Réduire les flux de pesticides et nitrate par une zone tampon humide artificielle : Site pilote de Rampillon.

Réduire les flux de pesticides et nitrate par une zone tampon humide artificielle : Site pilote de Rampillon. Julien TOURNEBIZE, Cédric CHAUMONT, Hocine HENINE, Bernard VINCENT, Sarra KCHOUK, Ulo MANDER, François BIRMANT* Présenté par Bernard VINCENT Unité de Recherche Hydrosystèmes and Bioprocédés Irstea, Groupement d Antony * AQUI Brie www.irstea.fr

2 Le drainage agricole en Seine et Marne Aquifère du Champigny (schématiquement) Plus de 50% de la SAU est drainée

Spécificité de la recharge du Champigny FORTE INTÉRACTION DES EAUX DE SURFACE (DRAINÉES OU PAS) AVEC L AQUIFÈRE 3 Infiltration directe Exemple d un gouffre Forte vulnérabilité aux pollutions diffuses

3 actions complémentaires 4 1 Pollution ponctuelle : Sécurisation des installations 2 Pression polluante : Adaptation des stratégies d'application des pesticides 3 Ouvrage compensateur : Traitement de l'eau agricole à l intérieur des petits bassins versants ruraux.

5 L ingénierie écologique DEVELOPPEMENT D UNE INGENIERIE ECOLOGIQUE AU SERVICE DE LA QUALITE DE L EAU Valorisation du services écosystémiques : fonction de régulation des flux

6 Les zones tampons Interception des flux d eau (eau = vecteur de transport) Une zone tampon est une interface entre les surfaces de production agricole et le milieu naturel A chaque type d écoulement, sa zone tampon IMPORTANCE DU DIAGNOSTIC HYDROLOGIQUE Les bandes enherbées Les fossés végétalisés Les zones forestières Les zones humides (naturelles ou artificielles) Les bassins de rétention Groupe Technique ZONE TAMPON, piloté par ONEMA et Irstea

Le bassin versant de Rampillon : un exemple OBJECTIF DE REDUCTION DES TRANSFERTS DE PESTICIDES BV TOTALEMENT DRAINÉ DE 400HA 7 Rampillon Collecteur enterré Ru des gouffres Zone de gouffres Fermes Les vaux Fossé d assainissement 7

8 Co-construction: un processus PAS A PAS 2005 2006 2007 2008 2009 Pesticide Transfer are shown to evidence by intensive monitoring Convincing reticent farmers Explanation why?

9 5.00 4.50 Application Prochloraz Ethofumesate S-Métolachlore Volume crue : 9000m3 150 140 130 4.00 120 110 3.50 100 µg/l 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 Conc Moy Bentazone Conc Moy S-Métolachlore Conc Moy Carbofuran Conc Moy Ehtofumesate Conc Moy Prochloraz Bentazone S-Métolachlore Carbofuran Ehtofumesate Prochloraz Débit (l/s) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 l/s 0.00 0 08/04/2007 18/04/2007 28/04/2007 08/05/2007 18/05/2007 28/05/2007 07/06/2007 17/06/2007 27/06/2007

10 Co-construction: un processus PAS A PAS 2005 2006 2007 2008 2009 Pesticide Transfer are shown to evidence by intensive monitoring Discussion and proposition of theoretical solutions Convincing reticent farmers Explanation why? Concepts of buffer zones from scientist Exchange with farmers Co-construction of wetland implementation

Réunion plénière et visite de sites Irstea 11

12 Concertation sur les dispositifs projetés CW 2: 1701m² CW 3: 3380m² CW 6 and 9: 3749 m² CW 12: 823m² CW 4: 493m² CW 8: 5661m² CW 1: 4680m² CW 10: 1600m² CW 13, large basin CW 11: 793m² CW 7: 1110m² improved pond CW 5: 1600m² Caption the scientists preliminary compromise scheme with 12 constructed wetlands + a large basin the second proposal with five constructed wetlands + a large basin the implemented scheme + a large basin

Localisation finale des ZTHA 13 Nouvelle ZTHA individuelle Nouvelle ZTHA collective Adaptation d une mare existante Nouvelle ZTHA individuelle Réunion générale 08/04/08

Evolution du nombre et de la surface des ZTHA 14

15 Co-construction: un processus PAS A PAS 2005 2006 2007 2008 2009 Pesticide Transfer are shown to evidence by intensive monitoring Discussion and proposition of theoretical solutions Geotechnical Survey Convincing reticent farmers Explanation why? Concepts of buffer zones from scientist Exchange with farmers Co-construction of wetland implementation

Etude géotechnique 16

17 Co-construction: un processus PAS A PAS 2005 2006 2007 2008 2009 Pesticide Transfer are shown to evidence by intensive monitoring Discussion and proposition of theoretical solutions Geotechnical Survey Looking for fundings Convincing reticent farmers Explanation why? Concepts of buffer zones Design Contractor proposal from scientist Exchange with farmers Co-construction of wetland implementation

18 Ingénierie 18

19 Co-construction: un processus PAS A PAS 2005 2006 2007 2008 2009-2010 Pesticide Transfer are shown to evidence by intensive monitoring Discussion and proposition of theoretical solutions Geotechnical Survey Looking for fundings Convincing reticent farmers Explanation why? Concepts of buffer zones from scientist Exchange with farmers Design Contractor proposal Co-construction of wetland implementation Construction

20 20

21 Co-construction: un processus PAS A PAS Tournebize et al., 2012

22 Le cas de Rampillon Déploiement des zones tampon sur le Champigny

23 La ZTHA collective 14000M² ET 4000M3 POUR 400HA Réunion générale 08/04/08

Exutoire bassin versant - Suivi du débit en continu - Echantillonnage automatique des eaux pour suivi qualité Eléments de suivi 24 Sortie zone humide - Ouvrage de vidange - Suivi du débit et des nitrates en continu - Echantillonnage automatique des eaux pour suivi qualité Zone humide : Surface = 1ha (0.28% du BV) Volume = 4000 m3 Entrée zone humide - Vanne de gestion de l alimentation de l ouvrage - Suivi pluviométrique - Suivi du débit et des nitrates en continu - Echantillonnage automatique des eaux pour suivi qualité

Instrumentation 25 Vanne d alimentation en entrée de zone humide Station d échantillonnage et de suivi du débit Ouvrage de vidange en sortie de zone humide avec Sondes de mesure et crépine de prélèvement Station exutoire depuis 2005

Suivi hydrologique 2012-2013 26 Débit en L/s ou mm de pluie ou de drainage 600 500 400 300 200 100 Chronique de pluie et de débit à l'échelle du bassin versant de Rampillon du 01/11/12 au 02/07/13 Débit du bassin versant 355 ha Pluie cumulée en mm Lame d'eau drainée cumulée en mm Pluviométrie 619 mm Lame d eau drainée de 255 mm Soit Un volume de 907 000 m3 0 01/11/12 01/12/12 31/12/12 30/01/13 01/03/13 31/03/13 30/04/13 30/05/13 29/06/13

Résultats: Nitrate LIXIVIATION DEPUIS LE BV DE 39 KG N/HA CONC MOY 67 MG/L 27 Baisse de la Concentration : - 20 mg/l 80% des concentrations < 50 mg/l Efficacité dépendante du tps de séjour

Résultats : 100 pesticides analysés PREMIERS RESULTATS 2.5 KG DE MA / HA EN 2012/2013 28

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Atrazine déséthyl Bentazone AMPA Chloridazone Lenacile Atrazine Glyphosate Imazamox Métazachlor Pendimethaline Imidaclopride Tebuconazole Metamitrone Isoproturon Mesotrione Nicosulfuron Cyproconazole Dimetachlore Epoxyconazole 2,4-MCPA Azoxystrobine Clopyralid Ethofumesate Fluroxypyr CHLOROTOLU Boscalid Propiconazole Propyzamide Quinmerac Atrazine déisopropyl Flusilazole Pirimicarbe MA appliquées non analysées : 8 MA appliquées non détectées : 30 MA appliquées détectées : 62 Fréquence de détection 2012/2013* 29 RAM RAV REX

30 Résultats : 100 pesticides analysés PREMIERS RESULTATS 2012-2013 : moyenne globales des concentrations de flux Efficacité sur la réduction des concentrations >50%

31 Gamme d efficacité selon les pesticides 0-25% 25-50% 50-80% 80-100% MESOSULFMETHYL PROPICONAZOLE ACLONIFEN ATRAZINE DEETATRAZINE AZOXYSTROBINE METAMITRONE CHLORIDAZON ISOPROTURON 2,4 MCPA DIFLUFENICALINE DIMETACHLORE CHLORTOLURON BENTAZONE DIMETHENAM EPOXICONAZOLE CYPROCONAZOLE IMIDACLOPRID BENTAZONE NAPROPAMIDE IMAZAMOX QUINMERAC S-METALACHLORE PENDIMETHALINE FLUROXYPYR MESOTRIONE METAMITRONE TEBUCONAZOLE CLOPYRALID METOLACHLORE TRIFLUSULFURONMETHYL FLUOXASTROBINE ETHEPHON GLYPHOSATE METAZACHLOR AMPA LENACIL BOSCALID CLOMAZONE Efficacité variable selon les molécules : - Propriétés des MA - Fonctionnement hydraulique (tps de séjour) - Saisonnalité (facteur abiotique)

32 Facteurs favorisant la dissipation des polluants d origine agricole : 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Nombre d'études Anoxie /Potentiel Redox Temps de résidence Végétation Variation de hauteur de nappe Teneur en carbon organique Charge polluante Chemin hydraulique La végétation : des rôles indirects - Ralentissement des écoulements - Favorise l activité microbienne - Participe à la biodiversité Phytostimulation

33 Cumul des applications (kg) / Débit drainé (l/s) Dynamique de flux 800 350 Débit exutoire en L/s 700 Traitement pesticide 300 Bassin versant 600 Entrée ZTHA Sortie ZTHA 250 500 200 400 300 Amélioration de la stratégie d interception 100 200 100 50 150 Cumul (mg) 0 0 juil.-12 août-12 oct.-12 déc.-12 janv.-13 mars-13 mai-13 juin-13 août-13 oct.-13

34 Résultats : 100 pesticides analysés PREMIER BILAN Flux exportés du Bv drainé : 0.16% A l échelle de la ZTHA Interception de 41% des flux A l échelle du BV Ratio mesuré INLET/OUTLET Conc 57% Flux moyen entre 20% et 70% AMELIORER LA STRATEGIE D INTERCEPTION

35 Production de références PRIX NATIONAL DU GÉNIE ECOLOGIQUE 2014 Guide "dispositifs enherbés" Corpen Projet Artwet Guide zone tampon rivulaires Projet Phytoret Groupe technique ZT de l ONEMA un site web zonestampons.onema.fr Processus de co-contruction Une solide base théorique et pratique Efficience des zones tampon / intérêt du génie écologique

Les ZTHA : un potentiel réel, mais des limites Forte variabilité des performances Ce n est pas un permis de polluer mais une action complémentaire Effetdesite:troppetit Ce que l on ne sait pas encore concernant : Les pesticides : élimination totale ou création de métabolites Aide à la conception : Pas de modèle prédictif ad hoc, mais des retours d expérience, diffusés sous forme de guides techniques(avec l ONEMA) 36

37 Inauguration officielle Octobre 2012 Irstea / AQUI Brie Les partenaires financiers Le maire et les agriculteurs Merci de votre attention Avec le soutien de l Agence de l Eau Seine Normandie