Matières phosphorées dans les cours d'eau bretons

Le phosphore est un composant essentiel dans la physiologie animale et végétale. Il intervient dans le processus de formation de l’ADN, dans la production d’énergie par les cellules et est présent dans les os sous forme de phosphate de calcium. Pour les plantes, il s’agit d’un élément nutritif indispensable à la croissance, au développement des racines et à la maturation des fruits et des graines.

La charge en phosphore des milieux aquatiques continentaux et littoraux provient pour l’essentiel des milieux terrestres (y compris urbains) constituant leurs bassins versants. Elle impacte l’équilibre des écosystèmes, les excès de phosphore provoquant, dans certaines conditions, une surproduction végétale et une pollution associée : l’eutrophisation.

Cette datavisualisation propose une analyse interactive des données relatives aux suivis des paramètres phosphore total et orthophosphates dans les eaux de surface, aux échelles géographiques pertinentes. Les différents éléments graphiques proposent des informations complémentaires lors de survol avec la souris (info bulle) ou des zones cliquables qui permettent d'affiner les résultats proposés.

Généralités

Le phosphore est un composant essentiel dans la physiologie animale et végétale. Il intervient dans le processus de formation de l’ADN, dans la production d’énergie par les cellules et est présent dans les os sous forme de phosphate de calcium. Pour les plantes, il s’agit d’un élément nutritif indispensable à la croissance, au développement des racines et à la maturation des fruits et des graines.
La charge en phosphore des milieux aquatiques continentaux et littoraux provient pour l’essentiel des milieux terrestres (y compris urbains) constituant leurs bassins versants. Elle impacte l’équilibre des écosystèmes, les excès de phosphore provoquant, dans certaines conditions, une surproduction végétale et une pollution associée : l’eutrophisation.

En eau douce, le phosphore est l’élément nutritif limitant et donc le facteur de contrôle de la production primaire algale. Il est aussi un des facteurs limitant des macrophytes. Ce phénomène est accentué dans les retenues et dans les cours d’eau à faible écoulement en période estivale.

Concernant les eaux marines et les ulves qui prolifèrent sur certaines baies bretonnes (marées vertes), le phosphore est un élément qui contribue à leur croissance mais il n’est pas un facteur de maitrise des marées vertes. En effet, il est concentré dans les sédiments côtiers contrairement aux nitrates qui ne présentent pas de stockage dans le milieu côtier et s'avèrent alors limitant pour la croissance des ulves.

Les concentrations en phosphore observées généralement dans les milieux aquatiques ne représentent pas directement de nocivité pour l’homme. En Bretagne, le phosphore présent dans les milieux aquatiques est soit d’origine agricole (épandage de lisier, de fumier ou d’engrais minéraux), soit d’origine industrielle et urbaine (rejets de stations d’épurations, lessives, détergents).
Le phosphore est un élément faiblement soluble, peu volatil, avec une forte capacité de fixation sur les particules du sol. Les stocks de phosphore dans les sols et les apports annuels constituent les sources principales de phosphore transportés vers le réseau hydrographique. La mise en culture des sols accélère les transferts de phosphore particulaire vers les milieux aquatiques, notamment via les ruissellements de surface et l’érosion en période de crue. Le phosphore total mesuré dans l’eau représente notamment toutes les formes de phosphore présentes dans le sol.

Le phosphore se retrouve dans les eaux de surface sous forme particulaire (> 0,45 µm) ou soluble (< 0,45 µm). Le phosphore particulaire regroupe toutes les formes de phosphore, minérales ou organiques, associé à la charge solide (sur les débris divers, matières en suspension ou incorporées dans les organismes). Pour l’essentiel, le phosphore soluble est constitué d’ions phosphates ou orthophosphates qui sont assimilables par les végétaux et qui, dans le réseau hydrographique, interviennent directement dans l’eutrophisation des eaux. Le phosphore soluble est aussi présent dans la solution du sol mais en faible quantité.

Contexte réglementaire

Les paramètres orthophosphate et Phosphore total sont retenus pour la caractérisation de l’état des masses d’eau, en application de la directive cadre sur l’eau (éléments de qualité physico chimique – nutriments). Dans l’attente des résultats finalisés des travaux de définition des règles d’évaluation de l’état écologique, qui établiront les valeurs-seuils des éléments physico-chimiques en accord avec les termes de la DCE, les classes de qualité (code couleur - valeurs seuils (Q90)) à prendre en compte sont :

pour le paramètre orthophosphate (PO43-) :

• Rouge - Mauvais : Q90 = 2 mg/l ;
• Orange - Médiocre : 1 = Q90 < 2 mg/l ;
• Jaune - Moyen : 0.5 = Q90 < 1 mg/l;
• Vert  - Bon : 0.1 = Q90 < 0.5 mg/l;
• Bleu - Très bon : Q90 <0.1 mg/l.

pour le paramètre Phosphore total (P) :

• Rouge - Mauvais : Q90 = 1 mg/l ;
• Orange - Médiocre : 0.5 = Q90 < 1 mg/l ;
• Jaune - Moyen : 0.2 = Q90 < 0.5 mg/l;
• Vert  - Bon : 0.05 = Q90 < 0.2 mg/l;
• Bleu - Très bon : Q90 <0.05 mg/l.

Les valeurs retenues pour la caractérisation de l’état physico-chimiques des masses d’eau en application de la DCE sont celles appliquées dans le Système d’évaluation de la qualité de l’eau (SEQ-Eau). Les matières phosphorées sont prises en compte par le SEQ-Eau pour leurs impacts néfastes sur la qualité de l’eau (efflorescences algales, blooms à cyanobactéries toxiques, marées vertes, etc.). Le niveau d’altération des masses d’eau par les matières phosphorées est évalué selon la grille normalisée du SEQ-Eau douce.

À noter que cette grille SEQ-Eau est beaucoup moins sévère que certaines grilles utilisées dans d’autres pays. Par exemple, pour la classe « très bon » au Québec, la teneur en phosphore total est  inférieure à 0,02 mg P/l pour les rivières débouchant dans un lac, et inférieure à 0,03 mg P/l pour les autres.

Concernant les effets sur la santé humaine, le phosphore ne constitue pas une menace directe aux doses et sous les formes rencontrées dans les eaux de boisson provenant du réseau d'eau potable, et il ne présente aucune toxicité. Cependant, la pollution des eaux par le phosphore favorise la prolifération de cyanobactéries, qui elles-mêmes, peuvent produire des toxines très dangereuses, pour l’homme et les animaux.

Sources des données

Les données traitées proviennent de :

• OFB :  export de la base de données Naiades (via Hub'eau), plateforme d’accès aux données brutes sur la qualité des eaux de surface
• AELB : export de la base de données OSUR, plateforme d’accès aux données brutes de l’Agence de l’eau Loire-Bretagne
• DREAL : export de la BD Hydre/BEA (suivis qualité effectué sur les stations bilans dans le cadre des contrats de territoire) et de la BD CORPEP

Les critères retenus sont :

• Paramètre Phosphore total (1350), Orthophosphates (1433)
• Support Eau (3)
• Analyse dans le domaine de validité (Code remarque analyse 1)

Les exports sont réalisés sur l’ensemble des données disponibles depuis le 01/01/1995, tous dispositifs de collecte confondus. Le traitement des doublons de bancarisation est géré par l'OEB.

L'intégralité de l'historique des données est reprise à chaque mise à jour, afin que les résultats proposés dans les tableaux de bord intègrent les corrections apportées par les producteurs dans la base de données. Des évolutions dans l'historique des résultats sont donc possibles d'une année sur l'autre.

À noter que le protocole actuel de suivi du phosphore, tel qu’il est préconisé par la DCE dans le cadre du RCS (de façon régulière et indépendamment des épisodes pluvieux, afin de dégager une tendance générale), est insuffisant pour rendre compte des concentrations en phosphore total et faire une évaluation des flux. En effet, les flux importants de P (en particulier particulaire) se produisent pendant de très courtes périodes autour des pics de débit ou de crue. Afin de les évaluer, il faut disposer d'une fréquence plus élevée de prélèvements et combiner éventuellement des prélèvements hors crues et pendant les crues. Des préconisations ont été faites en ce sens par le Conseil Scientifique de l'Environnement de Bretagne (CSEB) et elles sont déjà suivies depuis plusieurs années dans certains bassins versants de Bretagne.

Traitement des données

Pour chaque station, le percentile 90 (exprimé en mg/l) est calculé par année civile (période du 1er janvier au 31 décembre de l’année n). L’ensemble des analyses disponibles sur une station, tous dispositifs de collecte confondus et toutes sources de données confondues (traitement des doublons de bancarisation), est utilisé pour le calcul du Q90. Le Q90 est calculé, selon le nombre d’analyses disponibles (na), comme suit:

• na < 4 : pas de calcul de Q90 
• na ≥ 4 :
• Classement des résultats par ordre décroissant 
• Rang du résultat à retenir = arrondis (0.9 x na + 0.5)

Exemple : 10 analyses : Q90 = 9,5 donc valeur de la 10° analyse. 15 analyses : Q90 =13,9 donc valeur de la 14e analyse ; 21 analyses : Q90 =19,4 donc valeur de la 19e analyse ; Etc.

La représentation est celle du Seq- Eau (comme définie au § Contexte réglementaire).
Calcul appliqué selon la méthode du SEQ v1, également  recommandée dans Le guide technique sur l'évaluation des eaux douces de surface de métropole, mars 2009.

S'agissant du rendu et de l’interprétation des résultats, il est nécessaire de bien préciser quelles sont les formes du phosphore concernées (P soluble dit P orthophosphate ou P total) et en quelle unité elles sont exprimées (PO43- ou P). Quant aux calculs de flux, ils sont généralement exprimés en P aussi bien pour le P dissous ou l'orthophosphate que pour le P total.

Sans ces précisions, certains résultats sont ininterprétables. Par exemple, on peut trouver : P soluble = 2,4 mg/l et P total = 1 mg/l. Comme le P soluble est une part du P total, on émet alors l'hypothèse que le P soluble est en fait exprimé en PO43-, ce qui devrait donc conduire à l'expression suivante : P soluble = 0,8 mg P/l et P total = 1 mg P/l, puisque 1 mg PO43- = 0,3262 mg P. De même pour les flux, si le flux de P dissous est supérieur au flux de P total, on doit émettre l'hypothèse que le flux de P dissous est en fait un flux exprimé en PO43-. Pour éviter ces problèmes, il est préférable d'exprimer tous les flux en P.

Accéder aux données

• Données ouvertes de l'OEB : Qualité des cours d'eau vis-à-vis du phosphore total en Bretagne