Qualité hydrobiologique des hydrosystèmes : quels outils pour quel objectif? L. VOLATIER et C. DURRIEU Laboratoire des Sciences de l Environnement /ENTPE 1
PLAN DE LA PRESENTATION 1. Directive Cadre sur l Eau 2. Bio-indicateurs DCE 3. Travaux de recherche en lien avec DCE 4. Illustrations 2
DCE - LE CADRE GENERAL Protection, maintien ou restauration de tous les hydrosystèmes Gestion intégrée : concilier usages et exigences Transparence des coûts Information et participation du public Objectifs de résultats Directive 2000/60/CE du 23/10/200 Loi du 21 avril 2004 3
DCE - LES OBJECTIFS ENVIRONNEMENTAUX Réduction des émissions de substances prioritaires Suppression des émissions de substances dangereuses Assurée la continuité écologique des cours d eau - Longitudinale et latérale 4
DCE - OBJECTIFS ENVIRONNEMENTAUX Respect des normes relatives aux zones protégées - Zones de captage - Zones sensibles : pollution par les eaux résiduaires - Zones vulnérables : pollution par les nitrates d origine agricole - Zones de protection des habitats : Sites Natura 2000 Atteindre le «bon état» en 2015 - Eaux de surface : état chimique et écologique - Eaux souterraines : état chimique et état quantitatif Projet de Directive fille sur la protection des eaux souterraines 5
DCE EAUX DE SURFACE De nouvelles approches : Circulaire DCE 2005-11 du 29/04/2005 - Des unités homogènes les masses d eau - Des critères généraux typologie des masses d eau - Fin des valeurs seuils uniques écart à la référence Un type de masse d eau. Une référence. Un seuil de «bon état» 6
DCE EAUX DE SURFACE 2015 Bon état chimique : approche «substances» Respects des normes de qualité environnementale (Annexe X de la DCE, Décision 2455/2001) Bon état écologique : approche «biologique» - Paramètres biologiques - Paramètres physico-chimiques soutenant la biologie. Référentiels. Outils d évaluation. Seuils - écart à une référence Circulaire du 28 juillet 2005 7
DCE LA LOGIQUE DU «BON ETAT» Etat chimique Etat biologique. Substances prioritaires. Biologie. Substances dangereuses. Physico-chimiques. Micro-polluants 2 classes 5 classes. Respect. Très bon : variabilité naturelle. Non-respect. Bon : 25% d écart à la réf. Moyen. Médiocre. Mauvais Bon état : État chimique respecté ET État écologique au moins «bon» 8
DCE INDICES BIOLOGIQUES, COURS D EAU Référentiels et seuil de «bon état» - Invertébrés : IBGN (NFT90-350) - Diatomées : IBD (NFT-354) - Poisson : IPR (NF T90-344) Référentiels et seuil de «bon état» restant à définir - Oligochètes : IOBS (NF T90-390) - Macrophytes : IMR (NF T90-395) Au minimum, un «végétal» et un «animal» 9
INDICES BIOLOGIQUES Poisson Oligochètes Invertébrés Macrophytes Diatomées 10
INDICES BIOLOGIQUES Pêches (IPR) : terrain - Electriques à pied (milieux lotiques) - Electriques embarquées (milieux profonds) - Au filet (milieux lentiques et profonds : IBL) Composition spécifique, abondance, poids Invertébrés (IBGN) : terrain et labo - sur substrats naturels (hauteur d eau < 1m) - sur substrats artificiels (hauteur d eau > 1m) Composition taxonomique, abondance 11
INDICES BIOLOGIQUES Diatomées (IBD) : terrain + labo - sur substrats naturels : macrophytes, cailloux - sur substrats artificiels importés ou présents (berges non accessibles) Composition taxonomique Abondance 12
DCE MISE EN OEUVRE. État des lieux. Réseaux de référence. Réseaux de surveillance : vision état général. Réseaux de contrôle : actions. Réseaux d enquête : vérification de ce qui a été fait Circulaire DCE 2006-16 13 juillet 2006 13
DCE : ACTUELLEMENT Application de méthodes nationales Réflexion sur les seuils de référence Mise en place des réseaux DCE : DANS LE FUTUR Harmonisation des systèmes d évaluation Procédures d étalonnage inter-etats Membres 14
DCE PERSPECTIVES DE RECHERCHE. Systèmes d évaluation - Modèles biologiques - Paramètres biologiques - Traitement des données INDICATEURS BIOLOGIQUES. Relation «pression-impacts» - Caractérisation de l exposition. Systèmes de surveillance ETAT ECOLOGIQUE Continuer d avancer dans un esprit DCE! 15
APPROCHES BIOLOGIQUES.. QUELQUES GENERALITES 16
ECOTOXICITE : DEUX APPROCHES REJET Nature du flux polluant émis Intensité de la perturbation 1 Danger EFFETS SUR LES ORGANISMES Létaux, Sublétaux Structure, Métabolisme SCENARIO D EXPOSITION. Dynamique de la perturbation. Devenir des polluants : 1 Risque répartition dans les compartiments biotiques et abiotiques, dégradation Biodisponibilité Voie d exposition. Spéciation chimique 17
DIFFERENTES ECHELLES DE TRAVAIL Madigou, 2004 Canivet, 2001 18
COMPLEXITE BIOLOGIQUE Tests mono-spécifiques Tests pluri-spécifiques Tests d écotoxicité normalisés COMPLEXITE EXPERIMENTALE Essais de laboratoire Essais pilotes intérieur/extérieur Contrôle Tests sur des communautés Communautés reconstituées Essais pilotes enclos & dérivation Communautés naturelles IBGN, IBD.. Essais in situ Réalisme 19
DIFFERENTS MODELES BIOLOGIQUES Producteurs primaires, Herbivores, DIFFERENTES ECHELLES D OBSERVATION Communauté > Population > Individu > Cellule DIFFERENTS CRITERES -Structure - Métabolisme 20
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS?. Choix des indicateurs et biomarqueurs - Nature du rejet - Réactivité de la biocénose testée (pollution ponctuelle, chronique.. - Représentativité écologique - Compartiments impactés : colonne d eau, sédiment. Le but : toxicité potentielle / évaluation d impact / mécanisme d action - Approches simplifiées - Approches plus «réalistes» 21
APPROCHES BIOLOGIQUES..QUELQUES EXEMPLES 22
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS? Différentes démarches permettent d évaluer l atteinte des écosystèmes Etude de communautés périphytiques (biomasse algues, bactéries, activités enzymatiques (Laurence Volatier) Biocapteurs et monitoring des écosystèmes (Claude Durrieu) Méthodologie d identification et d étude de la fonctionnalité des zones humides (Laurent Eisenlohr) Etablissement de guides d Evaluation des Risques Ecotoxicologiques (ERE) pour évaluer l impact sur l environnement d émissions d effluents routiers et de sédiments de dragage. (Céline Chouteau) 23
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS? Etude de communautés périphytiques en batch et canaux (Laurence Volatier) Dispositif permettant de croiser l effet des polluants et de la vitesse d écoulement Possibilité de travailler avec d autres compartiments biotiques et abiotiques Etude d interactions biotiques / biotiques et biotiques / abiotiques 24
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS? Les biocapteurs à cellules algales pour le monitoring des écosystèmes aquatiques (Claude Durrieu) Evaluation qualitative de la qualité des milieux Excellente représentativité écologique L objectif est la mise en place d une surveillance in situ et en continu 25
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS? Zones humides : localisation et identification de leur fonctionnalité (Laurent Eisenlhor) Rôle dans le fonctionnement hydrologique des bassins versants Nécessité de les localiser toutes pour les recenser et les préserver dans les projets routiers Elles doivent impérativement être prises en considération pour atteindre les objectifs de la DCE 26
QUELS OUTILS POUR QUELLES QUESTIONS? Etablissement de guides méthodologiques pour l Evaluation des Risques Ecotoxicologiques (ERE) (Céline Chouteau) Eléments de méthodologie permettant d évaluer les risques pour les écosystèmes Scénario présenté : mise en place d un bassin de dépollution d ouvrage routier avec rejet dans un cours d eau Bilan d opérations de dragage; réalisation d un guide pour une prise en compte des exigences environnementales Réponse aux exigences de la DCE 27
L eau Un patrimoine écologique Une ressource Photo : L. Lassabatère 28