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21 mai 2019ATBVB, Plouaret
Jean CaussePrésident de TRANSCENDERChercheur associé à l’EHESP
’
● ●
2
Partenaires
Réglementaire(bimensuel)
Etude(ponctuel) ?
Déconnecté de l’échellede décision !
Etat chimique, de mauvais (rouge) à très bon (bleu)
Prélèvement & Analyse en laboratoire
1 point pour 10 à 100 kmde cours d’eau?
?
: un manque de connaissances spatiales
BV de 100 km²
3
Réglementaire(bimensuel)
Etude(ponctuel)
Analyse précise de l’évolutionde la QE le long du linéairedes têtes de BV (5 km)
« Laboratoire portable »TRANSCENDER
1 point tous les 100 mde cours d’eau
Etat chimique, de mauvais (rouge) à très bon (bleu)
BV de 100 km²
4
5
. sur le (Mesure des nitrates)
6
Bandelettes + Réflectomètre
Electrodes sélectives
Sonde ou Analyseur UV-Vis
Performance
Portabilité
Interférences
’
PerformantPortable EvolutifMulti-paramètres
7
R E
Sonde
multi-paramètres
Résultat instantané
géoréférencé sur smartphone
Rejet
Rejet
Spectro. UV-Vis haute sensibilité
à double trajet optique
Pompage
automatique
8
9
▪ Nitrates (NO3-) et Carbone Organique Dissous (COD)
▪ Température, Conductivité électrique, pH, RedOx, %O2, Turbidité
▪ « Signature spectrale » (Qualité de la matière organique)
10
≈ 25 €/éch.
≈ 10 €/éch.
≈ 15 €/éch.sans traitement
Prix labo
> 2500 €/jour
+
+
Algorithme créé & validé sur 580 échantillons (32 stations, toutes conditions hydrologiques)
Laboratoire LERES (2012-15) (COFRAC)
Laboratoire portable validé sur120 échantillons (60 stations, Haute résolution spatiale)
Laboratoire INRA, projet DEMAiN (2018-19)
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Mesure HR ● Cartographie ● Interprétation
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Mesures à Haute Résolution spatiale▪ 1 mesure géoréférencée tous les 100 m en moyenne▪ 5 km de linéaire de cours d’eau en 1 journée (50 mesures min.)▪ Mesures répétées 3 x sur un même linéaire dans l’année hydrologique
Cartographie▪ Cartographie de l’évolution des nitrates et du COD le long du linéaire▪ « Profils en long » multiparamètres
Interprétation▪ Variations globales de la qualité de l’eau▪ Variations par tronçon : Sources diffuses vs sources ponctuelles, Autoépuration▪ Calcul de débit et flux relatifs de chaque source
’
14
Ponctuel
AMONT
Cours d’eau principal
AVAL
Diffus*
AMONT AVAL
? ? ? ?
Cours d’eau principal
QAval = QAmont+ Qponctuel
%Qaffluent =[NO3
−]aval − [NO3−]amont
[NO3−]affluent − [NO3
−]amont
QAval = QAmont+ Qdiffus
%Qdiffus =[COD]aval − [COD]amont
[COD]amont
* Hypothèse : [COD] = 0 mg/L dans le cas d’une contribution d’eau souterraine
15
(22)
3 missions en 2018Avril, Juin, Septembre
16
’ « »
17
0
2 0
4 0
6 0
NO
3
- (m
g.L
-1)
0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0
0
1 0
2 0
3 0
D is ta n c e a m o n t (m )
CO
D (
mg
.L-1
)
AMONTAffluents
GuinguénoualAVAL
AMONT
AVAL
Affluents
Points de mesure
18
Avril
0
2 0
4 0
6 0
NO
3
- (m
g.L
-1)
0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0
0
1 0
2 0
3 0
D is ta n c e a m o n t (m )
CO
D (
mg
.L-1
)
1919
AMONTAffluents
GuinguénoualAVAL
Exemple du Ru de la Ville Piron :
Avril (temps de pluie) :
31 % du débit
14,8 % du flux en nitrates
Juin (temps sec)
8 % du débit
3,6 % du flux en nitrates
Septembre (temps sec)
0 % (Ru sec)
* Confluence
AVAL
Avril
FF
0
2 0
4 0
6 0
NO
3
- (m
g.L
-1)
0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0
0
1 0
2 0
3 0
D is ta n c e a m o n t (m )
CO
D (
mg
.L-1
)
AMONTAffluents
GuinguénoualAVAL
AMONT
AVAL
Affluents
Points de mesure
20
Avril
-
AMONT
AVAL
10
15
20
25
30
NO3-
(mg.L-1)
16
17
18
19
20
COD(mg.L-1)
11.5
12.0
12.5
13.0
Température
(°C)
92
93
94
95
O2(%)
400
405
410
415
420
Conductivité
Electrique
corrigée
(S.cm-1)
3500 3750 4000 4250 4500 47500.12
0.13
0.14
0.15
Distance à la source (m)
Turbidité
(u.a.)
Avril
21
Le Fais
Forte augmentationVariation progressive
Dilution par apport d’eaumoins chargée en COD
Apport d’eau plus froide et conductrice, moins oxygénée et turbide
0
20
40
60
NO3-
(mg.L-1
)
0
5
10
15
20
COD(mg.L
-1)
3500 3750 4000 4250 4500 4750400
420
440
460
480
Distance à la source (m)
Conductivité
Electrique
corrigée des
Nitrates (S.cm-1
)
Septembre (Sec)
Avril (Pluie)
AMONT
AVAL
22
Le Fais
Dilution par apport d’eau non chargée
en CODen septembre
Variation progressivede la conductivitéélectrique corrigée
Variation brutaledes nitrates
en septembre ?
-
280 300 320 340 360
0,017
0,034
0,051
0,068
0,085
Jan
Feb
Mar
Apr
May
Jun
Jul
Aug
Sep
Oct
Nov
Sig
na
ture
Sp
ectr
ale
Longueur d'onde (nm)
2018
Amont
Aval
Baisse de la valeur absolue de la signature spectrale :
▪ D’amont en aval▪ D’Avril à Septembre
Conservation de la forme de la signature spectrale (qualité de la MO) :
▪ D’amont en aval▪ Lors des 3 missions
23
24
Source diffuse
Contribution d’eau souterraine très chargée en NO3
-
Source ponctuelle vs diffuse
▪ Analyse multi-paramètres▪ Analyse multi-conditions▪ Analyse de la signature spectrale
AMONT
AVAL
Le Fais
’
Date [NO3-] amont [NO3
-] aval %𝑸𝒆𝒂𝒖 𝒔𝒐𝒖𝒕. [NO3-] eau sout.
%𝑭𝑵𝑶𝟑−𝒆𝒂𝒖 𝒔𝒐𝒖𝒕.
Avril 13 26 13 % 111 56 %
Juin 36 53 46 % 72 62 %
Septembre 24 48 66 % 61 83 %
25
Mesure des effets relatifs de chaque pression (ou autoépuration) dans l’espace & le temps (ex : modification de l’effet de la ZH en fonction des conditions hydrologiques / augmentation de l’effet relatif des
rejets ponctuels en été / confirmation d’hypothèses hydrologiques / …)
AMONTAffluents
AVAL
STEPSTEP
Auto-épuration
Contribution souterraine
26
27
(2019)
Projet « DEMAiN » sur 8 cours d’eaude têtes de bassins versants dans le cadre du Plan de Lutte contre les Algues Vertes
Diagnostic HR spatiale des sources de nitrates sur 1 cours d’eau de 15 km (La Rosaie)
Evaluation à HR spatiale des effets de la restauration d’un cours d’eau sur l’autoépuration des nitrates
Estimation du COD réactif / assimilable dans les eaux de surface par spectro. UV➢ Autoépuration des nitrates➢ potentiel THM à partir d’eau de surf. Dans les unité de production d’EDCH
28
!
Jean Causse, Président de TRANSCENDER & Chercheur associé à l’EHESP
Email : [email protected] / Tel : 06 37 46 20 95
29