Pollution des eaux de ruissellement (HU)

Traduction anglaise : runoff pollution

Dernière mise à jour : 25/02/2021

Cet article s'intéresse uniquement aux eaux de ruissellement en zone urbaine. Il traite de la nature et de la concentration des polluants associés à l'eau de pluie après qu'elle a parcouru entre quelques mètres et quelques dizaines de mètres à la surface du sol, mais avant son introduction dans un réseau d'assainissement.

Il fait partie d'un ensemble d'articles décrivant l'évolution de la qualité des eaux pluviales depuis l'atmosphère jusqu'à leur restitution au milieu aquatique.

Pourquoi s'intéresser spécifiquement à la pollution des eaux de ruissellement ?

La pollution des eaux de ruissellement est souvent confondue avec la pollution des rejets urbains de temps de pluie (RUTP). Cette confusion est très gênante car elle conduit un certain nombre de personnes ou d'organismes à se méfier des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales par peur de polluer le sol et les nappes.

Or, comme nous allons le voir dans les paragraphes suivants, les masses de polluants dans les eaux de ruissellement sont beaucoup plus faibles que celles dans les RUTP. C'est en effet principalement dans les réseaux d'assainissement que les eaux de pluie se contaminent et surtout se concentrent.

Origine des polluants dans les eaux de ruissellement

Les polluants que l'on rencontrent dans les eaux de ruissellement proviennent de quatre gisements différents, mais pas toujours simples à distinguer :

• la pollution des eaux de pluie elles-mêmes (on parle parfois de retombées humides) ;
• les dépôts atmosphériques de temps sec (on parle parfois de retombées sèches) ;
• les déchets divers dus aux activités anthropiques ;
• l'érosion des surfaces urbaines.

Cette distinction est utile pour interpréter et généraliser plus facilement les mesures. En effet les deux premiers gisements sont relativement indépendants du lieu ; le troisième dépend de l'activité de la zone concernée et le dernier de la nature des surfaces.

Malheureusement la distinction n'est pas toujours simple : les retombées sèches et les retombées humides sont de même nature ; certains déchets légers, déposés sur le sol à l'origine peuvent être déplacés par le vent et se mélanger aux retombées sèches ; l'érosion des surfaces urbaines se produit également pendant les périodes de temps sec produisant alors des dépôts plus ou moins mobiles. Il est donc important de ne voir dans cette classification qu'un moyen simple de décrire l'origine des polluants rencontrés.

Pollution des eaux de pluie

Pour évaluer la contribution des eaux de pluies seules (on parle parfois d’eaux météoriques), on utilise des capteurs pluviométriques capables de stocker la totalité du volume d’eau intercepté par l’appareil et équipé d’un couvercle fermé pendant les périodes de temps sec (pour éviter de capter des dépôts atmosphériques de temps sec) et qui s’ouvre automatiquement aux premières gouttes de pluie et se referme dès que la pluie est finie.

Même si ce gisement peut concerner tous les polluants, y compris les MES, il est surtout à considérer pour les micropolluants. Il semble important pour certains métaux comme le cadmium ou le nickel.

Pour en savoir plus, voir (Pollution de l'eau de pluie (HU)).

Pollution des dépôts atmosphériques

Pour estimer la contribution des dépôts atmosphériques de temps sec on utilise des appareils voisins de ceux mis en œuvre pour mesurer la pollution des eaux météoriques, mais fonctionnant de façon inversée, c’est-à-dire ouverts pendant les périodes de temps sec et se fermant automatiquement dès la première goutte d’eau. Ces deux types de capteurs sont d’ailleurs souvent installés côte à côte. Il ne s'agit pas dans ce cas d'évaluer les concentrations dans l'eau mais les masses précipitées par unité de temps et unite de surface.

Figure - Capteurs de retombées sèches et humides ; crédit photo : OTHU.

Comme pour le gisement précédent on s’intéresse préférentiellement aux micropolluants. Ce qui frappe dans la littérature, c’est l’extrême variabilité des résultats entre les sites, sans que l’on comprenne très bien les raisons de cette variabilité. A titre d'exemple, sur un des sites expérimentaux de l'OTHU, on a pu observer une saisonnalité des dépôts secs de pesticides directement liée aux périodes d'épandages agricoles (Becouze-Lareure, 2010). En tout état de cause il est donc encore très difficile d’en déduire des ordres de grandeur moyens.

Pour en savoir plus, voir (Dépôts de temps sec (HU)).

Contribution globale des retombées sèches et humides à la pollution des rejets urbains de temps de pluie

Plusieurs études ont essayé d'évaluer globalement la contribution des retombées sèches et humides à la pollution des rejets urbains de temps de pluie. Il s'agit en effet d'une part irréductible que l'on retrouve de façon assez homogène sur l'ensemble du territoire urbain (d'ailleurs tout autant sur les surfaces perméables que sur les surfaces imperméables). Cette part correspond donc au minimum de charge polluante que l'on aura à prendre en compte dans les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales.

Pollution des déchets divers dus aux activités anthropiques

Les dépôts de temps sec font l'objet d'un article spécifique (Dépôts de temps sec (HU)) et seuls les principaux éléments sont rappelés ici.

Pollution due à l'érosion des surfaces urbaines

Cas des bâtiments

Les données les plus nombreuses et les plus précises concernant la pollution produite par l’érosion des matériaux présents sur différents types de toitures ont été obtenues en France grâce à l’observatoire parisien OPUR [72]. L’interprétation des mesures est difficile. Pour évaluer l’importance réelle du gisement étudié il faut en effet déduire des flux observés les apports associés aux dépôts atmosphériques de temps sec ou directement associés à la précipitation. Malgré tout, les chercheurs ont réussi à mettre en évidence que les toitures représentent une source importante pour le plomb, le zinc et le cuivre. Ce résultat est confirmé par des mesures effectuées sur d’autres sites comme le montre le tableau suivant extrait de [9] qui donne des valeurs moyennes de concentration obtenues pour ces trois métaux lors de différentes études. La variabilité des valeurs obtenues s’explique essentiellement par la variabilité des matériaux utilisés pour les toitures.

Cas des voiries et autres espaces aménagés

Les surfaces urbaines imperméables autres que les toitures (rues et trottoirs, parkings, places, etc.) sont souvent suspectées d’être le gisement principal d’un grand nombre de polluants, en particulier des hydrocarbures. La réalité est beaucoup plus contrastée. Les traces d’huiles que l’on trouve sur les rues et les parkings sont en fait facilement biodégradables et peu mobiles. Elles ne contribuent que très peu à la pollution des RUTP. Les dépôts divers dans les rues sont plus ou moins régulièrement balayés et aspirés et/ou déplacés par le vent et le passage des véhicules. En pratique, ils s’accumulent essentiellement dans les caniveaux et les bouches d’égout.

Éléments de bilan sur les quantités de polluants à gérer

Les données disponibles concernant les eaux dites de ruissellement et dont une synthèse est présentée dans les tableaux ci-dessous correspondent à des situations très diverses. Elles sont souvent issues de mesures effectuées dans les avaloirs ou à l’intérieur de réseaux strictement séparatifs, et incluent donc dans ce cas les dépôts dans les caniveaux et à l’intérieur du réseau. L’affectation des polluants mesurés à un gisement spécifique est encore plus difficile que pour les eaux de toitures. Les polluants présents dans les eaux de ruissellement sont en effet la somme des flux atmosphériques (dépôts secs et apports de la pluie), des autres dépôts en surface, de l’érosion des surfaces, et, dans certains cas des dépôts et biofilms à l’intérieur des réseaux. Très peu d’études font d’ailleurs la distinction entre la mobilisation des dépôts de surface et l’érosion des matériaux. Malgré toutes les réserves précédentes, ce gisement apparaît comme le plus important pour de nombreuses substances.

Ordres de grandeur des masses de polluants à gérer par unité de surface et par an

Voir aussi : Pollution de l'eau de pluie (HU), Pollution des eaux pluviales (HU), Pollution des rejets urbains de temps de pluie (HU)

Article en chantier

Bibliographie

• Becouze-Lareure, C. (2010) : Caractérisation et estimation des flux de substances prioritaires dans les rejets urbains par temps de pluie sur deux bassins versants expérimentaux. Thèse de doctorat, INSA-Lyon, laboratoire DEEP, 298 p.
• Garnaud, S. (1999) : Transfert et évolution géochimique de la pollution métallique en bassin versant urbain, ENPC Paris, Thèse de doctorat, 396p.

b, S. (2009) : Flux et sources des polluants prioritaires dans les eaux urbaines en lien avec l’usage du territoire. Thèse de doctorat, LEESU, Université Paris-Est, 349 p.

• Zgheib, S. (2009) : Flux et sources des polluants prioritaires dans les eaux urbaines en lien avec l’usage du territoire. Thèse de doctorat, LEESU, Université Paris-Est, 349 p.