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Pour quoi faire ?

Tame-Water analyse et étudie l'eau
Tame-Water analyse et étudie l'eau

Rendre sa valeur à l’eau pour des bénéfices immédiats

La qualité de l’eau est un élément critique dans la recherche de la performance économique, et au-delà de la prospérité visée par le développement durable. Le calcul exact des prix au mètre cube est trompeur : tant l’industriel qui paye son usage que le producteur qui la facture peuvent gagner à introduire de nouveaux facteurs dans son équation, car l’impact biologique non connu d’une eau a toujours des coûts cachés. De la même manière, identifier et réduire les pollutions à leur source plutôt que de traiter une accumulation de problèmes en bout de chaîne profite à tous au final, y compris économiquement.

Dans l’industrie, une mauvaise maîtrise de l’eau en tant que matière première ou rejet, de ses circuits et procédés peut coûter énormément plus que la facture mensuelle du producteur ne le laisse transparaître. Un industriel qui gère une station d’épuration, même sans hors d’un cadre ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement), le fait en conséquence de son activité principale, pas en tant que professionnel de l’eau. Les défaillances accidentelles des ouvrages et les limites de certains procédés peuvent impacter directement sa production, en quantité comme en qualité : mal les gérer, c’est littéralement perdre de l’argent.

De fait, rares sont donc les professionnels qui ne s’attachent pas à trouver des pistes d’amélioration en cas de dysfonctions manifestes, mais avec des succès bien trop variables. Il est inacceptable pour un grand site de fabrication papetière d’immobiliser sa production car la biomasse de sa station d’épuration périclite régulièrement pour des raisons inconnues. De même, il est inacceptable pour un grand site de fabrication pharma/chimie de se voir régulièrement critiqué pour des dommages environnementaux alors même que toutes les mesures sont prises pour respecter le contrat social et environnemental. Le blocage est bien souvent dû à l’utilisation de modes d’investigation et paramètres certes historiquement robustes, mais inadaptés : le recours à des indicateurs biologiques permet très souvent de dénouer les fils d’un problème insoluble avec les mesures classiques. Si ces exemples interpellent, c’est qu’ils sont tirés de cas d’école — puis de succès — réels. Ici, un site de production papetière en pointe introduit sans le savoir dans ses effluents totaux une charge toxique néfaste pour sa station de traitement, via un sous-effluent très spécifique qui ne représente que 3% de son flux en volume. Sa production risque l’immobilisation deux fois par mois, mais la toxicité n’avait jamais été mesurée jusqu’alors. Ces 3% s’avèrent aisément, et à peu de frais, gérables une fois le bon diagnostic établi avec des méthodes innovantes. Là, un site de production chimique sur la sellette, qui respecte pourtant depuis toujours de rigoureuses conventions de rejet, acquiert pour des dizaines voire des centaines de milliers d’euro un traitement tertiaire haut de gamme. Les dommages en aval dans le milieu récepteur ne disparaissent pourtant pas, mécontentant professionnels, population, élus : la toxicité persiste malgré l’abattement efficace de tous les paramètres classiquement explorés. Des expérimentations avec bioessais permettront de conclure que la granulométrie du charbon actif employé n’était en fait pas adaptée, ou l’oxydation par ultraviolets trop puissante et donc génératrice de sous-produits toxiques au sein des rejets : deux réglages simplissimes une fois la situation bien analysée, avec des économies directes. Enfin, un artisan, garagiste ou peintre par exemple, qui souhaite s’équiper dans une démarche vertueuse d’un dispositif de traitement petite échelle peut avoir l’embarras — et la difficulté — du choix entre des solutions multiples. Une rapide étude biologique peut arbitrer en mettant en lumière la solution la plus efficace, pour un investissement réussi. De manière évidente, la problématique d’un diagnostic correct avec des méthodes biologiques et moderne concerne tous les acteurs et les parties-prenantes du domaine. S’il a été beaucoup question d’industriels ici, les cas d’école de cartographie novatrices des contributions et points sensibles de pollutions sur l’ensemble d’un bassin versant par des gestionnaires de territoires ou de ressources sont tout aussi nombreuses. Elles sont particulièrement précieuses dans le cadre des efforts de réduction des pollutions à la source qui sont caractérisés, par définition, par des contributions multiples, diffuses, difficiles à identifier : une étude avec des indicateurs éclairants peut ainsi faire économiser de multiples et peu fructueuses campagnes ultérieures.

Sécurité et santé, en routine comme en alerte

L’eau est une ressource vitale et donc précieuse. L’assurance qu’elle est propre à la consommation est depuis toujours une préoccupation de santé publique, mais sa protection contre les contaminations intentionnelles devient un enjeu majeur dans un contexte où l’intégralité du circuit de production, stockage et livraison d’eau de boisson est de plus en plus vu comme vulnérable à des actes malveillants ou terroristes. Il est ainsi crucial de bénéficier d’outils d’alerte pertinents et efficaces.

La qualité sanitaire des eaux de boisson, qu’elles soient en bouteilles ou de distribution publique, est une évidence sociétale : les citoyens considèrent que les pouvoirs publics sont pleinement et continuellement responsables de sa garantie, quels que soient ses canaux de distribution. Les eaux destinées à la consommation humaine sont donc soumises à des contrôles routiniers d’innocuité et de pureté qui sont à la source de progrès historiques majeurs – aux côtés de l’assainissement - dans le domaine de l’hygiène publique. Cependant, le contexte socio-politique moderne est marqué par l’émergence de tensions et menaces multiples, dont certaines sont spécifiquement reconnues comme pouvant porter atteinte à la qualité des eaux de boisson pour, in fine, nuire à la population. Le Moyen-Orient a récemment été marqué par des actes qualifiés par la presse internationale de « guerre de l’eau », mais l’Europe n’est malheureusement pas au-dessus de tout danger : l’Allemagne érige ainsi au niveau légal l’obligation pour les foyers de disposer d’une réserve d’eau potable équivalente à 5 jours pour « se préparer à des événements menaçants » et les dirigeants politiques Français ont eux-mêmes rappelé le risque d’armes chimiques et bactériologiques utilisées à l’encontre de l’eau potable. Les acteurs Français, publics ou privés, du secteur de l’eau figurent parmi les 218 opérateurs d’importance vitale (OIV). A ce titre, l’article L.1321-23 du Code de la Santé Publique impose à la personne responsable de la production ou de la distribution de surveiller en permanence la qualité des eaux destinées à la consommation humaine et aux collectivités de plus de 10 000 habitants de réaliser « régulièrement une étude caractérisant la vulnérabilité de ses installations de production et de distribution d’eau vis-à-vis des actes de malveillance ». L’article L.1321-1 du même Code stipule que le maintien de la satisfaction des besoins prioritaires de la population lors de situations de crise est une obligation pour tous les exploitants des services publics d’eau potable. Dans tous les cas, qu’il s’agisse des problématiques de santé publique usuelles comme celle des micropolluants, de l’efficacité et la conduite des moyens de potabilisation ou enfin de la préparation à des situations de crise naturelles, accidentelles ou intentionnelles, la mise en place d’outils dédiés doit être une priorité.

Concilier obligations légales et innovation

Les acteurs du monde de l’eau font face à des défis de tous les jours. Quand il n’est pas attendu d’eux par la réglementation ou le poids de l’opinion publique qu’ils protègent les milieux, ils doivent le reste du temps gérer une activité de pointe soumise à des aléas de qualité des ressources dont ils ne sont pas responsables. Afin d’y remédier, tant dans le suivi de la production d’eau, de son utilisation que la qualification des pollutions (subies ou émises), le recours aux méthodes biologiques permet des prises de décisions éclairées.

Un syndicat d’assainissement ou de potabilisation n’a pas les mêmes attentes et contraintes qu’une communauté de communes ou que les populations qui en sont les usagers et habitants. Pour autant, la pollution des eaux les concerne de multiples manières en qualité de responsables, administrés ou citoyens et la protection des divers milieux est au final l’affaire de tous. La France est naturellement dotée d’un dispositif législatif ambitieux propre (en sus des lois communautaires Européennes) qui reflète l’importance de cette question, mais à cette dernière s’ajoutent légitimement des considérations sociales de compétitivité (technologique, économique) et de santé humaine ou environnementale. L’article L210-1 indique à ce titre clairement que « l’eau fait partie du patrimoine commun de la nation. Sa protection, sa mise en valeur et le développement de la ressource utilisable, dans le respect des équilibres naturels, sont d’intérêt général ». Plus particulièrement, L’article L.211-7 du Code de l’environnement habilite les collectivités territoriales, les groupements, les syndicats mixtes de l’eau à réaliser et à exploiter des travaux, ouvrages ou installations reconnues d’intérêt général ou d’urgence. Depuis janvier 2018, la compétence GEMAPI sur la gestion des milieux aquatiques devient même une compétence propre obligatoire des établissements publics de coopération intercommunale, qui inclut pleinement la protection et la préservation des écosystèmes aquatiques. Des évaluations environnementales pertinentes sont donc un devoir dans le respect des lois nationales ou européennes *(insertion ici d’un lien renvoyant vers la case Gestion Env. pour la DCE ?)* relatives aux objectifs de bon état écologique des milieux. Au-delà de ces fondamentaux, des approches innovantes d’évaluation de la qualité de l’eau permettent de démêler les écheveaux complexes des problèmes de réduction des pollutions à la source en lien avec l’identification des contributeurs. Ces derniers sont dans la grande majorité des cas desservis par les limitations des approches historiques et bien loin des pollueurs peu scrupuleux qu’un certain imaginaire dépeint volontiers. Ces mêmes approches s’avèrent peu adaptées et mal dimensionnées face au problème des micropolluants, qui préoccupent autant les institutionnels que les opérateurs des ouvrages d’épuration ou de potabilisation. Dans un contexte où les contaminations sont diffuses, multiples, fluctuantes et caractérisées par des interactions chimiques et biologiques pour la plupart imprévisibles, cartographier la qualité d’un cours d’eau ou s’assurer qu’un dispositif de traitement coûtant des centaines de milliers d’euros vienne à bout de, par exemple, la présence de perturbateurs endocriniens relève du même engagement : celui d’utiliser des techniques en pointe qui ont fait leurs preuves pour tous.

Évaluations novatrices pour résultats utiles

La Directive Cadre Eau Européenne (DCE) oblige les états membres de la communauté à atteindre le bon état écologique des masses d’eau continentales et côtières au cours de phases itératives d’évaluations suivie d’actions de remédiations. En parallèle, la France a choisi d’adopter une démarche encore plus poussée via les programmes de Recherche des Substances Dangereuses dans l’Environnement (RSDE). Depuis les instances dirigeantes jusqu’aux opérateurs de terrain, la priorité est donc mise sur des solutions fournissant des données pertinentes et actionnables pour assurer une gestion efficace des questions environnementales en lien avec les pollutions historiques ou les micropolluants, afin que chaque partie-prenante puisse honorer au mieux ses engagements.

Depuis le 23 octobre 2000, la Directive 2000/60/CE (DCE) adoptée à la fois par le Parlement Européen et le Conseil établit un cadre pour une politique globale communautaire dans le domaine de l'eau. Elle vise à prévenir et réduire la pollution de l'eau, promouvoir son utilisation durable, protéger l'environnement, améliorer l'état des écosystèmes aquatiques (zones humides) et atténuer les effets des inondations et des sécheresses. La DCE fixe le bon état des masses d’eau selon des critères environnementaux incluant des objectifs légaux de concentrations (NQE pour « Normes de Qualité Environnementales ») sur une liste de substances dites prioritaires au niveau de la communauté (notamment directive 2008/105/EC), avec des cycles de management de 6 ans et une échéance d’atteinte des objectifs pour 2027 (cycle de gestion 2021-2027 faisant suite au cycle 2015-2021 en cours). Dans tous les cas, la DCE est l’élément majeur de la réglementation européenne concernant la protection des ressources en eau douces, saumâtres ou salées, superficielles ou souterraines, dites de « transition » et côtières. La France s’est elle-même fixé des objectifs propres et ambitieux au travers de la RSDE, qui a oeuvré à établir un panorama des substances présentes dans les rejets industriels par activité. Les bioessais ne sont pas l’objet direct de la RSDE ou des NQE, traduites par les concentrations limites des listes de substances dangereuses/prioritaires dans la directive 2013/39/EU qui amende la directive 2008/105/EC susmentionnée. Néanmoins, les obligations d’atteinte des objectifs de bon état écologique requièrent explicitement une approche intégrée du suivi et de l’évaluation de la qualité des eaux de surface (environnement, impact sur le milieu récepteur pour l’assainissement et efficacité des procédés attenants). Ces évaluations doivent prendre en compte les effets biologiques au niveau de populations/communautés de la faune et de la flore aquatique locale basés sur des indices spécifiques de qualité écologique (annexe V), mais laissent large place aux bioessais sur organismes et cultures cellulaires en laboratoire. Spécifiquement, les Stratégies d’Implémentation Communes (« Common Implementation Strategies » ou CIS) de la réglementation mentionnent l’importance des bioessais dans le cadre plus général des moyen et fins de la DCE. En particulier, le document n°19 (Surface water chemical monitoring) évoque les bioessais en lien avec le besoin d’introduire des techniques pour améliorer la qualité des évaluations et réduire le coût de ces dernières à mesure que de nouveaux outils sont disponibles. Le document n°3 (Analysis of Pressures and Impacts) des CIS enjoint à prendre en compte le risque potentiel d’effets cumulatifs de substances présentant des modes d’action similaires dans les évaluations de pression et d’impacts, ce qui est une des forces des méthodes basées sur les effets biologiques. Les documents 7 (Monitoring under the Water Framework Directive), 25 (Chemical Monitoring of Sediment and Biota) et 27 (Deriving Environmental Quality Standards) font aussi référence aux bioessais, notamment dans le cadre des mesures sur sédiments. Ces questions sont approfondies dans un rapport technique d’août 2014 (réseau scientifique NORMAN) centré sur la question des évaluations basées sur les effets biologiques dans l’eau et l’avantage qu’elles peuvent procurer dans la gestion du suivi environnemental en Europe (risque, alerte, rapport information/coût etc.) Dans tous les cas, il est manifeste que les approches par mesures d’effets biologiques doivent faire partie du dispositif décisionnaire. Outre leur importance dans l’atteinte des objectifs de bon état écologique exigés par la Communauté Européenne, ils sont des alliés précieux pour qualifier les procédés de traitement des eaux, où les abattements des substances et facteurs classiques ne rime pas forcément avec innocuité biologique en sortie, ou dans le pilotage des ouvrages de traitement afin d’adapter les divers paramètres à la charge des pressions de pollution.

La puissance des biotechnologies adaptées au monde de l’eau

La pollution de l’eau au XXIe siècle est caractérisée par l’apparition constante de nouvelles molécules sur les marchés, donc à terme dans l’environnement sous formes natives ou modifiées. De surcroît, ces substances sont généralement produites sur la base d’une activité/réactivité chimique ou biologique intentionnelle. En découle le problème actuel des micropolluants : une multitude d’espèces présentes à des concentrations minimes - dont ils tirent leur nom - mais auxquelles on leur connaît pourtant des effets variés et préoccupants sur le vivant. Les pollutions modernes de l’eau appellent ainsi à de nouvelles approches pour seconder les outils analytiques physicochimiques, qui restent certes les références réglementaires mais montrent diverses limites dans ce contexte.

L’activité humaine a radicalement bouleversé la nature des contaminations environnementales, d’abord pendant la période dite de révolution industrielle puis plus encore au cours des 60 dernières années avec l’essor de la chimie. Ainsi en à peine un siècle les pollutions anthropiques sont passées de la dispersion de contaminants essentiellement minéraux et relativement localisés à des sites industriels de production bien identifiés à l’apparition diffuse de molécules organiques de plus en plus complexes et renouvelées, employées par tout un chacun dans la vie de tous les jours dans une énorme variété d’usages. Ces substances sont très souvent chimiquement réactives ou biologiquement actives : l’activité des médicaments, produits de soins personnels, phytosanitaires ou ingrédients dans leur formulation est ainsi sciemment recherchée, à la base même de leur commercialisation. Une étude de l’ONEMA et INERIS en 2012 a ainsi identifié la présence de parabènes, de puissants biocides utilisés comme conservateurs, dans 99% des échantillons testés. Tout aussi préoccupant, un nombre étendu de produits dérivés de l’industrie du pétrole tels que les plastiques, polymères et additifs associés se sont aussi révélés a posteriori comme présentant des effets néfastes au niveau du vivant, sans lien initial avec la réactivité chimique ayant présidé à leur conception. C’est le cas emblématique de la plupart des espèces agissant comme perturbateurs endocriniens. Il n’est pas uniquement question de risques pesant sur les écosystèmes : certaines pollutions sont ainsi fortement suspectées d’être en lien avec des phénomènes de résistance de certains microorganismes, rendant potentiellement le cycle urbain de l’eau plus vulnérable dans des perspectives de potabilisation. Les enjeux sont donc à la fois sanitaires et environnementaux et il importe de mieux comprendre la dynamique de ces substances dans les systèmes de potabilisation et d’assainissements et leur impact dans le milieu récepteur. Les méthodes de traitement des eaux ne peuvent être adéquatement adaptées à ces problèmes sans un abord spécifique et pertinent. Les limites des approches de mesures de concentrations par substances sont manifestes dans un cadre où les listes de substance à suivre - et les contraintes techniques et financières attenantes - s’allongent sans cesses tout en s’avérant systématiquement en retard sur les marchés et les habitudes de consommation. C’est, de plus, sans compter sur l’extrême complexité des transformations des substances en mélanges dans les environnements et les réseaux, qui s’accompagnent constamment de l’apparition de produits secondaires imprévus (voire inconnus), à la base notamment des problématiques récurrentes de la détection de résidus de médicaments dans les eaux de consommation. Il est donc nécessaire d’adopter des moyens renouvelés d’investigation ciblant de manière dédiée les enjeux des pollutions modernes de l’eau : les bioessais sont ainsi mis en avant par la communauté scientifique comme devant être urgemment intégrés dans les dispositifs décisionnaires et gestionnaires.

Mer et effluents salins : innovation pour conditions extrêmes

La Directive Cadre Eau Européenne (DCE) ne s’applique pas qu’aux eaux continentales, mais comporte un versant approfondi de qualité des eaux marines sous la forme d’une directive générale, la Directive Cadre Stratégie pour les Milieux Marins (DCSMM), ainsi qu’une convention spécifique au milieu marin de l’Atlantique Nord-Est (OSPAR). Ces directives marines sont bien plus développées en termes d’utilisation de méthodes biologiques que la DCE dans leur exigence à établir les pressions anthropiques et leurs impacts sur les espèces et les écosystèmes. A l’avenant, les milieux saumâtres et les effluents industriels salins présentent les mêmes gageures et appellent à des outils dédiés afin de caractériser leur qualité ou leur conformité en tenant compte de leurs défis spécifiques.

Entérinée le 17 juin 2008, la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin 2008/56/EC (DCSMM) est le pendant pour les eaux marines/salées/saumâtres de la Directive Cadre Eau qui établit la politique globale communautaire au niveau des eaux continentales et douces. Elle intègre et participe à enrichir la convention internationale OSPAR (pour « Oslo-Paris », dont la première version date du 25 mars 1998) qui lie 16 pays de la zone Atlantique Nord Est - incluant Manche, Mer du Nord et Baltique, cette dernière faisant aussi l’objet d’actions spécifiques - et la communauté Européenne dans son intégralité. Le programme MED POL représente un équivalent à OSPAR en Méditerranée même si les outils de diagnostics investigués ne sont pas nécessairement identiques. La DCSMM fait tout comme la DCE l’objet de cycles de gestion de 6 ans incluant en succession état des lieux, orientations et décisions pour le cycle prochain, dont le plus récent a été entamé en 2018 et durera donc jusqu’à 2024. A cet égard, la Commission a révisé les critères d’atteinte de bon état en 2017 au travers de la Directive 2017/845 ainsi que l’annexe traitant des composantes écosystémiques, des pressions anthropiques et de leur effet sur les milieux marins au travers de l’amendement 2017/848 à la Directive 2010/477/EU. Quoi qu’il en soit, il ressort de tous ces dispositifs, communautaires ou restreints un même constat concernant l’abord de la qualité de l’eau et des milieux : la DCSMM confère bien plus d’importance aux tests biologiques, par rapport aux mesures analytiques classiques, que la DCE. Les indicateurs faisant l’objet d’investigations / validations sont à ce titre variés et surtout nécessitent une expertise approfondie. Par exemple, la commission HELCOM pour la qualité de la mer Baltique propose 6 critères principaux regroupant biomarqueurs d’imposex, stabilité des membranes lysosomales, index pathologies poissons, induction des micronoyaux, malformation d’embryons d’amphipodes ou de larves de zoarcidae. En sus, 3 critères expérimentaux sont expérimentés : l’induction de la vitellogénine, l’activité acétylcholine estérase, l’activité EROD/CYP1A. Le programme coordonné de monitoring environnemental CEMP, obligatoire pour toutes les parties signataires d’OSPAR et d’application variable hors de ce cadre, recommande des méthodes aussi variées que l’activité EROD/CYP1A précédemment citée, les adduits à l’ADN, les métabolites des HAP dans la bile, l’histopathologie du foie des espèces marines ainsi que les nodules macroscopiques, les tests ALA-D, metallothionéine et plus encore. Cette diversité des méthodes est donc bien sans commune mesure avec l’éventail limité appliqué aux eaux douces / continentales, sans compter que les préconisations portent plus sur les stratégies et les approches que sur des tests individuellement imposés. Un seul constat en découle : pour être en cohérence avec les obligations Communautaires sur les milieux marins, il est nécessaire d’implémenter des panels d’outils biologiques comportant une gamme étendue d’organismes, cibles et effets.

Ce contexte offre des retombées positives inattendues au delà de la thématique spécifique des milieux marins : l’incitation à développer des méthodes biologiques robustes et compatibles avec des teneurs en sels très élevées en solution. Elles rendent alors, de fait, les bioessais accessibles à toute une typologie de matrices aqueuses qui présentaient jusqu’alors des défis trop conséquents, à savoir les effluents industriels riches en espèces ioniques en solution. Les acteurs concernés ont maintenant l’opportunité de caractériser et surveiller leurs eaux de procédés et rejets par des méthodes en pointe - ils étaient encore récemment cantonnés à des indicateurs très généraux voire inadaptés qui, faute de mieux, s’avéraient en décalage flagrant avec leur exigence à respecter leur environnement au sens large ou les attentes exprimées par les utilisateurs et riverains divers. Grâce aux réglementations ambitieuses sur les milieux marins, les activités utilisant ou produisant des eaux très salines peuvent maintenant pleinement exprimer leur engagement pour un développement durable et économiquement avantageux.