Etangs, pesticides et effets épurateurs des retenues (Le Cor 2021)

La très intéressante thèse de François Le Cor, consacrée à l'étude des pesticides et de leurs produits de transformation dans l'eau des têtes de bassin versant, particulièrement dans les systèmes d'étangs, a été publiée en ligne. Ce travail confirme que les retenues d'eau ont un pouvoir épurateur vis-à-vis des intrants chimiques indésirables. Tout le contraire de ce qui avait été affirmé par certains acteurs publics (agences de l'eau, OFB, syndicat de rivières) sur la soi-disant capacité d'auto-épuration de la rivière par destruction de ses ouvrages hydrauliques et de ses retenues. Cette manipulation flagrante de l'opinion dans les années 2010 avait contribué à miner la crédibilité des politiques de continuité écologique, fondées sur la négation de tout intérêt des ouvrages et sur la survalorisation des effets positifs de leur disparition.  

Résumé de la thèse

"L’utilisation des produits de protection des plantes (PPP) dans les systèmes agricoles conventionnels depuis les années 1960 a conduit à une large contamination des écosystèmes aquatiques. Des travaux récents ont mis en évidence un transfert de PPP depuis les parcelles agricoles vers les cours d’eau de tête de bassin versant (BV) ainsi que vers les plans d’eau qui ponctuent ces réseaux hydrographiques: les étangs. En aval de ces derniers, les concentrations en PPP dissous mesurées étaient significativement plus basses qu’en amont, traduisant un effet tampon de ces systèmes lentiques.

Dans le cadre des travaux de thèse présentés, nous nous sommes fixés pour objectif d’apprécier, d’une part, l’occurrence des PPP au sein de ces masses d’eau de tête de BV, et, d’autre part, de leurs produits de transformation (TP). Ensuite, nous nous sommes attachés à déterminer l’abattement des PPP et TP par l’étang dans les fractions dissoutes et particulaires. En complément, le suivi de la contamination de différentes matrices environnementales (i.e. eau, sédiments, ichtyofaune) au sein de l’étang a été entrepris dans l’objectif d’apporter des éléments d’appréciation des processus susceptibles d’intervenir dans cet abattement. La mise en place de stations de prélèvement asservies au volume en entrée et en sortie d’étang de barrage a permis un échantillonnage exhaustif des masses d’eau de tête de BV durant un cycle piscicole complet. Ensuite, le suivi mensuel des compartiments sédimentaires et aquatiques, ainsi que l’échantillonnage en début et fin de cycle piscicole des poissons produits, ont permis d’apprécier les contaminations des différentes matrices sélectionnées. La méthodologie analytique mise en œuvre, basée sur la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem a permis la recherche de composés d’intérêts, en lien avec les traitements réalisés sur le bassin versant, dans les différentes matrices échantillonnées.

Ces travaux de thèse mettent en évidence l’occurrence des PPP et de certains TP dès la base du réseau hydrographique. Les échantillons d’eau récoltés attestent de la présence a minima de cinq composés différents par échantillon, à des concentrations maximales cumulées pouvant atteindre 27 µg/L en amont. Les TP représentent plus de 50 % des composés détectés. En aval de l’étang, les concentrations maximales (2,2 µg/L) ainsi que le nombre de composés détectés sont atténués. Le suivi annuel des volumes d’eau ainsi que des quantités de matières en suspension a permis de réaliser un bilan des flux amont/aval des contaminants, mettant en avant l’abattement de 74,2 % des quantités globales en PPP et TP. L’exploration des compartiments intra-étang met en évidence la présence majoritaire des TP dans la colonne d’eau et, selon les molécules, la diminution de leur concentration moyenne au cours du cycle piscicole avec des maximums observés lors des premières précipitations qui font suite aux périodes d’épandage sur les parcelles agricoles. De même, dans les sédiments, certains PPP et TP présentent des diminutions significatives de leurs concentrations moyennes au cours de ce cycle. Enfin, nous avons mis en évidence l’accumulation de prosulfocarbe chez trois espèces de poisson d’étang (C. carpio, S. erythrophthalmus et T. tinca) pendant le cycle piscicole, en lien avec la contamination constatée dans les sédiments de l’étang au cours de l’année.

Les résultats obtenus fournissent des données de référence sur l’occurrence des PPP/TP dans différentes matrices environnementales en tête de BV. Une réduction des concentrations en PPP an aval de l’étang a été confirmée. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence que cet abattement est observable aussi bien pour les formes dissoutes que particulaires des PPP étudiés mais également pour leurs TP dont l’occurrence s’est avérée déjà conséquente en amont de l’étang."

Référence : Le Cor François (2021), Etangs et qualité des cours d’eau de têtes de bassins versants agricoles : impact sur le devenir des pesticides et leurs produits de transformation, thèse doctorale, Université de Lorraine, École nationale supérieure d’agronomie et des industries alimentaires, Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail

Les pesticides sous-évalués dans la mise en œuvre de la directive cadre européenne sur l’eau (Weisner et al 2022)

En échantillonnant des cours d’eau de zones agricoles, des chercheurs montrent que la mise en œuvre de la directive cadre sur l’eau minore largement la pollution des rivières par les pesticides. Ils proposent de changer les méthodologies pour avoir une mesure plus juste du poids des toxiques dans les impacts aquatiques. Leur étude est allemande, mais les mêmes problèmes se posent en France et dans les autres Etats-membres. Alors que toutes les analyses en hydro-écologie quantitative ont montré que les pollutions et les usages des sols du bassin versant sont les deux premiers prédicteurs de mauvaise qualité écologique d’une masse d’eau, trop de gestionnaires publics divertissent l’attention sur des sujets très secondaires. 

La directive cadre européenne sur l’eau 2000 a exigé de tous les Etats-membres une analyse par indicateur de la qualité chimique et écologique des cours d’eau, des plans d’eau, des estuaires et des nappes. Mais encore faut-il que les indicateurs soient corrects. Oliver Weisner et huit collègues viennent de montrer que l’analyse de la présence des pesticides dans l’eau est défaillante.

Voici le résumé de leur étude

« La directive-cadre sur l'eau (DCE) exige qu'un bon état soit atteint pour toutes les masses d'eau européennes. Alors que la surveillance gouvernementale dans le cadre de la DCE conclut principalement à un bon état de la pollution par les pesticides, de nombreuses études scientifiques ont démontré des impacts écologiques négatifs généralisés de l'exposition aux pesticides dans les eaux de surface. 

Pour identifier les raisons de cet écart, nous avons analysé les concentrations de pesticides mesurées lors d'une campagne de surveillance de 91 cours d'eau agricoles en 2018 et 2019 en utilisant des méthodologies qui dépassent les exigences de la DCE. Cela comprenait une stratégie d'échantillonnage qui prend en compte l'occurrence périodique des pesticides et un spectre d'analytes différent conçu pour refléter l'utilisation actuelle des pesticides. Nous avons constaté que les concentrations acceptables réglementaires (RAC) étaient dépassées pour 39 pesticides différents dans 81 % des sites de surveillance. En comparaison, la surveillance conforme à la DCE des mêmes sites n'aurait détecté que onze pesticides comme dépassant les normes de qualité environnementale (NQE) basées sur la DCE sur 35 % des sites de surveillance. 

Nous suggérons trois raisons pour cette sous-estimation du risque lié aux pesticides dans le cadre de la surveillance conforme à la DCE : 

(1) L'approche d'échantillonnage - le moment et la sélection du site sont incapables de saisir de manière adéquate l'occurrence périodique des pesticides et d'enquêter sur les eaux de surface particulièrement sensibles aux risques liés aux pesticides ; 

(2) la méthode de mesure - un spectre d'analytes trop étroit (6 % des pesticides actuellement autorisés en Allemagne) et des capacités analytiques insuffisantes font oublier des facteurs de risque; 

(3) la méthode d'évaluation des concentrations mesurées - la niveau de protection et la disponibilité de seuils réglementaires ne suffisent pas à assurer un bon état écologique. 

Nous proposons donc des améliorations pratiques et juridiques pour améliorer la stratégie de surveillance et d'évaluation de la DCE afin d'obtenir une image plus réaliste de la pollution des eaux de surface par les pesticides. Cela permettra une identification plus rapide des facteurs de risque et des mesures de gestion des risques appropriées pour améliorer à terme l'état des eaux de surface européennes. »

Discussion

Le problème pointé ici en Allemagne est répandu dans toute l’Europe (voir nos articles sur les pollutions par pesticides). Les chercheurs admettent qu’il circule bien davantage de substances toxiques que celles «officiellement» et occasionnellement mesurées sur les points de contrôle de la DCE. Le problème ne concerne d’ailleurs pas que les pesticides (par exemple les microplastiques et les médicaments sont mal cernés), ni que l’eau (les sédiments sont aussi contaminés).

Cette sous-estimation pose un problème évident dans la construction des politiques publiques. L’objectif de bonne qualité écologique de l’eau suppose que l’on mesure et pondère correctement ce qui affecte la vie aquatique. Or, si un facteur connu comme nuisible au vivant est ignoré ou minimisé, cela fausse les analyses, les conclusions et les orientations d’action.  Aujourd’hui, les études d’hydro-écologie quantitative comparent l'état de nombreuses rivières en fonction des impact connus de leur bassin versant, afin de hiérarchiser ces impacts et de définir les plus délétères. La pollution chimique y est souvent estimée à partir des marqueurs nitrates et phosphates, faute de données suffisantes sur d’autres substances. Même avec cette limitation, ces études concluent déjà que la pollution est (avec l’usage des sols du bassin versant) le premier prédicteur de dégradation écologique. D’autres causes qui sont souvent mises en avant par des gestionnaires publics (comme la morphologie et, en particulier, les ouvrages hydrauliques) n’ont qu’un poids faible sur les différences écologiques entre masses d’eau, au moins telles que les mesure la DCE. 

Référence : Weisner O et al (2022), Three reasons why the Water Framework Directive (WFD) fails to identify pesticide risks, Water Research,  208, 117848

Les têtes de bassin versant ont aussi des eaux et sédiments pollués (Slaby et al 2022)

Alors que la directive cadre européenne sur l'eau a été adoptée en l'an 2000, le réseau de surveillance des pesticides et autres substances toxiques dans les rivières ou plans d'eau reste très lacunaire. Un groupe de chercheurs français montre que ces eaux et sédiments d'un étang ancien de tête de bassin sont contaminés par 26 substances différentes, pesticides ou produits de décomposition des pesticides. Les poissons montrent cependant une faible accumulation, hors l'herbicide prosulfocarbe. Mais les effets cumulés et croisés des expositions sur l'ensemble de la faune aquatique ou amphibie restent largement sous-documentés. Il est vrai que démolir et assécher cet étang ancien au nom de la continuité dite "écologique" pourrait éviter de se poser trop de questions... 

Résumé graphique de l'étude de Slaby et al 2022, art cit.

Le site étudié par Sylvain Slaby et ses collègues est un étang pisicicole ancien (15e siècle) situé dans la région Grand Est. Il est placé en amont d'un cours d'eau dans un petit bassin versant (81 ha), dominé par les terres arables (42 %) et les pâturages (49 %). Les cultures pratiquées dans ce bassin versant sont courantes dans la région (blé, orge, tournesol, colza, maïs ensilage).

Voici le résumé de leur étude :

"Plus de 20 ans après l'adoption de la directive-cadre sur l'eau, des lacunes importantes subsistent concernant l'état sanitaire des petites rivières et des masses d'eau en tête de bassin. Ces petits cours d'eau alimentent en eau un grand nombre de zones humides qui abritent une riche biodiversité. Plusieurs de ces plans d'eau sont des étangs dont la production est destinée à la consommation humaine ou au repeuplement d'autres milieux aquatiques. Cependant, ces écosystèmes sont exposés à des contaminants, notamment des pesticides et leurs produits de transformation. Ce travail vise à fournir des informations sur la distribution, la diversité et les concentrations des contaminants agricoles dans les compartiments abiotiques et biotiques d'un étang piscicole situé en tête de bassins versants. Au total, 20 pesticides et 20 produits de transformation ont été analysés par HPLC-ESI-MS/MS dans de l'eau et des sédiments prélevés mensuellement tout au long d'un cycle de production piscicole, et chez trois espèces de poissons au début et à la fin du cycle.

Les concentrations moyennes les plus élevées ont été trouvées pour le métazachlor-OXA (519,48 ± 56,52 ng.L-1) dans l'eau et le benzamide (4,23 ± 0,17 ng.g-1 en poids sec) dans les sédiments. Jusqu'à 20 contaminants ont été détectés par échantillon d'eau et 26 par échantillon de sédiments. Les produits de transformation de l'atrazine (interdit en Europe depuis 2003 mais encore largement utilisé dans d'autres parties du monde), du flufenacet, de l'imidaclopride (interdit en France depuis 2018), du métazachlore et du métolachlore étaient plus concentrés que leurs composés parents. Moins de contaminants ont été détectés chez les poissons, principalement du prosulfocarbe accumulé dans les organismes au cours du cycle.

Nos travaux apportent des données innovantes sur la contamination des petites masses d'eau situées en tête de bassin. Les produits de transformation avec la fréquence d'occurrence et les concentrations les plus élevées devraient être priorisés pour des études de surveillance environnementale supplémentaires, et des seuils de toxicité spécifiques devraient être définis. Peu de contaminants ont été trouvés dans les poissons, mais les résultats remettent en question l'utilisation à grande échelle du prosulfocarbe."

Discussion

La pollution des milieux aquatiques a pris une dimension massive à compter de la seconde partie du 20e siècle, tout comme des travaux lourds de recalibrage des cours d'eau permis par des engins mécaniques à énergie fossile. Même les têtes de bassin versant sont concernées, alors que certains prétendent que ces milieux seraient plus ou moins épargnés. Le réseau de surveillance mis en place à la suite de la DCE 2000 est très loin d'analyser l'ensemble des bassins, pas plus que l'ensemble des contaminants de l'eau et des sédiments. L'histoire retiendra qu'au début du 21e siècle, les administrations françaises de l'eau et de la biodiversité se sont livrées à une destruction acharnée des moulins et des étangs d'Ancien Régime pendant que les causes manifestes de dégradation de l'eau et de la biodiversité étaient minorées ou acceptées comme des fatalités. Mais peut-être que l'un va avec l'autre : procéder à des destructions spectaculaires et photogéniques pour ne pas avoir à engager des réformes difficiles de nos modes de production et de consommation? 

Référence : Slaby S et al (2022), Distribution of pesticides and some of their transformation products in a small lentic waterbody: Fish, water, and sediment contamination in an agricultural watershed, Environmental Pollution, 292, B, 1, 118403

Contamination des petites rivières européennes par les produits pesticides et vétérinaires (Casado et al 2019)

Une analyse de 29 petites rivières européennes montre que toutes comportent des produits pesticides et vétérinaires, 13 d'entre elles dépassant les niveaux règlementaires de concentration. La France n'est pas épargnée par cette contamination, y compris des ruisseaux du bassin Loire Bretagne.

Carte des résultats (cliquer pour agrandir), Casado et al 2019, art cit.

Voici une traduction du résumé de la recherche menée par Jorge Casado, Kevin Brigden, David Santillo et Paul Johnston (Université d'Exeter, Royaume-Uni).

"Des échantillons d'eau provenant de 29 petites rivières situées dans 10 pays différents de l'Union européenne ont été examinés pour rechercher la présence d'un grand nombre de pesticides (275) et de médicaments vétérinaires (101). L'extraction en phase solide a été combinée à la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse tandem à haute résolution Orbitrap pour quantifier les niveaux de pesticides dans les échantillons et détecter la présence de médicaments vétérinaires. Tous les cours d'eau et canaux européens inclus dans cette enquête étaient contaminés par des mélanges de pesticides et, dans la plupart des cas, par plusieurs médicaments vétérinaires au moment de l'échantillonnage, sans schéma national ou régional clair de variation. Au total, 103 pesticides différents, dont 24 interdits dans l'UE, et 21 médicaments vétérinaires ont été trouvés dans les échantillons analysés.

Les herbicides ont été le principal contributeur à la quantité totale de pesticides présents dans les échantillons, la terbuthylazine étant présente dans tous les échantillons. La concentration individuelle maximale enregistrée était de diméthénamide à 59,85 µgL-1. La concentration maximale combinée de pesticides a été trouvée dans un échantillon du canal de Wulfdambeek, en Belgique, avec 94,02 µgL− 1 composé d'un mélange de 70 pesticides différents. Les normes réglementaires européennes définissant les niveaux de concentration acceptables ont été dépassées pour au moins un pesticide dans 13 des 29 échantillons analysés, les néonicotinoïdes, l'imidaclopride et la clothianidine, dépassant le plus souvent ces limites.

La majorité des médicaments vétérinaires détectés étaient des antimicrobiens, la plupart des antibiotiques. La dicloxacilline, un antibiotique β-lactame, était présente dans les deux tiers des échantillons analysés.

L’application de cette approche de recherche cohérente à travers l’Europe a permis d’identifier une menace significative pour le milieu aquatique liée à la contamination par des pesticides, et dans certains cas des médicaments vétérinaires, au moment de l’échantillonnage dans les masses d’eau testées."

En France, trois cours d'eau ont été testés : le Gouessant à Lamballe (Bretagne), le ruisseau de la Madoire à Bressuire (Poitou-Charentes), le ruisseau du Vernic à Pleyben (Bretagne). On y trouve entre 1 et 5 produits vétérinaires, entre 10 et 30 pesticides.

Référence : Casado J et al (2019), Screening of pesticides and veterinary drugs in small streams in the European Union by liquid chromatography high resolution mass spectrometry, Science of the Total Environment, 670, 1204-1205

Facteurs de variation des invertébrés aquatiques en rivière: poids de la pollution et de la morphologie (Corneil et al 2018)

Une nouvelle étude menée sur plus de 1000 sites de mesure dans les rivières françaises confirme que l'indicateur de qualité fondé sur les invertébrés (I2M2) est davantage impacté par les facteurs de pollution physico-chimique de l'eau que les facteurs hydromorphologiques changeant les débits ou les habitats. Plus de la moitié de ces variations d'insectes n'est cependant pas expliquée par des causes anthropiques, du moins par celles sur lesquelles on dispose de données pour les mettre dans le modèle. Ainsi, l'effet des pesticides et autres micropolluants n'est toujours pas intégré à grande échelle faute d'information en quantité et qualité suffisantes. Ces travaux d'écologie quantitative rappellent la complexité des impacts. Et la nécessité de mener des analyses diagnostiques sur chaque bassin versant quand on définit un programme public visant à atteindre le bon état écologique et chimique au sens de la directive cadre européenne sur l'eau. Des politiques mal informées produisent des choix mal priorisés.

Dans ce travail que vient de publier la revue Hydrobiologia, Delphine Corneil et ses collègues ont utilisé les données de 1015 sites du réseau de surveillance français, avec des prélèvements réalisés au cours de la période 2008-2009. Les sites ont été répartis dans 22 hydro-écorégions et ont couvert toutes les tailles de rivières. Pour décrire les impacts sur les cours d'eau, 21 mesures ont été retenues, concernant à la fois l'usage des sols, la morphologie des lits et berges, la qualité de l'eau. Ces pressions agissent tantôt au niveau de sites et de tronçons (quelques centaines de mètres), tantôt à échelle du bassin versant.

L'indice multimétrique invertébrés (I2M2), mis au point pour la directive cadre européenne sur l'eau (DCE 2000), répond à 20 pressions physico-chimiques et 7 pressions hydromorphologiques. Il est fondé sur la comparaison avec des sites de référence jugés peu impactés par l'homme. Ses données d'échantillonnage sont à la fois structurelles (richesse et diversité taxonomiques) et comportementales (taux d'ovoviviparité et de polyvoltinisme dans l'assemblage d'invertébrés, sensibilité à la pollution par ASPT).

Un modèle statistique a été construit par les chercheurs en vue d'analyser et pondérer les différents facteurs susceptibles de faire varier l'I2M2.

Le tableau ci-dessous (cliquer pour agrandir) indique les facteurs ayant un effet significatif, avec leur coefficient de régression (première colonne gauche) et la variation de ces coefficients selon 13 types de rivière (types définis par une analyse statistique préalable permettant de grouper des clusters cohérents selon leur réponse aux impacts).

Poids des facteurs ayant un impact significatif sur l'I2M2 dans l'ensemble des cours d'eau, in Corneil et al 2018, art cit, droit de courte citation.

On observe notamment dans ce tableau que

• les facteurs à effet négatif sur le score I2M2 sont la densité de barrages, l'urbanisation, la rectification, l'érosion, les marqueurs de pollution (demande en oxygène DBO5, ammonium, nitrites, nitrates, phosphore total),
• les facteurs les plus impactants concernent la dégradation de la qualité de l'eau par les nutriments,
• la densité de barrages vient au même niveau que la rectification du lit,
• ce modèle n'explique toutefois que 45% de la variance des scores I2M2 (tous facteurs confondus).

Commentaire des auteurs : "Les valeurs I2M2 ont généralement été plus fortement altérées par les pressions physiques et chimiques (concentrations en éléments nutritifs et en matière organique) que par les altérations hydromorphologiques. Dans les cours d'eau de cette étude, les assemblages de macro-invertébrés semblent être plus sensibles aux facteurs de stress liés à l'eutrophisation (concentrations totales d'azote et de phosphore) qu'aux pressions hydromorphologiques agissant sur le débit et la diversité de l'habitat. Cette tendance n'était pas spécifique à une zone géographique donnée. Johnson et Hering (2009), Dahm et al (2013), et Villeneuve et al (2015) ont déjà observé une plus grande sensibilité des indices biotiques aux paramètres physiques et chimiques qu'à l'hydromorphologie, pour les assemblages de macro-invertébrés, de poissons et de diatomées."

Discussion
Ce travail confirme les résultats d'une précédente étude de la même équipe (Villeneuve et al 2015) et vient en complément d'un autre récemment publié, visant à comprendre de manière plus dynamique les interactions entre les impacts (Villeneuve et al 2018).

La densité de barrage a un poids négatif sur les scores I2M2. Les barrages créent des habitats lentiques de dimension importante, à fonds limoneux ou sablo-limoneux, qui sont habituellement absents des rivières (au moins à cette dimension). Comme l'I2M2 est fondé par construction (Mondy et al 2012) sur un calcul d'écart à une rivière "naturelle" (minimum de modification chimique ou morphologique liée à l'homme), un cours d'eau présentant davantage de retenues artificielles aura davantage de déviation de peuplement. Il serait intéressant d'avoir dans ce type de recherche les détails des scores internes de l'I2M2, pour comprendre plus en détail quels traits varient au sein du score selon l'impact concerné. Egalement d'avoir des descripteurs plus fin des barrages (hauteurs, débits dérivés) et des analyses d'éventuels effets de seuil concernant les taux d'étagement ou d'ennoiement. Certains bassins hyrographiques fondent aujourd'hui des choix d'investissement public sur des outils dont la base scientifique est faible, donc le résultat non garanti.

La domination des facteurs de pollution chimique dans la dégradation des macro-invertébrés est confirmée par ce travail après d'autres, et en forme la principale conclusion. Seuls les nutriments étaient pris en considération alors que plusieurs centaines de molécules susceptibles d'avoir des effets sur le vivant circulent dans les eaux (pesticides, médicaments, produits industriels et de consommation, etc.), certains chercheurs estimant que l'impact en est sous-estimé aujourd'hui (Stehle et Schulz 2015). Comme pour la densité de barrages, il serait utile d'avoir des analyses plus détaillées de la réponse des invertébrés aux polluants.

Référence : Corneil D et al (2018), Introducing nested spatial scales in multi-stress models: towards better assessment of human impacts on river ecosystems, Hydrobiologia, 806, 1, 347–361

Les pollutions chimiques doivent devenir un enjeu prioritaire des rivières françaises

Des centaines de molécules chimiques (pesticides, médicaments, retardateurs de flamme, etc.) ayant des effets sur le vivant circulent dans les rivières françaises. Les travaux de recherche menés ces dernières années montrent que leur impact est mal évalué et probablement sous-estimé. Une modélisation de l'Inserm venant de paraître a démontré pour la première fois que l'effet cocktail est une réalité sur la perturbation endocrinienne, avec certains effets à faible dose potentialisés 10.000 fois par la présence de plusieurs substances. La France est par ailleurs en retard sur le contrôle chimique de ses eaux comme sur la mise en œuvre de ses plans de prévention, dont Ecophyto. Alors que le budget contraint des Agences de l'eau ne permet pas d'engager toutes les actions, l'insistance sur la morphologie et la continuité écologique n'apparaît pas comme une priorité – et pire, elle représente dans certains cas une augmentation du risque chimique, comme l'ont montré plusieurs travaux de recherche.

Dans une recherche menée sur des cellules humaines, des équipes de l'Inserm viennent de démontrer pour la première fois que l'effet cocktail est une réalité (Gaudriault et al 2017, Environ Health Perspect, DOI:10.1289/EHP1014). Plusieurs molécules perturbatrices endocriniennes ne se contentent pas d'additionner leurs effets sur les cellules, mais peuvent les exacerber d’un facteur 10 à 10000 en fonction de la molécule considérée. Les molécules étudiées par les chercheurs comportent notamment des médicaments et des pesticides dont on trouve la présence dans les rivières, les lacs, les estuaires et les nappes. De très nombreux travaux ont déjà montré depuis 20 ans des phénomènes de féminisation de plusieurs espèces de poissons à l’exutoire de zones polluées.

Les micropolluants et notamment les pesticides font l'objet d'une surveillance dans les eaux françaises. Selon la dernière évaluation du CGDD (commissariat général au développement durable), en 2014, près de 700 pesticides sont surveillés dans les eaux françaises, 389 pesticides sont quantifiées dans les cours d’eau et 265 dans les eaux souterraines. Des pesticides sont quantifiés au moins une fois pour 87 % des 3052 points de mesure des cours d’eau, et pour 73 % des 2121 points de mesure des  eaux souterraines. Dans plus de la moitié des points de mesure sur les cours d'eau, on trouve de 10 à 89 substances présentes simultanément (CGDD 2014, site). L'effet cocktail joue donc à plein. Une recherche récente de l'Inra a rappelé l'échec du plan Ecophyto I dans la réduction des pesticides (Hossard et al 2017, Science Total Envi, DOI:10.1016/j.scitotenv.2016.10.008).

En 2015, Sebastian Stehle et Ralf Schulz ont montré à travers l'analyse de 28 substances et 833 travaux publiés sur les cours d'eau européens que sur les sites contaminés (11300 mesures), 52,4% des mesures montrent des quantités au-delà du seuil de tolérance environnementale, 82,5% quand on examine les seules contaminations des sédiments. Les auteurs rappellent que la charge en pesticides peut réduire de plus de 40% la biodiversité de certaines classes (comme les invertébrés d'eaux courantes). En moyenne, quand on atteint le seuil réglementaire toléré, la perte est de 30%. Elle est encore de 12% quand on est à 10% du seuil de tolérance (Stehle et Schulz 2015, PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1500232112).

La révision de la directive cadre européenne, qui commence en 2019, doit intégrer ces connaissances. En 2017, Werner Brack et 24 collègues européens en écotoxicologie ont tiré les enseignements du projet  SOLUTIONS et du réseau NORMAN dédiés à l'analyse de la surveillance chimique dans le cadre de la directive cadre européenne. Ces chercheurs publient 10 recommandations pour un changement de cap dans cette prise en compte des polluants chimiques par la DCE 2000. Ils soulignent notamment l'importance de la prise en compte des effets additifs et synergistiques, la vigilance sur les sédiments contaminés et leur remobilisation (Brack et al 2017, Science Total Envi, DOI:10.1016/j.scitotenv.2016.10.104).

L’ensemble de ces travaux convergent vers une même conclusion : si les rivières et les milieux aquatiques sont l’objet de multiples pressions, les impacts résultant de la pollution chimique doivent faire l’objet d’un traitement renforcé et prioritaire dans les prochaines années.

La réforme française de continuité écologique : 

un effet négatif sur le risque chimique ?

Dans le cadre de l'interprétation de la directive cadre européenne, la France a choisi de donner une importance forte à la morphologie des cours d'eau, en particulier à la continuité écologique et à la destruction des obstacles à l'écoulement (moulins, étangs, lacs, etc.). Ce choix paraît périlleux au regard de la question chimique.

D'abord, il est impossible de dire si la morphologie est un facteur prioritaire de dégradation de qualité des milieux tant que l'on ne dispose pas d'une estimation correcte de l'ensemble des impacts, et notamment des pollutions chimiques. On risque de divertir l'argent public sur des questions de second ordre, alors même que nous sommes déjà en retard sur nos objectifs de qualité à l'échéance 2027 fixée par la DCE pour le bon état.

Ensuite, la destruction des ouvrages remobilise des sédiments de leur retenue comme l’érosion des sols de berges, et ceux-ci font rarement l'objet d'analyse toxicologique. Or, il a été montré par des travaux anglais sur des ouvrages en rivières que le risque de pollution vers l'aval est réel, et non limité à la proximité immédiate des sites détruits (Howard al 2017, Geomorphology, DOI:10.1016/j.geomorph.2017.05.009). Il faut ajouter que la transparence hydrologique et sédimentaire souhaitée par la réforme de continuité écologique conduit à amener plus rapidement des eaux et sédiments plus pollués dans les plaines alluviales et les estuaires.

Enfin, une équipe française a analysé la capacité d'un petit étang à épurer les pesticides d'un bassin versant et a conclu à un rôle positif. "En vue de maintenir la continuité écologique des cours d'eau, la suppression des barrages est actuellement promue. Avant que des actions en ce sens soient entreprises, une meilleure connaissance de l'influence de ces masses d'eau sur la ressource, incluant la qualité de l'eau, est nécessaire", écrivent les scientifiques (Gaillard et al 2016, Environ Sci and Pollution Res, DOI:10.1007/s11356-015-5378-6). La vocation des retenues n'est pas d'épurer les eaux, et les pollutions doivent être traitées à la source. Mais tant que les pressions subsistent sur les bassins versants, ce rôle d'auto-épuration doit être évalué et modélisé plus finement qu'il ne l'est aujourd'hui.

Hausse des ventes de pesticides malgré la baisse de la surface agricole

L'usage des pesticides a continué d'augmenter sur la période 2009-2015 et se maintient donc à un niveau élevé en France. Ce mauvais résultat signale l'échec du plan Ecophyto 1 et la persistance d'une forte pression sur beaucoup de bassins versants.  

Le plan Ecophyto 1 (adopté en 2008) promettait une division par deux de l'usage des pesticides à l'horizon 2018. Les derniers chiffres du Ministère montre que l'on en est loin, puisque les ventes totales ont continué d'augmenter entre 2009 et 2015 alors même que la surface agricole utile diminuait sur la période. Quatre graphiques permettent de comprendre les données essentielles.

Les surfaces traitées en 2015 ont légèrement baissé par rapport à 2009 (27,0 versus 27,2 millions d'hectares), mais les ventes de pesticides ont dans l'ensemble augmenté.

La fréquence de traitement des principales cultures se révèle soit identique, soit supérieure en 2014 par rapport à 2011 (années de contrôle).

La présence de pesticides dans les cours d'eau a en revanche connu une amélioration, à la notable exception des insecticides néocotinoïdes (qui augmentent de 15%). Ce sont les herbicides qui ont la tendance à la baisse la plus marquée (interdiction du diuron et de l'acétochlore).

La carte détaillée des tendances dans les cours d'eau montre cependant des situations très variables, avec des bassins où la pression a continué d'augmenter sur la période récente 2009-2015.

Rappelons que les cours d'eau et bassins versants, dont la morphologie avait souvent été modifiée déjà de longue date, ont connu ces cinquante dernières années une pression sans précédent liée à la pollution chimique des nutriments (nitrates, phosphates) et des contaminants (pesticides, déchets industriels et domestiques, médicaments, etc.), cela alors que les prélèvements d'eau sur les milieux naturels ont augmenté au cours de la même période. Même pour les pressions ayant connu des améliorations (phosphates) ou des stabilisations (nitrates), on reste aujourd'hui à des niveaux de concentration supérieurs à ce qu'ils étaient avant les années 1960. La difficulté de la France à traiter cette question de la pollution chimique obère l'efficacité de ses actions sur les milieux aquatiques et la lisibilité de sa politique publique en la matière.

Référence : CGDD (2017), Pesticides : évolution des ventes, des usages et de la présence dans les cours d’eau depuis 2009, 4 p.

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Pesticides: le retard français (Hossard et el 2017)
Les effets des pesticides en rivières sont-ils sous-estimés ? (Stehle et Schulz 2015)

Pesticides: le retard français (Hossard et el 2017)

Une étude de quatre chercheurs vient de montrer que la France n'atteindra pas les objectifs Ecophyto 1 (diminution de moitié des pesticides entre 2008 et 2018). Au contraire, on n'observe aucune tendance dans la baisse d'usage de ces produits depuis 2001, sauf la fréquence pour une seule céréale (blé tendre), à un quart seulement de nos objectifs. Les rivières subissent notamment toujours la même charge en pollution. On casse les moulins mais on tolère les poisons: notre société marche sur la tête.

Il a été amplement démontré que l'usage massif des pesticides, s'il améliore la productivité, présente des effets adverses sur la biodiversité, la santé humaine et la qualité de l'eau. Concomitament à la directive européenne sur les pesticides, la France  a lancé en 2008 le plan Ecophyto 2018, dont l'objectif était de diviser par deux l'usage des pesticides en dix ans.

Laure Hossard, Laurence Guichard, Céline Pelosi et David Makowski (Inra, AgroParisTech, Paris-Saclay) ont analysé les données disponibles sur les tendances dans l'usage des pesticides en agriculture entre 2001 et 2014 : nombre de doses unitaires (NUD), quantité d'ingrédient actif (QAI), indice de fréquence de traitement (TFI). Les chercheurs ont également analysé les données relatives à la pollution de l'eau. Un focus a été fait sur la période 2008-2014, soit la période de mise en oeuvre d'Ecophyto 2018.

Le schéma ci-dessus montre que l'on n'observe aucun changement significatif dans l'usage des pesticides agricoles (NUD, QAI).

Le schéma ci-dessus (cliquer pour agrandir) montre que la seule céréale présentant un déclin d'usage (TFI) depuis 2001 est le froment (blé tendre). Mais la baisse observée pour cette culture (très répandue, 5 millions ha en France) ne représente en tout état de cause que le quart de l'objectif posé pour 2018.

Le schéma ci-dessus montre les relevés de qualité de l'eau de rivière entre 2007 et 2012 : aucun progrès significatif n'apparaît dans le nombre de masse d'eau présentant plus de 0,5 µg/l de pesticides (dose maximale considérée comme saine pour la consommation humaine, mais pour les espèces vivant en permanence dans cette eau et subissant les pics très ponctuels de forte concentration lors des épandages, l'effet intégré de l'exposition aux pesticides est mal connu).

Discussion
Un nouveau plan Ecophyto II a été adopté en 2015, visant à diviser par deux les pesticides en 2025 plutôt qu'en 2018. Les chercheurs expriment leur scepticisme. D'autres pays ont réussi des baisses sensibles d'usage des pesticides, mais par des solutions (hausse directe des coûts) différentes du choix français peu incitatif consistant à mêler accompagnement technique et menace différée d'amendes.

Dans les discussions actuelles sur le choix public français de faire un effort conséquent sur la morphologie des cours d'eau, on s'entend souvent dire que la question de la pollution est par ailleurs traitée, que la physico-chimie n'est pas un facteur si central de qualité de la rivière et que si nous ne modifions pas les écoulements, nous n'atteindrons pas le bon état chimique et écologique des masses d'eau. Mais c'est inexact : notre agriculture intensive reste l'un des premiers facteurs de modification des milieux, nos politiques publiques contre les pollutions demeurent inefficaces, et les choses ne vont pas s'améliorer avec l'ajout de nouvelles substances à contrôler obligatoirement dans l'eau, domaine où la France est à nouveau en retard (voir cet article). Casser des ouvrages hydrauliques pour envoyer plus vite les pollutions vers l'aval, est-ce la nouvelle politique du pas-mesuré pas-pris? Nous paierons ces choix quand il s'agira de rendre des comptes sur le respect des directives européennes, qui ont toujours insisté sur la pollution comme premier facteur à contrôler avant d'examiner les autres impacts.

Illustrations : extraites de l'article cité, droit de courte citation.

Référence : Hossard L et al (2017), Lack of evidence for a decrease in synthetic pesticide use on the main arable crops in France, Science of the Total Environment, 575, 152–161

Les étangs piscicoles à barrage éliminent les pesticides (Gaillard et al 2016)

On savait déjà que les retenues d'eau contribuent à épurer les rivières en éliminant des nutriments, évitant ainsi en partie l'eutrophisation des zones aval, littoraux et estuaires. Une équipe de chercheurs lorrains vient de montrer que les étangs construits par barrage sur un cours d'eau sont aussi efficaces pour éliminer des pesticides, avec des taux pouvant atteindre 100% sur certaines molécules. Cette efficacité pourrait être supérieure à celle des zones humides reconstruites, en raison d'un temps de résidence hydraulique plus long. "En vue de maintenir la continuité écologique des cours d'eau, la suppression des barrages est actuellement promue. Avant que des actions en ce sens soient entreprises, une meilleure connaissance de l'influence de ces masses d'eau sur la ressource, incluant la qualité de l'eau, est nécessaire", écrivent les scientifiques. Mais ce message parviendra-t-il aux décideurs qui, déjà très en retard sur la pollution de l'eau par les nutriments et plus encore par les micropolluants émergents, ont souvent promu la continuité écologique comme alibi de leur impuissance et détournement de l'attention citoyenne sur des impacts secondaires? Il faut protéger nos étangs, biefs, retenues et réservoirs au lieu de les détruire. Et faire de la lutte contre les pollutions une priorité de nos politiques publiques de l'eau, à hauteur de la menace représentée par les centaines de contaminants qui détériorent les nappes, les rivières, les plans d'eau et leurs milieux. 

Juliette Gaillard et ses collègues (Université de Lorraine, Université du Québec, Inra, Anses Nancy) ont examiné la capacité d'un étang piscicole à éliminer la charge en pesticides de son bassin versant. Les auteurs prennent d'abord soin d'exposer les motivations de leur travail.

Pesticides, étangs et précipitation à effacer les barrages
Les herbicides, fongicides et insecticides représentent chaque année une charge de 210.000 tonnes d'ingrédients actifs (ai) appliquée à 178,8 millions d'hectares de surfaces cultivées dans l'Europe des 25. La dose moyenne est de 1,2 kg ai/ha en Europe, mais de 2,3 kg ai/ha en France, marché qui représente à lui seul 28% des phytosanitaires sur le continent. La littérature scientifique estime que 0,1 à 10% des quantités de pesticides appliqués sur les bassins versants finissent dans les masses d'eau superficielles. La directive-cadre européenne (DCE) 2000 impose l'atteinte du bon état chimique des masses d'eau, sur la base d'un échantillon de ces pesticides.

Outre la limitation à la source, une des mesures de compensation envisagées est le développement de zones humides agissant comme des tampons par sorption-desorption (fixation de la molécule) et biodégradation. Les auteurs observent que les caractéristiques favorables des zones humides (augmentation du temps de résidence hydraulique, croissance biologique et sédimentation) se retrouvent aussi bien dans les étangs piscicoles à barrage. Ces étangs sont souvent associés aux petits cours d'eau de tête de bassin versant, dans des zone agricoles ou forestières. On estime qu'ils occupent aujourd'hui une surface de 112.000 ha. Leur développement est très ancien puisque les moines ont généralisé ces viviers en pisciculture extensive dès le Moyen Âge, notamment pour l'élevage de la carpe. Lorraine, Dombes, Brenne, Forez, Bresse, Jura et Franche-Comté sont quelques-unes des régions françaises présentant les plus fortes densités d'étangs piscicoles à barrage.

Les chercheurs observent notamment : "En vue de maintenir la continuité écologique des cours d'eau, la suppression des barrages est actuellement promue. Avant que des actions en ce sens soient entreprises, une meilleure connaissance de l'influence de ces masses d'eau sur la ressource en eau, incluant la qualité de l'eau, est nécessaire". On ne saurait mieux dire: une politique massive d'effacement des ouvrages décidée avant une analyse scientifique approfondie de l'ensemble de leurs effets sur le milieu relève de la croyance idéologique, indigne d'inspirer une politique publique!

Résultat sur un étang lorrain: de 0-8% à 100% d'élimination des pesticides
Juliette Gaillard et ses collègues ont analysé un étang lorrain dans le Saulnois ("pays du sel") au Sud de la Moselle. La surface de l'étang est de 4,4 ha pour un bassin versant de 86,2 ha. Sa profondeur moyenne est de 0,9 m, avec un maximum de 2,2 m au pied du barrage. Les apports d'eau dans le barrage viennent du cours d'eau (seul tributaire permanent), des précipitations, du ruissellement et des échanges avec la nappe. Le temps de résidence hydraulique moyen (volume total de la retenue divisé par le flux de sortie annuel) est de 97 jours, avec des variations selon les saisons. Les chercheurs font observer que ce temps de résidence varie de 0,04 à 27 jours pour une zone humide reconstruite, donc que les étangs comparent avantageusement sur ce critère.

Au total, 42 substances actives sont utilisées dans ce bassin versant : herbicides (n = 26), fongicides (n = 11), insecticides (n = 4) et molluscicide (n = 1). Le taux d'usage par hectare de terre arable est de 2,1 kg ai pour les herbicides, 0,3 kg ai pour les fongicides, 0,02 kg ai pour les insecticides et 0,06 kg ai pour les molluscicides. Pour des raisons de cohérence méthodologique et de représentativité, les chercheurs ont étudié une sélection de 7 d'entre eux, 5 herbicides (clethodim, clopyralid, fluroxypyr, MCPA, prosulfocarb) et 2 fongicides (boscalid, propiconazole). La campagne d'échantillonnage des eaux à l'amont et à l'aval de l'étang a durée un an de mars 2013 à mars 2014, avec au total 52 échantillons. Seule la phase dissoute aqueuse a été examinée, par spectrométrie de masse tandem (LC-ESI-MS/MS).

La figure ci-dessous indiquent le calcul des charges entrantes, sortantes et l'efficacité de la suppression à l'exutoire (cliquer pour agrandir).

Illustration extraite de Gaillard et al 2016, art. cit., droit de courte citation.

On voit (colonne de droite) que le taux d'élimination dans l'eau à l'exutoire varie de 0-8% pour le prosulfocarb à 100% pour le clopyralid. L'efficacité relative de l'étang dans la réduction de charge en pesticides du flux dépend de multiples facteurs, temps de résidence pour l'hydrolyse, exposition au rayonnement pour la photolyse, etc. Par exemple, les composés basiques comme le prosulfocarb sont peu sensibles à la dégradation physique ou chimique, et dépendent donc surtout de la voie biologique (bio-assimilation). Le composé étant utilisé en octobre, ce n'est pas une période favorable pour ce mode de dégradation, d'où probablement un faible résultat. Les auteurs soulignent que leur étude n'a pas réalisé un bilan de masse total des pesticides dans l'eau, les sédiments, les poissons et les macrophytes, ce qui serait nécessaire pour une analyse plus fine des voies de sédimentation et dégradation, mais aussi pour une évaluation de l'écotoxicité de la charge en polluants du bassin.

Les chercheurs concluent : "la culture en étang piscicole de barrage est une pratique ancienne de production de poisson, et notre recherche montre que, bien que non conçus pour traiter des sources diffuses de polluants, les étangs piscicoles ont un potentiel pour le faire et devraient être intégrés dans les plans régionaux de gestion de qualité de l'eau". Nous ne pouvons que souscrire à cette conclusion. Mais la politique actuelle des Agences de l'eau n'obéit pas vraiment à cette orientation...

Discussion
Il existe déjà une abondante recherche scientifique montrant le rôle positif des retenues et réservoirs sur le cycle du carbone, de l'azote et du phosphore (voir notre rubrique auto-épuration). Ce travail des chercheurs lorrains a pour mérite d'explorer le champ encore peu connu de leur influence sur les micropolluants, en particulier les pesticides.

Le résultat nous rappelle la double faute des choix politiques français et européens en matière de qualité de l'eau.

Première faute : la pollution chimique des milieux aquatiques fait l'objet d'une complaisance manifeste. Il n'existe par exemple que 41 substances surveillées dans l'état chimique au sens de la directive-cadre européenne sur l'eau, alors que des dizaines de milliers de composés d'origine humaine circulent dans les eaux et que plusieurs centaines sont connus pour avoir des effets toxiques. Les pesticides ne sont qu'une famille (certes importante) de polluants, avec les métaux surveillés dans l'état physico-chimique : ils ne doivent pas faire oublier les HAP, les produits pharmaceutiques humains et vétérinaires, les retardateurs de flammes, les micro- et nano-plastiques, et tant d'autres substances que nos stations d'épuration ne sont pas conçues pour éliminer et que nos réseaux de surveillance sont très loin de contrôler en routine. Cette mansuétude des outils de contrôle et des normes de qualité européennes (dénoncée par certains chercheurs voir Stehle et Schulz 2015) est aggravée par un certain laxisme dans la surveillance. Notre plus grande agence de l'eau en terme de linéaire de bassin (Loire-Bretagne) est ainsi incapable de présenter aux citoyens un état chimique DCE en 2016, ce qui montre la faillite des systèmes de contrôle au regard du programme minimaliste de la DCE, a fortiori leur incapacité à analyser les centaines de molécules qui devraient être suivies. L'Union européenne a déjà sévèrement critiqué le rapportage français de la DCE. Même sur des pollutions classiques et anciennes comme les nitrates, la France fait le service minimum alors que sur certains bassins, les progrès ont cessé depuis une quinzaine d'années (voir encore l'exemple de Loire-Bretagne).

Seconde faute : corrélativement à son impuissance historique sur l'analyse et la gestion efficaces de la pollution chimique, et peut-être par un rapport de cause à effet, la France a fait le choix profondément absurde de promouvoir la destruction des chaussées, seuils et barrages qui, alimentant des étangs, des moulins, des usines hydroélectriques, des captages ou des zones récréatives, contribuent à épurer les eaux chargées de contaminants. Au nom d'une "continuité écologique" dont les bénéfices sur les milieux restent bien souvent à démontrer, particulièrement en tête de bassin, et dont les services rendus sont défavorables, on promeut ainsi la diffusion des polluants dans les milieux. Cette dérive tenant à la porosité politico-administrative au marketing des lobbys davantage qu'à l'argumentation scientifique et au principe de précaution doit cesser.

Référence : Gaillard J et al (2016), Potential of barrage fish ponds for the mitigation of pesticide pollution in streams, Environmental Science and Pollution Research, 23, 1, 23-35

Complément : On lira avec profit la thèse de Juliette Gaillard (lien pdf) : Gaillard J (2014), Rôle des étangs de barrage à vocation piscicole dans la dynamique des micropolluants en têtes de bassins versants, Université de Lorraine

Illustration (en haut) : étang de Bussières sur la Romanée, en Morvan.

Pollution des eaux françaises et européennes par les pesticides (Stehle et Schulz 2015)

Notre association avait déjà recensé un précédent travail de Sebastian Stehle et Ralf Schulz montrant que les effets des pesticides sur les milieux aquatiques sont sous-estimés dans le monde (voir cet article). Dans une nouvelle publication, les deux chercheurs allemands affinent leur travail sur la zone européenne, et tirent la sonnette d'alarme. Plus du tiers des eaux de surface et plus de 90% des sédiments dépassent les doses admissibles pour l'environnement. En France, plus des trois-quarts des concentrations mesurées scientifiquement sont au-delà des normes réglementaires de la directive Pesticides de 2009. Ces résultats jettent le trouble sur la qualité de nos mesures actuelles de l'état chimique des eaux et signent l'échec de la politique hexagonale aussi bien que communautaire. Cessons donc les épouvantails, gadgets et diversions comme la continuité écologique appliquée aux ouvrages modestes des rivières, et dressons plutôt un vrai bilan scientifique de nos choix pour la qualité de l'eau.

Les terres agricoles couvrent 40% de la surface terrestre totale de l'Europe des 28, soit 174,1 millions d'hectares. Les pesticides, qui représentent un marché européen de 11 milliards €, sont d'un usage omniprésent dans une agriculture désormais hautement industrialisée. Ces pesticides regroupent plusieurs familles selon leur cible : herbicides, fongicides, insecticides. Stehle et Schulz focalise sur cette dernière famille, connue pour ses impacts sur les milieux vivants, en particulier les milieux aquatiques.

Quoiqu'en dise le rassurant discours ambiant sur le contrôle de qualité des eaux, les auturs reconnaissent que nous sommes en réalité face à un manque patent de données : il n'existe aucune information scientifique solide sur les concentrations d'insecticides relevées sur le terrain (c'est-à-dire les eaux des surfaces cultivées) en fonction des concentrations maximales acceptables (RAC pour regulatory acceptable concentrations) telles que l'Europe les a définies au plan réglementaire. La nouvelle directive européenne "Pesticides" (n°1107/2009) pose un enjeu évident de mise en application : ses procédures d'autorisation sont-elles protectrices et effectives ? Quels impacts ont réellement les insecticides sur les milieux aquatiques?

Pour tenter d'y répondre, les chercheurs ont procédé à une méta-analyse de 165 études scientifiques publiées dans la période 1972-2012 et ayant reporté des mesures réelles de concentrations d'insecticides (MIC) dans les eaux de surface et/ou dans les sédiments. Les mesures de 23 molécules insecticides (dont 15 actuellement autorisées) ont ainsi été rassemblées sur 1566 points de mesure. Elles se répartissent dans les quatre types de composés actifs : les organochlorines, les organophosphates et carbamates, les pyrethroïdes et les néonicotinoïdes.

Extrait de Stehle et Schulz 2015, droit de courte citation. Ratio entre dose mesurée et dose acceptable, pour les eaux de surface (en bleu) et les sédiments (en marron). On voit que dans les cas extrêmes, le facteur de dépassement franchit les 10^3 et peut même atteindre les 10^5. Presque toutes les analyses sédimentaires sont au-dessus de 1.

Les principaux résultats sont les suivants :

• 44,7% de mesures montrent des concentrations supérieures aux doses maximales acceptables;
• le chiffre est de 37,1% pour les eaux de surface (qui dépassent la dose d'un facteur pouvant atteindre 125750) et atteint 93% pour les sédiments (facteur maximal de 31154);
• l'analyse temporelle des MIC relevés sur 40 ans montre que le risque ne décroît pas dans le temps;
• les systèmes d'eau courante (45,4%) sont plus concernés que les systèmes estuariens (37,5%) et les petits bassins versants davantage que les grands (90% des dépassements de RAC en bassin de moins de 1 km2 contre 75% des dépassements sur des bassins de plus de 10 km2);
• la France atteint 76,1% de doses maximales acceptables dépassées (46 études);
• au total 135 pesticides commerciaux différents ont été relevés dans les analyses (chiffre dont on sait qu'il est inférieur aux plus de 400 substances circulant dans nos rivières et répertoriées par le CGDD 2011 et CGDD 2014).

La conclusion des chercheurs est claire : les procédures européennes n'empêchent nullement le dépassement des doses admissibles de pesticides en rivière et il en résulte des dommages conséquents pour la biodiversité aquatique. Leur précédent travail avait montré que cette biodiversité peut être réduite de 29% par des dépassements modestes des taux considérés comme sûrs pour l'environnement. La présence de multiples molécules dans la plupart des MIC augmente de surcroît la probabilité de risque pour les milieux. Les données scientifiques de terrain comme de laboratoire manquent à ce sujet, en particulier pour les néonicotinoïdes dont le mode d'action est différent des autres classes d'insecticides.

Pour conclure
Récemment, l'Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse reconnaissait que 150 pesticides différents sont retrouvés dans les rivières de ses bassins. L'Agence de l'eau Loire-Bretagne, quant à elle, admet ne pas être capable de dresser un bilan chimique de ses masses d'eau. Ces mêmes Agences (vite suivies par leurs consoeurs) ont été les premières en 2004 à prétendre que les ouvrages hydrauliques sont une cause majeure de dégradation de la qualité biologique et chimique de l'eau, cela alors même que les mesures les plus élémentaires ne sont pas menées sur chaque masse d'eau et que les chercheurs, comme Sebastian Stehle et Ralf Schulz, admettent que nous sommes encore bien loin d'être capables de faire un bilan scientifique complet des altérations de la biodiversité aquatique.

Plus que jamais, il faut cesser ces impostures bureaucratiques et les arbitrages opaques des comités de bassin, dresser un bilan objectif de nos masses d'eau (incluant toutes les métriques DCE 2000, qui vont d'ailleurs se renforcer d'ici 2018 pour le bilan des substances chimiques prioritaires), choisir les mesures susceptibles de restaurer les rivières et les nappes en adressant les vrais impacts, qui ne sont certainement pas les seuils, barrages ou digues. La politique française de l'eau est un échec : il est humain d'avoir failli, il serait diabolique de persévérer dans les impasses actuelles.

Référence : Stehle S, R Schulz (2015), Pesticide authorization in the EU-environment unprotected?, Environ Sci Pollut Res Int., 19632-19647

Les effets des pesticides en rivières sont-ils sous-estimés ? (Stehle et Schulz 2015)

Environ 40% des terres arables (soit 15 millions de km2) sont exploitées dans le monde par l'agriculture, ce qui fait de cette activité le premier facteur de changement d'usage des sols et de modification de certains cycles naturels en zone continentale (eau, azote, phosphore). L'expansion et l'intensification de l'agriculture a entraîné une hausse de la production de pesticides de 75% entre 1955 et 2000, pour un marché mondial estimé à 50 milliards de dollars.

Des études régionales (comme Besketov 2013 en Europe) ont montré que la charge en pesticide peut réduire de plus de 40% la biodiversité de certaines classes (comme les invertébrés d'eaux courantes). En moyenne, quand on atteint le seuil réglementaire toléré, la perte est de 30%. Elle est encore de 12% quand on est à 10% du seuil de tolérance (illustration ci-dessous, cliquer pour agrandir : à gauche, réponse de diversité des familles de macro-invertébrés à la dose de concentration ; à droite, courbes de concentration sur les sites où des pesticides ont été détectés dans l'étude ici commentée).

Près de 90% des surfaces impactées ne font pas l'objet de suivi
Sebastian Stehle et Ralf Schulz (Institut des sciences de l'environnement de l'Université de Coblence-Landau) viennent de publier la première méta-analyse à échelle mondiale sur cette question des pesticides en lien avec les milieux aquatiques. Les chercheurs ont suivi 28 substances parmi les plus répandues. Leur travail a concerné 833 études antérieures (toutes "revues par des pairs", ie scientifiques), concernant plus de 2500 sites répartis dans 73 pays. La bonne nouvelle (à peu près la seule) est que la plupart des mesures (97,4%) ne parviennent pas à détecter un niveau de concentration. Mais le chiffre peut être trompeur : malgré l'ampleur de cette étude, l'information n'est disponible que pour 1,6 millions de km2, c'est-à-dire que 90% des terres servant à la culture ou à l'élevage ne disposent d'aucun mécanisme de surveillance fiable de la charge en pesticide.

Parmi les sites ayant détecté des concentrations de pesticides, 9910 mesures sont faites en eaux vives et 1390 en eaux estuariennes. En leur sein, 8166 concerne l'eau et 3134 les sédiments. Le résultat le plus important de l'étude est que sur 11300 mesures de concentrations détectées, 52,4% montrent des quantités au-delà du seuil de tolérance. Le chiffre atteint 82,5% quand on examine les seules contaminations des sédiments.

"En concert avec les nutriments et la dégradation des habitats, l'utilisation agricole d'insecticide est probablement l'un des moteurs de la perte de biodiversité des écosystèmes aquatiques impactés par l'agriculture", soulignent les chercheurs. Et ils ajoutent : "l'importance des pesticides agricoles peut avoir été sous-estimée du fait d'un manque d'analyse quantitative".

Des substances difficiles à mesurer, des effets encore mal connus
Sebastian Stehle et Ralf Schulz rappellent notamment quelques motifs de penser que l'effet de la charge en pesticide sur la biodiversité aquatique est effectivement sous-estimé :

• les pics de concentration de pesticides sont transitoires (3 à 4 heures par jour, quelques jours par an, correspondant aux épandages) et difficile à identifier en absence de monitorage permanent;
• la toxicité intrinsèque des molécules concernées fait que l'exposition courte à une forte charge se traduit ensuite par des dérèglements durables, même quand les concentrations ne sont plus présentes dans le milieu ambiant;
• la plupart des sites montrent l'exposition à d'autres molécules (jusqu'à 31) et la dynamique synergistique de l'exposition aux substances a un effet biologique assez largement méconnu;
• il n'y a pas vraiment d'effet de seuil connu pour les molécules analysées, de sorte que même les expositions en dessous du seuil de tolérance réglementaire ont des effets biologiques.

Et la France ?
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le niveau de dépassement (au sein des détections) est assez comparables dans les pays développés à fortes normes environnementales (39,9%) que dans ceux présentant des règlementations moins strictes (42,2%). Mais le travail de Stehle et Schulz ne donne pas de classement par pays.

En importance relative de surface et d'emploi, la France reste l'une des première nations agricoles en Europe et dans le monde, et le premier consommateur européen de pesticide. Le modèle productiviste y a été fortement encouragé à partir des années 1950 (dans le cadre de la "grande accélération" dont nous avons parlé sur ce site). Notre pays dispose certes d'un réseau de contrôle de qualité des eaux vives (cf illustration ci-dessus extraite de Onema 2010) mais il faut compter avec 500.000 km de linéaire d'eaux de surface en métropole, et des mesures ponctuelles plutôt que continues. Il y a en moyenne un point de mesure pour 200 km de linéaire de cours d'eau. Autant dire que le niveau de connaissance des contaminations reste perfectible, sans parler ensuite de l'évaluation complète de leurs effets biologiques sur la chaine trophique.

La dernière synthèse du CGDD, mise à jour 2014, avait montré que 7% seulement des rivières françaises surveillées sont exemptes de détection d'au moins un pesticide, les données manquent encore dans 34 des 222 entités hydrographiques de contrôle pour les eaux de surface (cf illustration ci-dessous). La précédente campagne de 2007-2009 visant à analyser la présence de 950 molécules en rivières avait révélé de chiffres comparables, avec 91% des rivières et 75% des plans d'eau présentant au moins une substance (CGDD 2011). Cette campagne avait aussi révélé la diversité des pollutions par pesticide :  413 molécules différentes retrouvées au moins une fois dans les cours d’eau (soit 80% des 516 molécules recherchées dans le volet pesticide).

En conclusion
Le travail de Stehle et Schulz rappelle que parmi les facteurs connus de dégradation des écosystèmes aquatiques d'eaux douces (réchauffement climatique, pollution, surexploitation, prélèvement quantitatif de la ressource, espèces invasives, dégradation des habitats), la pollution par les molécules issues de la chimie de synthèse et en particulier par les pesticides est loin d'être la mieux surveillée et la mieux comprise. Voilà en enjeu de bien commun qui devrait inspirer plus d'efforts de la part des autorités et gestionnaires en charge de l'eau, au lieu des démantèlements de seuils de moulins centenaires puérilement présentés comme des avancées décisives pour la qualité de l'eau. Rappelons que dans le dernier budget français connu  pour le suivi de l'état écologique et chimique des rivières au titre de la DCE 2000, la France a provisionné 3 milliards d'euros pour la restauration morphologique mais… 170 millions d'euros seulement pour la qualité de son réseau de mesure et de suivi des pollutions. Ce n'est donc pas un problème de moyens, mais de cohérence et de clairvoyance dans nos choix publics.

Référence : Stehle S et Schulz R (2015), Agricultural insecticides threaten surface waters at the global scale, PNAS, epub before print, doi: 10.1073/pnas.1500232112