Pollution aquatique : redonner de l'eau de bonne qualité à la nature

Imaginez que pour améliorer la qualité des eaux, ce soient les paysages naturels qui se chargent eux-mêmes de l'épuration ?  Une utopie devenue aujourd'hui une réalité, grâce à l'ingénierie écologique.

Que deviennent les produits phytosanitaires utilisés sur les parcelles agricoles ? Outre les bénéfices qu’en retirent les plantes, une partie se dépose sur les sols, une autre est  emportée par le vent. Dans un cas comme dans l’autre, ils rejoignent les milieux aquatiques plus ou moins proches, engendrant alors une pollution diffuse. A Irstea, l’ingénierie écologique est mobilisée pour limiter les impacts de la pollution agricole dans les milieux aquatiques. Ces travaux  sont aujourd'hui essentiels pour permettre à la France de relever le défi du bon état écologique de ses cours d'eau, conformément aux exigences de la Directive Cadre sur l'Eau. Concrètement, sur la mare de Rampillon, dans la Seine et Marne et sur les terrains d’étude du Beaujolais, au nord de Lyon, les paysages naturels se chargent eux-mêmes de l’épuration des eaux agricoles avant leur retour dans la rivière.

Grand prix national du génie écologique 2014

Deux prix pour Irstea

Traiter naturellement une pollution anthropique avec l’ingénierie écologique

Dans la Seine et Marne, l’aquifère du Champigny alimente en eau potable un million de  concitoyens. La bonne qualité de cette ressource est donc primordiale. Toutefois, dans cette région très agricole, les eaux de ruissellement et les eaux de drainage emportent avec elles les excès d'engrais et de pesticides : une partie de ces polluants se retrouve au final dans la nappe phréatique. Des actions d’ingénierie écologique sont alors mises en oeuvre pour collecter les eaux de ruissellement en amont de la zone de captage puis dégrader de manière naturelle les contaminants. Pour cela, d'ingénieux bassins épurateurs créés par les chercheurs d’Irstea ont ainsi vu le jour à Rampillon. Ce sont les zones tampons humides artificielles.

Le vivant en action !

Schéma du fonctionnement d'une zone tampon humide artificielle (Cliquez pour agrandir la photo) © Aqui'BrieParfaitement intégrée au paysage, la zone tampon humide artificielle n’en est pas moins le fruit d’un aménagement complexe qui capte et ralentit les eaux des champs pour les rediriger vers des bassins. Là, les actions combinées du soleil, des bactéries (présentes dans le milieu) et des plantes, dégradent de manière naturelle les pesticides et les nitrates. C’est un processus long qui demande du temps. Ainsi, plus le temps de séjour dans la zone tampon humide est long, plus la dégradation est effective. L'idéal consisterait donc à allonger le cheminement de l'eau. Cependant, plus les bassins sont vastes, plus ils empiètent  sur la surface agricole.

Le défi scientifique est alors de trouver comment piéger le plus de contaminants possible dans un minimum d'espace. L’installation de diguettes dans les bassins est une des solutions testées par les chercheurs. En fragmentant l’espace, elles allongent de manière significative le parcours hydraulique, le tout dans un volume réduit. Les résultats sont aujourd'hui satisfaisants : 50 % des polluants, toutes molécules confondues, sont dégradés à la sortie des zones tampons humides. Couplé à un usage réduit de pesticides, les deux actions ont l’ambition de réduire de 75 % la pollution par les pesticides.
Cette expérimentation ne concerne pour le moment qu’un bassin versant de 400 hectares. Elle pourrait être prochainement généralisée à d’autres bassins versants drainés, ce qui concerne 10 % des terres agricoles en France.

[Reportage] L'eau qui se dépollue - Universcience

A Rampillon en Seine-et-Marne, un projet pilote de dépollution des eaux agricoles est en cours d'expérimentation.

Pollution diffuse : l’ingénierie écologique stoppe les contaminations

Depuis 2008, le plan Ecophyto, initiative ministérielle lancée à la suite du Grenelle de l’environnement, agit pour la réduction de l’utilisation des pesticides. En complément de cette mesure, des scientifiques d’Irstea mettent au point des dispositifs capables de protéger les milieux aquatiques de la pollution diffuse. En particulier, l’ingénierie écologique permet d’utiliser des éléments du paysage pour limiter les transferts de contaminant au cours de leur trajet vers les cours d’eau.

Les zones tampons sèches, placées entre les parcelles et les rivières, permettent notamment d’intercepter la dérive de pulvérisation et les ruissellements transportant des contaminants. Parmi celles-ci, les chercheurs travaillent plus particulièrement sur les bandes enherbées. Larges de 5m ou plus, elles se composent idéalement d’un gazon de graminées le plus dense possible et d’une hauteur d’environ 10 à 15 cm. Ce dispositif, d’apparence assez simple, a la délicate mission de stopper les polluants. En freinant le ruissellement et en favorisant l’infiltration de l’eau, la végétation permet la fixation des produits phytosanitaires à la surface du sol riche en matière organique. Dès lors, les micro-organismes et les processus abiotiques entrent en action et dégradent les molécules retenues.

Un aménagement écologique efficace contre la pollution agricole

Bande enherbée entre un champ et un cours d'eau © Irstea / G. Le HénaffLes chercheurs d’Irstea ont mis à l’épreuve leurs bandes enherbées dans des milieux à forts transferts hydriques où les ruissellements sont difficiles à retenir. Par exemple, dans le Nord Beaujolais, où le sol sableux d’origine granitique est très filtrant. Leurs résultats sont formels : même avec de grandes vitesses d’infiltration, les zones tampons retiennent plus de 50 % des pesticides. Encore mieux, ces derniers sont bien dégradés et ne s’accumulent pas dans le sol. Attention, cependant pour que la bande enherbée soit efficace, trois conditions sont nécessaires :

  • Un sol homogène et perméable, pour éviter que l’eau ne suive un chemin préférentiel et soit ainsi plus difficile à retenir.
  • Un sol peu humide et surtout non saturé en eau, pour permettre aux contaminants de se fixer. En effet les flux entrant sur une surface saturée ne peuvent pas s’infiltrer et les polluants peuvent être entrainés en surface ou sub-surface jusqu’au cours d’’eau.
  • La bande enherbée doit recevoir un ruissellement diffus. Les cours circuits ainsi que les écoulements concentrés perturbent l’efficacité comme dans le cas de drainage souterrain, de rigoles d’érosion ou d’assainissement, de traces de roues, d’ornières  et d’entrées de parcelles.

L'enjeu aujourd'hui est d'adapter les dimensions et la position des bandes enherbées à chaque situation de terrain pour optimiser leur efficacité. A cet effet, les recherches en collaboration avec l'Onema et le Ministère de l'Agriculture se poursuivent afin de fournir des outils d'aide à la décision aux décideurs publics et aux acteurs des territoires.