leurs représentants ne sont généralement pas conscients des spécificités de ce type d installation. L offre la plus adaptée est bien évidemment celle de sociétés spécialisées qui ont étudié leurs produits pour cela. Il semble que l on rencontre trois types de fournisseurs dont l offre n est pas équivalente. Certains souhaitent prendre en charge des clients novices, d autres s adressent plutôt à des clients plus avertis techniquement : Les bureaux d études indépendants, ne représentant qu eux-mêmes ou associés à un fabricant ou encore fabricants eux-mêmes, fournissent des solutions «clefs en mains». Les fabricants généralistes vont proposer des instruments spécialisés, basés sur une technologie particulière. Ces matériels ne viseront qu un marché particulier de notre domaine. Par exemple certains constructeurs ne proposent qu une chaîne d acquisition numérique complète en deux éléments de 20 mm de diamètre et 12 cm de long, particulièrement adaptée aux piézomètres de faible diamètre. Les fabricants spécialistes de la mesure piézométrique vont proposer des solutions nombreuses et variées, tant au niveau des capteurs (flotteurs, bulle à bulle, capteur de pression), des enregistreurs (limnigraphes, enregistreurs numériques), des transmissions (filaires, GSM, radio, satellite) que des logiciels de traitement. Cette attitude leur permet de s adapter aux différents marchés qu ils approvisionnent. 63

63 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Pour effectuer les choix nécessaires et faire le tri dans cette offre diversifiée, plusieurs moyens sont à notre disposition : D abord, l expérience acquise au niveau des étages de production de mesure doit être formalisée là où ce n est pas encore le cas et centralisée. Il n est plus suffisant d utiliser des impressions, il faut quantifier les éléments autant que faire se peut, et essayer de sérier les défauts et qualités observés de manière à dissocier les différents éléments d une chaîne d acquisition en distinguant par exemple le capteur de l enregistreur. Ensuite, Il faut enquêter auprès des constructeurs et de leurs clients, afin d obtenir les références permettant de mettre en évidences leurs points forts et leurs points faibles. Les points essentiels à caractériser sont : la fiabilité des instruments, c est à dire leur aptitude à fonctionner correctement pendant longtemps ; un retour sur les chroniques, associé à une corrélation sur l historique des installations peuvent seuls nous permettre de cerner cette aspect des différents matériels à notre disposition. Les qualités métrologiques, c est à dire la justesse, la sensibilité, la répétitivité. En effet tout défaut en la matière renchérit le coût de l étape de contrôle qualité et de validation des mesures. En ce qui concerne les précisions annoncées par les différents constructeurs, on ne retiendra que quelques chiffres : pour les capteurs de pression, la précision dépend essentiellement de leur technologie : Céramique : 0.2 %, Quartz, Inox/Silicone : 0.1 %. Ces chiffres, qui caractérisent l incertitude de mesure des capteurs sont exprimés en pourcentage de la pleine échelle ; pour un capteur 1 bar, une incertitude de 0.1 % correspond à 1 cm, quelque soit la valeur de la mesure. Ordre de grandeur des prix de matériel d acquisition Actuellement le prix d une centrale d acquisition numérique varie de 800 à 1 500, en fonction du fournisseur et de la technologie mise en œuvre. Le prix des moyens de transmission est beaucoup plus variable : de 300 (modem RTC) à plus de (modem GSM «tout-terrain»), sans compter les éventuels coûts d infrastructures (lignes téléphoniques, abri des installations, dispositifs d alimentation, etc ) 64

64 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France REPARTITION DU PARC DES RESEAUX PATRIMONIAUX FRANÇAIS Bassin Effectifs manuelle Numérique colléctée Numérique télétransmise Artois Picardie Seine Normandie Loire Bretagne Adour Garonne Rhône Méditerranée Corse Rhin Meuse totaux (%) 19% 27% 54% CONCLUSION - les mesures manuelles, souvent réalisées à faible cadence (mensuelle), sont les moins coûteuses ; en revanche cette méthode peut présenter des désavantages si des critères autres qu économiques entrent en jeu : en particulier la pérennité du dispositif n est pas assurée, la fréquence de mesure est faible et entraîne une incertitude sur la représentativité de la mesure vis à vis de l état naturel de la ressource au cours du délai entre deux mesures. - Les mesures enregistrées par des centrales d acquisition numérique permettent une «certification» réelle de mesures journalières, voire pluri journalière. Ces mesures ont un potentiel d interprétation beaucoup plus riche. Les enregistrements sur papier ou par limnigraphes, qui nécessitent une collecte et un dépouillement manuel sont progressivement abandonnés. Toutefois la collecte des enregistrements, souvent réalisées à très faible fréquence (trimestrielle), limite l utilisation à des interprétations a posteriori. - Les données enregistrées et télé transmises sont parmi les plus coûteuses, mais permettent la diffusion rapide de l information à toutes les structures, Services de l Etat et Collectivités Territoriales, en charge de soucis de gestion des ressources. Ceci leur confère un intérêt opérationnel que ne possèdent pas les données collectées manuellement. La mesure numérique télé transmise est la solution la plus efficace, vers laquelle de nombreux opérateurs tendent actuellement à se tourner. Cette procédure de travail permet d obtenir une mesure fiable et disponible à la demande (pratiquement, une mesure validée par jour, assurée par l enregistrement de mesure pluri-journalière). Ce dispositif permet également d adapter la fréquence de mesure au cours de périodes critiques sans pratiquement de surcoût. Il est alors par exemple possible, lorsqu il y a des pointes de crue, de situer l heure de celle-ci quelque en soit le moment, et sans mise en œuvre de moyen particulier. Les évaluations quantitatives des recharges et des relations pluie niveau gagnent en précision. 65

65 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Méthodes de mesure Principes physique Avantages Inconvénients Une cellule électrique alimentée par pile permet de Investissement faible, rien» : détectée le niveau d eau par réponse en «tout ou Précision centimétrique Sonde électrique au-dessus du niveau d eau = circuit ouvert, Dispositif unique et mobile en dessous du niveau d eau = circuit fermé. permettant la surveillance de La sonde est au bout dune chaîne de mesure graduée en plusieurs piézomètres mètres. L état du circuit est détecté par une lampe ou Permet la mesure absolue du une sonnerie. niveau piézométrique. Méthodes directes du niveau d eau Méthodes indirectes Flotteur Bulle à bulle Sonde préssiométrique Un flotteur, posé sur le niveau de l eau en suit naturellement les variations. Le flotteur est relié a la surface au système de mesure par une liaison mécanique (câble, poulie, ressort, contrepoids). Les mouvements mécaniques sont alors mesurés et enregistrés De l air est lâché dans l eau, au bout d un tuyau immergé, à une pression tout juste supérieure à la pression ambiante. La pression d injection de l air, généralement asservie électroniquement, est mesurée en surface ; elle est équivalente à la pression dans l eau, au niveau du point d échappement des bulles. Les variations de pression sont équivalentes aux variations de niveau Une sonde électronique de mesure de pression utilisant un capteur à quartz ou à céramique est descendue sous le niveau d eau. la sonde délivre une sortie en tension ou en courant standardisée proportionnelle à la pression subie par le capteur et selon des gammes prédéfinie (0-1 bars, 0-2 bars, 0-5 bars). La précision relative est généralement constante pour un capteur, indépendamment de la gamme de niveau de sortie. Les variations de pression mesurées sont équivalentes aux variations de niveau d eau Permet la mesure directe, l enregistrement et la transmission par toute méthode Permet la mesure indirecte, l enregistrement et la transmission par toute méthode Faible diamètre (1 ) Permet la mesure indirecte, l enregistrement et la transmission par toute méthode Faible diamètre (1 ) Capteur sensible à des grandeurs secondaires. Mesure manuelle non automatisée ; nécessite 1 opérateur (formation, bonne volonté, déplacement, disponibilité) Entretien mécanique Dimensions (4 minimum) Forage vertical et peu profond Source d énergie importante nécessaire pour alimenter un compresseur. Dérive des capteurs en début de vie (capteurs céramiques, plus chers) ou constante (capteurs à quartz, moins chers) Incertitude absolue proportionnelle au maximum de sa gamme de fonctionnement. Tableau 1 : Méthodes de mesures piézométriques 66

66 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Méthodes d enregistrements Manuelle Graphique Numérique Principes Avantages Inconvénients Relevé des mesures par opérateur résident ou au cours de tournées Enregistrement analogique continu assuré par une liaison mécanique ou électronique entre le capteur et l enregistreur à plume à entraînement mécanique (remontoir) ou électrique. Enregistrement numérique après conversion analogique numérique des signaux émis par les capteurs sous forme standardisée : en tension : 1-5 V ; ou en courant : 4-20 ma. Faible investissement Existe et fonctionne encore (Increvable) L état actuel des techniques numériques permet de se fournir en instrument souple d usage (installation, exploitation), disposant de volume important de mémoire de stockage, consommant peu d énergie. Enregistrement et collecte non automatisés. Fiabilité équivalente à celle de l opérateur (formation, bonne volonté, déplacement, disponibilité). Travail humain important, donc coûts d exploitation pouvant être importants. Durée d enregistrement limitée par la taille du tambour et/ou la pérennité de sa source d énergie de l enregistreur graphique (batterie, remontoir). Collecte non automatisés et dépouillement des mesures manuel (généralement long eu égard au nombre de données collectées). Système ancien et dépassé. Ses qualités et le manque d infrastructures font que les instruments de ce type sont laissés sans surveillance pendant de longues périodes d enregistrements sans contrôles ni transmission des données. La collecte et surtout la validation des données devient longue et parfois hasardeuse puisque les instruments ne sont pas surveillés. Si un système tombe en panne, les mesures de toute une période peuvent être perdues. Tableau 2 : Méthodes d enregistrements 67

67 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Type de collecte Description Avantages Inconvénients L observateur est un opérateur résident, nonspécialiste. Son intervention reste limitée : Faible investissement instrumental (sonde électrique ou mesure avec l instruments le plus simple usage d installation de tiers). Par «observateur» (sonde électrique) ou lecture d un Faibles coûts d exploitation (l observateur qui afficheur (analogique ou numérique) n appartient pas nécessairement au personnel de la société transmission de la mesure (téléphone, fax, courrier, etc ). opératrice, est responsabilisé par gratification, par son sens civique ou d autres ressorts psychologiques). Par collecte d opérateurs La collecte des données par opérateurs reste la plus générale des pratiques, mais recouvre des situations très différentes en fonction de l instrument utilisé Télétransmission Mesure manuelle : l opérateur réalise simultanément la mesure, l enregistrement et la collecte de l information au cours de tournée lui permettant de visiter différents sites selon un circuit préétabli. Mesure par enregistreur graphique : l opérateur collecte l information enregistrée sur des graphes en papier, au cours de tournée lui permettant de visiter différents sites selon un circuit préétabli. Mesure par enregistreur numérique : l opérateur collecte sur site l information enregistrée sous forme numérique par transfert vers un ordinateur portable. Mesure par enregistreur numérique et télétransmission des données à travers les réseaux suivants, en fonction des infrastructures locales : Réseau téléphonique filaire, Réseau téléphonique GSM, Réseau radio local, Réseau de transmission satellite. Faible investissement instrumental (sonde électrique). Investissement instrumental faible à très faibles (instruments anciens déjà amortis) Grande longévité des installations. Mesure automatisée réalisée à fréquence élevée (journalière ou pluri-journalière) Evolution rapide du matériel. Mesure automatisée réalisée à fréquence élevée (journalière ou pluri-journalière) permettant : 1. la surveillance constante des instruments (contrôle de la disponibilité des instruments et des mesures), 2. le suivi continu de la qualité des mesures (pré-traitement statistique des données pour en assurer la représentativité, détection d événements ponctuels), 3. la mise à disposition rapide des données (délais couramment pratiqués de moins d une semaine) Evolution rapide du matériel. Faible fréquence de mesure (le plus souvent mensuelle). Fonctionnement et continuité non assurée (soumis à arrangement personnels des individus). Performance de la mesure non assurée. Coûts d exploitation pouvant devenir élevés si la fréquence de mesure ne reste pas faible (généralement mensuelle). Instruments souvent anciens, présentant des durées d enregistrement courtes donc demandant des tournées fréquentes. Matériel récent ; même si la fabrication en série importante des éléments constituant la centrale d acquisition diminue les coûts, l équipement global d un parc, puis son renouvellement périodique deviennent des charges lourdes. Evolution rapide du matériel. Longues périodes sans mise à jour des données, à cause de la périodicité des collectes généralement longue (trimestrielles) ; les historiques complets sont bien enregistrés, mais ne sont pas immédiatement disponibles. Le prix de ses qualités. Matériel récent ; même si la fabrication en série importante des éléments constituant la centrale d acquisition diminue les coûts, l équipement global d un parc, puis son renouvellement périodique deviennent des charges lourdes. Investissement complémentaire en infrastructure souvent nécessaire. Besoin en personnel qualifié spécialisé (parfois sous-traitée). Evolution rapide du matériel. Tableau 3 : Méthodes de collecte de données 68

68 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 5 Synthèse sur l utilisation d un enregistrement continu pour la surveillance de l état quantitatif des eaux souterraines Ariane Blum (IFEN) Il existe aujourd hui plusieurs méthodes de mesure et d enregistrement des données quantitatives (cf. note de F. Lebert, annexe 4). A l heure actuelle, aucune norme ne recommande l une ou l autre de ces méthodes et on constate que les réseaux sont équipés de dispositifs de mesure et d enregistrement différents. Le choix de la méthode de mesure se fait en fonction des moyens financiers disponibles et des contraintes techniques imposées par l environnement du site. Cependant, parmi les méthodes existantes, l une d entre elle mérite d être considéré plus en détail. Il s agit de l enregistrement numérique des données avec télétransmission. Dans certains cas, cette méthode peut en effet s avérer très avantageuse (aquifères mal connus ou fortement sollicités). Il convient donc d évaluer les avantages et les inconvénients de ce dispositif et d identifier si dans certains cas son utilisation ne doit pas être recommandée. Les avantages de l enregistrement numérique Le principal avantage de l enregistrement numérique télétransmis est son efficacité. Une telle procédure permet en effet de disposer rapidement de mesures fiables. Cet aspect opérationnel est essentiel pour assurer au niveau des Services de l Etat et des Collectivités locales une bonne gestion de la ressource. Il permet également de répondre aux objectifs fixés par l article 14 de la Directive sur l information et la consultation du public. Les données télétransmises pourront en effet rapidement et efficacement alimenter les systèmes d information prévus pour le public. Ce type de mesure permet d autre part d avoir une bonne connaissance de la ressource, de ses variabilités et surtout des ses réactions vis à vis des activités humaines. Des mesures mensuelles de la piézométrie ne permettent pas d identifier l impact des pompages sur la ressource, tandis qu un enregistrement continu permet de corréler les prélèvements aux variations de niveau des nappes. Ce dernier point est essentiel pour répondre aux objectifs d évaluation des pressions anthropiques de la Directive. Par la finesse des données qu il fournit l enregistrement continu permet également de répondre à différents objectifs depuis la gestion à l échelle nationale jusqu à l appui local à la police de l eau. Enfin, la mesure numérique et télétransmise permet d adapter la fréquence de mesure au cours des périodes critiques sans surcoût conséquent. 69

69 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les inconvénients de l enregistrement numérique La principale limite de la mesure numérique et télétransmise est liée au coût du matériel (cf. annexe 4). L autre inconvénient majeur de ces dispositifs est lié à l accessibilité des points de mesure. Ces dispositifs sont en effet souvent volumineux et exigent un minimum d espace autour du point d eau. En outre, il est fréquent que le point de mesure soit situé sur un terrain privé. Le propriétaire du site peut alors parfaitement refuser l installation d un matériel encombrant et disgracieux. Il existe également un certain nombre d inconvénients techniques : - le risque de panne lié aux variations de températures, au vandalisme ou à tout autre aléa technique (des visites régulières restent donc nécessaires pour assurer la maintenance du matériel si les données ne sont pas télétransmises) - le risque de perte de données sur une longue période si les résultats ne sont pas télétransmis - la nécessité d une alimentation téléphonique par câble ou par modem si les données sont télétransmises, ce qui constitue un investissement supplémentaire en infrastructures - l évolution technique rapide du matériel (nécessitant un renouvellement fréquent et donc coûteux) - le besoin en personnel qualifié spécialisé Conclusion En conclusion si, pour des raisons de coût et d accessibilité principalement, le recours à la mesure numérique et télétransmise ne peut être systématique, il convient dans certains cas d étudier les possibilités d utilisation de ces dispositifs. Cette méthode peut en effet s avérer très utile pour des aquifères dont le fonctionnement est mal connu (ce qui est pourtant indispensable à une bonne gestion du système) et dans le cas de nappes fortement sollicitées par les activités humaines. Il est envisageable de disposer, pour la Directive Cadre, d un réseau composite constitué à la fois de sites de mesures traditionnels et de sites équipés d enregistreurs numériques. 70

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71 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 6 Les réseaux de surveillance des pollutions ponctuelles Jean-Luc Terreyre (MEDD/DPPR) 1 - La protection de la ressource en eau potable et les pollutions ponctuelles des eaux souterraines liées aux activités industrielles - la politique nationale dans le domaine des sites et sols pollués - Les pollutions ponctuelles proviennent des sites industriels en activité, des sites et sols pollués, des transports de matières dangereuses. La prévention et/ou la maîtrise des menaces que peuvent présenter les sites industriels en activité et les sols pollués relèvent notamment de l application de la législation des installations classées ou de celle relative aux déchets. 1.1 Les sites en activité Le stockage, la manipulation et l emploi de substances dangereuses peuvent être à l origine d une pollution des sols, et par là même, d une atteinte des eaux souterraines si certaines précautions ne sont pas respectées. Depuis de nombreuses années, la réglementation des installations classées prévoit ces dispositifs de prévention: cuvettes de rétention, moyens d intervention ou de confinement en cas de déversement accidentel, contrôles de l état des stockages, gestion appropriée des déchets,... Ceci n est pas toujours suffisant. Ainsi un écoulement minime de polluants persistants, mais répété de très nombreuses fois, peut au final altérer la qualité des eaux souterraines. La réglementation impose donc la mise en place d une surveillance des eaux souterraines pour les activités où le danger potentiel est le plus important ou l occurrence d une pollution des nappes la plus élevée. 1-2 Les sites et sols pollués L exemple du site de Louvres en région parisienne (cf. fiche jointe) illustre bien les conséquences graves que peuvent avoir les sols pollués sur la ressource en eau potable. Dans ce cas, 3 captages AEP ont dû être arrêtés. Il est aussi révélateur de la problématique des sites et sols pollués, en mettant en exergue les points suivants : les sols pollués sont la conséquence de notre passé industriel, ce n est pas tant la présence de polluants dans le sol qui pose problème mais le fait qu ils puissent être mobiles et atteindre une cible, 72

72 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France l impact d un site pollué, lorsqu il existe, concerne les eaux souterraines dans la quasi totalité des cas, conserver la mémoire d un site pollué et veiller à l information des opérateurs ou aménageurs sont indispensables pour éviter qu un site, actuellement sans impact, le devienne par suite de travaux ou d une nouvelle affectation inappropriée. La politique nationale en matière de sites et sols pollués tient compte de tous ces éléments, en axant les actions sur la prévention. D abord, en évitant que de nouveaux sites pollués se forment, comme indiqué supra. Mais aussi, en s attachant à ce que l impact d un site soit détecté au plus tôt et, si besoin, surveillé. D où une demande ferme du ministère pour que l ensemble des sites pollués appelant une action des pouvoirs publics fassent l objet d une surveillance des eaux souterraines. Eviter des travaux inappropriés est aussi un moyen de prévention. Pour ce faire, des servitudes peuvent être mises en place sur les sites pollués. En outre, à l initiative du ministère de l environnement, deux sortes d inventaires sont réalisés, à savoir : les inventaires historiques régionaux, qui permettent de reconstituer le passé industriel d un territoire. Un opérateur immobilier, un acquéreur,... peuvent ainsi disposer de l information que sur les terrains qui les intéressent, une activité potentiellement polluante a été exercée. Ces inventaires devraient être achevés d ici 2005 et recenser entre 300 et sites. Les données de ces inventaires historiques sont disponibles sur internet ; actuellement 40 % des départements sont couverts. le tableau de bord de l action des pouvoirs publics, qui reprend les sites sur lesquels une action est engagée ou prévue. Un peu plus de sites sont concernés et la base de données correspondante est consultable sur le site internet du ministère. Outre leur rôle d information, ces inventaires permettent des opérations plus spécifiques dans l objectif d une meilleure protection de la ressource en eau. Ainsi, leurs données peuvent être utilisées pour recenser les menaces pouvant affecter une ressource vulnérable (p. e., un champ captant) et décider des mesures de protection qui s imposent. Enfin, la protection de la ressource en eau est un enjeu prioritaire à considérer pour le traitement d un site pollué, au même titre que la protection de la santé de l homme. La circulaire ministérielle du 10 décembre 1999 relative aux objectifs de réhabilitation des sites pollués le mentionne expressément. Sous l égide du ministère, une méthodologie a été développée et publiée pour évaluer les risques que peuvent présenter les sols pollués vis-à-vis des eaux souterraines et ainsi déterminer les travaux nécessaires à leur protection. La politique nationale peut se résumer ainsi : PREVENIR TRAITER / REHABILITER CONNAITRE La mise en place d une surveillance n est pas une fin en soi, il faut aussi suivre l évolution dans le temps et si nécessaire, se donner les moyens de réduire le risque. 73

73 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La gestion du risque s exprime sous la forme R = f (Source, Transfert, Cible), avec des actions envisageables et notamment : la suppression de la source le confinement de la source, assurant ainsi la suppression du transfert, la suppression de la cible (ex : fermeture du captage, ou son déplacement), le traitement des impacts, en particulier ceux sur les eaux souterraines (suite à une évaluation des risques) En éliminant la source, en supprimant la voie de transfert, ou en supprimant la cible le risque n existe plus. 2 Le contexte réglementaire - Le Code de l environnement et plus particulièrement l article L qui est très général. Viennent ensuite un décret, trois arrêtés et deux circulaires. - Le Décret 77/1133 du 21 septembre 1977 pris pour application de la loi n du 19 juillet 1976 pour la protection de l environnement, en particulier l article 3 qui liste les pièces jointes à la demande d autorisation (alinéa d du 4 point), qui reprend le Décret du 20 mars article 1 : «..Ces documents indiquent les performances attendues, notamment en ce qui concerne la protection des eaux souterraines, ainsi que leur surveillance» et l article 34.1 qui prévoit que lors d une mise en arrêt définitive, une installation classée soumise à autorisation présente un mémoire précisant les mesures prises ou prévues pour assurer la protection des intérêts visés à l article L du Côde de l environnement et pouvant comporter notamment ( ) en cas de besoin, la surveillance de l impact de l installation sur son environnement. (note du rédacteur de la note : en particulier la surveillance de l impact sur les eaux souterraines). - L article 7 de la circulaire du 9 novembre 1989 relative aux dépôts anciens de liquides inflammables qui stipule que «des puits de contrôle (piézomètres) seront situés en amont (un) et en aval (deux) du dépôt par rapport au sens d écoulement de la nappe. La qualité des eaux sera vérifiée au moins une fois par an et quotidiennement pendant une semaine après chaque incident notable (débordement de bac, fuite de conduite)». - L arrêté du 3 août 2001 portant révision de l article 65 de l arrêté du 2 février 1998, liste les catégories d installations classées soumises à surveillance piézométrique. Il est prévu notamment l implantation de deux puits au moins en aval du site sur la base des conclusions d une étude hydrogéologique, au moins 2 prélèvements et analyses annuelle sur des substances pertinentes. Le texte est présenté en annexe. 74

74 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France - La circulaire du 3 avril 1996 concernant la réalisation de diagnostics initiaux (DI) et de l évaluation simplifiée des risques (ESR) sur les sites industriels en activité, dont les secteurs d activités sont listés en annexe à la circulaire. Sur les 3 niveaux de classement (1à 3) à l issue de l évaluation, les sites en classe 2 doivent nécessairement être surveillés au regard de la pollution des eaux souterraines. Les sites en classe 3 sont banalisables; les sites en classe1 doivent être traités ou faire l objet d études plus approfondies, en attendant que les études ou les travaux soient menés, la surveillance des eaux souterraines s impose logiquement. Pour les surveillances des eaux souterraines au droit des décharges, l arrêté du 9 septembre 1997 modifié par l arrêté du 31 décembre 2001 fixe à l article 40 et suivants les modalités de contrôle des eaux des installations de stockage de déchets ménagers et assimilés. L arrêté du 18 décembre 1992 (en cours de modification) relatif au stockage de certains déchets industriels spéciaux ultimes et stabilisés pour les installations existantes (JO du 30 mars 1993) fixe à l article 29 les modalités de contrôle des eaux souterraines. Ces divers textes, figurant en annexe, sont utilisables pour prescrire aux exploitants des installations classées, par voie d arrêté préfectoral, des mesures de surveillance des eaux souterraines 3 - Situation actuelle de la surveillance des eaux souterraines des installations classées A la date du 25 septembre, sur un total de 3384 sites inscrits dans la base BASOL, 1689 disposent d une surveillance des eaux souterraines. L objectif du MEDD consiste à avoir 2000 sites surveillés d ici la fin de l année. Evolution de la surveillance au cours des 7 dernières années. année (base datée au 02/01) Nombre de sites 2002 (base datée au 02/02) 2002 (base du 25/09) avec surveillance Nombre de sites inventoriés * Ratio 15,7 % 18,3 % 35,9 % 42% 48 % * nombre de sites figurant dans le tableau de bord BASOL L application des dispositions de l arrêté du 3 août 2001 portant révision de l article 65 de l arrêté du 2 février 1998 donne 1 an à compter du 7 d octobre 2001 aux installations classées existantes soumises à ces dispositions pour se mettre en conformité. D ici la fin de l année nous saurons avec une certaine précision le nombre de sites placés sous surveillance piézométrique avec ce texte. Les sites soumis à ESR (évaluation simplifiée des risques) sont en général inscrits dans BASOL et leur classement également. Les sites classés 2 seront tous mis sous surveillance. 75

75 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France S agissant des dépôts de liquides inflammables, sites sont comptabilisés. Une bonne partie d entre eux se retrouvent par ailleurs dans Basol du fait qu ils sont aussi soumis à ESR. D ci le 1 semestre 2003, l ensemble de ces différentes dispositions devrait conduire à ce que 3 à 4000 sites environs soient sous surveillance. S agissant des dispositifs de surveillance des eaux souterraines liés aux décharges, 347 décharges autorisées de classe 2 (plus de tonnes par an) sont surveillées et 15 centres relatif au stockage de certains déchets industriels spéciaux ultimes et stabilisés le sont également. 4 Les références techniques permettant l installation des dispositifs de surveillance et leur suivi. Un guide et deux fascicules de documentation Afnor fournissent des informations et des références techniques pour mettre en place et suivre la qualité de l eau souterraine : - Guide méthodologique pour la mise en place et l utilisation d un réseau de forages permettant d évaluer la qualité de l eau souterraine au droit ou a proximité d un site (potentiellement) pollué - AFNOR FD X relatif à la réalisation d un forage de contrôle de la qualité de l eau souterraine - AFNOR FD X relatif aux prélèvements et à l échantillonnage des eaux souterraines dans un forage Le guide méthodologique de mai 1996 préparé par le MEDD avec le BRGM, intitulé «conception d un réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines au droit d un centre de stockage de déchets, ultimes ou non, peut également servir de référence. 5 La bancarisation des données Actuellement les résultats de «l auto-surveillance» sont transmis par les exploitants à l Inspection des installations classées, sous forme de tableaux ou de graphes. En observation on note les points qui semblent «anormaux», et l exploitant doit proposer à l inspection des installations classées les actions correctives qui paraissent nécessaire. Les données ne sont pas bancarisées. Rien n interdit que ces données soient collectées à l échelle régionale pour y être traitées et exploitées. Il faudrait, si cette perspective était envisagée dégager quelques moyens supplémentaires, et permettre que cette bancarisation soit aussi simple que possible. La banque ADES semble être un lieu de stockage à privilégier dans le cas ou la bancarisation deviendrait une option retenue. La confidentialité de certaines données peut éventuellement, être posée. 76

76 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 6 La surveillance des pollutions ponctuelles anciennes Les situations sont a examiner au cas par cas en prenant en compte l existence d un captage à l aval des sites potentiellement pollués. Dans de nombreuses circonstances, les pollutions sont anciennes et stabilisées, et le risque est moindre. 7 - Sur quelles données portent la surveillances Chaque prescription est spécifique, fonction du type d activités exercées (ou ayant été exercées) sur le site, des produits stockés, utilisés, fabriqués, sur le site, ou des pollutions des sols mises en évidence. La fréquence des analyses et leur variation sont explicités dans le guide méthodologique pour la mise en place et l utilisation d un réseau de forages permettant d évaluer la qualité de l eau souterraine au droit ou a proximité d un site (potentiellement) pollué. Le guide sur le comportement des polluants dans le sol et les nappes préparé par le MEDD et publié aux éditions BRGM en 2001 donne une vision assez complète des substances chimiques habituellement rencontrées dans les cas de pollution ponctuelles. La page «situation» de BASOL précise les familles de polluants susceptibles d être rencontrés : As Ba Cd Co - Cr Cu Hg Mo Ni - Pb Se Zn hydrocarbures - H.A.P. Cyanures - PCB-PCT - Solvants halogénés - Solvants non halogénés Pesticides - Autres : 8 - La connaissance du réseau Il s agit de réseaux ponctuels et spécifiques. Le géoréférencement des ouvrages de surveillance est une donnée dont nous ne maîtrisons pas pour le moment ni l existence ni la qualité de l information saisie dans le cas où elle existe. 9 - Démarrage des 1 mesures de surveillance. Une toute petite dizaine d année de recul. 10 Coût de la surveillance des pollutions ponctuelles L ensemble des coûts, de la réalisation des ouvrages aux présentations des résultats des analyses est à la charge de l exploitant. 77

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78 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 7 Stratégie de surveillance des eaux souterraines pour la Directive «Nitrates» Philippe Jannot (MEDD/DE) La directive Nitrates a prévu un programme de surveillance de la concentration en nitrates dans les eaux douces pendant une période d un an et de reprendre ce programme au moins tous les quatre ans. Ce programme de surveillance doit permettre d identifier les eaux polluées et de définir ensuite les zones vulnérables. Le 1 er programme de surveillance s est déroulé de septembre 1992 à août 1993, le second de septembre 1997 à août 1998 et le 3 ème d octobre 2000 à septembre Le programme de surveillance comporte actuellement 3052 points en eau souterraine. Ces points ont été choisi pour reflèter les activités agricoles. Leur répartition est relativement homogène sur l ensemble du territoire avec toutefois de fortes densité en Alsace, Haute Normandie et Franche Comté. La majorité des points en eaux souterraines appartiennent au réseau DDASS de contrôle sanitaire des eaux destinées à l alimentation en eau potable (eaux brutes) soit 2626 points. 211 points appartiennent au suivi patrimonial de connaissance générale des eaux et 213 points ont d autres finalités. Le nombre de points de surveillance a sensiblement augmenté d une campagne à l autre (1950 pour la 1 ère campagne ; 2578 pour la seconde et 3052 pour la 3 ème ). Compte tenu de cette augmentation et de l abandon d un certain nombre de points, les points communs aux trois campagnes sont au nombre de 1702 : 95% d entre eux ont pour finalité l alimentation en eau potable. La fréquence de suivi des points en eaux souterraines est très variable. Si la majorité des points (62%) bénéficie de 4 à 12 mesures de la concentration en nitrates, 935 (soit 30%) ont moins de 4 mesures. Les principaux résultats sont les suivants : la moitié des points ont une teneur moyenne supérieure à 25 mg/l. Un quart des points ont une teneur supérieure à 40 mg/l dont plus de la moitié une teneur supérieure à 50 mg/l. Ces points sont essentiellement localisés dans les départements du Grand Ouest (Bretagne, Basse Normandie, Pays de Loire, Poitou Charentes), du Bassin Parisien (Ile de France, Centre, Yonne, Aube et Marne) et de la région Midi Pyrénées. Entre la 1ére et la 3 ème campagnes, la qualité des eaux souterraines s est sensiblement dégradée (33% d entre eux ont subi une augmentation supérieure à 5 mg/l). Le dispositif de collecte de l information se présente sous la forme d une base de données (bases ACCESS élaboré début 2002 par l Office International de l eau à partir des données collectées et validées par les DIREN, les Agences de l eau et les DRASS). Cette base rassemble les données des trois campagnes de surveillance de la directive nitrates. 79

79 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La prochaine campagne de surveillance est prévue de septembre 2003 à août La collecte de l information et son traitement devraient être facilitées par cet outil. 80

80 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 8 Les réseaux d observation des pesticides dans les eaux souterraines Sylvie Detoc (IFEN) Dans le cadre de la réalisation du bilan national annuel de la contamination des eaux par les pesticides, l Ifen est amené à faire le point sur les réseaux d observation des pesticides dans les eaux et notamment les eaux souterraines et à voir comment, à partir des données issues de ces réseaux, une synthèse nationale peut être établie. Trois grands types de réseaux de mesure ayant des finalités différentes apportent de l information sur les concentrations en pesticides dans les eaux. Il s agit d une part des réseaux de connaissance générale, qui s intéressent à la caractérisation et à l évolution du patrimoine que sont les rivières et les nappes souterraines ; ils peuvent être locaux (régionaux, départementaux) ou nationaux. - Au niveau national, le Réseau National des Eaux souterraines (RNES) a pour objectif le suivi des eaux souterraines en qualité et quantité ; il est complété par des réseaux complémentaires dont les objectifs et le protocole de suivi sont similaires mais se déclinent à une échelle plus locale. - D autres réseaux locaux contribuent à la connaissance générale des ressources en eau mais sans toutefois adopter le protocole de suivi national. Ils sont mis en place à l échelle d un bassin-versant, d une nappe, d un département ou encore d une région. Leurs maîtres d ouvrage sont les conseils généraux, régionaux et des DIREN. Ces réseaux sont ceux qui permettent d approcher le mieux une image «représentative» de la situation nationale. Les réseaux d usage sont mis en place pour contrôler que les limites de qualité attachées à l usage sont respectées pour que l usage soit possible. Ainsi, le contrôle sanitaire et l autosurveillance des eaux effectivement utilisées pour la production d eau potable a-t-il des exigences en terme de localisation (les points contrôlés sont effectivement ceux où le prélèvement pour la production d eau potable est effectuée), de fréquence (selon l importance de la population desservie), de période de mesure (le plus souvent aux moments les plus défavorables). Ce sont les DDASS et les producteurs d eau potable qui assurent ces suivis. Les fréquences d analyse dépendent de la population desservie et sont augmentées en cas de contamination des ressources. Il faut cependant noter que les points de prélèvement fortement contaminés sont exclus des sources d approvisionnement pour l alimentation en eau potable. Ils ne font donc plus l objet d un suivi sanitaire et sont de fait absents de l échantillon étudié. Ces réseaux, à caractère réglementaire, n ont pas vocation à être représentatifs de l ensemble des ressources en eau, puisqu ils s attachent à surveiller les seuls points de captage servant à l alimentation en eau potable. Les réseaux dont l objectif est d évaluer les impacts de l usage des pesticides agricoles ou non et les effets des actions de réduction se concentrent sur des zones où la présence de pesticides est très probable voire avérée. Les situations ainsi identifiées donneront une image de zones fortement contaminées. Ces suivis sont en général pilotés par les groupes régionaux «phyto» qui souhaitent identifier certains problèmes, ou mesurer l impact de des 81

81 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France programmes d actions. Les fréquences de prélèvement sont généralement resserrées autour des périodes d application des produits. Ces réseaux donnent des informations relatives à des zones où la présence de pesticides est très probable voire avérée. Le tableau suivant résume, de façon simplifiée, en généralisant, ces éléments. CARACTERISTIQUES couvre l ensemble des milieux et des situations TYPES A priori, sur les ressources de meilleure qualité, quelle que soit leur nature sur les ressources de plus mauvaise qualité Homogène sur le territoire Hétérogène sur le territoire Hétérogène sur le territoire Suivant la nature des ressources : eau de surface : 4 /an eau souterraine : 1 / 2 ans eau de surface : avril - mai et juillet août, octobre et janvier Au moins les paramètres impératifs de la méthode d évaluation SEQ-Eau Suivant l importance du volume concerné par l usage le contrôle est renforcé en cas de contamination avérée Le plus souvent en période de risque maximal Variable variable Après les épisodes d application des produits et les épisodes pluvieux D après le classement SIRIS effectué au niveau régional Typologie des réseaux d observation des pesticides dans les eaux continentales Cette typologie est utilisée pour l exploitation cartographique et statistique des données. Les réseaux nationaux de connaissance générale (524 points renseignés en 1999 et 2000) permettent d établir des états de la qualité des eaux à partir de réseaux pérennes (RNES) à l aide d une cartographie des points de prélèvement fondée sur l utilisation du SEQ-eaux souterraines. Les réseaux d usage (DDASS et producteurs d eau, 3681 points renseignés en1998, 1999 et 2000) apportent une information complémentaire sur l état des ressources et sont interprétés suivant une grille de lecture réglementaire. Les données de l ensemble de ces réseaux et celles des réseaux «locaux» (113 points en 2000) sont utilisées pour établir de statistiques descriptives par substance. 82

82 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 9 Echantillonnage Prélèvements et Analyses des eaux souterraines Guide pour les critères de choix des méthodes Karine Vallée (AEAP) 1. Introduction Les caractéristiques physiques, chimiques et isotopiques des eaux souterraines dépendent d un certain nombre de facteurs tels que la composition chimique et minéralogique des terrains traversés, la structure géologique, les conditions d'écoulement, les conditions physicochimiques locales. D éventuelles pollutions peuvent modifier les caractéristiques naturelles de l eau. On détermine ces caractéristiques à l aide de mesures et d analyses sur des échantillons qui doivent refléter le mieux possible la composition de l eau dans l aquifère. Mais, entre le moment où cette eau est enlevée de son milieu naturel et celui où elle est analysée, elle subit un certain nombre de manipulations et de changements de conditions, qui peuvent grandement modifier sa composition. Citons par exemple la modification des teneurs en gaz et composés volatils dissous due aux changements de pression et au contact de l échantillon avec l air, l adsorption de certains constituants et les réactions chimiques sur les parois des instruments et des récipients, la contamination de l échantillon au cours des manipulations, les réactions biologiques, la précipitation de composés en sursaturation, etc. Or, le but de l échantillonnage d une eau est de fournir, pour l analyse, un échantillon représentatif de son milieu. Il y a donc lieu de connaître les problèmes potentiels liés à l échantillonnage ainsi que les diverses méthodes et techniques permettant de les éviter. C est l objet principal de ce document. Ce document présente les informations nécessaires et les précautions à prendre pour maîtriser chaque phase de l échantillonnage (préparation de la campagne d échantillonnage, prélèvement, conditionnement et stockage de l échantillon) et en assurer la qualité. Il présente également les principales techniques de mesures (normes existantes) et d analyses ainsi que les précautions d utilisation et d interprétation des résultats. 2. Echantillonnage 2.1 Prélèvement Lors de l échantillonnage d une eau souterraine, les prélèvements dans les forages non équipés de pompes sont ceux qui peuvent le plus modifier la composition de l eau, à cause, entre autres, de la difficulté d obtenir un échantillon représentatif du milieu, de la contamination de l eau par les instruments de prélèvement, et du contact de l eau avec l atmosphère. C est pourquoi ce chapitre traite principalement des techniques de prélèvement d eau dans les forages (pompes aspirantes et refoulantes, tubes de prélèvement, cellules à dialyse, échantillonneurs). 83

83 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Tubes échantillonneurs Il existe de très nombreux types de tubes échantillonneurs destinés au prélèvement d eau dans les forages. Ils sont tous munis d'un système plus ou moins évolué permettant de prélever un volume d'eau à une certaine profondeur. Un filin, enroulé sur une bobine munie d'un compteur métrique, permet de les descendre à la profondeur voulue. Ces tubes ne permettent de remonter à la surface que des volumes d'eau restreints (1 0.5 l). Pour assurer un échantillonnage représentatif, l'eau du forage doit être renouvelée au préalable par pompage. Echantillonneur simple. Il s'agit d'un tube métallique (laiton, acier, matière synthétique lestée...) fermé à la base (bailer) et dont le poids est supérieur au poids de son volume d eau. Son remplissage a lieu par le haut dès qu'il s'enfonce sous le niveau d'eau. Le remplissage par le haut provoque un remous important et une modification des équilibres relatifs aux gaz et composés volatils dissous. Seule l'eau proche de la surface piézométrique peut être prélevée. Le nettoyage du tube est difficile si le fond n'est pas démontable. Les parois métalliques peuvent interagir avec certaines substances organiques ou contaminer l échantillon avec des métaux-traces. Cependant, ce type d échantillonneur s avère intéressant pour le prélèvement de substances flottant sur l eau (LNAPL par exemple). Echantillonneur avec soupape passive. Dans la partie inférieure du tube de prélèvement, la soupape, formée par une bille de densité 1.4 à 2, laisse pénétrer l'eau dans le tube lorsque ce dernier descend dans le forage ; la soupape se ferme lors de la remontée. La vidange se fait par le bas à l'aide d'un dispositif qui permet de minimiser le contact de l'échantillon avec l'air. De tels tubes en PE ou en PTFE se démontent aisément, ce qui permet de les nettoyer. Le prélèvement n'est pas strictement ponctuel car le remplissage du tube se fait de manière dynamique lors de la descente. Certains modèles comportent également une soupape à l'extrémité supérieure du tube ce qui empêche tout mélange d'eau lors de la remontée. Echantillonneur avec fermeture commandée. Plusieurs types de tubes de prélèvement comportent un clapet de fermeture à chaque extrémité, qu'il est possible de fermer sur commande lorsqu'on a atteint la profondeur de prélèvement (p. ex. la bouteille Züllig). Ce système permet un prélèvement ponctuel car les deux extrémités du tube sont ouvertes au cours de la descente, ce qui empêche de piéger de l eau dans le tube avant d avoir atteint la profondeur d échantillonnage. Systèmes de prélèvement par seringue. Le système permet de descendre une seringue dans le forage jusqu'à la profondeur voulue pour le prélèvement. Un dispositif mécanique ou pneumatique actionne le piston de la seringue, entraînant le remplissage de cette dernière. Après avoir été remontée, celle-ci peut elle-même servir de flacon pour le stockage et le transport de l échantillon. Des seringues en verre de contenance relativement grande (250, 500 ml ou plus) permettent de prélever des échantillons suffisamment grands pour les analyses. Ce système d'échantillonnage ne modifie que très peu la composition de l eau. Si nécessaire, la filtration de l'eau peut être effectuée en couplant un filtre "en ligne" sur la seringue. Dans ce cas, il s'avère pratique de déposer temporairement la seringue pleine avec la pointe en haut, ce qui permet une décantation partielle de l'échantillon sur le piston de la seringue Pompes L'utilisation de pompes pour le prélèvement d'échantillons d'eau dans un forage constitue la technique la plus pratique et la plus communément admise. Le pompage permet en effet de renouveler aisément l'eau du forage avant le prélèvement. Il permet également, grâce aux mesures en continu lors du pompage, de déterminer le moment où l eau devient représentative du milieu aquifère. Concernant l effet sur la qualité de l eau des matériaux de construction des pompes et du tubage. Pompes électriques refoulantes (submersibles). Il s agit de pompes centrifuges ou de pompe à axe 84

84 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Hélicoïdal entraînées par un moteur électrique submergé. Une batterie ou une génératrice fournit l énergie électrique nécessaire. Etant donné qu elles repoussent l eau et lui imprime une pression positive, elles n engendrent pas de dégazage significatif de l eau prélevée. Pompe refoulante à membrane Une telle pompe comprend une source d air comprimé (bouteille d air comprimé ou compresseur), un système de contrôle de la pression d air, un tube de transmission de l air comprimé depuis la surface jusqu à la pompe immergée, la pompe elle-même et le tube d évacuation de l eau. A l intérieur de la pompe, la chambre à air est séparée de la chambre de circulation de l eau par une membrane qui alternativement, suivant les variations de pression de l air, diminue puis augmente le volume de la chambre de circulation de l eau. A l'entrée et à la sortie de cette dernière une soupape contrôle les flux d'eau. Ainsi, à chaque cycle de diminution puis d augmentation de la pression d air, l eau pénètre dans la chambre de circulation puis se trouve repoussée dans le tuyau de refoulement. Ce type de pompe est bien adapté au pompage d'eaux très chargées de matières en suspension. Il peut cependant induire une modification des teneurs en gaz dissous de l eau. Pompes refoulantes à déplacement de gaz. Ce genre de pompe fonctionne de manière similaire à une pompe à membrane. Dans certains types, le gaz entre en contact direct avec l'eau dans une chambre qui se remplit alternativement de gaz puis d'eau au rythme des variations de pression de gaz. Le système de gestion de la pression comprend un système d autorégulation pour éviter que l air ne pénètre dans la colonne d évacuation d eau du fait d une trop grande pression. Dans d autres types, c est un piston qui remplace la membrane et qui se déplace au rythme des variations de pression du gaz. Pompe refoulante à air-lift. De l air comprimé est injecté à l aide d une buse dans le tube d évacuation d eau. Il y imprime un mouvement ascendant d air mélangé d eau. Cette méthode implique la mise en équilibre de l eau pompée avec le gaz utilisé, déséquilibrant ainsi fortement la composition originale de l eau. Pour cette raison, cette méthode de pompage n est dans la plupart des cas pas adaptée au prélèvement d eau pour analyses ou pour renouveler l'eau d'un forage avant prélèvement. Pompe à inertie La pompe est simplement constituée d'une soupape fixée à l extrémité inférieure d un tube d évacuation de l eau. En imprimant depuis la surface un mouvement alternatif de montée et de descente au tube lui-même, l eau monte par inertie. De tels systèmes permettent d échantillonner facilement des points d eau situés dans des formations à faible perméabilité (débit inférieur à 10 l/min.), avec une hauteur de refoulement jusqu'à 50 m. Pompe aspirante centrifuge. De telles pompes constituées d'une turbine entraînée par un moteur, permettent le pompage de débits élevés (20 2'000 l/min.) mais sont limitées par la profondeur d aspiration (max. 6 à 8 m). Pour fonctionner, elles nécessitent une amorce préalable par l'apport d'eau dans la chambre de la turbine et par l'évacuation de l'air de la conduite d'aspiration. Etant donné la dépression dans la colonne d eau, un dégazage partiel est possible. Pompe aspirante péristaltique. Le moteur d'une pompe péristaltique entraîne deux à quatre galets roulants sur un tube souple à l'intérieur d'une chambre semi-circulaire. La propagation des contractions imprimées à ce tube provoque le déplacement de l'air ou du liquide qu il contient. Ce genre de pompe permet d'aspirer à faible débit (<20 l/min) l'eau d'un piézomètre jusqu'à une profondeur de 6 à 8 m. L'utilisation d'un tel type de pompe pour l'échantillonnage d'eau destiné à l'analyse de substances organiques ou de gaz dissous est déconseillée car le processus d'aspiration favorise le dégazage de l'eau. Par ailleurs, le tube constitué de matière synthétique très souple (silicone) absorbe facilement une large gamme de substances organiques ainsi que la plupart des gaz dissous dans l'eau. Aspiration depuis la surface à l'aide d'une seringue. Dans les nappes d'eau souterraine peu profondes (<6 m), il est également possible de prélever l échantillon depuis la surface à l aide d une seringue de grand volume (250, 500 ml ou plus), couplée à un fin tube de PTFE ou de nylon qui plonge dans le forage ou dans le terrain jusqu à la profondeur d échantillonnage 85

85 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France voulue. Le dispositif est muni d'un robinet à trois voies pour évacuer l'air. La seringue ellemême peut alors servir de flacon pour le stockage et le transport de l échantillon. Ce système permet de mettre en place dans un forage dont on retire le tubage après coup, des ports multiples in situ servant à surveiller la composition de l eau en divers points sur une même verticale. Du fait de l aspiration de l eau sur plusieurs mètres de hauteur, un dégazage partiel peut survenir au cours du prélèvement Tuyaux des pompes et autres accessoires servant au prélèvement Le tuyau d aspiration ou de refoulement d une pompe, la pompe elle-même, de même que tout autre récipient dans lequel l eau transite au cours de l échantillonnage peut être assimilé à un flacon dans lequel l'eau ne séjourne que temporairement. Les considérations émises sur la propreté et la nature des flacons s'appliquent donc aussi aux tubages des pompes. Pour la prise d échantillons servant à l analyse de substances organiques, le tubage flexible de la pompe doit être peu absorbant, en PTFE ou éventuellement en polypropylène. Les tubes en polyéthylène, PVC, silicone ou autres matières plastiques souples ne sont pas indiqués pour de tels prélèvements. Pour la prise d échantillon servant à l analyse des gaz dissous, un tube en acier inoxydable ou en cuivre (avec joints étanches) assurera une totale étanchéité des parois, tandis que les tubes en matières synthétiques présentent un large pouvoir de diffusion. La quantité d oxygène diffusée au travers d un tube en matière synthétique peut s avérer impressionnante. Elle est proportionnelle à la longueur du tube et inversement proportionnelle au débit. montrent que pour un débit de 100 ml/min., dans un tube de PTFE Pour la prise d échantillon servant à l analyse des métaux, il faut proscrire tout tubage ou partie de dispositif métallique pouvant influencer la composition de l eau en métaux par adsorption ou par mise en solution. Des tubes en matière synthétique (de préférence PE ou PTFE) seront utilisés. Avant le prélèvement, il est nécessaire de tester toute partie métallique indispensable (pompe, raccord, etc.) quant à l absence de contamination par rapport aux métaux à doser Cellules d échantillonnage à dialyse et à diffusion Cellules à dialyse ou «peeper». Une cellule à dialyse consiste en un flacon en verre contenant de l'eau ultrapure et dont le bouchon est remplacé par une membrane perméable (filtre 0.1 mm ou plus fin). On place la cellule durant un laps de temps défini (5 à 30 j) dans le milieu à échantillonner. Durant cette période, la composition de l'eau contenue dans la cellule s'équilibre avec celle du milieu si bien qu'au jour du prélèvement, elle est représentative du milieu. Cette méthode intègre la composition de l'eau sur une période dépendant de la perméabilité de la membrane, de la température de l'eau et du volume de la cellule. Elle présente l'avantage de fournir un échantillon exempt de turbidité et de germes. L'expérience montre que ce type de cellules donne de très bons résultats pour l'analyse des substances minérales. La fiabilité de cette méthode doit être testée pour les autres paramètres, en fonction de la configuration de la cellule et des conditions locales du point d'échantillonnage. Cellule à diffusion. Une cellule à diffusion consiste en une cellule en matière synthétique perméable aux gaz et substances volatiles que l on veut mesurer, mais imperméable à l eau. Elle contient un fluide inerte d échange (eau, gaz ). On place cette cellule dans l aquifère. Après un certain temps dépendant de la nature de la membrane, les concentrations de gaz et substances volatiles dans le fluide de la cellule s équilibrent avec celles de l eau souterraine (loi de Henry). On peut alors échantillonner le fluide contenu dans la cellule. Cette méthode peut s avérer très pratique pour la mesure des composés organiques volatils. Des cellules à diffusion eau / air permettent une mesure stable en continu de l oxygène dissous dans l eau souterraine. 86

86 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2.3 Flacons En règle générale, les flacons sont fournis par le laboratoire qui exécute les analyses car leur type et leur contenance dépendent non seulement des composants à analyser mais aussi de la méthode d'analyse utilisée. Le laboratoire porte également une responsabilité quant à la qualité et la propreté des flacons fournis. Le type de flacon et son volume dépendent des substances à analyser et des méthodes d analyses. On veillera en principe à réserver un flacon par groupe de substances à analyser. L Annexe 1 indique le type de flacon à utiliser et sa contenance optimale en fonction du groupe et du nombre de paramètres à analyser. Pour l échantillonnage de tous les types de substances, on favorisera l utilisation de flacons en verre, à l exception des métaux-traces pour lesquels des flacons en matière synthétique (PTFE, PE ou polypropylène) sont plus adéquats. Le verre brun permet de diminuer l intensité de la lumière sur l échantillon et contribue à préserver certaines substances organiques susceptibles de se transformer à la lumière (fluorescéine par exemple), mais surtout, il préserve d une trop rapide croissance des micro-organismes. Les récipients doivent être propres tant à l intérieur qu à l extérieur. Le laboratoire d analyse assure leur nettoyage ou contrôle leur propreté au préalable. Ils doivent être transportés fermés dans des caisses prévenant toute salissure tant par des éclaboussures que par des poussières. Lorsqu on veut un échantillon exempt de bulle d air, les types de flacons suivants sont utilisés : - Flacon en verre avec bouchon à septum vissé. Utiliser un bouchon avec sommet souple formé d un septum flexible (caoutchouc recouvert d aluminium ou PTFE). - Flacon en PTFE avec bouchon à septum vissé. - Flacon en verre avec bouchon en verre rodé (conique). Utiliser un bouchon en verre adapté sans forme creuse à la base. Un bouchon à base creuse ne permettra jamais d évacuer la dernière bulle d air du récipient. Concernant les bouteilles en plastique, les matières synthétiques sont perméables aux gaz et ne sont par conséquent pas adaptées en vue de l analyse de substances sensibles aux modifications des teneurs en gaz de l eau. Certaines matières synthétiques adsorbent également les substances organiques volatiles. Pour l échantillonnage de ces substances, ne pas utiliser d autres matières synthétiques que le PTFE ou éventuellement en polypropylène avec bouchon à capsule en PTFE ou recouverte d aluminium (voir avec le laboratoire d analyse). 2.4 Etiquetage Les flacons doivent être clairement identifiés à l aide d étiquettes adhésives indiquant : - Le numéro de l échantillon (unique pour la campagne d échantillonnage) - Le nom / N du point de prélèvement - La date (et heure) du prélèvement - L organisme de prélèvement Sur des récipients réutilisables, utiliser des étiquettes qui se détachent sans laisser de traces.. 3.PREPARATION ET EXECUTION DE L ECHANTILLONNAGE L échantillonnage d une eau comprend la préparation du prélèvement, le prélèvement proprement dit, le conditionnement de l échantillon, ainsi que son stockage jusqu au moment où l eau est analysée. Chacune de ces étapes est importante pour assurer la fiabilité 87

87 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France des résultats d analyse. Ce chapitre décrit les étapes de préparation d une campagne, les méthodes à appliquer et les précautions générales à prendre pour l échantillonnage. 3.1 Préparation du prélèvement Les aspects suivants doivent être définis : - Renouvellement de l eau avant le prélèvement. - Précautions à prendre lors des mesures in-situ et lors des prélèvements pour les mesures et analyses de terrain. - Précautions générales et particulières. - Contrôle de la propreté et de l adéquation du matériel d échantillonnage. - Conditionnement éventuel du flacon. - Filtration éventuelle de l échantillon. - Conditionnement spécifique éventuel de l échantillon. - Stockage ad-hoc des échantillons pour le transport - Succession temporelle des opérations. 3.2 Représentativité de l'échantillon et préparation du point d'eau Avant de prélever un échantillon d'eau, il faut s'assurer de la représentativité de l'échantillon. Le prélèvement peut se faire à un point (puits de captage, forage d observation) où l'eau a stagné et où sa composition s est modifiée au cours du temps. Dans un forage par exemple, l'eau ne se renouvelle que lentement, les gaz et substances dissoutes qu elle contient s équilibrent avec l air, et sa composition se modifie. L activité biologique qui règne dans le forage lui-même et les réactions de surface avec les diverses parois peuvent également contribuer à une lente modification de la composition de l eau stagnant dans le forage. Dans de tels cas, il faut absolument renouveler l'eau par pompage ou soutirage jusqu'à ce qu'elle devienne représentative de la portion d'aquifère que l on veut échantillonner. Pour tester cette représentativité, on contrôlera l'évolution des paramètres physico-chimiques (conductivité, température, oxygène dissous et ph) et/ou isotopiques (radon) au cours du renouvellement de l'eau. L'expérience acquise au cours des mesures, les analyses faites précédemment au point en question ainsi que les calculs hydrauliques permettent d évaluer cette représentativité. Du point de vue du contexte hydrogéologique, la représentativité de l échantillon doit être jugée par l hydrogéologue en fonction de l objectif des mesures. 3.3 Renouvellement de l eau dans un forage Durant le renouvellement de l eau dans un forage, le rabattement créé par le pompage ne doit pas être trop élevé car les mesures destinées à éviter les échanges gazeux de l'eau avec l'air seraient rendues inutiles à cause de suintements trop importants. On distingue 2 cas : - Perméabilité du milieu moyenne à élevée. L eau afflue au forage avec un débit supérieur à 0.1 l/min. Le forage peut être considéré comme purgé et l eau prélevée comme représentative du milieu si l une des conditions suivantes est remplie : - Si on a pompé au moins 5 fois le volume d eau contenu dans le tube du forage et le massif filtrant, - Si, entre le début et la fin du pompage d un volume égal à celui de l eau contenu dans le tube du forage et le massif filtrant (= volume de renouvellement), la conductivité électrique, la teneur en oxygène dissous et la température de l eau pompée varient de moins de 2%; ou si, la variation de ces paramètres est inférieure à 10 ms/cm, 0.2 mg/l O2 et 0.5 C respectivement et 0.1 unité pour le ph. - Faible à très faible perméabilité. L eau afflue au forage avec un débit inférieur à 0.1 l/min. Dans de tels cas, les travaux indiqués ci-dessus risquent de durer plusieurs heures ou plusieurs jours. Il y a lieu alors de purger une ou deux fois le forage, c est-à-dire de renouveler complètement l eau qu il contient. Une fois que le niveau s est stabilisé, prélever l échantillon 88

88 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France à la profondeur voulue à l aide d un tube ou d une seringue de prélèvement. L utilisation de méthodes alternatives telles que les cellules à dialyse ou à diffusion peuvent s avérer très utiles dans les milieux à très faible perméabilité Lors de prélèvements de l eau d un puits en cours de forage, il est important de contrôler que l'eau souterraine n est pas contaminée par de la boue de forage. On peut réaliser ce contrôle en marquant la boue de forage à l aide d un traceur à concentration plus où moins constante. Si l'on rencontre un aquifère et qu'un essai de pompage a lieu, l'échantillonnage proprement dit ne commencera que lorsque la concentration du traceur dans l'eau pompée aura diminué à moins de 1% de la concentration moyenne du traceur dans boue sortant du forage avant l essai. 3.4 Précautions générales d échantillonnage Contamination de l échantillon au cours des manipulations Une manipulation incorrecte, l utilisation de matériaux inadéquats et l emploi de matériel d échantillonnage souillé peuvent provoquer l apparition de composés ou d organismes étrangers à l eau ou une variation d autres paramètres physiques, chimiques ou biologiques. Par exemple la moindre souillure sur le col d une bouteille de prélèvement pour les analyses bactériologiques faussera totalement le résultat. Les mesures suivantes permettent d éviter de telles contaminations : - Transporter les flacons vides, fermés, dans un conteneur les mettant à l'abri des souillures et des poussières. - Nettoyer systématiquement le matériel d échantillonnage entre chaque prélèvement. - Utiliser des instruments de prélèvements à usage unique (préleveurs, tubes, récipients, gants,etc.).. - Equiper chaque point de prélèvement avec le matériel nécessaire à l échantillonnage (pompe, tubes, etc.) afin de diminuer le risque de contamination croisée, surtout en ce qui concerne des points d eau contaminée ou présentant une composition particulière. 3.5 Conditionnement de l échantillon Le conditionnement englobe les manipulations de filtration, de stabilisation et de préparation au stockage de l échantillon. Cette étape vise à conserver de manière spécifique un ou plusieurs paramètres chimiques de manière à maintenir la représentativité de l échantillon jusqu au moment de l analyse. Pour certains paramètres, le fait de filtrer ou non, d acidifier ou non, et l ordre dans lequel ces opérations sont faites va modifier considérablement les résultats, parce que ce faisant, on dosera des espèces différentes d un même élément. Par exemple, selon que l on filtre ou non, on dosera seulement les substances dissoutes ou le total «substances dissoutes + formes particulaires». L acidification va également dans certains cas remettre en solution des espèces «insolubles» à ph neutre (p. ex. Fe(OH)3, FeS, etc.). Par conséquent, si l objectif de l analyse est de rechercher uniquement les formes en solution, il faut filtrer l échantillon avant de l acidifier. Les procédures de conditionnement doivent être définies avec le laboratoire d analyse Filtration Sur le terrain, la filtration d un échantillon turbide s'avère nécessaire dans les cas suivants : - Si, pour éviter la précipitation de certains composés (carbonates, sulfates ), l échantillon doit être acidifié. - Si l échantillon doit être analysé sur le terrain et que les particules en suspension interfèrent avec la méthode d analyse (p. ex. la photométrie). - Si les particules en suspension peuvent causer une modification de la composition de l échantillon durant le stockage (adsorption, désorption, dissolution, précipitation, etc.). 89

89 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Risques lors de la filtration - Cas d une eau réduite contenant du fer (II) en solution. Si durant les manipulations de prélèvement, une aération de l échantillon survient, le fer précipite car au contact avec l oxygène de l air, il s oxyde en fer (III) et devient insoluble. La filtration retient le précipité et l analyse sous-évalue la concentration effective en fer de l échantillon. De plus, d autres métaux en solution peuvent s adsorber sur les oxyhydroxydes ferriques et disparaître à leur tour, ce qui modifie la composition et la représentativité de l échantillon. - En cours de filtration, des particules toujours plus petites sont retenues, du fait du colmatage progressif du filtre, ce qui influence la répartition des particules très fines restant dans l échantillon. Ce phénomène peut causer des erreurs de reproductibilité des analyses. - Le matériel de filtration et le filtre lui-même peuvent relâcher des substances dans l échantillon ou en absorber, ce qui peut modifier considérablement la teneur en certains constituants. L utilisation de filtres de types ou de marques différentes peut ainsi nuire à la reproductibilité de la filtration. Choix de la technique de filtration La technique de filtration sera choisie en fonction des objectifs de l analyse et des risques de modification de la composition de l eau qu elle peut entraîner : - Filtration pour l analyse de substances inorganiques dont la concentration dépend étroitement des équilibres gazeux (duretés, sulfates en milieu réduit, fer et manganèse dissous, etc.) : - Après avoir prélevé l échantillon de manière à éviter toute modification de sa teneur en gaz, procéder sans délai à la filtration sous pression ou à la filtration tangentielle. - Utiliser du matériel de filtration en verre avec joints étanches à l air et des tubes en cuivre ou en acier inoxydable. Si, pour certaines connections, du tube en matière synthétique doit être utilisé, choisir des segments très courts (< 2 cm). - Sans contre-indication de la part du laboratoire d analyse, utiliser des filtres en cellulose. - Filtration pour l analyse de substances inorganiques peu dépendantes des équilibres gazeux (chlorures, sulfates, nitrates, sodium, etc.) - Le type de filtration n a pas d influence majeure sur les résultats d analyse - Dans la plupart des cas, du matériel de filtration en matière synthétique et des filtres en cellulose peuvent être utilisés. - Filtration pour le conditionnement d échantillons destinés à l analyse de substances organiques. Dans la plupart des cas, une telle filtration n est pas nécessaire sur le terrain car l ajout de substances destinées à la stabilisation de l échantillon peut se faire sans filtration préalable. Si malgré tout, une telle filtration doit se faire, procéder comme suit : - Prélever l échantillon de manière à éviter toute modification de sa teneur en gaz ou en substances volatiles. Pour cela, il est recommandé de prélever l eau dans une seringue en verre de grand volume qui servira à la pousser au travers du filtre. - Procéder sans délai à la filtration sous pression dans un filtre en ligne à fixer sur la seringue. - Utiliser du matériel de filtration en verre ou en PTFE avec joints étanches à l air. Si, pour les connections entre la seringue et le filtre, du tube en matière synthétique doit être utilisé, choisir des segments très courts (< 2 cm). - Utiliser des filtres en PTFE ou en céramique. 90

90 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Conservation de l échantillon Toutes les eaux sont susceptibles de se modifier plus ou moins rapidement par suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent avoir lieu dans le flacon dans le laps de temps qui sépare le prélèvement de l analyse. La nature et la vitesse de ces réactions sont souvent telles que, si les précautions nécessaires ne sont pas prises, les concentrations déterminées par l analyse différeront sensiblement de ce qu elles étaient au moment du prélèvement. Les principales causes de variations sont les suivantes : - Les bactéries, algues et autres micro-organismes peuvent consommer certains composés présents dans les échantillons. Ils peuvent aussi en modifier la nature ou produire eux-mêmes de nouveaux composés. Cette activité biologique affecte par exemple les teneurs en oxygène dissous, en dioxyde de carbone, en composés de l azote, du phosphore, du soufre et parfois du silicium. - Certains composés peuvent être oxydés par l oxygène dissous présent dans les échantillons (p. ex. composés organiques, fer (II), sulfures ). - Certaines substances peuvent précipiter, par exemple le carbonate et le sulfate de calcium, des métaux et composés métalliques tels que Fe(OH)3, Al(OH)3, Mg3(PO4)2, ou passer en phase vapeur (oxygène, dioxyde de carbone, cyanures, mercure). - L absorption du dioxyde de carbone de l air entraîne une modification du ph, de la teneur en dioxyde de carbone, des équilibres calco-carboniques, - Les métaux ainsi que certains composés organiques peuvent être adsorbés de façon irréversible sur la surface des récipients ou des matières solides contenues dans les échantillons. - Les produits polymérisés peuvent se dépolymériser et inversement, les composés simples peuvent se polymériser. L importance de ces réactions dépend de la nature chimique et biologique de l échantillon, de sa température, de son exposition à la lumière, de la nature du récipient qui le contient, du temps qui sépare le prélèvement de l analyse, des conditions de repos ou d agitation au cours du transport, etc. (ISO , 1994). Les solutions de stabilisation (acide, base ou agent biocide) peuvent être introduites au préalable dans le flacon par le laboratoire lui-même ou peuvent être ajoutées sur le terrain. Dans ce cas, on introduit la solution dans le flacon déjà rempli, juste avant de le fermer, à l aide d une pipette graduée en verre ou en matière synthétique, munie d une longue aiguille. Il est préférable que l addition des agents de préservation se fasse sous forme de solutions assez concentrées de manière à n utiliser que de petits volumes, ce qui permet, dans la plupart des cas, de négliger la dilution correspondante. Les produits de stabilisation doivent être fournis par le laboratoire d analyse dans des flacons ad hoc. 3.6 Stockage des échantillons Le stockage des échantillons constitue la dernière étape de l échantillonnage. Il s agit des conditions d entreposage de l échantillon durant son transport vers le laboratoire et jusqu au moment de l analyse. La lumière, une température élevée, trop basse (congélation) ou fluctuante, ainsi que la durée d entreposage, sont des paramètres qui influencent négativement la qualité du stockage. Les principes suivants doivent être suivis : 1. Sitôt après la mise en flacon et l étiquetage, l échantillon doit être placé dans une mallette de transport qui permet de le maintenir au frais et qui le préserve totalement de la lumière, des poussières et des salissures. 91

91 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2. Au cours du transport, la température de l échantillon ne doit jamais dépasser celle de l aquifère d où il provient. 3. Le transport de l échantillon au laboratoire se fera dans les plus brefs délais, c.à.d. moins de 12 heures pour les échantillons destinés aux analyses chimiques et moins de 6 heures pour les échantillons destinés aux analyses bactériologiques. 4. Au laboratoire, les échantillons doivent être conservés au réfrigérateur entre 3 et 5 C. 5. Toutes les conditions de stockage et de transport jusqu à la prise en charge de l échantillon par le laboratoire doivent être enregistrées dans le protocole d échantillonnage servant de document 3. Analyses 3.1 Méthodes d analyses Les progrès et la recherche dans ce domaine étant constants, le but n est pas ici de fournir une liste des méthodes d analyse pour chaque paramètre, liste qui ne saurait être exhaustive. Le Sandre tient et met à jour régulièrement une liste de méthodes d analyses téléchargeable avec les références normatives et bibliographiques des méthodes. Sont présentées ci après les principales méthodes utilisées pour les paramètres inorganiques et organiques Composés et éléments inorganiques : Spectrométrie d absorption atomique flamme (AAS), de fluorescence atomique et à four graphite (GFAAS) Dans le cas de l absorption atomique, l intensité d une source lumineuse émettant un faisceau à la longueur d onde de résonance de l élément à analyser est focalisée dans un milieu contenant les atomes de l élément à l état fondamental. Cette intensité lumineuse initiale est diminuée dans une proportion en relation avec la concentration en atomes. En absorption atomique flamme, l énergie thermique nécessaire pour dissocier les composants chimiques en solution en atomes libres est fournie par une flamme acétylène-air ou une flamme acétylène-protoxyde d azote. En absorption atomique à four graphite, cette énergie pour produire les atomes est fournie dans un four contenant un tube graphite. Dans ce cas, le rendement d atomisation beaucoup plus élevé que dans une flamme, permet l analyse des éléments métalliques à l état de traces. Dans le cas de la fluorescence atomique, les atomes de l état fondamental sont excités par des photons de la source lumineuse ; au lieu de mesurer le signal résultant de l absorption lumineuse, on mesure celui de l émission provenant du retour des atomes à l état fondamental. La lampe utilisée dans le cas de la fluorescence est désalignée du système optique afin que le détecteur ne mesure que le signal de fluorescence. Cette méthode est très sensible et spécifique est applicable à des éléments tels le mercure, l arsenic, le sélénium. Chromatographie ionique 92

92 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La chromatographie ionique permet de séparer et analyser quantitativement en solution aqueuse et à température ambiante, des anions (chlorures, fluorures, bromures, nitrites, nitrates, sulfates, sulfites, ) ou des cations (lithium, sodium, calcium, potassium, magnésium, ) en utilisant une phase mobile liquide (solutions aqueuses). Les colonnes analytiques les plus fréquemment utilisées contiennent des supports comprenant des groupements échangeurs de cations ou d anions. Les détecteurs les plus utilisés sont le détecteur conductimétrique, le détecteur ampérométrique, le détecteur UV. Plasma a couplage inductif (ICP), détection optique (ICP/AES) ou spectrométrie de masse (ICP/MS) Les plasmas de gaz rares induits par hautes fréquences (en anglais inductively coupled plasma) sont largement utilisés pour l analyse élémentaire et en particulier pour l analyse des métaux lourds. Le succès de la technique provient de plusieurs qualités : - la température élevée de la décharge (5 000 K) permet une bonne efficacité d émission, - du fait de l utilisation de l argon, gaz rare chimiquement inerte et d énergie d ionisation élevée, il est possible de déterminer 70 éléments de la classification périodique et donc de réaliser une analyse multi élémentaire, - le niveau d interférences physico-chimiques (effet de matrice, effets inter-éléments) est très faible comparé aux autres techniques, telles la spectrométrie d absorption atomique avec flamme ou avec four de graphite, - les limites inférieures de quantification obtenues sont meilleures que celles fournies par la spectrométrie d absorption atomique avec flamme. Seule la spectrométrie d absorption atomique avec four à graphite donne de meilleures limites, mais seulement pour quelques éléments non réfractaires. En ICP, l échantillon, dilué en milieu acide, est introduit directement dans l appareil. La détection peut s effectuer : - soit par détection optique (spectrométrie d émission atomique, ICP/AES), - soit par spectrométrie de masse (ICP/MS). Toutefois, la détection optique présente plusieurs inconvénients. En particulier, les spectres d émission sont très riches en raies ce qui augmente les risques d interférences spectrales et donc les erreurs pour la quantification des métaux lourds. De plus, les limites de détection présentent une dispersion de plusieurs ordres de grandeurs selon l élément considéré. Pour ces raisons, il est préférable d utiliser la spectrométrie de masse comme technique de détection. Les limites de détection sont améliorées et plus homogènes. De plus, le spectromètre de masse permet de déterminer les rapports isotopiques et d utiliser la méthode d étalonnage par dilution isotopique. L ICP et l ICP/MS s appliquent à l analyse multiélémentaire des métaux dans les échantillons. Composés organiques 93

93 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Chromatographie en phase gazeuse La chromatographie en phase gazeuse (GC, ou en français CPG ou CPV) est la méthode chromatographique la plus utilisée pour l analyse des polluants organique. Les raisons en sont les suivantes : - la GC est une technique bien établie que les chimistes maîtrisent, - le pouvoir de résolution des colonnes capillaires est élevé, - les détecteurs sont sélectifs et sensibles. Le pouvoir de résolution peut être défini comme la capacité de séparer chromatographiquement deux composés Un détecteur universel répond à tous les composés, alors qu un détecteur sélectif répond à un groupe de composés présentant des caractéristiques similaires. La GC permet l analyse directe de composés volatils, thermostables et semi volatils. Le choix de la colonne, du système d injection et du détecteur déterminent la sensibilité de l analyse : a) Colonne L analyse des composés apolaires requiert l utilisation de colonnes renfermant une phase stationnaire apolaire (ex. : 5 % phénylméthylpolysiloxane) de longueur allant de 10 à 50 m et de diamètre interne entre 0,2 à 0,7 mm. b) Injecteur L injecteur le plus couramment utilisé est l injecteur de type split/splitless. Ce type d injection empêche les interférences non volatiles d entrer dans la colonne analytique. Le volume d injection est de 1 à 2 µl. c) Détecteur Les détecteurs les plus utilisés en GC sont le détecteur à capture d électrons et le spectromètre de masse. Le détecteur à capture d électrons (ECD) est utilisé pour la détermination sélective des composés renfermant un ou plusieurs atomes de chlore. L ECD renferme une source radioactive de 63 Ni qui émet des électrons. Le principe de ce détecteur est basé sur la réduction de la conductivité quand les électrons sont capturés par un composé halogéné. La GC peut être facilement couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS, ou CG/SM en français). Le mode d ionisation le plus couramment utilisé est alors l impact électronique. Les composés sont identifiés en comparant les spectres des composés d intérêt avec des spectres de référence contenus dans des bibliothèques de spectres. Enfin l analyse des dioxines et des furannes requiert le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse haute résolution prenant en compte le rapport isotopique 35 Cl/ 37 Cl. 94

94 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les méthodes de chromatographie en phase gazeuse sont utilisées pour l analyse des hydrocarbures totaux, des COV, des PCB et des pesticides organochlorés, des chlorophénols dans les échantillons de sol. Chromatographie liquide La chromatographie liquide (LC) permet de séparer, à température ambiante des composés polaires en utilisant une phase mobile de type eau-méthanol ou acétonitrile-eau. Par conséquent, la LC est complémentaire de la GC, car elle permet l analyse de composés polaires, non volatils et/ou thermolabiles qui ne peuvent pas être directement analysés en GC. Cette technique est aussi connue sous le nom de Chromatographie liquide haute performance (HPLC, ou CLHP en français). Choix de la colonne, du système d injection et du détecteur a) Colonne Les colonnes analytiques les plus utilisées contiennent une phase inverse de type silice greffée avec des groupements alkyl C-18, de longueur cm et de diamètre interne de 4 à 5 mm. b) Injecteur L injecteur universel est la vanne d injection à six entrées qui permet l injection de volumes reproductibles sans arrêter le débit de la phase mobile. Le volume d injection est de 10 à 100 µl. C) Détecteur Les détecteurs les plus utilisés en LC sont : le détecteur ultraviolet (UV), le détecteur de fluorescence et les spectromètre de masse. Détecteur UV L introduction du détecteur UV à barrettes de diodes permet l obtention des spectres UV des polluants. La comparaison des spectres obtenus avec des spectres de référence contenus dans une bibliothèque est un moyen de confirmer les composés recherchés. La possibilité d obtenir des informations sur la pureté des pics chromatographiques permet d éviter les erreurs lors de la quantification des composés. Le principal problème du détecteur UV est son manque de sélectivité lors de l analyse d échantillons complexes. Détecteur à fluorescence Le détecteur de fluorescence est plus sélectif et plus sensible que le détecteur UV. Son principe est basé sur la lumière émise, et seulement quelques composés ont la possibilité de réémettre une partie de la lumière absorbée et ce, à une longueur d onde plus élevée. Spectromètre de masse Le couplage de la LC avec la spectrométrie de masse (LC/MS ou HPLC/MS) est désormais une technique robuste pour l analyse de composés polaires, en utilisant soit une source électrospray, soit une source à ionisation chimique à pression atmosphérique. 95

95 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les techniques de chromatographie liquide sont utilisées pour l analyse des HAP et des herbicides. 3.2 Limites analytiques Les limites de quantification et de détection varient selon le laboratoire, son équipement et son savoir-faire. Le choix du laboratoire devra donc prendre en compte le niveau de sensibilité analytique requis par rapport aux différents contaminants, en fonction des teneurs soumises à des contraintes réglementaires ou normatives. - la limite de détection est la teneur en dessous de laquelle le laboratoire n identifiera pas le contaminant même s il est présent. Elle devra être largement inférieure à la limite de référence, en général d un ordre de grandeur (facteur 10) au minimum : elle est fixée par convention à la concentration équivalent à trois fois la valeur de l écart type déterminé sur une série de mesures effectuées sur des essais à blanc. - La limite de quantification, ou limite de dosabilité inférieure, est la plus petite valeur que le laboratoire peut porter sur le bulletin de résultats dans des conditions de fiabilité suffisantes, résultant de ses procédures analytiques et de sa démarche qualité. Elle devra toujours être largement inférieure à la teneur de référence: elle est fixée par convention à la concentration équivalent à dix fois la valeur de l écart type déterminé sur une série de mesures effectuées sur des essais à blanc. - La limite de dosabilité supérieure, est la plus grande valeur que le laboratoire peut porter sur le bulletin de résultats dans des conditions de fiabilité suffisantes. Elle devra toujours être largement supérieure à la teneur de référence. Si les teneurs rencontrées dans l échantillon dépassent cette valeur, une analyse complémentaire devra être effectuée par une autre technique adaptée au dosage de concentrations élevées. - La fidélité mesure l aptitude d un laboratoire donné à produire des valeurs stables quelle que soit la date d analyse. Le défaut correspondant est la dérive. - La reproductibilité mesure l aptitude d un laboratoire donné à produire des valeurs voisines pour un même échantillon analysé plusieurs fois au sein d une même série ou de séries différentes. 3.3 Contrôle qualité des analyses La qualité de l analyse doit être assurée et validée par le laboratoire. Pour cela les exigences requises pour le choix du laboratoire seront au minimum les suivantes : - accréditation COFRAC pour tous les paramètres suivis dans le cadre du réseau eaux souterraines, - agrément ministériel - affiliation à des programmes d inter calibration - utilisation de méthodes normalisées (AFNOR) ou validées (cf. liste SANDRE) Sur ce point le choix du laboratoire est primordial car le contrôle qualité à posteriori ne sert qu à contrôler les erreurs de saisie. 96

96 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 1 : Le tableau ci-dessous présente pour les paramètres les plus courants, la référence normative de la méthode d analyse utilisée ainsi que les conditions de flaconnage et de conservation propres au paramètre à analyser et à la méthode employée. Dans tous les cas, il convient préalablement à tout prélèvement pour analyse, de contacter le laboratoire qui fournit généralement les flacons appropriés et les consignes d échantillonnage et de conservation spécifiques à la méthode analytique qui sera employée. Paramètre Méhode d analyse contenant conservation Durée max de conservation Acidité Alcalinité NF EN ISO Verre plastique Réfrigérateur 24 heures Agents de surface Norme EN 903 verre Réfrigérateur, ajout de formaldehyde à 40% (V/V) pour avoir une solution 1% (V/V) Aluminium NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 4 jours 1 mois Ammonium Méthode interne Plastique ou verre Réfrigérateur 24 heures Argent NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Arsenic FDT Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Azote Kjeldahl Méthode interne Plastique ou verre Acidification à ph < 2 avec H 2 SO 4 - Réfrigérateur 24 heures Baryum NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Bore NF EN ISO Plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Bromures ISO Plastique Réfrigérateur 24 heures Cadmium FDT Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Calcium NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Carbone Total Organique NF EN 1484 verre Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 semaine Chlorures NFT Verre ou plastique Réfrigérateur 1 mois Chrome 6+ NF T Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur après filtration 0,45 µ 24 heures Chrome Total NF EN 1233 Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois 97

97 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Cobalt NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Coliformes thermotolérants XPT Récipient stérile inviolable de 500 ml contenant 10 mg de Thiosulfate de sodium Coliformes totaux XPT Récipient stérile inviolable de 500 ml contenant 10 mg de Thiosulfate de sodium Réfrigérateur Réfrigérateur 24 heures maximum 24 heures maximum Conductivité NF EN ISO Verre ou plastique Réfrigérateur 24 heures Couleur NF EN ISO 7887 Verre ou plastique Réfrigérateur 24 heures Cuivre NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Cyanures Totaux NF T Plastique Maintenir ph > 10 avec NaOH 24 heures DBO 5 jours Méthode interne Plastique ou verre Réfrigérateur 24 heures DCO T Plastique Réfrigérateur - Acidifié à ph < 2 avec 2 H 2 SO 4 5 jours Dénombrement Germes totaux XPT Récipient stérile inviolable de 500 ml contenant 10 mg de Thiosulfate de sodium Réfrigérateur 24 heures maximum Dureté Totale NFT Plastique heures Fer Total NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Fluorures NF EN ISO Plastique Réfrigérateur 1 mois Graisses Méthode interne verre Réfrigérateur 24 heures Hydrocarbures polycycliques aromatiques XPT Flacons verre lavé aux solvants Indice CH 2 T Flacon verre brun d 1 litre Réfrigérateur Acidifié ph2 avec H 2 SO 4 Extraction sous 24 heures 24 heures Indice Phénol Norme Verre (1 litre) Ajout So 4 Cu et H 3 PO 4 pour ph < 4 24 heures Magnésium NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 1 mois Manganèse NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 1 mois Matières en Suspension NFT Plastique ou verre heures Mercure XPT Verre Acidifié à ph < 2 1 mois Nickel NF EN ISO Verre ou plastique Acidifié à ph < 2 1 mois 98

98 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Nitrates ISO Plastique Réfrigérateur 24 heures Nitrites NF EN Plastique ou verre Réfrigérateur 24 heures Odeur EN 1622 Verre Réfrigérateur 6 heures Organo Volatils Halogénés XPT Flacons sérum spécifique Réfrigérateur 24 heures Orthophosphates NF EN 1189 Plastique ou verre Réfrigérateur 24 heures Organo- Pesticides azotés XPT Verre lavé aux solvants Réfrigérateur vérifier le ph en tre 7 et 8,5 Extraction sous 24 heures ISO 648 Verre lavé aux solvants Réfrigérateur Extraction sous 24 h Analyse sous 2 mois Organo- Pesticides phosphorés Organo- Pesticides chlorés ISO 648 Verre lavé aus solvants Réfrigérateur Extraction sous 24 h Analyse sous 2 mois ph NFT Verre ou Plastique Réfrigérateur 6 heures Phosphore Total NF EN 1189 Verre Acidification à ph < 2 avec H 2 SO 4 1 mois Plomb FDT Verre ou Plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Potassium NF EN ISO Verre ou Plastique Acidifié à ph < 2 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Résidus secs NFT Verre ou Plastique Réfrigérateur 24 heures Sélénium Méthode interne Verre Acidifié à ph < 1 avec 5 HNO 3 ultra pur 1 mois Silice NF EN ISO Plastique Acidifié à ph < 2 avec H 2 SO 4 24 heures Sodium NF EN ISO Plastique Acidifié à ph < 2 1 mois Spores anaérobies sulfito-réducteurs ISO 6461/2 Récipient stérile inviolable de 500 ml contenant 10 mg de Thiosulfate de sodium Streptocoques fécaux XPT Récipient stérile inviolable de 500 ml contenant 10 mg de Thiosulfate de sodium Réfrigérateur Réfrigérateur 24 heures maximum 24 heures maximum Sulfates ISO Verre ou Plastique Réfrigérateur 1 semaine Turbidité NF EN Verre ou Plastique Réfrigérateur 24 heures Zinc NF EN ISO Verre ou Plastique Acidifié à ph < 2 1 mois 99

99 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France BIBLIOGRAPHIE Norme ISO 5667 : prélèvement et échantillonnage 100

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101 Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 10 Typologie des masses d eau souterraine (typologie retenue par le groupe de travail «masses d eau souterraine») 102

102 Annexe 11 Protocole sur les règles de conception du Réseau National de connaissance des Eaux Souterraines (RNES) Entre les parties soussignées : l'etat représenté par la Direction de l'eau, les six Agences de l'eau. Il a été convenu ce qui suit : Considérations préliminaires Sur les recommandations du Conseil Général des Mines, à qui il avait été confié une mission de réflexion sur la gestion durable des eaux souterraines (rapport et avis de février 1996), le Ministère de l'environnement a demandé aux Agences de l'eau d'assurer la responsabilité générale et le financement du "réseau national de connaissance des eaux souterraines". Les services déconcentrés du Ministère de l'aménagement du Territoire et de l'environnement participent à l'élaboration et au fonctionnement du réseau national de connaissance des eaux souterraines. Ce réseau doit fournir, à l échelle nationale, une connaissance patrimoniale de la ressource aquifère, sur le plan quantitatif et qualitatif, pour répondre aux objectifs suivants : contribuer à élaborer et à mettre en oeuvre les réglementations nationales et européennes ; fournir des éléments actualisés aux services déconcentrés de l'etat, dans leur tâche de mise en oeuvre de la loi sur l'eau ; orienter et évaluer les programmes des Etablissements publics ; assurer l'information de l'ensemble des acteurs de l'eau, notamment sur l impact global des activités humaines, afin de les sensibiliser à la préservation de la ressource. Les systèmes aquifères d intérêt national visés par le réseau sont choisis en concertation avec les partenaires des bassins. La cohérence du dispositif national, qui est ainsi constitué, nécessite que soit défini un corps de règles commun aux six bassins hydrographiques français, échelle à laquelle sont spécifiés les «sous-réseaux» constitutifs du réseau national. Tel est l'objet de ce protocole, qui ne fait nullement obstacle à ce que des objectifs plus ambitieux soient définis dans certains bassins hydrographiques. Ce protocole concerne strictement l acquisition de connaissance sur les eaux souterraines. Dans le cadre d un système général d information, il se situe à l extrême amont de la chaîne de gestion des données. Ce protocole ne traite donc pas de la validation, de la bancarisation ni de la diffusion des données. 103

103 ARTICLE 1 : Format des données Chaque point du réseau fera l'objet d'une fiche d'identification établie conformément aux spécifications élaborées par le Secrétariat d Administration Nationale des Données Relatives à l Eau (SANDRE). De plus, les formats des données acquises en chaque point du réseau devront être conformes aux formats d échange de données définis par le SANDRE. ARTICLE 2 : Densité des réseaux Les réseaux sont construits, sur chaque aquifère sélectionné, en fonction des valeurs guide figurant dans le tableau ci-dessous. La localisation des points est effectuée en concertation avec les services déconcentrés du Ministère de l'aménagement du Territoire et de l'environnement. Les points de mesure de la piézométrie devront autant que possible ne pas être influencés, mais certains points influencés pourront être maintenus afin de conserver des chroniques historiques. Nombre de points par km² Piézométrie Qualité Aquifères libres (1) 1/500 1/500 Petits aquifères captifs (2) 1/1000 1/1000 Grands aquifères captifs (3) 1/3000 1/3000 Socle 1/7000 1/3500 (1) y compris les zones humides (2) aquifère de superficie inférieure à 1000 km² (définition Margat) (3) aquifère de superficie supérieure à 1000 km² (définition Margat) Ces densités doivent être considérées comme des valeurs minimum. En fonction des moyens disponibles, un principe de bon sens et l expertise locale doivent guider les adaptations qui seraient nécessaires pour refléter la valeur patrimoniale d aquifères particuliers, notamment sur le socle. ARTICLE 3 : Nature des observations du réseau "quantitatif" Les mesures peuvent être faites soit dans des puits ou forages par piézométrie, soit aux sources. Les paramètres observés seront les suivants : des niveaux d'eau NGF en système IGN 69 dans le cas de piézomètres, puits, etc... Il est rappelé que les têtes de piézomètres seront obligatoirement nivelées dans ce système, des débits dans le cas de sources en m 3 /s. ARTICLE 4 : Fréquence des observations du réseau "quantitatif" Au minimum, les observations seront réalisées selon une fréquence hebdomadaire, à l'exception des nappes captives pour lesquelles une fréquence mensuelle sera adoptée. 104

104 La moyenne des valeurs de chaque semaine constituera la valeur hebdomadaire de référence si les points d'observation de la piézométrie sont équipés d'un dispositif de mesure en continu. Ceci est en particulier recommandable pour les points qui sont influencés (car on pourra alors calculer la moyenne des valeurs maximales - remontées du niveau piézométrique entre deux pics de pompage - pour déterminer un niveau hebdomadaire de référence). Lorsque la mesure est réalisée manuellement, cette valeur ponctuelle sera enregistrée en tant que telle. ARTICLE 5 : Paramètres mesurés du réseau "qualité" Un point zéro plus complet que le minimum fixé par ce protocole sera réalisé sur chaque point du réseau «qualité» : on se référera à une analyse européenne (Décret 89.3 du 3 janvier 1989) qui comprend des analyses de type B3 + C3 + C4a + C4b + C4c + C4d + Argent + Nickel + Antimoine + Carbone Organique Dissous, à compléter par les analyses des paramètres précisés ci-après qui ne sont pas visés par ce décret. Sur les aquifères pour lesquels l étude et le suivi de l origine de l eau est un enjeu de connaissance patrimoniale, il est recommandé d'effectuer une mesure des isotopes permettant de caractériser l'eau. Ils seront spécifiés localement. Les paramètres des rubriques suivantes seront mesurés systématiquement, à chaque prélèvement, selon des fréquences précisées à l article 6 ci-après. En puits ou forage, les prélèvements seront réalisés après un pompage permettant un renouvellement satisfaisant de l eau du forage et après stabilisation des paramètres température et conductivité. Pour les sources, le prélèvement pourra être instantané mais devra être réalisé immédiatement au débouché du flux d eau. 1. Physico-chimie in situ PARAMETRES UNITE Température degré Celsius Conductivité µs/cm à 25 C ph unité ph eh mv Oxygène dissous mg/l Ces paramètres seront mesurés sur site après stabilisation des valeurs mesurées. 2. Eléments majeurs PARAMETRES UNITE Hydrogénocarbonates HCO - * 3 mg/l Carbonates CO 3 2- * mg/l Chlorures Cl - mg/l Sulfates SO 4 2- mg/l Calcium Ca 2+ mg/l Magnésium Mg 2+ mg/l Sodium Na + mg/l Potassium K + mg/l 105

105 * Ces deux paramètres sont déterminés par une seule analyse. 3. Matières organiques oxydables PARAMETRES Oxydabilité au KMnO 4 en milieu acide à chaud Carbone Organique Dissous (COD) UNITE mg/l O 2 mg/l 4. Matières en suspension PARAMETRES Turbidité Fer total Manganèse total UNITE FNU mg/l mg/l 5. Minéralisation et salinité PARAMETRES UNITE Dureté Totale* degré français Silice SiO - 2 mg/l Fluorures F - mg/l * Ce paramètre est calculé à partir des concentrations ioniques mesurées. 6. Composés azotés PARAMETRES UNITE Nitrates NO - 3 mg/l Ammonium NH 4 + mg/l 7. Micropolluants minéraux (sur eau filtrée) PARAMETRES UNITE Antimoine Sb µg/l Arsenic As µg/l Bore B µg/l Cadmium Cd µg/l Chrome total Cr total µg/l Cuivre Cu µg/l Cyanures libres CN - µg/l Mercure Hg µg/l Nickel Ni µg/l Plomb Pb µg/l Sélénium Se µg/l Zinc Zn µg/l Ces paramètres seront mesurés après filtration. 8. Micropolluants organiques 106

106 La recherche de polluants organiques sera faite en fonction de l environnement du site d échantillonnage selon deux listes de substances actives à rechercher, dont la réunion constitue la liste des micropolluants organiques (LMO) : -En environnement rural, les familles de la liste principale agricole (LPA) seront recherchées ; -En environnement urbain ou industriel, les familles de la liste principale urbaine et industrielle (LPUI) seront recherchées. Familles analysées : LMO Organochlorés : - lindane, ou γ HCH - métolachlore, - métazachlore Organoazotés : - atrazine, - simazine, - déséthyl atrazine - déséthylsimazine - terbuthylazine Urées substituées : - diuron - isoproturon - chlortoluron Composés Organo-halogénés Volatils (OHV) - tétrachloroéthylène - trichloroéthylène ou trichloréthène, - chloroforme (CHCl3) - tétrachlorure de carbone (CCl4) - 1,1,1, trichloroéthane LPA LPUI Dans chacun des quatre groupes, toutes les substances d une même famille dont les concentrations sont supérieures aux seuils de quantification doivent être signalées. En outre, toutes les substances signalées dans le tableau doivent figurer parmi les résultats de mesure, même si les concentrations sont inférieures aux seuils de dosabilité. En zone karstique à environnement urbain, industriel ou mixte, il est recommandé d'analyser, en plus des familles des substances ci-dessus : - hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) : benzo(a)pyrène et la somme des concentrations en benzo(b)fluoranthène, benzo(k)fluoranthène, benzo(ghi)pérylène et indénol(1,2,3-cd)pyrène ; - polychlorobiphényles (PCB) : (28, 52, 101, 118, 138, 153 et 180) ; - hexachlorobenzène (HCB). Ces listes sont à considérer comme un tronc commun minimum et pourront être complétées, en fonction des moyens disponibles, par les listes de micropolluants établies régionalement. L analyse du glyphosate et de l amminotriazole sera recommandée lorsque les difficultés analytiques posées actuellement par ces molécules seront résolues. ARTICLE 6 : Fréquences des mesures du réseau "qualité" 107

107 Pour les rubriques n 1 à 6 de l article 5 ci-dessus (à savoir «physico-chimie in situ», «éléments majeurs», «matières organiques oxydables», «matière en suspension», «minéralisation et salinité» et «composés azotés»), les points de mesure feront l'objet de prélèvements deux fois par an au minimum, soit un prélèvement en période d'étiage et un prélèvement en période de hautes eaux. Toutefois, dans le cas des aquifères captifs, la fréquence pourra être réduite à un seul prélèvement annuel. A l occasion de ces prélèvements, on mesurera tous les cinq ans les paramètres de la rubrique n 7 de l article 5 ci-dessus («micro-polluants minéraux»). En fonction des moyens disponibles, le contexte pourra inciter à mesurer les paramètres de cette rubrique systématiquement lors des trois premières campagnes, s il existe des risques de pollution qui pourraient entraîner des variations importantes des teneurs. En cas de détection d'un de ces éléments à une teneur supérieure aux seuils les plus bas du SEQ-eau souterraine (limite qualité bleu clair/bleu foncé pour l usage AEP), celui-ci sera alors systématiquement mesuré. Lorqu il est avéré que des teneurs élevées systématiques sont liées à la nature géochimiques du réservoir (notamment en zone de socle), on pourra revenir à une analyse tous les cinq ans. Pour la rubrique n 8 de l article 5 ci-dessus («micropolluants organiques»), les analyses seront réalisées selon les fréquences indiquées dans le tableau suivant : Occupation des sols Type d aquifère agricole urbain et industriel mixte ou indéterminé impact anthropique faible Vulnérabilité variable LPA : 2/an * LPUI : 2/an * LMO : 2/an * LMO : 1 /2 ans ** Profond et à très faible renouvellement sans objet, cf. colonne «impact anthropique faible» LMO : 1/5 ans ** (* 1 en basses eaux, 1 en hautes eaux ; ** en hautes eaux de préférence) En zone karstique exposée à impact anthropique, il est préconisé une fréquence de 12 échantillonnages par an. ARTICLE 7 : Révision et évolution du protocole Le protocole pourra être revu en tant que de besoin et en fonction des progrès technologiques. Paris, le 29 juillet 1999 Le Directeur de l'eau Le Directeur de l'agence de l'eau Artois-Picardie Le Directeur de l'agence de l'eau Rhin-Meuse Le Directeur de l'agence de l'eau Adour-Garonne Le Directeur de l'agence de l'eau Loire-Bretagne Le Directeur de l'agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse Le Directeur de l'agence de l'eau Seine-Normandie 108

108 Etat d avancement du RNES - qualité en juillet 2003 Source : ADES. Traitements : Ifen,

109 Etat d avancement du RNES - piézométrie en juillet 2003 Source : ADES. Traitements : Ifen,

110 Annexe 12 Stratégie de mise en place d un réseau piézométrique dans le cadre de l exercice de la police de l eau Frédéric VERLEY (Diren-Centre) 1/ Police de l'eau et gestion des eaux souterraines Le cadre de l'exercice de la police de l'eau dont le fondement repose sur le Code de l'environnement notamment son article L211-1 a pour objectif premier une gestion équilibrée de la ressource en eau. Cette gestion équilibrée vise notamment à assurer : - la préservation des écosystèmes aquatiques, des sites et des zones humides, - le développement et la protection de la ressource en eau ; - la valorisation de l'eau comme ressource économique et la répartition de cette ressource. La gestion équilibrée doit permettre de satisfaire ou concilier, lors des différents usages, activités ou travaux, les exigences : - de l'alimentation en eau potable de la population, - de la vie biologique du milieu récepteur, et spécialement de la faune piscicole ; - de la conservation et du libre écoulement des eaux ; - de l'agriculture, de la pêche en eau douce, de l'industrie, de la production d'énergie, des loisirs et des sports nautiques ainsi que de toutes autres activités humaines légalement exercées. Différentes voies d'action concourent à la poursuite de cet objectif, parmi lesquelles l'action réglementaire ou police de l'eau qui repose sur les régimes d'autorisation et de déclaration qui régissent les installations, ouvrages, travaux et activités réalisés à des fins non domestiques par toute personne publique ou privée, et entraînant des prélèvements sur les eaux superficielles ou souterraines, restitués ou non, une modification du niveau ou du mode d'écoulement des eaux ou des déversements, écoulements, rejets Les autorisations qui encadrent ces activités doivent être compatibles ou rendues compatibles avec les dispositions des SDAGE et s'ils existent, des SAGE, qui précisent les objectifs de la gestion équilibrée de l'eau dans les bassins et sous bassins. La gestion quantitative des eaux souterraines au travers de l'action des autorités de police de l'eau, responsables de leur conservation, dotées du pouvoir de réglementation (autorisation de prélèvements notamment) et d'arbitrage entre les différents usages doit consister, essentiellement à prévenir la surexploitation des nappes et anticiper les situations de crise (crue de nappe et étiage sévère) et par conséquent disposer des indices qui les annonceraient. Elle doit permettre l'adéquation entre l'offre (ressources disponibles), la demande (prélèvements) et les contraintes (préservation des milieux). 111

111 L'appréciation de l'impact des activités réglementées et de leur compatibilité avec les objectifs visés ci dessus se mesure au travers d'une étude d'incidence, dont la production incombe au pétitionnaire. Cette étude doit notamment décrire de façon précise l'état initial, les effets de l'activité sur la ressource et les milieux aquatiques associés et enfin les mesures compensatoires prises pour y remédier. Il importe de ce fait que les services chargés de l'exercice de la police de l'eau, à l'échelle du département, puissent disposer des éléments de connaissance nécessaires à l'appréciation du contenu et de la valeur de ces études d'incidences. Le besoin d'un accès aux informations concernant les ressources en eau souterraine s'exprime également de la part des services de police de l'eau dans le cadre des cellules "sécheresse" pour la mise en œuvre des actions de la limitation voire de suspension provisoire des usages de l'eau Il revient également aux services de police de l'eau de proposer aux préfets les prescriptions techniques qui garantissent les objectifs de gestion équilibrée précisés par les SDAGE. Enfin, dans le cas d'enjeux importants, les services de police de l'eau doivent pouvoir s'appuyer sur des outils de modélisation qui ne peuvent être conçus ni fonctionner sans des données détaillées et fiables. En général, on constate donc que le besoin en connaissance, pour l'exercice de la police de l'eau, s'exprime notamment pour ce qui concerne les ressources en eau souterraine sur les données variables dans le temps, en premier lieu les variations de charge hydraulique (niveaux, pressions), donc les variations des réserves des nappes souterraines, domaine qui reste encore aujourd'hui à l'échelle du territoire français à un niveau de connaissance inégal et donc localement partiel. Ces données demandent également à être traduites et décrites au travers des fonctions : - de stockage à laquelle sont associées les notions de réserves totale, renouvelable ; - de transfert d'eau : dynamique des écoulements (directions, gradients) ; - de transfert de pression : sensibilité des nappes captives ; Les inconvénients les plus répandus - sans être exhaustif - liés à l'absence de ce type d'informations sont généralement l'impossibilité de diagnostiquer les causes de diminutions constatées de production des captages, de l'accroissement local des rabattements de niveaux dynamiques, de diminution importante des débits des cours d'eau tributaires ou de sources liés à des faiblesses temporaires d'alimentation des nappes en année sèche ou même normale voire à des surexploitation entraînant un épuisement progressif des réserves sources généralement de conflits d'usages et d'atteintes parfois irréversibles aux milieux aquatiques. C'est pourquoi il est apparu nécessaire d'engager une réflexion sur la stratégie de mise en place ou d'optimisation des réseaux piézométriques pour l'exercice de la police de l'eau. L'échelle de réflexion à retenir dans le contexte actuel de mise en œuvre de la directive cadre européenne 2000/60/CE sur l'eau pourrait être les masses d'eau (volume distinct d'eau souterraine à l'intérieur d'un ou plusieurs aquifères) dont les limites sont en cours de définition à l'échelle des 6 grands bassins hydrographiques, même s'il n'est pas exclu qu'un découpage de ces dernières ne soit parfois nécessaire pour coller au plus près des entités sur lesquelles des 112

112 mesures de gestion sont en cours d'élaboration ou encore prévues et pour lesquelles des besoins ont d'ores et déjà été exprimés (périmètres de SAGE par exemple). Il importe par ailleurs que la réflexion puisse s'appuyer sur les conclusions des études diagnostic des réseaux existants qui doivent être engagées - et qui le sont déjà pour certains - comme le prévoit la circulaire du 26 mars 2002 sur le système national d'information sur l'eau. 2/ Densité des réseaux : Une des questions fréquemment soulevée lors de la mise en place des réseaux piézométriques porte sur la densité à arrêter pour répondre aux objectifs poursuivis. Une réponse pourrait être : "de la qualité surtout et dans une moindre mesure de la quantité". Il faut ainsi rappeler que les densités minimales retenues dans le protocole sur les règles de conception du réseau national de connaissance des eaux souterraines du 29 juillet 1999 et dont un des objectifs était de fournir des éléments actualisés aux services déconcentrés de l'etat dans leur tâche de mise en œuvre de la loi sur l'eau donc l'exercice de la police de l'eau étaient de : 1/500 km2 pour les aquifères libres 1/1000km2 pour les petits aquifères captifs (<1000 km2) 1/3000km2 pour les grands aquifères captifs (>1000 km2) 1/7000 km2 pour le socle. A comparer par exemple à la densité du réseau de suivi piézométrique de la nappe de Beauce en région Centre (77 stations dont 17 automatisées pour 7000 km2 soit environ 1 station pour 100 km2) pour un complexe aquifère - marqué par un fort anthropisme -pour lequel l'action de la police de l'eau au travers notamment de la régulation des prélèvements s'est fortement développé depuis une dizaine d'année, nécessitant une connaissance importante et fiable de ces derniers et de leur impact sur la ressource. La vérité dans ce domaine se situe certainement à mi chemin entre ces extrêmes, et la densité à retenir n'est de toute façon sûrement pas une fin en soi. Cette dernière va dépendre pour chaque masse d'eau de la possibilité à rechercher et délimiter des zones de groupement homogène des facteurs qui régissent le régime des nappes souterraines - zones où l'on pourra présumer que les variations piézométriques doivent être à peu près identiques parce que régies par les mêmes facteurs (caractéristiques physiques du milieu aquifère, position dans le système aquifère par rapport aux limites, conditions de recharge,..). 3/ Critères de choix des stations : Le choix de la ou des stations à retenir dans ces zones se basera généralement, pour des raisons exclusivement économiques, sur des ouvrages existants (forages, puits,..), et le cas échéant sur des ouvrages à créer. Les critères de choix devront s'appuyer sur une connaissance fine de l'ouvrage et de son environnement : - Conditions d'accès et localisation, 113

113 - Coupe technique et géologique : l'ouvrage recoupe t'il complètement l'horizon aquifère?, ou alors plusieurs horizons?, existence de cimentation, position des crépines. - Position de l'ouvrage par rapport aux limites, conditions de drainance entre aquifères, influence et interaction d'ouvrages proximaux L'utilisation d'ouvrages exploités voire sous l'influence d'autres ouvrages ou aménagements est à éviter autant que possible. Par ailleurs, dans un souci de pérenniser le suivi des variations piézométriques en situation extrême notamment en basses eaux, il convient de s'assurer que l'ouvrage recoupe intégralement la zone de battement de la nappe. Il faudra également s'assurer de la pérennité de l'ouvrage et donc de son suivi dans le temps. Le choix d'ouvrages sur lesquels des mesures ont déjà été réalisées, même de manière fractionnée sera favorisé dans la mesure où leur pertinence est avérée. L'unicité de la ressource et l'interdépendance des systèmes superficiels et souterrains doit conduire également à rechercher la cohérence entre réseau piézométrique et réseau hydrométrique. 4/ Fréquence de mesures Si l'on se réfère à nouveau au protocole national de 1999, la fréquence minimum proposée était la mesure hebdomadaire à l'exception des nappes captives pour lesquelles une fréquence mensuelle était retenue. L'expérience dans ce domaine montre qu'à l'exception des stations pour lesquelles seul le recours à la mesure manuelle n'est possible, l'équipement des sites en centrales d'acquisition automatiques de mesures horaires télé transmises est un plus indéniable notamment pour la gestion des situations de crise - cellule sécheresse par exemple (voir également indicateur nappe de Beauce ou dispositif de gestion des prélèvements pour l'irrigation du maïs dans les bassins versants du Colin Ouatier (Cher) 5/ Exploitation et mise à disposition des données L'expérience montre qu'outre une demande des services de police de l'eau de disposer de données piézométriques à proximité de l'activité ou de l'ouvrage à réglementer ou à défaut de station dont le comportement peut être rapproché du cas considéré, les besoins exprimés concernent essentiellement : - la connaissance du fonctionnement des systèmes aquifères et des interactions de ces derniers avec les milieux superficiels (dans les zones d'échanges nappe -rivière notamment); - les données élaborées (indicateurs statistiques notamment, établissement de seuils d'alerte et courbes de tarissement) sur des stations "de référence" dont l'élaboration demande de disposer de chroniques relativement longues et donc pas toujours disponibles ; 114

114 - enfin, en situation de crise, un suivi et une mise à disposition rapide des informations dans les zones à risque. Sur ce dernier point, il importe ainsi qu'une réflexion soit engagée sur l'adéquation des outils existants ou en cours de finalisation (ADES notamment) et ce besoin exprimé de mise à disposition rapide de données piézométriques. 115

115 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 13 Présentation de SISE-Eaux Philippe HARMANT (DGS) En 1992, la direction générale de la santé a décidé de doter l'ensemble des services santéenvironnement des DDASS d'une application informatique permettant de traiter les données du contrôle sanitaire des eaux en application de la réglementation européenne et nationale sur la qualité des eaux destinées à la consommation humaine. Le système SISE (système d'information santé-environnement) a été mis en chantier le 28 mars La première version de l'application pour les données des eaux destinées à l'alimentation humaine a été diffusée sur l'ensemble des directions départementales des affaires sanitaires et sociales au premier trimestre L'outil SISE-Eaux d'alimentation se compose pour chaque DDASS d'une base de données sur serveur UNIX et de postes de gestion fonctionnant en client-serveur sous Windows. Ces données sont remontées hebdomadairement vers une base nationale par une la DGS et l'ensemble des services extérieurs du ministère de la santé. C'est un système cohérent de définition des données administratives, techniques et analytiques de la distribution d'eau en France reconnu par les partenaires de l'eau. En effet, le modèle de données permet une description homogène à l'échelle nationale de toutes les installations de captage, de traitement et de distribution d'eau d'alimentation et des analyses qui s'y rapportent. Il permet donc l'exploitation des données à tous les échelons: départemental, régional, de bassin et national. Le SANDRE s'est appuyée sur les travaux du Sise pour définir son modèle de données et son dictionnaire eau potable. A cet égard l'échange de données en test entre les distributeurs et la base Sise respecte le format sandre. A L'ÉCHELON DÉPARTEMENTAL SISE-Eaux permet la gestion sécurisée des données d'intérêt national, mais il permet aussi la gestion de propriétés complémentaires dont la définition est laissée aux soins des DDASS afin qu'elles puissent tenir compte et décrire les spécificités locales des installations de distributions sans altérer la cohérence nationale. SISE-Eaux est accompagné d'un ensemble d'applicatifs périphériques et d'un outil d'info centre (business object) qui permettent d'automatiser de nombreuses tâches départementales à savoir: édition et diffusion des bulletins d'analyses, gestion de la facturation des prélèvements, organisation des tournées de prélèvement, mise en forme de rapports de synthèse destinés notamment à l'information des élus, des professionnels et du public etc... Ces outils ouvrent également des possibilités d'étude d'expertise et d'aide à la décision à partir des données brutes pour produire et suivre des indicateurs de synthèse y compris sous forme graphique ou cartographique. 116

116 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France L'info centre permet également d'élaborer des rapports européens, les tableaux de bord, rapports européens, statistiques,... Il est important de souligner que deux nouvelles applications ont enrichi le système d'information SISE-Eaux en sus de l'eau d'alimentation. : SISE Eaux de baignade pour l'application dédiée aux eaux de baignade ( eau douce et eau de mer) déployée en mai 2001 Sise thermalisme l'application thermalisme dont la montée en charge est en cours. Ces applications ont élargi le référentiel de données et nombre de tables et données sont communes. Enfin, la quasi totalité des laboratoires agrées par le ministère de la santé sont en mesure d'alimenter automatiquement les bases départementales (transmission informatique des résultats). A L'ÉCHELON NATIONAL La Direction Générale de la Santé mais aussi les DRASS et les DRASS coordonnatrices de bassin disposent maintenant d'informations complètes et actualisées (il se passe environ un mois entre l'opération de prélèvement sur le terrain et la remontée de l'information dans la base nationale) qu'elles mettaient auparavant plusieurs années à collecter. Ceci permet de suivre l'évolution des indicateurs nationaux, de répondre aux situations de crise, de simuler les conséquences d'évolutions réglementaires, de fournir aux autres acteurs du domaine de l'eau les informations de synthèse dont ils ont besoin pour définir et évaluer leur politique. La base nationale a été constituée en novembre Elle comporte l'ensemble des données descriptives de la France entière y compris les départements d'outremer. Sa mise à jour s'effectue par à une procédure hebdomadaire automatique. Elle s'enrichit actuellement à un rythme d'environ résultats analytiques par semaine. La base s'est aussi reconstituée pour les seuls nouveaux prélèvements, sans compter les récupérations progressives d'historique qui pour certaines DDASS remontent déjà à plus de 10 années. L'outil SISE-Eaux d'alimentation comporte plus de installations, plus de points de surveillance, le cap de 36 millions de résultats d'analyse est franchi. Il est intégré dans l'architecture informatique générale du ministère et bénéficie donc à ce titre, de tous les avantages de la mise en réseau de l'ensemble des services déconcentrés et de l'administration centrale, notamment: gestion à distance des déploiements de nouvelles versions, dépannage, assistance et contrôle technique par les services informatiques du ministère, circulation sécurisée des données que ce soit pour la mise à jour des référentiels nationaux sur les serveurs départementaux ou à l'inverse pour la remontée des données départementales vers le serveur national ou vers les serveurs régionaux. Sécurité Un document technique a été préparé par la sous-direction SINTEL autour des sécurités d'accès et de l'exploitation des bases de données. Les remontées de données hebdomadaires 117

117 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France sont sécurisées par le recours au protocole FTP. Aucune mesure particulière n'a été définie concernant les aspects métiers notamment dans la saisie des données. DONNEES SUR LES EAUX SOUTERRAINES Les Installations captages différents en eau souterraine utilisés pour un usage AEP (distribution collective publique, hors distribution collective privée) étaient répertoriés dans la base Siseeaux au mois d'août captages sont des installations indépendantes, à savoir qu'il n'y a pas de mélange d'eau brute réalisé sur ces installations captages font l'objet de mélange d'eau brute et correspondent à mélanges différents. A noter que le contrôle sanitaire des eaux brutes est le plus souvent réalisé au point de mélange des eaux brutes et non pas au niveau de chaque point de captage. Ces installations sont caractérisées par différentes données physiques ou données de gestion à savoir pour le principal : - le nom du captage - la commune d'implantation - l'unité de gestion et d'exploitation (couple propriétaire/exploitant) - principales dates de la procédure d'installation du périmètre de protection - le débit moyen journalier, le débit de pointe (mal renseigné), moyen réglementaire (le mieux renseigné). - les coordonnées Lambert II étendu: dans le cadre d'une convention avec le ministère en charge.de l'environnement et le BRGM, les coordonnées sont remises à jour ou renseignées pour chaque point de captage de la base Sise-Eaux. - l'usage direct du captage (AEP si usage destiné à la consommation humaine) - la DDASS responsable de suivi (la DDASS en charge du contrôle sanitaire sur ce point de prélèvement) - l'origine de l'eau (Eau surface, eau souterraine ) - le nom de la nappe dans laquelle l'eau est puisée (peu renseigné) - les codes et désignations BSS (BRGM) : dans le cadre d'une convention avec le ministère en charge de l'environnement et le BRGM, les codes BSS sont remis à jour ou renseignés pour chaque point de captage de la base Sise-Eaux. Les données du contrôle sanitaire Jusqu'au 21 décembre 2001, les fréquences d'échantillonnage ainsi que les paramètres faisant l'objet du contrôle sanitaire étaient fixés par le décret no89-3 du 3 janvier 1989 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine à l'exclusion des eaux minérales naturelles. Depuis le 22 décembre200 1, le décret du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine à l'exclusion des eaux minérales naturelles fixe les paramètres et les fréquences d'échantillonnage du contrôle sanitaire. Concernant les eaux brutes utilisées pour la production d'eau potable, les ressources profondes (RP) et les ressources de surface (RS) font l'objet d'un contrôle spécifique. Le tableau cidessous reprend les analyses types : 118

118 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Tableau 1 : paramètres contrôlés au niveau de la ressource dans le cadre du contrôle sanitaire Paramètres Décret Décret RP RS Activité alpha globale x x Activité bêta globale x x Agents de surface réagissant au bleu de méthylène x Aluminium total x Ammonium (NH4) x x Antimoine x Arsenic (As) x x Azote Kjeldhal (N) x Baryum (Ba) x Bore (B) x x Cadmium (Cd) x x Chlorures (CI) x x Chrome total (Cr) x Conductivité x x Couleur x Cuivre (Cu) x Cyanures totaux (CN) x Demande biochimique en oxygène (DB05) à 20 C x Demande chimique en oxygène (DCO) x Entérocoques x x Escherichia coli x x Fer dissous (Fe) x x Florures (F) x x Hydrocarbures aromatiques polycycliques x Hydrocarbures dissous ou émulsionnés (indice) x x Manganèse (Mn) x x Matières en suspension x Mercure (Hg) x Nickel x x Nitrates (en NO3) x x Nitrites (en NO2) x x Odeur et saveur x Oxydabilité (02) x x Oxygène dissous x x Pesticides x x ph x x Phénols (indice phénol) x Phosphore total (P205) x x Plomb x Résidu sec x (voir conductivité) Sélénium (Se) x x Silice x x Sodium (Na) x x Sulfates (S04) x x Température (OC) x x Tétrachloroéthylène et trichloroéthylène x x Turbidité (FNU ou NFU) x x Zinc (Zn) x 119

119 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France La fréquence d'échantillonnage est fixée selon le débit journalier de la ressource et le type de ressource utilisée (RP -ressource profonde; RS -ressource de surface). Tableau 2 : fréquence d'échantillonnage -contrôle sanitaire des eaux brutes Débit journalier (m3/jour) Fréquences annuelles RP RS Inférieur à 10 0,2 (*) 0,5 (*) De 10 à 100 0,2 (*) 1 De 100 à 399 0,5 (*) 2 De 400 à 999 0,5 (*) 2 De 1000 à ,5 (*) 2 De à De 6000 à De à De à De à De à Supérieure ou égal à (*) 0,2 et 0,5 correspondent respectivement à une analyse tous les 5 ans et tous les 2 ans Par débit journalier, il faut entendre le débit moyen du système de captages (c.a.d. la somme des débits moyens de chaque captage dans le cas d'un champ captant de plusieurs forages). Dans le cas d'un champ captant constitué de plusieurs forages, le point de surveillance principal est le plus souvent le point de mélange des eaux des différents forages. Les analyses sont donc représentatives du mélange mais peuvent être sensiblement différentes de la qualité d'eau produite par chaque forage (notamment dans le cas de champs captants étendus, de process de recharge de nappes...). De plus, en fonction des enjeux locaux de qualité, conformément à l'article 12 du décret , le préfet peut, par arrêté, et selon les modalités prévues à l'annexe II-3 dudit décret, modifier le programme à'analyses des échantillons d'eau prélevés dans les installations de production et de distribution s'il estime que les conditions de protection du captage de l'eau et de fonctionnement des installations, les vérifications effectuées et la qualité de l'eau le nécessitent ou le permettent. Cette modification ne peut conduire à une augmentation du coût du programme d'analyse supérieure à 20%. 120

120 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 14 SANDRE, «Définitions et Règles de gestion des réseaux de mesure et des masses d eau en eau souterraine dans ADES», version 1. Ce document est téléchargeable sur le site Internet du SANDRE : 121

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122 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Définitions et règles de gestion des réseaux de mesure et des masses d eau en eaux souterraines dans ADES Version 1 SANDRE Secrétariat d Administration Nationale des Données Relatives à l Eau Création en version

123 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Création suite à la réunion du groupe du 18 novembre 2004 Evolution Corrections avec Laurence CHERY, BRGM Evolution Corrections suite aux réunion du 18 janvier 2005 et 1 février 2005 Evolution Corrections suite à la réunion du 7 mars 2005 Evolution Corrections suite à la réunion du 3 mai 2005 Evolution Corrections suite à la réunion du 17 mai 2005 Les conditions d utilisation de ce document SANDRE sont décrites dans le document «Conditions générales d utilisation des spécifications SANDRE» disponible sur le site Internet du SANDRE. Chaque document SANDRE est décrit par un ensemble de métadonnées issues du Dublin Core ( ).!"#$"# % & '"' () #(*))"+ + ) * *( ( -!) 2" $ 8 ")( ) ")( ( * - +,./001./0/0. 0 (3 4 %5 % ( 9 % 124

124 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Table des matières 1 OBJECTIFS Contexte Objet du document LES BESOINS DES UTILISATEURS Les réseaux et les données associées Les masses d eau et les points d eau LE VOCABULAIRE Dispositifs de collecte Dispositif de collecte Réseau de mesure Méta dispositif de collecte / Métaréseau Point d eau Masses d eau Réseaux DCE Programme de surveillance Programme de contrôle opérationnel REGLES D ORGANISATION DES RESEAUX EAUX SOUTERRAINES Principe général Evolutions du modèle de données SANDRE Principe général Cas de la piézométrie Cas des mesures qualité Processus de gestion des données La création des réseaux et métaréseaux en fonction des finalités L attribution des réseaux et métaréseaux à un point d eau L attribution des finalités à un prélèvement qualité REGLES POUR L INTEGRATION DES MASSES D EAU DANS ADES Masse d eau et point d eau Masse d eau et site de mesure Processus de gestion des données ANNEXE : FINALITES RESEAUX / PRELEVEMENTS

125 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 1 OBJECTIFS 1.1 Contexte Dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l Eau (DCE), le Ministère de l Ecologie et du Développement Durable souhaite réorganiser les réseaux de mesure relatifs aux eaux souterraines afin d être à même d établir d ici 2006 «un programme de surveillance de l état des eaux» en accord avec la DCE. En juillet 2003, un cahier des charges sur les réseaux Eaux souterraines (couvrant notamment les aspects DCE) a été publié. Les utilisateurs souhaitent en 2005 compléter ce document afin de préciser l organisation du processus de gestion de la donnée (acquisition, collecte, conservation, traitement, ) des réseaux relatifs aux eaux souterraines, notamment au regard du processus de bancarisation dans la banque ADES. La banque de données ADES, banque nationale de référence pour les données eaux souterraines est exploitée pour le stockage et la diffusion des données sur les eaux souterraines depuis L organisation des données s appuie sur le modèle de données défini par le SANDRE. 1.2 Objet du document La question générale posée au groupe de travail est la suivante : L organisation actuelle des données SANDRE et les procédures de gestion et d administration des données dans ADES sont-elles compatibles avec les exigences définies dans le cahier des charges 2003/2005 sur les eaux souterraines et pour le rapportage à la Directive Cadre sur l Eau? Quelles sont les évolutions requises du modèle SANDRE et de la banque ADES? Le présent document est une synthèse des besoins du groupe de travail sur les évolutions de ADES et du SANDRE pour la problématique «Réseau de mesure» et les masses d eau. Il propose une solution intégrant les aspects modélisation et organisationnels. Les autres aspects sont traités dans des documents spécifiques, notamment la qualité des données et la valorisation de données. 126

126 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2 LES BESOINS DES UTILISATEURS 2.1 Les réseaux et les données associées Dans ADES, les données sont gérées par réseaux et ce mode de gestion semble insuffisant aujourd hui, notamment en raison de l historique de réseaux. Concrètement, il est aujourd hui difficile d identifier certains réseaux et d accéder aux données associées à ces réseaux. Avec des finalités différentes, les réseaux doivent être exploités différemment selon l objectif à atteindre. Exemple : Il est aujourd hui impossible de télécharger via ADES les données du RNES. Il faut pour cela télécharger les réseaux patrimoniaux de chaque bassin mais il existe pour certains des réseaux complémentaires difficiles à distinguer du RNES. Conclusion : Dans certains cas, l utilisateur accède à trop de données, voire des doublons. Au contraire, dans certains cas, l utilisateur ne dispose pas simplement d un accès aux données de ce réseau. Ce problème d accéder à des réseaux nationaux ou de bassin issues de l agrégation complète ou partielle de réseaux locaux peut se produire aussi pour les réseaux DCE qui correspondent généralement à une partie des réseaux patrimoniaux. Afin de répondre aux exigences de la DCE, les utilisateurs doivent pouvoir disposer simplement dans ADES des résultats qualité et quantité associés à l un des programmes de contrôle de surveillance (contrôle de surveillance et contrôle opérationnel). L utilisateur ne doit pas, à chaque recherche, sélectionner les points d eau adéquats pour visualiser ou utiliser les données utilisées pour la DCE. De plus, cette information peut évoluer dans le temps : L utilisateur doit donc disposer d un historique des points d eau associés à un programme de contrôle de surveillance. Enfin, les utilisateurs identifient la nécessité d associer une ou plusieurs fonctionnalité(s) à un point d eau. 2.2 Les masses d eau et les points d eau La plupart des données relatives à la DCE seront agrégées à l échelle du référentiel cartographique exigé par la DCE : les masses d eau. Il est validé qu il n est pas créé de réseau par masse d eau pour répondre aux besoins de la DCE 2. Il est par contre attendu de pouvoir associer un ensemble de résultats quantitatifs et qualitatifs à ce référentiel cartographique, au même titre qu il est possible de «remonter» un ensemble de résultats pour une entité hydrogéologique donnée.! " # #$% '&# # "& ( & % # % #% & ) 127

127 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 3 LE VOCABULAIRE 3.1 Dispositifs de collecte Les termes suivants sont repris des dictionnaires de données du SANDRE et du glossaire DCE Dispositif de collecte «Les dispositifs de collecte des données sur l eau désignent tout dispositif (tout moyen) qui permet par mesure ou non d acquérir des données (des connaissances) sur : - les milieux aquatique et marin - les ressources en eau - les usages de l eau - les pressions (et impacts associés) qui s exercent sur les milieux et les ressources - les données économiques afférentes Les données ainsi collectées doivent être fiables, pérennes et actualisées. On distingue : - les réseaux de mesure - les dispositifs de l autosurveillance - les autres dispositifs de collecte rassemblant les enquêtes, inventaires, recensements, déclarations faites auprès des administrations et instructions administratives. Le dispositif de collecte doit être organisé afin de collecter de manière régulière ou suffisamment pérenne les informations. Ces données produites par les dispositifs de collecte ne sont pas obligatoirement informatisées. [ ] Un ou plusieurs intervenants participent au fonctionnement du dispositif durant une période déterminée ou indéterminée. Chaque intervenant du dispositif est caractérisé par un rôle particulier : maître d ouvrage, maître(s) d œuvre, financeur(s) ou producteur(s) de la donnée. D après la circulaire du 26 mars 2002 relative au Système National d Information sur l eau, un seul maître d ouvrage est responsable du réseau ou de la collecte de données.» Réseau de mesure «Le réseau de mesure est un dispositif de collecte correspondant à un regroupement de stations de mesure répondant à au moins une finalité particulière. Chaque réseau respecte des règles communes qui visent à garantir la cohérence des observations, notamment pour la densité et la finalité des stations de mesure, la sélection de paramètres obligatoires et le choix des protocoles de mesure, la détermination d une périodicité respectée. L ensemble de ces règles est fixé dans un protocole» Plusieurs points remarquables sont à noter sur cette définition : 1. le réseau de mesure est un regroupement de points d eau, 2. un réseau de mesure correspond à une finalité particulière. Par exemple, la finalité «connaissance patrimoniale» ou «Réseau de contrôle de surveillance DCE». concrètement, cette notion se traduit au travers du protocole associé au réseau de mesure, 128

128 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 3. un réseau de mesure n est pas limité par une emprise géographique donnée. Néanmoins, la pratique courante associe un réseau de mesure à une emprise géographique administrative ou hydrographique, voire hydrogéologique. 4. un réseau de mesure est associé à un seul maître d ouvrage (D après la circulaire du 26 mars 2002 relative au Système National d Information sur l eau, un seul maître d ouvrage est responsable du réseau ou de la collecte de données). Il apparaît clairement que le réseau de mesure est un concept très général qui permet un regroupement de points d eau à géométrie variable : - Un ensemble de points d eau administré par une région ou un département, - Un ensemble de points d eau répondant à une finalité (ex : exigences DCE, usages ) - Globalement, il s agit d un réseau «physique» ou élémentaire au sens courant sous maîtrise d un seul maître d ouvrage Méta dispositif de collecte / Métaréseau «Un méta dispositif de collecte est un dispositif de collecte correspondant à un regroupement d un ensemble de dispositifs de collecte existant. Ce regroupement est réalisé en raison : - [ ] - soit d un niveau de bassin à une échelle nationale,, - soit d un regroupement technique ou thématique réseau d alerte sécheresse d Artois-Picardie. La cohérence du méta dispositif provient de règles communes s appliquant à l ensemble des dispositifs de collecte associés. De façon générale, le méta dispositif de collecte n a pas de maître d ouvrage. Il lui correspond un ensemble de maître d ouvrage des réseaux élémentaires constitutifs du méta dispositif.» Le métaréseau est un regroupement PARTIEL ou COMPLET des points d eau associés à tous les réseaux qui le constituent. Regroupant plusieurs réseaux de maître d ouvrage divers, il n est pas associé à un seul maître d ouvrage. Par contre, il est administré par un responsable du métaréseau. Par contre, le groupe «Dispositif de collecte» a retenu qu un métaréseau ne pouvait pas être composé de ses «propres» points d eau, mais seulement d une sélection de points d eau appartenant à des réseaux élémentaires associés. Prenons l exemple des réseaux qualité sur le bassin Loire Bretagne : Au départ, dans ADES, les réseaux étaient les suivants : - le réseau de suivi de la qualité des eaux souterraines de la Loire-Atlantique ( RDESOUQ44) avec 17 points (2 sous maîtrise d ouvrage AELB, 7 points appartenant au réseau SISE-EAUX, les autres sous maîtrise d ouvrage Conseil Général 44 avec un financement AELB et CG44. - Le réseau de suivi de la qualité des eaux souterraines de la Vendée ( RDESOUQ85) avec 18 points sous maîtrise d ouvrage Conseil Général 85 (avec un appui financier AELB, 10 points en eau douce et 8 points en eau salée). - Le réseau de suivi qualitatif des eaux souterraines de la région Poitou-Charentes ( RRESOUQPOC) avec 42 points sur le bassin Loire-Bretagne qui intègre à la fois des points sous maîtrise d ouvrage AELB et des points sous maîtrise d ouvrage Conseil Régional. - Le réseau de bassin de suivi qualitatif des eaux souterraines du bassin Loire- Bretagne ( RBESOUQLB) est un métaréseau englobant les points sous maîtrise d ouvrage 129

129 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France AELB. Ce réseau avait été créé pour répondre au protocole de juillet 1999, et ces points remontaient pour alimenter le RNESQ pour le bassin Loire- Bretagne. Après parution de la circulaire sur l unicité du maître d ouvrage et pour intégrer les réseaux DCE et de bassin, les réseaux sont revus comme il suit : - Création d un nouveau réseau ( RBESOUQAELB) : Réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines du bassin Loire Bretagne (suivi AELB) qui correspond au réseau sous maîtrise d ouvrage unique AELB : ce réseau correspond aux points du RNESQ pour le bassin Loire-Bretagne ; il aura vocation à devenir le réseau de surveillance du bassin LB, - le réseau de suivi de la qualité des eaux souterraines de la Loire-Atlantique ( RDESOUQ44) ne conservant que les points sous maîtrise d ouvrage Conseil Général 44 avec un financement AELB et CG44. - Idem pour le réseau Vendée - Idem pour le réseau régional Poitou-Charentes qui ne conservera que les points sous sa propre maîtrise d ouvrage. - le métaréseau de bassin de suivi qualitatif des eaux souterraines du bassin Loire- Bretagne est conservé. Il est la somme des réseaux qualité présents dans le bassin (à l exception du réseau SISE-EAUX). Ce métaréseau est constitué à des fins de gestion pour faciliter la récupération des données des réseaux sous-jacents. - On peut également imaginer qu un autre métaréseau pourrait être défini avec les points du réseau sous maîtrise d ouvrage AELB (protocole juillet 1999) et des points des autres réseaux qui respectent également ce protocole, et pourrait constituer un réseau de surveillance élargi pour la DCE. 130

130 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Les réseaux élémentaires Réseau département 85 Réseau agence de l eau Loire-Bretagne Réseau département 44 Le métaréseau «de bassin surveillance DCE des eaux souterraines sur le bassin Loire- Bretagne»est alors le suivant : Points inclus dans le métaréaseau 131

131 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Point d eau «Un point d'eau est un accès naturel (source) ou artificiel (forage, drain, puits ) aux eaux souterraines. Chaque point d'eau est doté d'un code national. Il s'agit du code du dossier du point d'eau au sein de la Banque du Sous-Sol (BSS). Il est constitué de la concaténation de l'indice BSS (10 caractères) et de la désignation BSS (6 caractères) séparé par un caractère "/". Cette dernière information s'applique toujours. Le code national peut-être complété, à titre d'information, des codes dits 'locaux', à savoir, le code interne du point d'eau chez le gestionnaire, chez le propriétaire du point d'eau [ ] Les qualitomètres/piézomètres sont généralement créés à la suite de la mise en place d'un réseau de mesure. Toutefois, un qualitomètre/ piézomètre peut être rattaché à plusieurs réseaux, et ceci de façon variable dans le temps. Auquel cas, toutes les périodes d'appartenance d'un qualitomètre/piézomètre à un réseau seront précisées.» 3.2. Masses d eau Une masse d eau souterraine est un volume distinct d'eau souterraine à l'intérieur d'un ou de plusieurs aquifères. 3.3 Réseaux DCE Les réseaux DCE Eaux souterraines concernent : Programme de surveillance Cf. circulaire DCE 2004/9 du 23 décembre Programme de contrôle opérationnel Cf. circulaire DCE 2004/9 du 23 décembre

132 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 4 REGLES D ORGANISATION DES RESEAUX EAUX SOUTERRAINES 4.1 Principe général Afin de répondre aux nouvelles attentes des utilisateurs sur la gestion des réseaux et métaréseau dans ADES (cf. 0 finalité / fonctionnalité), une solution a été étudiée par le groupe de travail en abordant les composantes suivantes du problème : Le modèle de données du SANDRE permet-il de répondre aux attentes des utilisateurs? Quelles évolutions du processus actuel de gestion des réseaux et des points d eau dans ADES pour gérer ces nouvelles exigences? Quelles évolutions du modèle de données ADES et des fonctionnalités de l application sont à prévoir? En résumé, la solution s appuie sur la notion actuelle de réseau et métaréseau du SANDRE : Ces notions permettent de créer une entrée par finalité dans ADES. Par contre, le processus de gestion des réseaux évolue fortement : Pour toutes les finalités attendues par les utilisateurs (connaissance généralepatrimonial ou DCE), il est nécessaire de créer autant de métaréseaux que nécessaire. De plus, pour chaque réseau et métaréseau, il est nécessaire de préciser les points d eau associés. L administration des données relatives aux réseaux et métaréseaux est donc renforcée et devient une procédure clé pour répondre aux exigences de la DCE. Cette solution entraîne des évolutions de l application ADES, essentiellement sur la partie fonctionnelle (le modèle est peu modifié). 133

133 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 4.2 Evolutions du modèle de données SANDRE Principe général Les utilisateurs souhaitent accéder plus aisément aux données d un regroupement de points d eau (correspondant à une même finalité ou fonctionnalité ou réseau ou métaréseau). Cette approche se traduit aujourd hui dans le modèle de données SANDRE par le réseau de mesure. Réseau ou métaréseau [A1] Un réseau est constitué de deux ou plusieurs points d eau. OU Un point d eau appartient à un ou plusieurs réseaux ou métaréseau, c'est-à-dire qu on associe à un point d eau une ou plusieurs finalités Point d eau Un point d eau permet d acquérir des données quantitatives et/ou qualitatives. Ces données sont donc associées à TOUS les réseaux du point d eau. Mesures De plus, le modèle de données SANDRE prévoit l historisation des réseaux de mesure pour chaque point d eau, ce qui permet de gérer les évolutions d associations Point d eau / Réseau de mesure dans le temps (suppression d un point d eau à un métaréseau, ) Cas de la piézométrie Dans le cas des données quantitatives (hauteur piézométrique et débit des sources), le modèle actuel du SANDRE est suffisant. Il permet de gérer une liste de points d eau rattachée à un ou plusieurs réseaux élémentaires ou à un ou plusieurs métaréseaux. Toutes les données acquises sur un point seront automatiquement «accessibles» à tous les réseaux et métaréseaux associés au point d eau. Conclusion : Aucune évolution du modèle de données SANDRE n est à prévoir. L utilisation du réseau de mesure / métaréseau est suffisante. 134

134 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Cas des mesures qualité Dans le cas des données qualité, le modèle actuel du SANDRE ne permet pas de couvrir toutes les attentes fonctionnelles des utilisateurs. En effet, actuellement, il existe un lien entre les points d eau et les prélèvements qualité, garantissant l accès à tous les résultats qualitatifs lors de la sélection d un réseau ou d un métaréseau (cf. principe général ou cas de la piézométrie). Ainsi, toutes les données acquises sur ce point seront automatiquement accessibles à tous les réseaux et métaréseaux associés au point d eau. Mais les données qualité acquises sur un point d eau ne sont pas toujours «applicable» à tous les réseaux rattachés. Par exemple, pour le futur contrôle de surveillance, si un point DDASS est sélectionné, il serafaudra peut-être ne sélectionneré qu une partie de données en évitant d inclure les données acquises lors d une crise AEP. Pour cela, il est nécessaire d indiquer, pour chaque prélèvement la finalité du prélèvement et des analyses sous-jacentes. Il est proposé d attribuer une finalité (ou plusieurs finalités?) à un prélèvement. Dans le modèle du SANDRE, un réseau est associé à une ou plusieurs finalités 3. Par conséquence, les points d eau se caractérisent donc par la/les finalité(s) des réseaux associées. De même, un prélèvement sur un point d eau se définit, à un instant donné, par une ou plusieurs des finalités du point d eau. La notion temporelle du prélèvement permet d introduire une restriction : le prélèvement peut concerner uniquement une partie des finalités (au lieu de toutes les finalités des réseaux associés). Finalités du réseau / métaréseau Réseau et métaréseau Liste des réseaux et métaréseaux associés au point Finalités Producteur de la donnée Finalités du prélèvement Responsable de la donnée Point d eau Prélèvement Analyse paramétrique Un prélèvement est toujours réalisé sur un point d eau Une analyse est toujours issue d un prélèvement 3 Bien que la définition du réseau indique qu un réseau correspond à une seule finalité, il a été laissé cette «souplesse» d associer plusieurs finalités. 135

135 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Exemple : Pour le contrôle de surveillance, le métaréseau «Contrôle de surveillance sanitaire» regroupe un ensemble de points d eau. Les finalités de ce métaréseau sont «Contrôle sanitaire prévu par l'arrêté préfectoral», «Contrôle complémentaire», «Etude»,. Lors du prélèvement du 14 mars 2005, la finalité du prélèvement est UNIQUEMENT «Contrôle sanitaire prévu par l'arrêté préfectoral». L ajout de la notion de finalité à un prélèvement entraîne l application de nouvelles règles de gestion : 1. un prélèvement est caractérisé par une ou plusieurs finalités. 2. Les finalités du prélèvement sont toujours choisies dans les finalités des réseaux/métaréseaux associés au point, 3. Si un prélèvement n a pas de finalité, il est supposé que toutes les finalités des réseaux/métaréseaux s appliquent à ce prélèvement. Par exemple, En reprenant l exemple précédent,le point étudié est aussi suivi par le réseau «DCE Contrôle de surveillance (finalité du réseau : Contrôle de surveillance). Le prélèvement du 14 mars 2005 a uniquement la finalité «Contrôle sanitaire prévu par l'arrêté préfectoral». Le prélèvement du 15 mars 2005 sur le même point n a pas de finalité. Le prélèvement du 16 mars 2005 a uniquement la finalité «Contrôle de surveillance». Lors de la recherche de tous les résultats relatifs au contrôle de surveillance, les données remontées correspondent à celles des prélèvements du 15 et du 16 mars. Si on recherche toutes les données du contrôle sanitaire, les données correspondent à celles des prélèvements du 14 et 15 mars. RESEAU SURVEILLANCE SANITAIRE Finalité : Contrôle sanitaire RESEAU CONTROLE DE SURVEILLANCE DCE Finalité : Contrôle de surveillance POINT D EAU X Prélèvement 14/03 Finalité : Contrôle sanitaire Prélèvement 15/03 Finalité : Contrôle sanitaire + Contrôle de surveillance Prélèvement 16/03 Finalité : Contrôle de surveillance 136

136 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Il est proposé qu une liste «finalités de la mesure» spécifique à la thématique des eaux souterraines soit établie. Cf. annexe I. Conclusion : Une évolution du modèle de données SANDRE est réalisée pour gérer le lien entre un prélèvement et un ou plusieurs finalités. 4.3 Processus de gestion des données La création des réseaux et métaréseaux en fonction des finalités Actuellement, les réseaux identifiés dans la banque ADES sont principalement les réseaux élémentaires administrés par un maître d ouvrage (départemental, régional, de bassin, ). Il s agit des réseaux au sens le plus courant. Des métaréseaux ont aussi été initiés. Pour gérer les nouvelles attentes des utilisateurs, il est indispensable d identifier et de déclarer les métaréseaux qui seront ensuite exploités pour la recherche des points d eau et résultats associés à une finalité spécifique. Il s agit donc d un réseau par finalité ou fonctionnalité nationale ou européenne (au lieu d un réseau par maître d ouvrage). La liste des métaréseaux liés aux directives, lois et décrets est définie par le groupe national sur les réseaux eaux souterraines. La principale difficulté dans la création de ces réseaux est l absence d un maître d ouvrage et donc d un organisme chargé de la description de ce réseau, des points d eau associés et de l évolution de ce réseau. Pour pallier cette difficulté, le responsable du métaréseau est en charge de la gestion de la fiche descriptive du métaréseau et de la gestion de l association des points d eau qui le constitue. Il s appuie notamment sur le guide des bonnes pratiques de gestion des dispositifs de collecte disponible publiés et actualisés régulièrement par le SANDRE et le groupe des administrateurs des dispositifs de collecte L attribution des réseaux et métaréseaux à un point d eau Un réseau est constitué d un ensemble de points d eau. Un métaréseau est constitué d un ensemble de réseaux. Aussi, il serait théoriquement possible d associer automatiquement tous les points d eau à un métaréseau. Néanmoins, en pratique, un métaréseau ne reprend pas tous les points d eau des réseaux qui le constituent (cf. l exemple en 0 ). Aussi, selon la même procédure que pour l association réseau élémentaire / point d eau, il est indispensable d indiquer les points d eau qui constituent le métaréseau. Il est aussi indispensable d'indiquer les réseaux qui constituent le méta réseau. L association Réseau / Point d eau est à la charge du responsablemaître d ouvrage du réseau. L association Méta réseau / Réseau est à la charge du responsable du métaréseau. 137

137 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Fonctionnellement, il s agit de permettre au responsable du métaréseau de sélectionner tout ou une partie des points d eau présents les réseaux associés. Il est à noter que cette attribution peut évoluer dans le temps et que tous les changements points d eau / métaréseau devront être tracés L attribution des finalités à un prélèvement qualité Chaque prélèvement d eau est à associer à une ou plusieurs finalités. Pour les nouvelles données, deux modalités sont possibles : soit le producteur indique la ou les finalités du prélèvement dans le fichier d échanges (format simplifié, format trame ou dans Molosse), soit le producteur laisse à vide cette information et la règle de gestion 3 décrite dans 0 s applique (toutes les finalités des réseaux/métaréseaux s appliquent à ce prélèvement). 138

138 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 5 REGLES POUR L INTEGRATION DES MASSES D EAU DANS ADES 5.1 Masse d eau et point d eau Le référentiel des masses d eau souterraines se compose d un ensemble d objets géométriques structurés selon un modèle de données défini par le SANDRE. Pour être à même de retrouver les données sur une masse d eau donnée, il est retenu d associer à chaque point d eau une ou plusieurs masses d eau, comme le montre le schéma ci-après : Masse d eau souterraine Masse(s) d eau associée au point d eau Chronique piézométrique/ Débit source Point d eau Prélèvement Analyse paramétrique Un prélèvement est toujours réalisé sur un point d eau Une analyse est toujours issue d un prélèvement Un point d eau peut être associé à une ou plusieurs masses d eau. En effet, la plupart des points d eau captent l eau souterraine d une masse d eau. Néanmoins, il existe des cas où il est possible sur un même point d eau d exploiter deux masses d eau différentes. Par exemple, alluvions de Meuse sur calcaires oxfordiens, captage en Aquitaine, 139

139 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 5.2 Masse d eau et site de mesure Un point d eau est constitué généralement d un site de mesure, espaces géographiques de référence où il est recommandé d'effectuer les mesures in situ ou les prélèvements en vue d'analyses. Néanmoins, il est possible de «décomposer» un point d eau en un ou plusieurs sites de mesure : En piézométrie, le site de mesure permet de différencier deux mesures différentes de charge hydraulique. Par exemple, deux crépines dans deux aquifères séparées par des packers installés à demeure ou temporairement. En qualité, le site de mesure permet de réaliser des prélèvements à des profondeurs différentes. Le site de mesure permet d éviter de considérer les données acquises sur un même point d eau comme comparables. Le modèle de données du SANDRE inclut la notion de site de mesure entre le point d eau et la mesure («une mesure est réalisée sur un site de mesure précis au sein d un point d eau»). Afin de garantir qu une donnée est acquise UNIQUEMENT sur une masse d eau, il est retenu qu un site de mesure est associé à UNE ET UNE SEULE masse d eau (parmi les masses d eau du point d eau). Le schéma complète le schéma précédent : Masse d eau souterraine Masse d eau souterraine Masse(s) d eau associée au point d eau UNE masse d eau sur un site de mesure Point d eau Site de mesure Site(s) de mesure d un point d eau Un prélèvement est toujours réalisé sur un point d eau Chronique piézométrique / Débit source Prélèvement Analyse paramétrique Une analyse est toujours issue d un prélèvement 140

140 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 5.3 Processus de gestion des données Afin de disposer des résultats qualité et quantité par masse d eau, il est donc nécessaire d associer : pour chaque point d eau, la ou les masses d eau souterraines correspondantes, pour chaque site de mesure, la masse d eau souterraine suivie. Cette association peut être approchée par l analyse cartographique en utilisant les coordonnées des points d eau et la géométrie des masses d eau (polygones). Néanmoins, cette approche ne serait suffire car : elle ne prend pas en compte l axe vertical, notamment la profondeur des captages, elle ne prend pas en compte les nappes réellement prélevées, elle est limitée par la précision des coordonnées des points d eau, notamment en frontière des masses d eau. Il est donc indispensable qu un contrôle soit réalisé par des experts pour chaque association point d eau / masse d eau. Ce travail relève de l action du maître d ouvrage du réseau élémentaire associé à chaque point d eau. 141

141 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 6 ANNEXE - FINALITES RESEAUX / PRELEVEMENTS Le code ESO est réservé à la thématique Eaux souterraines. Code SANDRE de la finalité Classe Intitulé Définition Exemples Commentaire ESO.1.1 ESO.1.2 ESO.2.1 Connaissance générale Usage Contrôle de SurveillanceAutre (sans mention particulière) Autre (sans mention particulière)contrôle de Surveillance Gestion Suivi de l'état général des eaux souterraines. Prélèvements retenus pour le CS du Contrôle de district Surveillance de la SNRNES, DCE. Suivi de l'état réseau général des eaux d un souterraines. Conseil Objectifs : définir Général l'état qualitatif ou quantitatif à un instant donné + évaluer les tendances Suivi de l'état général des eaux souterraines. Objectifs : définir l'état qualitatif ou RNES, quantitatif à un réseau instant donné + d un évaluer les Conseil tendancessuivi de GénéralCS l'état général des du district eaux souterraines. SN Prélèvements retenus pour le Contrôle de Surveillance de la DCE. Suivi piézo. Gestion d usage sans de la urgence nappe de Beauce 142

142 ESO.2.2 ESO.2.3 ESO.3.1 ESO.3.2 ESO.3.3 ESO.3.4 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Impact Contrôle Prévision annonce risques et des Suivi réalisé pour évaluer l'état des eaux souterraines par rapport à une norme Suivi réalisé pour identifier un risque (sécheresse, inondation, pollution) RNSISEAU Réseau sécheresse Lorraine Suivi de l'impact d'une pollution sur les eaux CO du souterraines. Contrôle district Prélèvements Opérationnel Adourretenus pour le Gaonne Contrôle Opérationnel de la DCE. Suivi de l'impact d'une pollution sur les eaux Réseau souterraines. Groupes phyto phyto Prélèvements Bourgogne réalisés dans le cadre d'un groupe régional "phyto" Suivi de l'impact d'une pollution sur les eaux Réseau souterraines. Suivi des régional de Prélèvements Installations suivi des réalisés dans le Classées ICSP cadre du suivi (LRO) réglementaire des installations classées. Suivi de l'impact d'une pollution sur Réseau les eaux régional de souterraines. Directive Nitrates suivi des Prélèvements nitrates réalisés dans le (RHA) cadre du suivi pour la Directive Nitrates Des sous-sections pourraient être réalisées pour correspondre aux finalités utilisées par la DGS dans SISEAU (contrôle sanitaire routine, contrôle complémentaire volontaire, etc ) Cette classe concerne essentiellement les réseaux de suivi quantitatif mais peuvent également comporter des aspects qualitatifs. Exemple : identification d une pollution en amont d une zone donnée 143

143 ESO.3.5 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Suivi du Tout suivi visant à biseau salé évaluer l impact de la qualitatif ou Autre salinité quantitatif d une [A2]dans pression sur une l Eocène nappe de Gironde 144

144 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 15 Guides pour la mise en place du réseau de contrôle de surveillance A la fin des années 90, le Ministère chargé de l Environnement a piloté des travaux sur l harmonisation et l organisation des réseaux de surveillance des eaux souterraines à objectif patrimonial. L un des thèmes de ces travaux a été de fournir des guides pour l élaboration des réseaux patrimoniaux. Les objectifs de ces réseaux rejoignent ceux du contrôle de surveillance prévu pour la DCE si bien que les résultats de ces études peuvent être exploités. Cette annexe résume les résultats de ces travaux complétés par des études menées à l échelle du bassin pour la mise en place du RNES (sur les bassins Adour-Garonne et Loire-Bretagne notamment). Pour plus de détails, on pourra se reporter aux rapports suivants : - Landreau A. (1996), Suivi de la qualité des eaux souterraines. Approche méthodologique. Critères de définition des réseaux de surveillance, Rapport BRGM R LANDREAU.A., MAGET.P., TALBO.H., LEMORDANT.Y., MAZENC.B., JAUFFRET.D., ROUBICHOU.P., SEGUIN.J.J., PETIT.V., Bassin Loire-Bretagne. Etude de la mise en place du réseau national de la qualité des eaux souterraines - Phase 2 : Sélection des points. Méthodologie et présentation du réseau, rapport BRGM R BRGM (1998), Définition des réseaux de connaissance des eaux souterraines du bassin Adour-Garonne, Rapport BRGM, Résumé des rapports R et R 39789, 14 p., 3 annexes 62 p. - BRGM (1985), Conception des réseaux de surveillance de la qualité des eaux souterraines. Rapport 85 SGN 629 EAU. - BRGM (1997), Méthode de détermination par système aquifère des niveaux de surveillance de la piézomètrie et de la qualité des eaux souterraines Rapport R A partir des concepts exposés dans ces rapports et en tenant compte du travail déjà réalisé pour la mise en œuvre de la DCE (état des lieux, caractérisation des masses d eau souterraine), la méthodologie proposée pour la sélection des sites du contrôle de surveillance est la suivante : 1. Sectorisation de la masse d eau : - définition du contexte hydrogéologique et reconnaissance des zones stratégiques (exutoires, zones d alimentation, directions d écoulement, ) - identification de zones en fonction de leur degré de problématique «qualité de l eau». 2. Hiérarchisation des masses d eau 3. Définition d un réseau «idéal» en fonction des résultats de l étape Sélection des sites de surveillance en croisant le schéma du réseau «idéal» et l existant (position des points déjà présents, contraintes de terrain, aspects économiques, ). 145

145 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Contrôle opérationnel ME 1 Niveau 3 ME 2 Niveau 3 libre ME 3 Niveau 2 captif ME 4 Niveau 1 NO 3 - ME 5 Niveau 1 Contrôle de surveillance Point du réseau de surveillance Point de suivi d une pollution diffuse Point de suivi d une pollution ponctuelle Figure 7 : représentation schématique des différents niveaux de surveillance applicables aux masses d eau 1. Sectorisation de la masse d eau souterraine A partir des résultats des travaux menés pour la caractérisation des masses d eau souterraine, on réalisera une sectorisation de la masse d eau. On procédera d abord à une définition du contexte hydrogéologique : nature géologique et géochimique des formations aquifères, identification des écoulements, des axes de drainage, des zones de recharge et des exutoires, estimation de la vulnérabilité du système. Les exutoires et les axes de drainage seront bien sûr des lieux privilégiés pour le positionnement des sites de surveillance. Dans un deuxième temps, il s agira de délimiter des secteurs correspondant à des problématiques de qualités différentes. Autrement dit, cela consiste en une analyse des zones de pressions. Deux grands types de secteurs peuvent être définis (d après Landreau, simplifié) : - secteurs à forte problématique qualité des eaux : dans ces secteurs, conjuguant une forte vulnérabilité aux pollutions et une importante pression polluante, il sera nécessaire de disposer d un ou plusieurs points d observation. Les points devront être situés en aval hydraulique de ces zones mais à une distance suffisante pour ne pas être redondants avec les points d un réseau d impact ou de contrôle opérationnel (distance de l ordre du kilomètre), - secteurs sans problématique «qualité des eaux» : dans ces secteurs de «référence», des points pourront être choisis en fonction principalement de leur représentativité hydrogéologique. Pour la sectorisation de la masse d eau, on pourra également, à titre d exemple, se baser sur les stratégies développées en Midi-Pyrénées pour la surveillance de la qualité des eaux continentales 146

146 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France (principe des unités de gestion, voir annexe 3) et dans le bassin Rhône Méditerranée et Corse (annexe 5). 2. Hiérarchisation des masses d eau ou des secteurs d une masse d eau Lorsqu à la suite du rapport du Conseil Général des Mines sur la «gestion durable des eaux souterraines» (1996), la Direction de l Eau du Ministère de l Environnement confie aux Agences de l Eau la gestion des réseaux patrimoniaux de surveillance des eaux souterraines, tout (ou presque) est à faire. Ainsi, afin de définir des priorités, certaines Agences de l Eau comme Adour- Garonne ont hiérarchisé leurs systèmes aquifères. Pour chacun, un niveau de priorité de surveillance a été établi (cf. rapport BRGM R39484). Trente et un critères regroupés en 4 thèmes ont permis d estimer le niveau de surveillance nécessaire : - l importance potentielle ou stratégique de la ressource, - l importance des usages et fonctions, - la vulnérabilité ou la sensibilité à une dégradation de la qualité de l eau, - la pression polluante exercée sur le système. A ces critères étaient associés des barèmes de notation et une pondération afin de relativiser l importance de chacun. Après traitement de l ensemble de ces informations, une classe variant de 1 à 3 était attribuée à chaque aquifère. Selon cette classe, le niveau de surveillance du système était adapté (niveau renforcé, ordinaire, ou de base). Si cette démarche n est aujourd hui pas directement transposable aux problématiques de la DCE dont l unité d évaluation est la masse d eau et non pas l aquifère, elle reste néanmoins intéressante pour répartir les moyens de surveillance disponibles. En effet, pour le contrôle de surveillance, bien qu il soit demandé de surveiller TOUTES les masses d eau souterraine, il est possible de définir pour chacune un niveau de priorité et d ajuster alors les spécifications du contrôle de surveillance (notamment sur le nombre de sites). Autrement dit, on installe des points de mesure sur toutes les masses d eau mais on en met plus sur les systèmes les plus prioritaires. Il est de même possible de procéder à une hiérarchisation des secteurs précédemment définis. Cette étape est particulièrement intéressante pour répartir les points de surveillance au sein d une même masse d eau en fonction des moyens financiers disponibles. Il convient également de noter que, parmi les quatre types de critères d évaluation du niveau de surveillance, l un d entre eux ne devrait pas directement être pris en compte dans le cadre du contrôle de surveillance. Il s agit de la pression polluante. En effet, en tenant compte de ce thème on identifie les masses d eau «à risque» et on anticipe sur ce que doit être le réseau de contrôle opérationnel. 3. Définition du réseau «idéal» A l issue de cette première étape, on définit un réseau «idéal» en positionnant les points en fonction des conditions hydrogéologiques et du type de secteur identifié. En ce qui concerne le nombre de points, on vérifiera que celui-ci corresponde à l ordre de grandeur recommandé dans les spécifications du cahier des charges. Toutefois, le fonctionnement et les problématiques étant très différentes d une masse d eau à l autre, un écart par rapport aux densités recommandées est admis. 147

147 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Secteurs avec pression anthropique Sites «théoriques» Figure 8 : illustration théorique d un réseau de surveillance de la qualité des eaux d un aquifère. D après Landreau, Sélection des sites de surveillance Pour la sélection des sites proprement dit, il s agit de comparer le «profil théorique» du réseau à l existant en considérant les contraintes et recommandations suivantes : Vérifier que le site pressenti est un «bon ouvrage» : pas de mélange entre niveaux aquifères, forage en bon état. C est en partie pour cette raison que la sélection de sources comme sites de surveillance est encouragée. S assurer de la représentativité des points. Il est ainsi recommandé de privilégier les forages en pompage fréquent et les sources à débit relativement important. Contrôler la pérennité du point (selon le type d usage, la nature de l utilisateur, ) et son accessibilité. On obtient ainsi un réseau de contrôle de surveillance proches des recommandations. La Figure 9 résume les différentes étapes de la construction du réseau. 148

148 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Sectorisation de la masse d eau - Caractéristiques hydrogéologiques - Etude des pressions Hiérarchisation des masses d eau et/ou des SOUS-SECTEURS Définition d un réseau «idéal» Nombre de points, position idéale en fonction des secteurs, Sélection des sites de surveillance Comparaison entre le réseau théorique, les points existants et les contraintes de Sites Sites existants Obtention du réseau de contrôle de surveillance Sites sélectionnés pour le réseau Figure 9 : schéma simplifié résumant la méthodologie de sélection des sites de surveillance d une masse d eau souterraine pour le contrôle de surveillance. 149

149 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 16 Les unités de gestion de la qualité des eaux continentales en région Midi-Pyrénées A la demande de la Diren Midi-Pyrénées, le BRGM a développé pour la région un réseau optimisé de surveillance de l impact des produits potentiellement polluants sur la qualité des eaux continentales (rivières + eaux souterraines). Dans la première phase du projet, des unités des gestion (UG) ont été développées sur la base des directions d écoulement de l eau. A partir de ces unités, un réseau «idéal» a ensuite été dessiné. Une présentation complète de ce travail est disponible dans le rapport BRGM RP Les éléments suivants n en constituent qu un résumé très succinct. Les Unités de Gestion sont des unités d écoulement. Elles sont basées sur une évaluation locale du type d écoulement prépondérant : infiltration ou ruissellement. Les contours de ces UG suivent les limites qui correspondent au phénomène localement prépondérant. Ces contours correspondent à des limites de bassin versant, à des limites lithologiques, à des cours d eau, à des lignes de courant d écoulements souterrains ou encore à des limites de bassins versants souterrains. Selon la nature du phénomène prédominant, 3 types d UG ont été définis, principalement sur la base de la lithologie du milieu : - UG n 1 : ruissellement prépondérant : formations de socle et molasses. - UG n 2 : coexistence du ruissellement et de l infiltration. Dans cette catégorie, un deuxième niveau de classification a été identifié : aquifère karstique ou non. - UG n 3 : infiltration prédominante. Il s agit d aquifères poreux ou fissurés comme les alluvions ou les domaines volcaniques. Là encore, les aquifères karstiques ont été identifiés à part. A l issue de ce travail, 955 unités de gestion ont été identifiées en Midi-Pyrénées. Selon le type de l unité, des points de suivi ont été sélectionnés en rivière et dans les aquifères (poreux ou fissurés). Des sources karstiques complètent le réseau. La figure suivante présente un aperçu de ces unités et des points de suivis associés. 150

150 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France infiltration en aquifère poreux/ fissuré prépondérante coexistence infiltration en aquifère poreux/fissuré et ruissellement ruissellement prépondérant infiltration en aquifère karstique prépondérante coexistence infiltration en aquifère karstique et ruissellt point de suivi : sources karstiques points de suivi : puits/forage points de suivi : cours d'eau Aperçu des 955 unités de gestion de la qualité des eaux continentales et des 1275 points de suivi associés en MidiPyrénées. Source : BRGM,

151 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 17 Contribution à la définition d un réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines dans le bassin Loire-Bretagne Note rédigée par l Agence de l Eau Loire-Bretagne (voir aussi le texte du cahier des charges de l appel d offre lancé en avril 2005) CONTEXTE GENERAL La directive européenne 2000/60/CE établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l eau impose de mettre en place, d ici décembre 2006, des réseaux de surveillance (qualité et quantité) permettant de connaître l état des milieux aquatiques et d identifier les causes de leur dégradation de façon à orienter, puis évaluer, les actions à mettre en œuvre pour que ces milieux atteignent le bon état en Des notes d orientation («guidance» en anglais) ont été établies au niveau européen et servent de base à la définition des programmes de surveillance par catégorie de milieu. Un cahier des charges pour l évolution des réseaux de suivi des eaux souterraines en France a été rédigé par le groupe national en septembre 2003 et traduit dans une circulaire DCE 2003/07 du 8 octobre En interne à l Agence de l Eau Loire-Bretagne, la note «Réseaux de surveillance des milieux aquatiques au titre de la DCE» (AELB\DEP\LC.Oudin du 2 septembre 2004) donne le cadrage de la mise en place et du contenu de l ensemble des réseaux. Un Schéma Directeur des Données sur l Eau (SDDE) est en cours de réalisation. Il a pour objectif la définition des modalités d organisation et de gestion des bases de données destinées à accueillir non seulement les données issues des programmes de surveillance de la DCE mais aussi les données nécessaires à l exercice de la police de l eau. La présente note d orientation traite uniquement de la mise en œuvre des programmes de surveillance qualitative (surveillance de l état chimique) des masses d eau souterraines. RAPPELS DES EXIGENCES DE LA DIRECTIVE CADRE EUROPEENNE VIS-A-VIS DE LA SURVEILLANCE QUALITATIVE DES MASSES D EAU SOUTERRAINE Domaine d application des programmes de surveillance qualitative pour les masses d eau souterraine Les programmes de surveillance s appliquent aux masses d eau ou groupes de masses d eau risquant de ne pas atteindre les objectifs. Cependant, le Guidance du 29 septembre 2002 spécifie que toutes les masses d'eau ou groupes de masses d'eau devront être suivies. L article 7 de la directive demande que les Etats Membres surveillent les masses d eau qui fournissent en moyenne plus de 100 m 3 par jour d eau potable. Le cahier des charges national de septembre 2003 préconise que pour la surveillance des zones de captage d eau potable on s appuie 152

152 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France sur les analyses des eaux brutes du contrôle sanitaire prévues par le décret du 20 décembre 2001 et disponibles sur ADES. La surveillance des eaux alimentant les captages d eau potable de plus de 100 m 3 par jour n'est pas formellement incluse dans le réseau de surveillance. Elle est assurée directement par les services du ministère de la santé. Définition du réseau de surveillance qualitatif (surveillance de l état chimique) Deux types de contrôles sont distingués et leur mise en œuvre concerne les masses d eau désignées au titre de la directive. Selon les termes de la DCE il n y a pas d obligation de suivre systématiquement toutes les masses d eau, mais le Guidance européen le recommande. Contrôles de surveillance Les contrôles de surveillance visent à fournir une image globale et cohérente de l état chimique des masses d eau. Ils doivent permettre d évaluer les tendances à long terme tant du fait des changements des conditions naturelles que du fait de l activité anthropogénique. Ils sont fondés sur un échantillon représentatif de masses d eau et se caractérisent par une liste de paramètres et des fréquences définies à une échelle pluriannuelle. Durant la durée du plan de gestion, il est nécessaire de mesurer : - tous les paramètres indicatifs de qualité physico-chimique, - les polluants de la liste des substances prioritaires rejetées dans le bassin hydrographique, - les autres polluants rejetés de façon importante dans le bassin hydrographique. Contrôles opérationnels Les contrôles opérationnels visent à établir l état des masses d eau identifiées comme risquant de ne pas répondre à leurs objectifs environnementaux et à évaluer les changements d état suite aux programmes de mesure. Le suivi se limite aux paramètres classant les masses d'eau à risque. Les fréquences de suivi sont à définir sur une échelle de temps plus courte que les contrôles de surveillance (au minimum 1 fois par an). Densité et localisation des sites de mesure et fréquences de prélèvement La directive demande que les niveaux de confiance et de précision des résultats obtenus sur les masses d'eau soient fournis par les programmes de contrôle et indiqués dans le plan de gestion. Le document européen d orientation sur la surveillance précise que les niveaux de précision et de fiabilité «acceptables», «adéquats» et «suffisants» déterminent les caractéristiques suivantes du réseau de surveillance : nombre de sites requis pour évaluer l état de chaque masse d eau, fréquence à laquelle les paramètres indicatifs des éléments de qualité seront suivis. La représentativité des mesures dans l espace et dans le temps est un aspect essentiel à prendre en compte. L hétérogénéité spatiale des activités, pressions et incidences dans chaque masse d eau, de même que la variabilité dans le temps, sont à prendre en compte pour définir le réseau de surveillance. Toutes les masses d eau souterraines feront l objet de contrôles de surveillance, sachant que seules les masses d eau classées en risque ou en doute dans l état des lieux feront l objet de contrôles opérationnels. 153

153 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France PRINCIPES ET METHODE DE DEFINITION DU RESEAU DE SURVEILLANCE La méthode proposée pour définir le réseau de surveillance de la qualité des eaux souterraines comporte trois étapes : Définition d un réseau théorique Il s agit de définir le contenu d un réseau conforme aux préconisations de la DCE. Dans le cahier des charges national il est indiqué que les points du réseau de surveillance doivent être représentatifs de la masse d'eau souterraine en utilisant "un modèle conceptuel écoulement pression". Il a été convenu pour le SDDE qu'une entrevue technique entre l'agence et les hydrogéologues experts locaux était indispensable pour tenir compte des caractéristiques régionales des masses d'eau souterraine dans la mise en place d'un tel réseau. Cette entrevue n'a pas pour but le choix spécifique des points mais de discuter de la stratégie de mise en place du réseau : nombre de points nécessaires par masse d'eau, fréquence de mesures, paramètres spécifiques à analyser et questions importantes. Un tableau est rempli au cours de la discussion (voir en annexe 1). Ce tableau servira de base ensuite au prestataire pour : consolider, harmoniser, modifier et faire valider les propositions méthodologiques de mise en place du réseau de surveillance identifier les points de mesure et définir sur chaque point un programme d'analyse Consolider, harmoniser, modifier et valider les propositions méthodologiques de mise en place du réseau de surveillance D'une manière générale, il s'agit dans un premier temps d'identifier des zones représentatives de la masse d'eau souterraine. Pour cela il est nécessaire d'utiliser les données qualité déjà existantes, des données sur l'occupation du sol et les activités de surface, l'hydrogéologie et la pluviométrie afin d'avoir des zones de pressions homogènes à caractéristiques naturelles identiques. En outre, plusieurs grands domaines géologiques peuvent être individualisés avec pour chacun des spécificités méthodologiques de mise en place du réseau de surveillance différentes. Alluvial : concernant ce type d'aquifère bien particulier, qui est en relation étroite avec le cours d'eau, il convient de prendre en compte la distance au cours d'eau, l'influence des coteaux, les champs captant et d'avoir une densité de points bien répartie le long du cours d'eau. Domaine imperméable en grand : par définition, les aquifères sont de faible extension. Dans ce cas, les zones à sélectionner doivent être celles où il y a une nappe. Edifice volcanique : il faut tenir compte des différences de coulées intra et inter-basaltiques, sélectionner les zones représentatives et intégratives en fin de coulée, voire à la source du cours d'eau. Il faudra aussi vérifier les écoulements entre le socle et la coulée volcanique et dans ce cas prendre en compte le bassin versant hydrographique du socle avant la coulée pour la caractérisation de la zone représentative. Domaine sédimentaire à circulation rapide ou lente (à séparer dans l'analyse) : il convient pour ce type de masse d'eau souterraine stratégique de prendre en compte les études de traçage, les pertes 154

154 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France éventuelles de cours d'eau, l'amont et l'aval de la masse d'eau, le bassin versant hydrogéologique, la carte piézométrique, la carte de vulnérabilité quand elle existe, les coupes, les politiques de reconquête de la qualité des eaux pour l alimentation en eau potable. Quand la masse d'eau concerne un aquifère multicouches, il faut donner un poids supplémentaires aux couches les plus polluées mais prendre en compte aussi les couches inférieures. NB : Notion de secteurs hydrogéologiques : différents secteurs hydrogéologiques peuvent exister au sein d'une même masse d'eau souterraine : libre, captif, libre sous faible couverture (horizons superficiels), circulation rapide (karst, fractures/fissures), lente (poreux), variation latérale de faciès, compartimentation. Tous ces secteurs, s'ils sont suffisamment représentés dans la masse d'eau, devront être pris en compte. Socle : 2 méthodes doivent être appliquées - Méthode 1 : définition d'unités homogènes Il s'agit de recouper 3 informations : la géologie (5 classes), la pluviométrie (3 classes) et le Registre Général Agricole 2000 (10 classes). Les classes sont données à titre d'exemple et seront le moyen d'avoir des scénarios différents. Des unités homogènes en terme de caractéristiques naturelles, pluviométrie et pression, s'en dégageront. Il s'agit ensuite de voir la proportion de chaque unité dans tout le socle et de choisir 1 ou plusieurs points (en fonction de la dite proportion) dans les différentes unités homogènes. Avantages : la méthode est basée sur la géologie, les eaux souterraines. Elle est logique. Inconvénients : la méthode est lourde. La communication risque d'être difficile. La méthode suppose que l'information sur le RGA est valable pour les nitrates et les pesticides. - Méthode 2 : utilisation de la qualité des cours d'eau à l'étiage En domaine de socle, du fait de la nature géologique des terrains, il n'y a pas de nappes d'extension significative comme en domaine sédimentaire. Les aquifères sont très compartimentés et n'ont pas forcément de relation hydraulique entre eux. De plus, la méthodologie de découpage des masses d'eau souterraine dans ce domaine géologique s'appuie sur les bassins versants hydrographiques et ne tient pas compte des différences de qualité entre le compartiment des altérites et le compartiment fracturé. L'idée est donc de trouver les zones intégratives de la qualité des nombreux compartiments horizontaux et verticaux. Cette méthode s'appuie sur l'analyse des concentrations en nitrate et de certains pesticides, à l'étiage, après une période sans pluie suffisamment longue, sur des cours d'eau non influencés (ou des cours d'eau sur lesquels sont connus tous les rejets azotes et pesticides). Tous les points d'une même masse d'eau souterraine feront l'objet d'un prélèvement le même jour. Ces prélèvements s'effectueront sur chaque affluent juste avant et juste après la confluence avec une mesure ou calcul de débit associé (voir figure 1). Un travail préalable d'analyse des débits des cours d'eau et d'identification des éventuelles influences anthropiques ponctuelles (rejets) doit être réalisé. Il faudra aussi associer les animateurs de bassin versant existants. Avantages : les points choisis seront par définition intégrateurs des eaux souterraines. La géologie, la pluviométrie et les activités de surface sont prises en compte d'une manière indirecte. Si la mesure de débit est réalisée l'identification des flux et donc l'identification des bassins versants prioritaires en terme d'action à mener seront possibles. 155

155 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Inconvénients : cette méthode dépend du climat pour les prélèvements. La campagne de mesures est sur une courte période. Il est nécessaire d'avoir une grande réactivité (gestion locale). Il faut trouver des cours d eau non influencés. NB : lorsqu'il existe des formations calcaires permettant le développement d'une nappe suffisamment conséquente, il faudra appliquer la méthode du "domaine sédimentaire hors alluvions". Identifier les points de mesure et définir sur chaque point un programme de prélèvements et d'analyses Des zones doivent être choisies de telle manière qu'elles soient représentatives de la masse d'eau. Elles devront être homogènes en terme de pression pour des caractéristiques naturelles identiques. Puis des points de mesure physique doivent être choisis de telle manière qu'ils soient représentatifs de la zone. Ces points devront être en aval hydraulique de la zone définie et le plus intégrateurs possibles (source, émergence identifiée lors d'un traçage, forage). Leur positionnement doit être dans les principales directions d'écoulement. Il faudra s'assurer que l'ouvrage s'adresse bien au niveau aquifère sélectionné et qu'il est correctement équipé. Dans un 2 e temps, il faudra avoir des points facilement accessibles. Puisque les zones auront des caractéristiques différentes, les points de mesure correspondants devront avoir un programme d'analyse spécifique tant en terme de fréquence de mesure qu'en terme de paramètres à analyser. Une première approche est disponible dans le tableau joint mais doit être harmonisée et validée (comme indiqué ci-dessus). Comme indiqué plus haut, en II-3, l hétérogénéité spatiale dans chaque masse d eau et la variabilité temporelle sont à prendre en compte pour définir respectivement la densité spatiale des points de mesure et la fréquence des prélèvements et des analyses, de façon à permettre une confiance, une précision et une fiabilité des résultats satisfaisants. Cela doit conduire à une représentativité acceptable des mesures, par point, par zone et par masse d eau. Un travail sur la représentativité des mesures est donc nécessaire pour vérifier que le réseau proposé permet une représentativité acceptable des mesures. Il devra s'appuyer sur : 1) la représentativité de la zone sélectionnée le type de connaissance sur la masse d'eau souterraine (existence de documents techniques, avis d'expert, etc.) ; la surface des zones représentatives de la masse d'eau considérée ; la représentation de l'environnement de surface avec le type de culture pour la surface agricole utile. 2) la représentativité du point sélectionné type d'ouvrage (source, forage, puits) ; connaissance sur l'ouvrage (coupe technique, année de mise en exploitation, etc.). Chaque thème pourra être décliné en classes (de 3 à 5) ce qui permettra de créer 2 indices de représentativité semi-quantitatifs : un indice pour chaque zone puis pour chaque point dans la masse d'eau souterraine (combinaison de tous les thèmes) ; 156

156 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France un indice global avec deux versions, prenant en compte toutes les zones puis tous les points de la masse d'eau souterraine (pondération des indices précédents). L'objectif est de pouvoir estimer la représentativité du réseau dans chaque masse d eau via la représentativité de chaque zone et de chaque point. Comparaison entre le réseau théorique et l ensemble des réseaux existants Pendant l'exercice de définition de la stratégie de mise en place du réseau de surveillance, une comparaison avec le RNESQ, seul réseau dont l'agence a la maîtrise d'ouvrage, a été réalisée. Pour un certain nombre de masses d'eau, un nombre de points, une fréquence de prélèvements et les paramètres spécifiques à analyser ont été définis sur la base d'une expertise locale. Cette démarche souffre d'un manque d'harmonisation qu'il convient de résoudre. Le programme de surveillance défini précédemment (densité de sites, éléments et paramètres mesurés, fréquences de prélèvements et d analyses) sera ensuite comparé à ce qui existe actuellement en prenant en compte la totalité des réseaux financés sur fonds publics (suivis DDASS, suivi zones vulnérables, réseaux régionaux pesticides, ) pour faire ressortir les suivis actuels (points, fréquences, paramètres) qui répondent totalement ou partiellement aux besoins du réseau théorique. Le risque de non atteinte du bon état des masses d'eau souterraine a été établi sur la base d'une exploitation des données du milieu disponible. Il est entendu qu'il ne faudra pas se limiter aux contrôles des seuls paramètres utilisés pour la définition du risque. Définition d un réseau optimal Ce sera le résultat de l'étude du prestataire. Il s agit de tirer les leçons de la comparaison précédente pour construire le réseau de surveillance DCE. Le réseau de surveillance optimal est constitué pour être aussi proche que possible du réseau théorique avec des sites du RNESQ, des sites à créer et à inclure dans le RNESQ et des sites appartenant à d autres réseaux (avec d autres maîtres d ouvrage que l Agence). Le nombre de sites de ce réseau sera de l ordre de quelques centaines. Dans le cas des sites inclus dans des réseaux à maîtrise d ouvrage autre que l Agence un accord devra être trouvé entre le maître d ouvrage du réseau et l Agence pour garantir la pérennité du suivi, sachant qu en cas d interruption, l Agence prendra les moyens pour poursuivre les mesures prévues. 157

157 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Figure 1 : socle : méthode 2 Point reconstitué pour le CS Mesure existante du débit BV représenté par le point de mesure Point de prélèvement eau Point intégrateur Estimation du débit 158

158 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 18 Proposition de méthode pour configurer le réseau de contrôle de surveillance de l état des masses d eau souterraine du bassin Rhône Méditerranée et Corse Note rédigée par l Agence de l Eau Rhône Méditerranée et Corse La Directive européenne 2000/60/CE établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l eau impose de mettre en place, d ici fin 2006, des programmes de surveillance (qualité et quantité) permettant de connaître l état des milieux aquatiques et d identifier les causes de leur dégradation, de façon à orienter et évaluer les actions à mettre en œuvre pour que ces milieux atteignent le bon état. La présente note propose une méthode pour adapter et étendre l actuel réseau de surveillance patrimoniale des eaux souterraines du bassin pour qu il puisse répondre à la surveillance des masses d eau souterraines au titre de la Directive Cadre sur le volet «contrôle de surveillance», ceci à l échelle des deux districts Rhône et Côtiers méditerranéens et Corse. 1. Rappels des spécifications pour le contrôle de surveillance Les objectifs du contrôle de surveillance sont les suivants : 1. classer l état des eaux, les Etats devant fournir une carte de chaque district illustrant la classification des états chimiques de chaque masse d eau en utilisant le code couleur spécifié dans la DCE, 2. fournir une image globale et cohérente de l état chimique des eaux souterraines, 3. disposer d informations supplémentaires pour compléter et valider le diagnostic réalisé vis à vis du risque de ne pas atteindre le bon état en 2015, 4. fournir des informations pour évaluer, sur le long terme, les tendances d évolution des concentrations en polluants résultant des activités humaines et de la composition chimique naturelle des eaux souterraines, 5. aider à la définition des programmes d action et contribuer à vérifier leur efficacité afin de mieux cadrer les objectifs. On voit donc que les objectifs du réseau de contrôle de surveillance sont très proches de ceux fixés pour le réseau de surveillance patrimonial des eaux souterraines actuel. Les sites de contrôle retenus devront donner une image la plus représentative possible de l état chimique de chaque masse d eau souterraine, mais aussi, comme l exige la Directive, restituer à l échelle du district une image globalement représentative de l état des eaux souterraines. La sélection des sites de contrôle dans ces masses d eau, les paramètres surveillés sur chaque site et les fréquences de contrôle devront dépendre de la compréhension des systèmes aquifères et des effets des activités humaines sur ces systèmes. Ainsi le groupe de travail européen «Monitoring» recommande que la surveillance des eaux souterraines soit basée sur la compréhension du système 159

159 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France hydrogéologique sur la base de ses écoulements et des pressions qu il supporte (cf. annexe 2 du cahier des charges de 2003). Par ailleurs à l échelle du district, la sélection définitive des sites du réseau de surveillance devra se faire en vérifiant que l ensemble des sites contribue à fournir une image représentative de la situation d ensemble de l état des eaux du district, en cohérence avec la réflexion en cours sur les eaux superficielles. 2. Méthode optimale proposée La méthode envisagée s inscrit dans le prolongement des réflexions déjà menées au niveau national, au niveau des bassins et en région pour la mise en place des réseaux de surveillance de la qualité générale des eaux souterraines et des produits phytosanitaires. Il s agit d une part de vérifier la représentativité des points du réseau de bassin existant et d autre part, de compléter la surveillance sur les masses d eau ou secteurs de masse d eau qui jusqu à présent ne faisaient pas l objet de suivis. On peut distinguer 5 étapes successives dans la démarche : 1. découpage du territoire et des masses d eau souterraines en unités hydrologiques cohérentes en fonction de l organisation des écoulements en bassins versants et systèmes aquifères ou domaines hydrogéologiques (compréhension des systèmes) 2. localisation des sites de surveillance susceptibles d être représentatifs de ces unités (puits, forages, sources, cours d eau), 3. examen des forces motrices (pressions potentielles brutes) à la surface de chaque unité de gestion, 4. croisement avec la vulnérabilité et estimation des impacts potentiels, de leur intensité et type de pressions polluantes, 5. parmi les sites de surveillance identifiés, choix des points de contrôle de surveillance permettant de rendre compte des différents contextes hydrogéologiques et humains du bassin. Etape 1 Il s agit d identifier sur chaque masse d eau des unités d écoulement cohérentes permettant de rendre compte des caractéristiques hydrogéologiques de la masse d eau afin de mieux cibler la nature de la surveillance à mettre en place et le type de point d eau à échantillonner. En fonction de la typologie de la masse d eau et de la nature du sous-sol, on pourra distinguer 5 situations en fonction de la répartition des précipitations efficaces entre ruissellement et infiltration : 1. ruissellement prépondérant (surveillance en cours d eau), 2. infiltration prépondérante en aquifère poreux ou fissuré, 3. coexistence de l infiltration en aquifère poreux ou fissuré et du ruissellement, 4. infiltration prépondérante en aquifère karstique, 5. coexistence du ruissellement et de l infiltration en aquifère karstique (karsts binaires - surveillance des cours d eau amont pertes et sources aval) Principaux éléments à disposition : - référentiel masses d eau souterraine et sous-secteurs de masses d eau, - cartes géologiques et hydrogéologiques à différentes échelles, - référentiel BD Carthage, 160

160 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France - référentiel hydrogéologique BDRHF V1 et travaux d actualisation en cours (V2 en LRO), - résultats de l étude sur les karsts patrimoniaux du bassin, avec identification des principaux systèmes karstiques (ANTEA, BURGEAP 2001 et compléments 2004), - résultats de l étude sur le développement et la persistance des réseaux hydrographiques - appréciation aptitude à l infiltration ou au ruissellement (IDPR ; BRGM 2004) - cf. présentation à la fin de la présente note Etape 2 Il s agit d identifier les points d eau les mieux situés pour être représentatifs de la qualité des eaux de ces unités d écoulement en exploitant les données disponibles sur l hydrogéologie locale. Les choix seront faits selon les recommandations du Cahier des charges national pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Principaux éléments à disposition : - localisation des points de surveillance existants ou potentiels : résultats des travaux de 2001 pour le renforcement du réseau de bassin, bases ADES, BSS, réseaux départementaux, - résultats de l étude sur les karsts patrimoniaux du bassin, avec identification des principales sources et systèmes karstiques (ANTEA, BURGEAP 2001 et compléments 2004) Etape 3 L objectif est de caractériser les forces motrices existantes à l aplomb de chaque unité de drainage en fonction du type d occupation des sols dominant. On exploitera les éléments recueillis sur les pressions dans le cadre des travaux DCE. Etape 4 Il s agit de caractériser les types (ou l absence) de pressions susceptibles d affecter majoritairement chaque unité d écoulement en croisant les couches SIG «forces motrices» et «vulnérabilité intrinsèque». La vulnérabilité sera appréciée à partir des résultats de l étude réalisée par le BRGM en 2003 «Calcul de l'indice de développement et persistance des réseaux (IDPR)» pour les bassins Rhône- Méditerranée et Corse (cf. présentation en fin de note). Ces résultats seront comparés aux résultats obtenus de manière plus «classique» en Bourgogne, Rhône-Alpes et Languedoc-Roussillon. Etape 5 Les éléments obtenus lors des étapes précédentes permettront de sélectionner, en connaissance de cause, les unités d écoulement et les points de surveillance associés, et de rendre compte à la fois de la situation de chaque masse d eau et de la situation d ensemble à l échelle du bassin. On fera intervenir, pour la sélection définitive des points du réseau, les poids respectifs de chaque type d occupation des sols et de pression exercée. 161

161 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 3. Mise en œuvre La méthode présentée ci-dessus est la méthode que l on devrait appliquer de manière optimale. Cependant, en raison de délais extrêmement courts pour la mise en place du réseau et de la nécessité d arrêter les premiers choix de points dès l automne 2004, il est proposé d adapter la démarche présentée ci-avant, en travaillant en premier lieu sur avis d experts et en s appuyant sur leurs connaissances du terrain (implication des DIREN, des Services géologiques régionaux, des hydrogéologues des collectivités et des techniciens des services de l Etat). Les travaux se dérouleront selon les 5 étapes suivantes : Etape 1 : Sur la base du réseau de surveillance existant et des connaissances locales on identifiera «a priori» les masses d eau et les sous-secteurs de masse d eau à surveiller en priorité et sur lesquels implanter les sites de surveillance : un bilan sera fait à l échelle du bassin sur les points de suivi existants (réseau de bassin, réseaux régionaux et locaux, pesticides, nitrates, ), et les masses d eau ou sous-bassins de masse d eau dont ils sont représentatifs, pour chaque masse d eau, en fonction de son type, de ses caractéristiques hydrogéologiques, de sa superficie et des valeurs guides données par le «cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France» pour les densités minimales de point de surveillance, on déterminera a priori le nombre de points de surveillance qu il serait souhaitable de mettre en place. on identifiera ensuite le(s) secteur(s) de masse d eau sur lesquels il serait souhaitable de renforcer le suivi pour mieux caractériser son état Il faut noter que le CDC national préconise que le contrôle de surveillance soit appliqué à toutes les masses d eau souterraines. Dans le cas de masses d eau très hétérogènes, peu vulnérables ou faisant l objet de faibles pressions, on pourra limiter le nombre de points de surveillance et mettre en place un contrôle «aval» intégrateur dans le cas où un cours d eau ou une source importante les draine. A contrario dans le cas de masses d eau stratégiques (ressource AEP, alimentation des milieux aquatiques superficiels,...) soumises à des pressions d intensité et de nature variées dans l espace, il pourra être judicieux de renforcer le nombre de sites de surveillance afin d obtenir un niveau de confiance suffisant des informations collectées pour ces masses d eau. Rq. 1 : pour la surveillance des grandes nappes alluviales du bassin, il serait également intéressant de parvenir à un échantillonnage régulier de l amont vers l aval sur des sites situés dans la plaine alluviale, échelonnés sur les deux rives et peu influencés par la qualité du cours d eau. Rq. 2 : certaines sources de cours d eau situées dans des secteurs peu ou pas anthropisés pourront donner des informations utiles sur les niveaux de références requis pour les eaux de surface (fonds géochimiques). 162

162 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Etape 2 On recherchera les nouveaux points de suivi, avec l aide des hydrogéologues des DIREN, des Services géologiques régionaux, des collectivités et des techniciens des services de l Etat. Les choix seront faits selon les recommandations du Cahier des charges national pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France. Chaque nouveau point proposé devra être représentatif de l état d un secteur aquifère le plus étendu possible et donc ne pas être influencé par des activités situées à proximité immédiate. Il devra permettre de rendre compte de manière assez générale de la qualité «moyenne» de la masse d eau soit à lui tout seul, soit en combinaison avec les éventuels autres points de surveillance implantés sur la masse d eau. Les points devront rendre compte de la qualité intrinsèque de l eau liée à la nature géochimique du réservoir, des contextes environnementaux variés ainsi que de l évolution de cette qualité. Cette évolution étant tributaire en particulier : d éventuelles pollutions dont l occurrence est liée d une part à la vulnérabilité de l aquifère, d autre part à l occupation des sols sur les zones de recharge de l aquifère, de modifications de l équilibre dans l écoulement de la nappe du fait de sollicitations ou d aménagements spécifiques. On retiendra de préférence des sites pour lesquels le renouvellement de l eau est permanent, soit naturellement (sources), soit en raison de pompages réguliers, et dont la zone d alimentation est la plus étendue, au sein d un même aquifère. Il en résulte que les points de surveillance pourront être soit des points de captages exploités, soit des sources. Etape 3 Chaque site retenu fera l objet d une caractérisation sommaire à dire d expert vis à vis de l occupation des sols du sous-bassin qu il est censé représenter (type de pression dominante) et de la vulnérabilité de la ressource. Etape 4 Il s agira de vérifier, à partir des traitements mentionnés aux étapes 3 et 4 du point 2, si les sites de surveillance et les sous bassins qu ils contrôlent sont représentatifs globalement de l occupation des sols et des pressions «moyennes» exercées sur les eaux souterraines à l échelle de chaque masse d eau et à l échelle du district. Cette première vérification nous permettra de corriger le cas échéant certains choix de points. Etape 5 Choix définitif des points en fonction des premières vérifications réalisées en étape 4 du chapitre 3 et des contraintes budgétaires. 4. Echéancier Les principales échéances pourraient être les suivantes : début juillet 2004 : envoi du bilan sur les points de suivi existants (réseau de bassin, réseaux régionaux et locaux, pesticides, nitrates, ) et premières propositions de localisation de nouveaux points de mesure aux DIREN et BRGM mi-septembre 2004 : avis des DIREN et du BRGM sur ces propositions mi décembre : rendu des travaux des groupes régionaux et proposition des points constitutifs du réseau 163

163 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France mi 2005 : rendu des traitements SIG mentionnés aux étapes 3 et 4 du chapitre 2 et première vérification de la représentativité des points (étape 4 du chapitre 3) fin 2005 : dimensionnement définitif du réseau Les étapes 1 et 2 du chapitre 2 sont beaucoup plus longues en terme de réalisation ; elles seront donc appliquées ultérieurement, par exemple lors du prochain plan de gestion. 164

164 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Références bibliographiques : 1. BRGM (1997), Méthode de détermination par système aquifère des niveaux de surveillance de la piézométrie et de la qualité des eaux souterraines Rapport R BRGM (1998), Définition des réseaux de connaissance des eaux souterraines du bassin Adour- Garonne, Rapport BRGM résumé des rapports R et R 39789, 14 p., 3 annexes, 62 p. 3. BRGM (2001) Renforcement du réseau de surveillance qualité et qualité des eaux souterraines du bassin Rhône-Méditerranée-Corse, Rapport BRGM/RP FR 4. BRGM (2004) Calcul de l'indice de développement et persistance des réseaux hydrographiques (IDPR) pour le bassin Rhône Méditerranée Corse. 5. GRAPPE Bourgogne (2001) - Cartographie préliminaire à la mise en place du réseau de suivi des produits phytosanitaires dans les eaux en région Bourgogne. 6. MEED (2003), Cahier des charges pour l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France. 6. Working group 2.7 «Monitoring» (2003), Guidance on Monitoring for the Water Framework Directive, Final Version, 164 p. 165

165 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Analyse du réseau patrimonial de bassin actuel : Fig.1 : Types d occupation des sols dominante dans les impluviums des points de surveillance. Fig. 2 : Usage des points de surveillance. Répartition des points par occupation des sols dominante sur le bassin d'alimentation Agricole 29% Fond géochimique 55% Péri-urbain 3% Agricole + industriel et/ou urbain 8% Industriel 5% Répartition des points par usage de l'eau domestique 4% aucun 16% industriel 4% agricole 2% AEP 74% 166

166 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Indice de persistance des réseaux hydrographiques et appréciation de l aptitude des formations du sous-sol à laisser s infiltrer ou ruisseler les eaux météoriques : La méthodologie de calcul de l'idpr développée par le BRGM permet d'approcher l aptitude des formations du sous-sol à laisser s'infiltrer ou ruisseler les eaux météoritiques. Elle permet d'initier une cartographie régionale de vulnérabilité et par-là même d estimer si les flux de pollution éventuels sont susceptibles d être transférés préférentiellement vers les eaux souterraines ou les eaux de surface. 167

167 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Annexe 19 Recommandations pour l échantillonnage et l analyse des substances phytosanitaires et autres molécules organiques dans le cadre du contrôle de surveillance et du contrôle opérationnel des masses d eau souterraine Introduction Note rédigée par le Service «Métrologie, Monitoring, Analyse» du BRGM La Directive Cadre sur l Eau exige pour la mise en œuvre des programmes de contrôle de la qualité des eaux que ceux-ci permettent «d établir toute tendance à la hausse à long terme de la concentration d un quelconque polluant suite à l activité anthropogénique». Cette exigence a des conséquences sur le mode de collecte, d élaboration et de présentation des données analytiques, notamment pour conclure sur la signification des variations temporelles des valeurs. Du fait des incertitudes imputables à l ensemble du processus conduisant aux résultats analytiques dont chacune de ces données est issue, il est impossible de dégager une tendance pour un polluant si les opérations d échantillonnage et les analyses ne sont pas conduites de manière rigoureuse et si l incertitude de la mesure dans son ensemble, depuis l échantillonnage jusqu à l édition des résultats analytiques, n est pas disponible. La présente note vise à recenser les points qu il serait souhaitable d examiner dans la perspective d actualiser et de compléter le cahier des charges national pour la surveillance de la qualité des eaux souterraines dans le cadre de cette exigence et également du fait de l évolution de l état de l art en échantillonnage et analyse. Les bases de cette révision reposeraient sur : - les travaux de normalisation récents, - l évolution du processus d accréditation des laboratoires et celle des référentiels associés, - les résultats de travaux publiés dans des revues scientifiques et de travaux réalisés au BRGM dans le cadre de programmes de recherche dans le domaine de la métrologie de l environnement. Les points suivants, parties intégrantes de ce cahier des charges, sont examinés afin d inventorier les évolutions possibles du contenu du cahier des charges : l échantillonnage, les analyses, les nouvelles technologies et les aspects liés à la qualité. 1. ECHANTILLONNAGE Le domaine traité ne prend en compte ni la conception des plans d échantillonnage, ni la stratégie d échantillonnage. Il concerne seulement la partie relative à la réalisation pratique de l échantillonnage incluant le conditionnement, le stockage des échantillons et leur conservation. Dans le cadre ainsi défini, il est établi que les opérations liées à l échantillonnage des eaux souterraines ont fait l objet de réactualisations, de compléments et de révisions dans les documents suivants publiés ces trois dernières années : 168

168 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France - Nouvelle version de ISO «Lignes directrices pour la conservation et la manipulation des échantillons d eaux» publiée en 2003 : voir les modifications suggérées en annexe pour mettre en accord les prescriptions du cahier des charges avec les recommandations de cette norme qui complète la version précédente de 1994 et donne des précisions sur les durées maximales de conservation par paramètre ou famille de paramètres; - Norme ISO «Guide général pour l échantillonnage des eaux souterraines» qui fournit des recommandations générales pour l échantillonnage des eaux souterraines ; - Norme ISO : «Lignes directrices pour le contrôle qualité dans l'échantillonnage et la manutention des eaux environnementales» qui constitue une aide à la mise en place de contrôles qualité à l étape d échantillonnage et à l analyse des composantes des incertitudes à cette étape et ainsi permettre d en estimer le niveau ; - Norme ISO : «Lignes directrices pour l'échantillonnage des eaux souterraines sur des sites contaminés» ; - Travaux du groupe d experts du pôle chimie-environnement du COFRAC ( ) sur les exigences techniques requises pour l accréditation des laboratoires et organismes spécialisés en matière d échantillonnage d eaux souterraines ; - Révision des programmes d accréditation des laboratoires COFRAC et (analyses physico-chimiques et microbiologiques des eaux) pour la partie concernant l échantillonnage : retrait du document COFRAC 1006 du référentiel et sa substitution par les normes ISO de la série 5667 : Prélèvement instantané des eaux destinées à la consommation humaine (à la ressource, en production, en distribution), prélèvement automatique avec asservissement au temps, au débit, ; - Travaux AFNOR de la commission T 91 E sur le fascicule FD T «Guide technique de prélèvement pour le suivi sanitaire des eaux en application du Code de la Santé Publique» ; - Fascicule de documentation FD X : guide de bonne pratique pour assurer la qualité d un échantillon (guide méthodologique relatif au suivi des pesticides dans les eaux) : prélèvements et échantillonnage des eaux souterraines dans un forage ; - Travaux BRGM sur la représentativité des échantillons d eaux de forage et l approche de l estimation des incertitudes liées à l échantillonnage (triazines, nitrates, chlorures, solvants halogénés), travaux pour ADEME sur l échantillonnage d eaux souterraines sur un site industriel et travaux sur un bassin karstique en région Centre ; - Travaux dans le cadre du projet européen SWIFT sur les analyses in situ (performances des méthodes d analyses sur sites, incertitudes des mesures, intercomparaison sur site, analyses in situ : O2 dissous, ph, Eh, conductivité, nitrates, ammonium, ). 2. ANALYSES Les analyses de substances phytosanitaires réalisées par les laboratoires dans le cadre de la surveillance des eaux souterraines couvrent environ 350 molécules dont certains rares métabolites (déséthylatrazine, désisopropylatrazine, déséthyldésisopropylatrazine, hydroxyatrazine, déséthylterbuthylazine, hydroxyterbuthylazine principalement). Généralement les laboratoires utilisent, combinent ou adaptent, pour répondre aux besoins exprimés dans le cadre des plans de surveillance de la qualité des eaux souterraines ou superficielles, des méthodes normalisées en étendant le domaine d application de ces méthodes à de nouvelles molécules dont les propriétés physico-chimiques sont proches de celles faisant l objet d une normalisation (Kow, pka, Koc, ). 169

169 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Ces extensions ou ces adaptations doivent faire l objet, pour être recevables, d une démarche de validation rigoureuse : rendement d extraction, limites de quantification, domaine de mesure, fidélité, justesse, robustesse, estimation des incertitudes. Le laboratoire doit donc posséder les compétences requises pour adapter des méthodes analytiques. Ceci peut être démontré selon deux voies : la portée fixe de l accréditation COFRAC en introduisant des méthodes internes ou les portées flexibles de l accréditation COFRAC montrant la compétence générale du laboratoire en validation. Un projet de norme de l AFNOR NF XP «analyse multi-résidus» engagé en , actuellement en attente d une décision finale en l'absence d'évaluation des performances par un essai inter laboratoires, résume la démarche analytique généralement suivie par les laboratoires et précise les contrôles qualité à réaliser à différentes étapes du processus analytique, les outils à mettre en place pour réaliser ces contrôles ainsi que les niveaux de performances à atteindre. Un certain nombre de substances ne font pas l objet de méthodes officiellement reconnues et ne font pour l instant l objet d aucun circuit d inter comparaison, à l exception d une initiative de l Agence de l Eau Loire-Bretagne qui vient de clore un appel d offres régional sur ce sujet. Les molécules suivantes (liste non exhaustive mais représentant les substances les plus couramment demandées) ne sont ni testées dans le cadre d essais d inter comparaison, ni couvertes par un document normatif : - Glyphosate, AMPA, glufosinate - Aminotriazole - Diquat, paraquat - Metaldehyde 2.1. Les méthodes d analyse Les travaux CEN de ces deux dernières années ont conduit à la publication de normes ou ont fait l objet de documents de travail, base de l élaboration des futures normes. Les normes suivantes ont été publiées ces trois dernières années, dans le domaine des analyses de pesticides : -Nitrophénols selon ISO Phénoxyalacanoïques, bentazone et autres herbicides acides selon NF EN ISO Des molécules présentement non couvertes par la normalisation, ont été proposées aux travaux de normalisation CEN ou AFNOR :glyphosate, AMPA, glufosinate, aminotriazole. Les publications de normes définitives ne sont pas attendues avant 2 ou 3 ans. Un projet a été présenté pour glyphosate/ampa à ISO en Restent des molécules, dont la surveillance pour la qualité des eaux souterraines est souhaitée, pour lesquelles aucun consensus professionnel n existe présentement sur le plan des méthodes analytiques : métaldéhyde, diquat, paraquat mais également des produits de dégradation. 170

170 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2.2. Molécules à problèmes Les méthodologies développées pour identifier et quantifier les substances les plus problématiques sont les suivantes : - Cas de glyphosate, AMPA, glufosinate : chromatographie liquide associée à la détection fluorimètrique après dérivation précolonne (réactif : FMOC : 9-Flurenyl-methyloxycarbonyl chloroformate) ou dérivation post-colonne (réactif : OPA : Orthophtaladéhyde). Ces deux méthodes qui sont les plus couramment utilisées par les laboratoires permettent de quantifier ces substances à la limite de quantification de 0.05 µg/l. Des méthodes de pré concentration par évaporation de l eau à analyser sous pression réduite permettent d atteindre cette limite dans le cas de la dérivation post-colonne moins sensible. La chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse encore peu développée pour ces substances devrait permettre de fiabiliser l identification de ces molécules, identification sujette à certaines interrogations avec les méthodes classiques utilisées actuellement. - Cas de Aminotriazole : chromatographie liquide associée à la détection fluorimétrique après dérivation précolonne (réactif : fluorescamine) ou chromatographie en phase gazeuse associée à un détecteur spécifique de l azote (NPD) ou à un spectrométre de masse, après dérivation par acétylation. - Cas de métaldéhyde : l extrait provenant de l échantillon aqueux subit une dérivation DNPH, suivie d une analyse du dérivé formé par chromatographie en phase gazeuse associée à un détecteur thermoionique (GC-NPD) ou couplée avec la spectrométrie de masse (GC-MS). - Cas de diquat, paraquat : La démarche générale consiste pour ces substances, compte tenu de leurs propriétés physico-chimiques, en une extraction liquide-solide sur supports solides à échange de cations, suivie d une analyse quantitative par chromatographie liquide associée à un détecteur UV à barrettes de diodes ( LC-UV/DAD).Leur identification devrait pouvoir être réalisée par chromatographie liquide couplée avec la spectrométrie de masse (LC-MS). - Cas des produits de dégradation ou métabolites : Il n existe pas de méthodes de référence pour un certain nombre de ces produits et les étalons permettant leur quantification et leur identification ne sont pas toujours disponibles. Généralement, les méthodes combinent l extraction liquide-solide SPE et l analyse par LC-MS. Problèmes spécifiques des métabolites : En dehors de métabolites classiques, ceux résultant de la dégradation de certaines triazines notamment, le problème de la disponibilité des standards et de la validation des méthodes analytiques se pose pour en organiser la recherche dans les plans de surveillance des eaux souterraines. 171

171 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 2.3. Extension aux substances prioritaires de la Directive Européenne «33 substances» D autres molécules organiques ou organométalliques faisant l objet d une surveillance dans le cadre de l inventaire des substances prioritaires dans les effluents industriels et appartenant à la liste des substances prioritaires européenne peuvent entrer dans le cadre de plans de surveillance des eaux souterraines. Il s agit des familles chimiques suivantes : -Alkylphénols -Anilines et chloroanilines -Chlorophénols -Organoétains -PBDE ( : Polybromodiphényléthers : retardateurs de flamme) -Chloroalcanes D autres polluants (stéroïdes, bisphénol A, tétrabromobisphénol, résidus pharmaceutiques, biocides), dont la présence est démontrée dans diverses études, pourront faire l objet d investigations futures. Certaines de ces familles, comme dans le cas des substances phytosanitaires, ne font pas l objet de méthodes normalisées. La situation de la normalisation (CEN, AFNOR ou ISO) au regard de l analyse de ces substances, est la suivante : -Alkylphénols : groupe de travail ISO ; projet de norme Pr ISO /2 -Anilines : pas de travaux normatifs CEN ou ISO en cours -Chlorophénols : norme existante ISO Organoétains : Méthode quasi finalisée ISO PBDE : Projet ISO Pr ISO Chloroalcanes : aucune norme existante (extension du domaine d application de NF EN ISO 6468 avec des adaptations). Il existe donc, au même titre que les analyses de pesticides, des besoins en validation importants de la part des laboratoires, des besoins de normalisation de méthodes pour les organismes de normalisation ainsi que de mise en place d essais d intercomparaison pour les organismes organisateurs d essais interlaboratoires. Il est urgent et très important que la normalisation des essais d intercomparaison des laboratoires soit effective dans des délais rapides. 172

172 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 3. NOUVELLES TECHNOLOGIES Les nouvelles technologies mises en œuvre par les laboratoires d analyses environnementales pour la recherche, l identification et la quantification des molécules organiques incluant les substances phytosanitaires et certains métabolites sont de deux types et concernent : -la phase d extraction/concentration des substances présentes dans l eau, avec l émergence de nouveaux procédés (SBSE) et la vulgarisation de méthodes liquide-solide développées ces dix dernières années (SPME, SPE) ; -la phase analytique avec la diffusion, dans les laboratoires, des techniques de couplages qu il s agisse du couplage de la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse relativement classique ou le tandem masse - masse plus récent, ou qu il s agisse du couplage de la chromatographie en phase liquide avec la spectrométrie de masse ou le tandem masse masse. Cette technique s est très récemment implantée dans les laboratoires (ces trois dernières années) ; Elle permet ou devrait permettre, à brève échéance, l analyse et surtout l identification sans ambiguïté de molécules telles que glyphosate, AMPA, aminotriazole, diquat, paraquat, 3.1. Méthodes analytiques : Les méthodes analytiques de séparation, d identification et de quantification des substances phytosanitaires font appel de plus en plus couramment aux techniques de couplage de la chromatographie couplée avec la spectrométrie de masse : GC-MS/MS LC-MS/MS LC-MS Ces méthodes, outre leur meilleure sensibilité et leur meilleure spécificité, possèdent une puissance d identification qui écarte toute suspicion comme c est le cas des méthodes chromatographiques avec détecteurs spécifiques Méthodes d extraction : Aux méthodes classiques d extraction liquide-liquide viennent dans le cas des eaux souterraines peu chargées en matières en suspension et en matières organiques, se substituer ou s ajouter des méthodes d extraction liquide-solide en ligne (avec une phase de préparation manuelle) ou hors ligne (totalement automatisée) : - SPE : Extraction sur phase solide en cartouches ou sur disques (nouvelles phases : polymères, carbone graphité) - SPME : Microextraction sur phase solide (extraction sur fibres imprégnées d un film de phase adsorbante) - SBSE : Extraction sur barreau magnétique revêtu d un film de phase adsorbante - Analyses avec extraction en ligne : Injection directe des échantillons, extraction des polluants en ligne sur une cartouche garnie de phase solide adsorbante et analyse chromatographique. Ces méthodes améliorent la productivité des analyses, assurent une meilleure conservation des échantillons et éliminent la quasi-totalité des solvants dans les procédés analytiques. Elles assurent une meilleure répétabilité et une meilleure reproductibilité des processus analytiques et réduisent les risques de contamination. 173

173 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 4. QUALITE De divers documents de normalisation ou de travaux dans le cadre de l accréditation des laboratoires se dégagent les tendances suivantes pour la fixation de consignes ou exigences en échantillonnage et analyses de substances phytosanitaires : 4.1. Echantillonnage : Les échantillons pour analyses de polluants organiques incluant les substances phytosanitaires sont prélevés dans des flacons en verre nettoyés aux solvants, sans rinçage préalable par l eau prélevée. L accréditation des laboratoires pour l échantillonnage est une possibilité offerte par le COFRAC dans le cadre de la norme ISO Elle représente une reconnaissance des compétences en échantillonnage pour un laboratoire, par un organisme indépendant et une garantie pour les prescripteurs d échantillonnages et d analyses Conditionnement : Pour tous les pesticides sauf ceux ci -dessous, du flaconnage en verre nettoyé aux solvants est utilisé. Pour glyphosate, AMPA, glufosinate, aminotriazole, est préconisé du flaconnage PE. Pour diquat et paraquat, est prescrit du flaconnage PE ou du flaconnage en verre silanisé en raison de l activité de ces molécules envers le verre. Les conditions de transport doivent être telles que la température de l échantillon soit abaissée par rapport à celle relevée lors du prélèvement. Des flacons témoins, des thermomètres enregistreurs, des pastilles de contrôle de température ou tout autre dispositif de surveillance de la température lors du transport devront être prévus Délai extraction ou dérivation après échantillonnage : 48 H maximum, pour la plupart des composés, congélation possible pour glyphosate, AMPA avec conservation d un mois Rendements extraction : Les suivis des performances exprimées en rendement d extraction par cartes de contrôle avec mise en œuvre possible de traceurs constituent une garantie sur le maintien des performances dans le temps. Les performances en termes de rendements obtenus sur ces traceurs doivent se situer dans l intervalle % ou dans la négative pour certaines substances, avoir une reproductibilité satisfaisante. (Méthode EPA 525) 4.5. Identification : Au minimum, trois critères doivent être réunis pour une identification fiable d une substance. Il s agit de trois critères sélectionnés parmi les suivants: temps de rétention + spectre de masse avec rapport d intensité entre pics identifieurs et pics qualifieurs, temps de rétention + spectre UV, temps de rétention sur 2 colonnes de polarité différente Exigence de participation à des essais interlaboratoires, notamment sur les molécules posant problème du fait de l absence de normes : Envisager la mise en place dans les réseaux de surveillance de ce type d essais d intercomparaison ou inciter les organismes d intercomparaison à organiser de tels essais (exemple de l Agence de l Eau Loire-Bretagne fin 2004). Comme déjà souligné en 2.4, il est urgent et très important que la normalisation des essais d intercomparaison des laboratoires soit effective dans des délais rapides. 174

174 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France 4.7. Garantie des Limites de Quantification dans toute série analytique par analyse complète régulière d un échantillon dopé à une concentration équivalant à la limite de quantification : atteindre les exigences européennes en termes d incertitudes à la limite de quantification et au niveau de la limite réglementaire Incertitudes : Du fait de l obligation COFRAC, en application des dispositions de ISO pour les laboratoires à compter du 31 décembre 2004, de disposer des incertitudes de mesures pour tous les paramètres sous accréditation, les laboratoires devraient être en mesure de fournir les résultats affectés de leur incertitude Nécessité d une reconnaissance de validation de nouvelles méthodes non normalisées (portée fixe COFRAC avec méthodes internes, portée flexible COFRAC permettant la reconnaissance des compétences en adaptation/développement) Intercalibration : Il y a urgence à inclure les substances telles que le glyphosate, l AMPA, l aminotriazole, le métaldéhyde, le iquat, le paraquat dans les programmes d essais d intercomparaison pour garantir la reproductibilité des résultats d un laboratoire à l autre. 5. PROPOSITIONS 5.1. Prélèvements et analyses in situ : -Rappeler les référentiels à utiliser et les précautions générales -Exiger des laboratoires ou organismes réalisant des campagnes d échantillonnage de disposer de procédures écrites décrivant les opérations d échantillonnage dans leur détail -Exiger l accréditation des laboratoires pour la réalisation des échantillonnages ponctuels et l échantillonnage des eaux souterraines et les mesures in situ 5.2. Analyses : Pour les molécules analysées récemment dans les programmes de surveillance (glyphosate, AMPA, glufosinate, aminotriazole, diquat, paraquat, métaldéhyde) : -Exigences de performances : incertitudes, limites de quantification, identification -Exigences de validation, d accréditation et de participation à des essais d intercomparaison -Exigences de limite de quantification et d identification Pour l ensemble des molécules : -Exigences de performances : rendement, incertitudes, limites de quantification, identification, traceurs -Exigences de validation, d accréditation et de participation à des essais d intercomparaison -Exigences de limite de quantification et d identification 5.3. Qualité Voir les points 1 à 10 du chapitre IV. 175

175 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Bibliographie ISO /2/3 : Qualité de l eau - Echantillonnage Partie 1 : Lignes directrices pour la conception de programmes d échantillonnage Partie 2 : Lignes directrices sur les techniques d échantillonnage Partie 3 : Lignes directrices pour la conservation et la manutention des échantillons ISO : Qualité de l eau- Echantillonnage -Guide général pour l échantillonnage des eaux souterraines ISO : Qualité de l eau- Echantillonnage- Lignes directrices pour le contrôle de la qualité dans l échantillonnage et la manutention des eaux environnementales ISO : Qualité de l eau- Echantillonnage- Lignes directrices pour l'échantillonnage des eaux souterraines sur des sites contaminés COFRAC programmes 100-1/2 COFRAC «groupes de travail sur échantillonnage des eaux» Projet METREAU «Métrologie de la qualité de l eau Rapport BRGM/RP FR, janvier 2003 Représentativité des échantillons d eau prélevés dans les forages de contrôle : cas des chlorures et des organo-chlorés en solution Rapport BRGM/RP FR, juillet 2003 Surveillance de la qualité des eaux souterraines sur un bassin karstique en région Centre : les Trois Fontaines Rapport BRGM/P FR, juin 2004 Les mécanismes de transfert des produits phytosanitaires du sol vers les nappes et les méthodes d analyse des produits phytosanitaires dans les eaux Rapport BRGM/RP FR, juin 2003 Caractérisation de la contamination des eaux souterraines par les pesticides-phase 1 Rapport final BRGM/RP FR 176

176 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France TABLEAU GENERAL DES METHODES D ANALYSES, DES CONTENANTS POUR LES ECHANTILLONS ET DES DUREES DE CONSERVATION SELON ISO Aluminium NF EN ISO FDT ISO Paramètre Méthode d analyse Alcalinité NF EN ISO Agents de surface anioniques Contenant Conservation Durée maximale de conservation Verreplastique Réfrigérateur 24 H 1-5 C 2 jours EN 903 Verre Acidifié ph 1-2 (H2SO4) Réfrigérateur 1-5 C Verre borosilicaté ou plastique Ammonium NF T /2 Plastique ou verre Argent NF EN ISO FD T ISO Arsenic NF EN ISO NF EN ISO ISO Plastique Verre borosilicaté ou plastique Verre borosilicaté ou plastique Azote kjeldahl NF EN Plastique ou verre Baryum NF EN ISO ISO Bore NF EN ISO XP T ISO /2 Bromures NF EN ISO Cadmium NF EN ISO NF EN ISO 5961 ISO /2 Calcium NF EN ISO Verre borosilicaté ou plastique Verre borosilicaté ou plastique Plastique ou verre Verre borosilicaté ou plastique Verre plastique ou Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié à ph 1-2 (H2SO4) Réfrigérateur 1-5 C Congélation -20 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) ou HCl (cas des hydrures) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié à ph<2 avec H2SO4 Réfrigérateur 1-5 C ou congeler Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) 1 mois 21 jours 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 1 mois 177

177 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France NF EN ISO 7980 Réfrigérateur 1-5 C Carbone Organique NF EN 1484 Verre Acidifié ph jours Total (H2SO4) Réfrigérateur 1-5 C Chlorures NF EN ISO Plastique ou Réfrigérateur 1 mois verre 1-5 C NF EN ISO 7297 Chrome hexavalent NF T Verre ou Réfrigérateur 24 H Chrome total NF EN ISO NF EN 1233 ISO /2 Cobalt NF EN ISO FD T Escherichia coli et bactéries coliformes ISO NF EN ISO (T 90414) Entérocoques NF EN ISO (T 90416) plastique Verre plastique Verre plastique ou ou Récipient stérile contenant 10 mg de thiosulfate de sodium Récipient stérile contenant 10 mg de thiosulfate de sodium Chlorophénols NF EN Verre borosilicaté brun avec couvercle à face téflonnée Conductivité NF EN Plastique ou verre borosilicaté Couleur NF EN ISO 7887 Plastique ou 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C Acidifié à ph < 4 (H3PO4 ou H2SO4) Ajout de thiosulfate de sodium si présence de stérilisant Réfrigérateur 1-5 C 1 mois 1 mois 24 H 24 H 2 jours verre Réfrigérateur 1-5 C 5 jours (abri de la lumière) Cuivre NF EN ISO Verre ou Acidifié ph mois plastique (HNO3) FD T ISO /2 Réfrigérateur 1-5 C Cyanures totaux NF T Plastique ph > 12 avec 7 jours NF EN ISO NaOH DBO5 NF EN /2 Plastique ou Réfrigérateur 24 H 24 H 178

178 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France verre 1-5 C Congélation 1 mois DCO NF T Plastique ou Réfrigérateur 24 H verre 1-5 C acidifié à ph 1-2 (H2SO4) 1 mois Micro-organismes revivifiables 36 C Micro-organismes revivifiables 22 C NF EN ISO 6222 NF EN ISO 6222 Récipient stérile contenant 10 mg de thiosulfate de sodium Récipient stérile contenant 10 Congélation Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C mg de thiosulfate de sodium Dureté totale NF T Plastique Réfrigérateur 1-5 C Fer II Verre Acidifié ph 1-2 borosilicaté (HCl) sans ou plastique oxygène Fer total NF EN ISO Verre Acidifié ph borosilicaté (HNO3) FD T ou plastique Réfrigérateur Fluorures NF EN ISO NF T Plastique ou verre 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C Graisses Méthodes internes Verre Réfrigérateur 1-5 C Hydrocarbures NF T Verre 1 litre Réfrigérateur polycycliques lavé aux 1-5 C aromatiques solvants ou PTFE Indice hydrocarbures NF T Flacon verre NF EN ISO brun lavé 2 aux solvants Indice phénol NF T Verre NF EN ISO Magnésium NF EN ISO NF EN ISO 7980 Manganèse NF EN ISO FD T ISO /2 Verre borosilicaté ou plastique Verre plastique ou Acidifé ph 1-2 (H2SO4 ou HCl) Ajout CuSO4 et H3PO4 (ph < 4) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C Acidifié ph 1-2 (HNO3) Réfrigérateur 1-5 C 24 H 24 H 24 H 7 jours 1 mois 1 mois 24 H 7 jours (24 H si possible) 1 mois 21 jours 1 mois 1 mois 179

179 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France Matières en NF EN 872 Verre ou Réfrigérateur 2 jours suspension plastique 1-5 C Mercure NF T Verre Acidifié ph mois NF EN 1483 borosilicaté avec HNO3 et NF EN ajouter K2Cr2O7 Nitrates NF EN ISO NF EN ISO Nitrites NF EN Organohalogénés volatils Plastique Plastique NF EN ISO NF EN ISO Verre avec couvercle PTFE BTEX NF ISO Verre avec couvercle PTFE Orthophosphates NF EN 1189 NF EN ISO Plastique ou verre (0.05 %) Réfrigérateur 1-5 C Congélation Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C Acidifié à ph 1-2 avec H2SO4 Si présence de chlore libre ajouter du thiosulfate de sodium Réfrigérateur 1-5 C Acidifié à ph 1-2 avec H2SO4 Si présence de chlore ajouter thiosulfate sodium Réfrigérateur 1-5 C Congélateur Organoétains ISO Verre Réfrigérateur 1-5 C Nitrophénols Verre lavé aux solvants Phénoxyalcanoïques, bentazone et Herbicides acides (2,4-D, 2,4,5-T, ) NF EN ISO Verre lavé aux solvants NF EN ISO Verre lavé aux solvants avec Réfrigérateur 1-5 C Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout libre du de 24 H 1 mois 24 H 7 jours 7 jours 1 mois 1 mois 7 jours Extraire si possible immédiatement Extraction sous 24 H de de si de de de si de thiosulfate sodium présence stérilisant Acidifié à ph 1-2 avec HCl. Réfrigérateur Extraction sous 24 H 2 semaines 180

180 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France couvercle 1-5 C avec joint Ajout de face PTFE thiosulfate de sodium si présence de stérilisant Pesticides du groupe Verre lavé Réfrigérateur 2 semaines des carbamates aux solvants 1-5 C avec Ajout de couvercle thiosulfate de avec joint sodium si face PTFE présence de Pesticides organoazotés Pesticides organochlorés, chlorobenzènes Pesticides organophosphorés Glyphosate, AMPA Diquat, paraquat Aminotriazole PCB, NF EN ISO NF EN ISO Verre lavé aux solvants NF EN ISO 6468 Verre lavé aux solvants NF EN Verre lavé aux solvants Méthodes internes (OPA ; FMOC ; LC-Fluorimétrie ou LC-MS) Méthodes internes (Extraction SPE, LC-UV/DAD) Méthodes internes (Dérivation fluorescamine ou Plastique Plastique ou verre silanisé Plastique stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-4 C Congélation Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout thiosulfate sodium présence stérilisant Réfrigérateur 1-5 C Ajout de de si de de de si de de de si de de de si de de de si de de Extraction sous 24 H Extraction sous 24 H Extraction sous 24 H 24 H 1 mois 2 jours 2 jours 181

181 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France acétylation et thiosulfate de analyses LC- sodium si Fluorimétrie ou présence de LC-MS ou GC- stérilisant NPD ou GC-MS) ph NF T Plastique ou Réfrigérateur 6 H verre 1-5 C Phosphore total NF EN 1189 Verre 1 mois NF EN ISO Plastique NF EN ISO Verre plastique Plomb NF ISO Verre ou FD T FD T ISO /2 plastique Potassium NF ISO Verre ou NF T plastique Résidus secs NF T Plastique ou Sélénium NF ISO FD T HYDRURES ISO /2 Silice NF ISO Spores de microorganismes anaérobies sulfito-réducteurs NF T NF EN Escherichia coli NF EN ISO Sulfates NF EN ISO Sulfures verre Verre plastique Plastique Plastique ou Récipient stérile contenant 10 mg de thiosulfate de sodium Récipient stérile contenant 10 mg de thiosulfate de sodium Verre ou plastique Acidifié à ph 1-2 avec H2SO4 Congélation 20 C Acidifié à ph 1-2 avec HNO3 Acidifié à ph 1-2 avec HNO3 1 mois 1 mois 1 mois Acidifié à ph mois avec HNO3 Réfrigérateur 24 H 1-5 C ou Acidifié à ph mois avec HNO3 Acidifié à ph 1-2 avec HNO3 Réfrigérer entre 1 et 5 C Réfrigérateur 1-5 C Réfrigérateur 1-5 C 1 mois 1 mois 24 H 24 H Réfrigérateur 1 mois 1-5 C Réfrigérateur 1 semaine 1-5 C Fixer sur site en ajoutant 2 ml de solution d acétate de zinc à 10 % / L Si l échantillon contient du 182

182 Complément au cahier des charges sur l évolution des réseaux de surveillance des eaux souterraines en France chlore, ajouter 80 mg d acide ascorbique pour 100 ml d échantillon avant analyse. Turbidité NF EN ISO 7027 Verre ou Réfrigérateur 24 H plastique 1-5 C Zinc NF ISO Verre ou Acidifié à ph mois FD T plastique avec HNO3 ISO /2 Matières constitutives du contenant : Plastique : Matière plastique [polyéthylène, PTFE (polytétrafluoroéthylène), PVC (polychlorure de vinyle), PET (polyéthylène téréphtalate) Verre = verre Verre borosilicaté 183