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National audience; Soil analysis requires looking up, sweepingtemporal and spatial scales ranging from the small to thelarge scale, and to develop a scientific approach tomany territorial basins, extensive and diverse. A monitoringover long periods of time is necessary to be able to assess their evolution according to the climate changes and anthropogenic pressures.Jean-Luc Probst, former Director of a Workshop Zone and anexperimental site of the Critical Zone Observatory showswhy (and how) we study, in a geographical areathe interactions between social systems and ecological systems, i.e. their co-evolution in the face of global changes(climate, land use change); andwhat results these forty years of study have brought.; L’analyse des sols demande de prendre de la hauteur, de balayerdes échelles temporelles et spatiales allant de la petite à lalarge échelle, et de développer une approche scientifique surde nombreux bassins territoriaux, étendus et divers. Un suivisur de longues périodes de temps est nécessaire pour être enmesure d’apprécier leur évolution en fonction des changementsclimatiques et des pressions anthropiques.Jean-Luc Probst, ancien Directeur d’une Zone Atelier et d’unsite expérimental de l’Observatoire de la Zone Critique montrepourquoi (et comment) on étudie, sur un bassin géographiqueles interactions entre les systèmes sociaux et les systèmesécologiques, c’est-à-dire leur co-évolution face aux changementsglobaux (climatiques, changement d’occupation des sols) ; etquels résultats ont apporté ces quarante ans d’étude.

International audience; Le BRGM, Service géologique national, est l'établissement public de référence dans les applications des sciences de la Terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol. Son action est orientée vers la recherche scientifique, l'appui aux politiques publiques et la coopération internationale.Le BRGM développe notamment depuis plusieurs années une expertise reconnue à l’internationale des systèmes d’information dédiés à l’environnement, en particulier sur le domaine de l’eau, du site web portail de référence aux API web de diffusion des données environnementales, en passant par l’indexation de grands volumes de données et la modélisation prédictive. Parmis les outils developés par le BRGM, le portail Hub'eau qui comporte une dizaine d'API Rest chacune spécialisé dans un domaine en relation avec l'eau (qualité des eaux souterraines, rivières, poisson, etc). Pour permettre aux usagers intéressés par les problématiques environnementales de bénéficier des informations que peuvent offrir ces données, nous proposons de concevoir les premières briques d’un service numérique dont la fonction sera de répondre aux questions des utilisateurs, posées en langage naturel, de façon contextualisée et en se basant sur les données réelles du portail Hub'eau.Dans ce rapport nous commençons par une brève description de l'état de l'art en matière de chatbots et de systèmes questions-réponses. Par la suite, nous décrirons l'outil Hub'eau développé par le BRGM, nous aborderons les détails d'une des API du portail en précisant la procédure d'interrogation et le format des données. Nous poursuivrons par la description de la démarche entreprise pour le développement du système décrit ci-dessus. Nous terminerons par la présentation des résultats auxquels nous avons pu aboutir.

The preliminary analysis of the diatoms colonizing two of the Brenne ponds and attaching themselves to the European pond turtles (Emys orbicularis Linnaeus, 1758) made it possible, through the use of two new diatomic indices, to test the quality of the water in relation to those taken from turtles. The results show the poor quality of the water, identical to those of the European pond turtle thougt these have a greater diatomic variety. These results confirm the chemical analyses previously carried out. However, these results do not agree with those carried out, also on European pond Turtle, in the Rhône Delta (Camargue) by a university team from Marseille using the river water qualification system: DBI (Diatomite Biological Indice), a system which cannot be used in the case of wetland and ponds., L'analyse préliminaire des diatomées colonisant deux des étangs de la Brenne et se fixant sur les tortues Cistudes (Emys orbicularis Linnaeus, 1758) a permis, par l'utilisation de deux indices diatomiques nouveaux, de tester la qualité de l'eau en relation avec celles prélevées sur les tortues. Les résultats montrent la mauvaise qualité des eaux, identiques à celles des Cistudes, mais celles-ci ont une plus grande richesse diatomique. Ces résultats confirment les analyses chimiques précédemment effectuées. Toutefois ces résultats sont en désaccord avec ceux effectués, également sur des Cistudes, du delta du Rhône (Camargue) par une équipe universitaire de Marseille utilisant le système de qualification de l'eau des rivières : IBD (Indice Biologique Diatomique), système non utilisable dans le cas des mares et des étangs.

1. Les métaux : des substances polluantes Parmi les substances chimiques qui présentent un danger reconnu pour l’homme et l’environnement, les métaux et leurs composés (organométalliques ou organiques) occupent une place importante. Plusieurs métaux et métalloïdes sont naturellement présents dans la croûte terrestre comme le plomb (minerai la galène), le zinc (blende), l’arsenic (mispickel), ou encore le chrome (chromite). Ces substances font également partie de notre quotidien car elles entr...

1. Introduction Les rejets des activités industrielles dans les milieux aquatiques sont à l’origine de préoccupations environnementales et sanitaires car ils sont susceptibles de dégrader fortement et durablement la qualité de ces milieux, qui constituent des ressources essentielles. En effet, les rejets industriels contiennent fréquemment des contaminants et polluants multiples, dont il est nécessaire d’évaluer les dangers et les risques préalablement à leur libération dans les écosystèmes a...

1. Introduction Parmi les sources potentielles de pollution, le secteur industriel, a entrepris depuis de nombreuses années, des efforts importants afin de réduire et de surveiller les volumes de polluants rejetés dans le milieu aquatique (Eckenfelder, 2001 ; Cox et al., 2006 ; Crini et Badot, 2007). En effet, à partir des années 1970, des investissements ont été, par exemple, réalisés pour mettre en œuvre des technologies de traitement des eaux usées via l’installation sur site de stations d...

Cet ouvrage, composé de quinze contributions et rédigé par trente-huit spécialistes, fait le point sur la contamination des eaux industrielles. Les trois premiers chapitres traitent de la politique française de l’eau, des agences de l’eau et de la réglementation des substances chimiques. Les quatre chapitres suivants sont consacrés aux paramètres chimiques et biologiques utilisés pour évaluer la qualité des milieux et des eaux. Les huit derniers chapitres abordent, quant à eux, les méthodes conventionnelles et les procédés innovants utilisés dans le traitement des eaux (chitosane, exopolysaccharides marins, cyclodextrine, chanvre, oxydation avancée, charbons et nanofiltration).

1. Introduction L’eau est indispensable à notre vie quotidienne et plus généralement à toute forme de vie, à notre santé, à nos loisirs, mais aussi à nos activités économiques, avec des besoins de plus en plus croissants. C’est l’une des raisons pour lesquelles, aujourd’hui, l’eau est au cœur des politiques de tous les pays au monde, qu’ils soient développés, émergents ou en développement. Cependant, tout le monde est également d’accord sur le fait qu’il est devenu urgent de relever un double...

1. Introduction Les procédés de traitement des effluents industriels et urbains (contenant des charges minérales et/ou organiques) mettent en jeu différentes stratégies en fonction de la nature des contaminants (ions métalliques, colorants, composés pharmaceutiques, etc.), l’intérêt à les recycler (et/ou à valoriser les sous-produits du traitement), et leur toxicité. Les procédés de précipitation sont fréquemment employés mais se heurtent régulièrement à des limitations techniques (pour attei...

1. Introduction Dans le domaine du traitement des eaux polycontaminées à la fois par des substances minérales (dont les métaux) et/ou organiques, une des méthodes couramment employées dans l’industrie consiste à utiliser des matériaux dits filtrants et/ou adsorbants capables de retenir ces polluants. Les matériaux commerciaux les plus utilisés sont le charbon actif, les résines organiques et des systèmes filtrants comme le sable, les alumines ou encore les zéolites. Généralement, pour amélior...

1. Introduction Le suivi de la pollution toxique dans l’environnement due aux rejets issus d’une station d’épuration industrielle (STEP) ou urbaine (STEU) se fait essentiellement au moyen de mesures analytiques de plusieurs paramètres chimiques et physiques de suivi de l’eau et de concentration de certaines substances chimiques appelés micropolluants, et par des tests biologiques de toxicité aiguë (comme par exemple le bioessai sur daphnies imposé, de plus en plus, à certaines installations d...

1. Introduction Les substances chimiques sont intimement liées à la vie moderne. Elles sont utilisées dans de multiples applications comme les produits alimentaires, pharmaceutiques, cosmétiques, détergents, phytopharmaceutiques, biocides, etc. Elles constituent ainsi un facteur essentiel de prospérité économique et de bien-être social en termes d’échanges commerciaux et d’emplois (CCE, 2001). La base de données des Chemical Abstracts compte aujourd’hui plus de 92 millions de substances. La p...

1. Introduction À la base des processus vitaux, les membranes semi-perméables sont aujourd’hui utilisées dans de nombreux domaines et applications industrielles comme par exemple le dessalement de l’eau de mer et des eaux saumâtres, la concentration de jus de fruits, l’adoucissement d’eaux souterraines ou de surface, la déminéralisation des lactosérums, le traitement d’effluents des industries du papier, du bois et de la teinture, la clarification-désinfection des eaux potables, la concentrat...

1. Introduction L’industrialisation, l’urbanisation, l’agriculture intensive et leurs cortèges de produits chimiques (éléments traces métalliques, hydrocarbures, pesticides, médicaments, etc.) ont accru la contamination des eaux continentales de surface et souterraines de manière chronique ou aiguë. Aujourd’hui, plus de 67 millions de substances chimiques sont connues dont environ 100 000 sont considérées d’utilisation courante. Véhiculées par les pluies, les eaux de lessivage des sols, rejet...

1. Introduction En Europe, depuis le début des années 2000 et la mise en place de la directive-cadre sur l’eau (DCE, 2000), la nécessité de mieux dépolluer les eaux contaminées a conduit au développement de nouvelles technologies de traitement faisant appel à des méthodes de décontamination plus écologiques et moins énergivores (Crini et Badot, 2007). Ces technologies sont également nées d’une demande de plus en plus croissante du public en matière de techniques et de produits ayant peu ou pa...

1. Introduction Les eaux usées d’origine industrielle ou domestique contiennent généralement des composés organiques et/ou inorganiques en concentrations élevées qui peuvent être toxiques. Dans certains cas, elles peuvent aussi contenir des micro-organismes pathogènes. Aussi, ces eaux doivent être traitées par des techniques appropriées avant rejet (Singh et al., 2011). Les méthodes généralement utilisées pour le traitement des eaux usées peuvent impliquer des procédés physiques (décantation,...

1. Introduction Les stations d’épuration des eaux urbaines et/ou communales (STEU) n’ont pas été conçues pour éliminer les micropolluants organiques. En effet, le traitement biologique, technique largement appliquée pour la décontamination des eaux en zones urbaines, permet de traiter la matière organique biodégradable (DBO) et les pollutions azotée et phosphatée (Crini et Badot, 2007). Néanmoins, il est connu qu’une partie des micropolluants présents dans les effluents d’entrée station est é...

1. Introduction La protection de l’environnement est un problème majeur pour notre qualité de vie et c’est aussi, et surtout, un problème de santé humaine. Malheureusement, les pollutions de toute nature font partie de notre quotidien : matériaux plastiques non dégradables, utilisation abusive de pesticides, herbicides, fongicides et autres contaminants organiques, contaminations accidentelles de nappes phréatiques, sols, sédiments, milieux aquatiques et effluents industriels par des produits...

National audience; Les hydrosystèmes karstiques sont des milieux sensibles aux variations climatiques et aux pressions anthropiques ; ils sont doc d’excellents modèles pour étudier leurs impacts sur les ressources en eau et sur les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote, aujourd’hui fortement perturbés par les changements d’occupation des terres. Ainsi, la recolonisation par la forêt de terres abandonnées suite à la déprise agricole favorise la production de matières organiques dans les sols. Ces changements induisent une augmentation de la pression partielle en CO2 (pCO2) dans les sols et dans les réseaux karstiques qui favorisent la dissolution des carbonates, mais aussi la production de carbone organique dissous (COD) dans les eaux. Ainsi, une augmentation de la pCO2 dans les cavités karstiques (Ek & Godissart, 2014) et une évolution significative de la composition chimique des eaux de drainage ont pu être observées sur les bassins versants karstiques français (Binet et al., 2020 ; Ulloa-Cedamanos et al., 2020), grâce aux données collectées depuis parfois près de 50 ans dans le cadre du SNO Karst (IR OZCAR). Parallèlement à ces évolutions, on observe des tendances à long terme dans les fluctuations hydroclimatiques (notamment une augmentation de la température de l’air) et dans l’évolution des paysages avec un abandon progressif des terres cultivées au profit des friches (Houet et al., 2012). Dans le cadre de la ZA PYGAR, le bassin versant karstique du Baget (13 km2), observatoire du SNO Karst (près de Moulis, Pyrénées ariégeoises, entre 500 et 1500 m), a été retenu comme site pilote pour développer une méthode de reconstitution dans le temps de l’évolution des paysagesqui sera mise au regard de l’évolution des débits et de la qualité des eaux, suivis depuis près de 50 ans. Pour mettre au point la méthode, nous avons reconstitué l’évolution de l’occupation des sols depuis 1948, à intervalles de 8 ans (à l’exception de la période 1947-1963), à partir des images satellites depuis les années 2000 (SPOT 2 et 4, Sentinel 2) et des photographies aériennes pour les périodes plus anciennes. Cette méthode a consisté à (i) utiliser les données de l’inventaire forestier et de photo-interprétation (google earth ) pour développer une procédure de classification de l’occupation du sol à partir d’images satellites (SPOT, Sentinel) et primitives associées (texture), (ii) appliquer cette méthode de classification de l’occupation du sol au traitement des photos aériennes anciennes géo-référencées, (iii) développer un indicateur multicritère d’ouverture/fermeture du milieu, et (iv) évaluer l’intensité du changement d’occupation du sol en termes de surfaces relatives et d’ouverture des milieux, de fragmentation et de localisation. Pour la reconstitution dans les temps anciens, les formations végétales ont été in fine regroupées en 3 grands groupes, en fonction de leur couverture au sol, de la densité de biomasse et de leur rôle dans l’ouverture des milieux. Les résultats présenteront la démarche et la méthodologie misesen oeuvre, ainsi que l’évolution spatio-temporelle des surfaces occupées par chaque formation, quantifiées à partir de l’indicateur multicritère développé.

National audience; Dans le cadre du site " Vallées et Coteaux de Gascogne " (VCG) de la ZA PYGAR, le projet PACSE (Paysages et Compromis entre Services Ecosystémiques-Région Occitanie) vise à identifier les organisations paysagères les plus performantes en termes de biodiversité et de qualité des eaux. Pour cela, il prend en compte les structures de gouvernances pour assurer le meilleur compromis au sein d’un bouquet de services (maintien de la qualité de l’eau, de la pollinisation et de la régulation des ravageurs). Il vise aussi à évaluer les coûts des changements de pratiques nécessaires pour atteindre un tel compromis et leurs intérêts en lien avec la production agricole. Ces compromis " in silico " seront comparés à ceux souhaités ou acceptés par les acteurs locaux, notamment le Groupement des Agriculteurs de la Gascogne Toulousaine (GAGT). Les résultats présentés ici concernent principalement le volet " Agrohydrologie " qui consiste à modéliser la qualité de l’eau sur 3 bassins versants (BV) agricoles représentatifs de VCG (BV expérimental d’Auradé et BVs amont Louge et Touch). Cette approche utilise le modèle agro-hydrologique semi-distribué SWAT (Soil & Water Assessment Tool) qui s’appuie en amont, sur un Système d’Information Géographique (SIG) du BV et en aval, sur des données de qualité des eaux à l’exutoire du BV. Sur le BV d’Auradé (IR OZCAR), les données de qualité des eaux sont issues des mesures haute résolution effectuées depuis de nombreuses années, et sur les BVs de la Louge et du Touch, des mesures haute-résolution ont été réalisées pendant un cycle hydrologique complet. Les données utilisées concernent principalement les débits et les teneurs en nitrates et MES. Le SIG développé sur chacun des BVs inclut les paramètres nécessaires à SWAT (MNT, usage des terres, sols, climatologie). Les résultats présentés portent sur la simulation des variations de débits à l’échelle journalière entre 2011 et2020 et sur les concentrations et les flux de nitrates et de MES à l’exutoire des 3 BVs (Louge, Touch et Auradé). Les débits simulés montrent de très bonnes corrélations avec les débits observés (Nash-Sutcliff : 0,52 à 0,68 ; R2: 0,51 à 0,61). Les valeurs simulées en nitrates (6.12, 7.89 et 32.62 mg/L pour Louge, Touch et Auradé respectivement) et en MES (15.33, 19.64 et 38.32 mg/L respectivement) sont proches des teneurs moyennes observées en nitrates (5.44,7.61 et 31.96 mg/L respectivement) et en MES (11.9, 21.56 et 45.32 mg/L respectivement). Après calibration/validation du modèle SWAT sur ces 3 BVs, cette modélisation va être utilisée pour simuler la qualité des eaux en réponse à différents scénarios d’occupation des sols et d’organisation paysagère comprenant la diversité dans l’espace et le temps de la mosaïque cultivée et la présence de milieux semi-naturels (bois, haies, prairies et zones humides). Tous ces facteurs sont importants pour le maintien de la biodiversité, de la qualité des écosystèmes et des services écosystémiques associés. Ainsi, ces paysages constituent une ressource économique essentielle qu’il convient de préserver et d’organiser au mieux avec les acteurs du territoire dans un objectif de développement durable.

Spills and discharges of solid and liquid residues caused by the oil industry in Ecuador have resulted in the presence of pollutants with a high content of hydrocarbons (PAHs and BTEX) and metal elements (salts), which are known for their acute and/or chronic toxicity. This study aims to assess the quality of the aquatic environment in three watersheds (Esmeraldas, Napo and Aguarico) in the extraction and refining zones in order to determine the level of environmental and human risk from different water sources. The sources analyzed are in compliance with environmental guidelines and are defined as "non-toxic". Pollution from oil activities is punctual. Urbanization and agriculture are also visualized as stress factors for water bodies. Human risk is mainly related to low water mineralization and in some cases to the presence of inorganic elements (Mn, As, Al and Zn).; Les déversements et le rejet de résidus solides et liquides causés par l'industrie pétrolière en Équateur ont entraîné la présence de déchets à forte teneur en hydrocarbures (HAP et BTEX) et en éléments métalliques (sels), qui sont reconnus pour leur toxicité aiguë et/ou chronique. Cette étude vise à évaluer la qualité du milieu aquatique dans trois bassins versants (Esmeraldas, Napo et Aguarico) sur les zones d'extraction et de raffinage afin de déterminer le niveau de risque environnemental et humain à partir de différentes sources d'eau. Les sources analysées sont conformes aux indicateurs environnementaux et définis comme "non toxiques". La pollution due aux activités pétrolières est ponctuelle. L'urbanisation et l'agriculture sont aussi visualisées comme facteurs de stress des masses d'eau. Le risque humain est lié principalement à la faible minéralisation de l'eau et dans certains cas à la présence d'éléments inorganiques (Mn, As, Al et Zn).

Spills and discharges of solid and liquid residues caused by the oil industry in Ecuador have resulted in the presence of pollutants with a high content of hydrocarbons (PAHs and BTEX) and metal elements (salts), which are known for their acute and/or chronic toxicity. This study aims to assess the quality of the aquatic environment in three watersheds (Esmeraldas, Napo and Aguarico) in the extraction and refining zones in order to determine the level of environmental and human risk from different water sources. The sources analyzed are in compliance with environmental guidelines and are defined as "non-toxic". Pollution from oil activities is punctual. Urbanization and agriculture are also visualized as stress factors for water bodies. Human risk is mainly related to low water mineralization and in some cases to the presence of inorganic elements (Mn, As, Al and Zn).; Les déversements et le rejet de résidus solides et liquides causés par l'industrie pétrolière en Équateur ont entraîné la présence de déchets à forte teneur en hydrocarbures (HAP et BTEX) et en éléments métalliques (sels), qui sont reconnus pour leur toxicité aiguë et/ou chronique. Cette étude vise à évaluer la qualité du milieu aquatique dans trois bassins versants (Esmeraldas, Napo et Aguarico) sur les zones d'extraction et de raffinage afin de déterminer le niveau de risque environnemental et humain à partir de différentes sources d'eau. Les sources analysées sont conformes aux indicateurs environnementaux et définis comme "non toxiques". La pollution due aux activités pétrolières est ponctuelle. L'urbanisation et l'agriculture sont aussi visualisées comme facteurs de stress des masses d'eau. Le risque humain est lié principalement à la faible minéralisation de l'eau et dans certains cas à la présence d'éléments inorganiques (Mn, As, Al et Zn).

The Gironde Estuary is affected by historical multi-metal pollution. Persistent contamination by cadmium (Cd) prevents complete recovery of the Gironde oyster farming, and implies potential risks for the most important oyster farming areas in France (Marennes-Oléron). In addition, the water quality survey governed by the Water Framework Directive (WFD), has downgraded the "Central Gironde" water body in 2009 due to the presence of TBT, a highly toxic organo-metallic compound, on the list of priority substances and banned for several decades.This work relies on 12 oceanographic campaigns, including a monthly survey at the WFD monitoring sites (KP52 and KP86) in 2015 with additional sampling at KP30. Furthermore, 3 longitudinal profiles were carried out along the salinity gradient to characterize the current state of water quality in the Gironde Estuary for Cd and butyltin species, in a perspective of decontamination and resilience. The results showed the lowest dissolved Cd additions (Cdd) along the salinity gradient since 2002, for contrasting hydrological conditions. The development of several calculation methods has shown a decrease in net Cdd flows over the past 30 years by a factor of ~10. Particulate Cd (Cdp) concentrations were in the range of 0.45 ± 0.07 mg/kg during the past 10 years. This value is higher than the geochemical background of the saline Gironde Estuary (0.2 mg/kg) suggesting the persistence of potential contamination of the coastal zone by desorption. Physical and chemical measurements at the estuary mouth coupling ADCP with geochemical analyses have provided estimates of the suspended particulate matter (SPM) and Cdp fluxes, for extreme hydrological conditions. The set of previous scientific results (measurements and hydro-sedimentary modeling), the analysis of time-series of flood events and tidal coefficients since 1990, have been integrated into a conceptual model for the export of SPM and Cdp to the coastal zone. The 2015 monthly survey according to the WFD has produced two distinct values and annual average concentrations both exceeding the respective environmental quality thresholds showing that the Gironde Estuary remains downgraded with respect to TBT. Longitudinal records of butyltins (TBT, dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT)) in water, SPM and sediment of the entire Gironde Estuary have pointed to several potential sources including urban discharges (from Bordeaux), industrial releases (Bec d’Ambès) and estuarine dredging activities (from downstream harbours)., L’estuaire de la Gironde est affecté par une pollution polymétallique historique, dont la contamination persistante en cadmium (Cd) empêche une reprise complète et le développement de la conchyliculture girondine, avec un risque potentiel pour le 1er site ostréicole français (Marennes-Oléron). D’autre part, le suivi de l’état de la qualité chimique des masses d’eau, mis en place par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) a déclassé en 2009 la masse d’eau « Gironde centrale » à cause de niveaux élevés en tributylétain (TBT), hautement toxique et interdit depuis plusieurs décennies, détecté dans l’estuaire de la Gironde.Ce travail se base sur 12 campagnes océanographiques comprenant un suivi temporel mensuel pendant l’année 2015 aux sites de surveillance DCE (PK52 et PK86), à PK 30 et 3 profils longitudinaux sur l’ensemble du gradient salin depuis Bordeaux jusqu’à l’embouchure. Les mesures in-situ et les échantillons visaient à caractériser l’état actuel de la qualité des eaux girondines pour Cd et butyl-étains dans le contexte historique de décontamination et de résilience du système fluvio-estuarien. Les résultats ont montré les plus faibles additions en Cd dissous (Cdd) dans le gradient salin depuis 2002, pour des conditions hydriques contrastées. Le développement de plusieurs méthodes de calcul a permis de montrer une diminution des flux nets de Cdd au cours des 30 dernières années d’un facteur ~10. Les concentrations en Cd particulaire (Cdp) présentent des valeurs de l’ordre de 0,45 ± 0,07 mg/kg ces 10 dernières années. Cette valeur est supérieure au bruit de fond géochimique de l’estuaire salin (0,2 mg/kg) suggérant la persistance d’un potentiel de contamination de la zone côtière par désorption. Des mesures ADCP à l’embouchure de l’estuaire couplées à des analyses géochimiques ont permis d’estimer quantitativement les flux nets en matières en suspension (MES) et Cdp pour des conditions hydrologiques extrêmes. La prise en compte de l’ensemble de résultats scientifiques (mesures et modélisation hydrosédimentaire) antérieures et l’analyse des évènements de crue et des coefficients de marée depuis 1990 ont permis de proposer un modèle conceptuel d’export de MES et Cdp en zone côtière. Le suivi mensuel sur l’année 2015 montre que l’estuaire de la Gironde reste déclassé en TBT avec deux valeurs ponctuelles supérieures à la NQE-CMA et avec des moyennes annuelles supérieures à la NQE-MA pour les PK30, PK52 et PK86. Les enregistrements longitudinaux des butylétains (TBT, dibutylétain (DBT) et monobutylétain (MBT)) dans les compartiments eaux, MES et sédiments de l’ensemble de l’estuaire de la Gironde ont permis de mettre en évidence plusieurs sources potentielles actuelles localisées au niveau de Bordeaux, du Bec d’Ambès, mais surtout au niveau de la masse d’eau aval.

The Gironde Estuary is affected by historical multi-metal pollution. Persistent contamination by cadmium (Cd) prevents complete recovery of the Gironde oyster farming, and implies potential risks for the most important oyster farming areas in France (Marennes-Oléron). In addition, the water quality survey governed by the Water Framework Directive (WFD), has downgraded the "Central Gironde" water body in 2009 due to the presence of TBT, a highly toxic organo-metallic compound, on the list of priority substances and banned for several decades.This work relies on 12 oceanographic campaigns, including a monthly survey at the WFD monitoring sites (KP52 and KP86) in 2015 with additional sampling at KP30. Furthermore, 3 longitudinal profiles were carried out along the salinity gradient to characterize the current state of water quality in the Gironde Estuary for Cd and butyltin species, in a perspective of decontamination and resilience. The results showed the lowest dissolved Cd additions (Cdd) along the salinity gradient since 2002, for contrasting hydrological conditions. The development of several calculation methods has shown a decrease in net Cdd flows over the past 30 years by a factor of ~10. Particulate Cd (Cdp) concentrations were in the range of 0.45 ± 0.07 mg/kg during the past 10 years. This value is higher than the geochemical background of the saline Gironde Estuary (0.2 mg/kg) suggesting the persistence of potential contamination of the coastal zone by desorption. Physical and chemical measurements at the estuary mouth coupling ADCP with geochemical analyses have provided estimates of the suspended particulate matter (SPM) and Cdp fluxes, for extreme hydrological conditions. The set of previous scientific results (measurements and hydro-sedimentary modeling), the analysis of time-series of flood events and tidal coefficients since 1990, have been integrated into a conceptual model for the export of SPM and Cdp to the coastal zone. The 2015 monthly survey according to the WFD has produced two distinct values and annual average concentrations both exceeding the respective environmental quality thresholds showing that the Gironde Estuary remains downgraded with respect to TBT. Longitudinal records of butyltins (TBT, dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT)) in water, SPM and sediment of the entire Gironde Estuary have pointed to several potential sources including urban discharges (from Bordeaux), industrial releases (Bec d’Ambès) and estuarine dredging activities (from downstream harbours).; L’estuaire de la Gironde est affecté par une pollution polymétallique historique, dont la contamination persistante en cadmium (Cd) empêche une reprise complète et le développement de la conchyliculture girondine, avec un risque potentiel pour le 1er site ostréicole français (Marennes-Oléron). D’autre part, le suivi de l’état de la qualité chimique des masses d’eau, mis en place par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) a déclassé en 2009 la masse d’eau « Gironde centrale » à cause de niveaux élevés en tributylétain (TBT), hautement toxique et interdit depuis plusieurs décennies, détecté dans l’estuaire de la Gironde.Ce travail se base sur 12 campagnes océanographiques comprenant un suivi temporel mensuel pendant l’année 2015 aux sites de surveillance DCE (PK52 et PK86), à PK 30 et 3 profils longitudinaux sur l’ensemble du gradient salin depuis Bordeaux jusqu’à l’embouchure. Les mesures in-situ et les échantillons visaient à caractériser l’état actuel de la qualité des eaux girondines pour Cd et butyl-étains dans le contexte historique de décontamination et de résilience du système fluvio-estuarien. Les résultats ont montré les plus faibles additions en Cd dissous (Cdd) dans le gradient salin depuis 2002, pour des conditions hydriques contrastées. Le développement de plusieurs méthodes de calcul a permis de montrer une diminution des flux nets de Cdd au cours des 30 dernières années d’un facteur ~10. Les concentrations en Cd particulaire (Cdp) présentent des valeurs de l’ordre de 0,45 ± 0,07 mg/kg ces 10 dernières années. Cette valeur est supérieure au bruit de fond géochimique de l’estuaire salin (0,2 mg/kg) suggérant la persistance d’un potentiel de contamination de la zone côtière par désorption. Des mesures ADCP à l’embouchure de l’estuaire couplées à des analyses géochimiques ont permis d’estimer quantitativement les flux nets en matières en suspension (MES) et Cdp pour des conditions hydrologiques extrêmes. La prise en compte de l’ensemble de résultats scientifiques (mesures et modélisation hydrosédimentaire) antérieures et l’analyse des évènements de crue et des coefficients de marée depuis 1990 ont permis de proposer un modèle conceptuel d’export de MES et Cdp en zone côtière. Le suivi mensuel sur l’année 2015 montre que l’estuaire de la Gironde reste déclassé en TBT avec deux valeurs ponctuelles supérieures à la NQE-CMA et avec des moyennes annuelles supérieures à la NQE-MA pour les PK30, PK52 et PK86. Les enregistrements longitudinaux des butylétains (TBT, dibutylétain (DBT) et monobutylétain (MBT)) dans les compartiments eaux, MES et sédiments de l’ensemble de l’estuaire de la Gironde ont permis de mettre en évidence plusieurs sources potentielles actuelles localisées au niveau de Bordeaux, du Bec d’Ambès, mais surtout au niveau de la masse d’eau aval.

L’espace naturel sensible Les Olivettes s’inscrit dans une des boucles de la Marne, en aval de Meaux. Il est composé de trois grands étangs, de zones humides et de friches. La richesse du site en oiseaux est reconnue depuis longtemps. En effet, les paysages et les formations végétales des Olivettes répondent aux besoins essentiels de reproduction, d’alimentation et de repos de l’avifaune. Les trois grands étangs abritent des herbiers aquatiques. Les berges présentent des rives exondées avec des gazons amphibies, une grande roselière et majoritairement des fourrés humides. La ceinture externe des plans d’eau est recouverte de friches.Le terrain 2017 démontre la présence d’une certaine richesse végétale à travers les 15 types de végétations identifiés dont 5 sont déterminantes ZNIEFF en Île-de-France. Les secteurs à enjeux se concentrent sur les gazons amphibies des rives exondées ainsi que sur l’herbier aquatique à Charas localisé dans les mares récemment creusées. Par ailleurs, deux espèces végétales vulnérables et très rares en Île-de-France ont été recensées : l’Épipactis des marais située en lisière de la phragmitaie et le Gaillet de Paris dans une friche.Les orientations de gestion permettront de maintenir et d’optimiser la richesse écologique du site. Cependant, c’est la gestion de la qualité des eaux et des sols du bassin versant qui détermineront, à long terme, la capacité à maintenir ou pas cette zone humide fonctionnelle et diversifiée

Ce manuscrit d’HDR comporte plusieurs parties qui sont le fruit de mes activitésde recherche au LEESU entre mon arrivée au laboratoire à l’été 2010 et l’été 2016 etqui illustrent, je l’espère, ma capacité à concevoir, à animer, à diriger des activités derecherche, à encadrer des doctorants ainsi qu’à produire des enseignements originaux.Tout naturellement, j’ai donc souhaité dans ce manuscrit donner une vue globaledes projets dans lesquels je me suis engagée dans ce temps de travail postérieur à lathèse et que j’ai pour certains très fortement contribué à co-construire. J’ai ensuiteréalisé une synthèse des travaux effectués pendant ces six années et portantprincipalement sur la modélisation déterministe de la production et du transfert descontaminants dans les bassins versants urbains. Je décris ensuite dans une quatrièmepartie la réflexion parallèle que j’ai menée à propos de ce sujet de recherche, et quim’a conduite à le remettre en cause et à envisager de profondes réorientations.Ce temps de réflexion et d’introspection a notamment été caractérisé par uneanalyse plus détaillée des usages et pratiques en matière de modélisation urbaine, etplus largement des leviers rationnels qui sont mobilisés dans l’action publique autravers de l’usage de la modélisation pour la gestion et la planification urbaine.Enfin, dans la dernière partie, confidentielle pour partie, je trace une nouvelle voieentre recherche et innovation qui me semble prometteuse concernant ledéveloppement d’activités nouvelles en lien avec les thématiques de la ville et del’eau.

Pour comprendre l'origine des problèmes de distribution d'eau potable (forts taux de MES et phosphore), le lac de Saint-Germain de Confolens, en Charente, a été instrumenté et suivi sur une année complète (mars 2015 - mars 2016) par le biais, notamment, de pièges à sédiments, de sondes thermiques et de prélèvements et analyses d'eau hebdomadaires. Les résultats montrent que 1) le tributaire du lac, l’Issoire, porte des flux significatifs de MES (1 810 t en 2015-16) et de phosphore (5,4 t) à la retenue; 2) la retenue a perdu 42 % de sa capacité utile pour l'AEP tant la sédimentation est importante (jusqu'à 11 cm pour l'année étudiée, soit 5 fois plus que les taux enregistrés dans les lacs bretons) ; 3) la masse d’eau est en fort déficit d’oxygène dissous, malgré la présence d’une aération artificielle qui ne parvient à remplir son rôle que durant 75 % de son temps d'action, contre 90 % prévus lors de son installation. Les principales causes à cette situation proviennent du bassin d'alimentation du lac, fortement agricole.

JDHU 2016, 7èmes Journées Doctorales en Hydrologie Urbaine, NANTES, FRANCE, 11-/10/2016 - 12/10/2016; La gestion des eaux pluviales, par le biais de techniques alternatives, suscite beaucoup d'intérêt depuis quelques années. Ces ouvrages ont une vocation hydraulique puisqu'ils sont prioritairement conçus pour limiter les flux d'eaux pluviales pénétrant dans les réseaux, mais ils permettent également de réduire les flux polluants rejoignant les milieux récepteurs. Cependant, les propriétés épuratoires de ces ouvrages sont mal connues et dépendent de leur fonctionnement hydraulique. Ce travail vise à apporter de nouvelles connaissances sur les performances de trois ouvrages standards rencontrés dans l'agglomération nantaise, vis-à-vis de la rétention des micropolluants. Les ouvrages sélectionnés sont : un bassin sec, un bassin en eau et une noue végétalisée. Pour évaluer leurs performances en termes de rétention des micropolluants, un suivi expérimental de deux ans est mis en oeuvre. Ce suivi consiste en des mesures en continu des flux d'eau en entrée et en sortie d'ouvrage et des campagnes régulières de prélèvements d'eaux et de sédiments pour l'évaluation des flux de polluants. Les premiers travaux ont permis de déterminer les bassins versants contributifs de ces ouvrages et d'estimer une gamme de débits potentiellement mesurables dans ces ouvrages. Une première caractérisation a permis d'identifier un certain nombre de micropolluants présents dans les eaux et sédiments des ouvrages. Ce suivi de longue durée permettra à terme d'obtenir une base de données hydrologiques (flux d'eau et de polluants) de suivi de la performance des ouvrages.

Partie 5 "Qualité de l'eau" - Chapitre 4; National audience; Dans l’environnement, un ensemble complexe de processus chimiques, physiques, biologiques et géologiques régule le cycle des éléments et des composés chimiques. La composition des eaux, qui résulte de ces processus, est naturellement contrôlée par l’altération des minéraux qui consomme du CO2 atmosphérique et l’activité des organismes vivants. Les activités anthropiques génèrent des contaminants véhiculés dans les différents compartiments interdépendants: eaux, biosphère, atmosphère, sol et roches). Pour comprendre le cheminement des composés dans les eaux, il faut tenir compte du trajet des eaux dans chaque compartiment et des relations entre les compartiments. Les processus physico-chimiques sont associés aux échanges entre les phases dissoutes et solides particulaires , aux interactions avec les organismes, ainsi qu’aux processus physiques. Ceux-ci sont plus ou moins fortement perturbés par les activités humaines, dont l’expansion et l’intensification accroissent la dispersion des polluants dans les milieux naturels. Il en est ainsi des flux de certains polluants qui peuvent être très largement supérieurs aux flux d’éléments naturels libérés par l’érosion chimique et les interactions avec les organismes.

Ce travail est une contribution au débat biodiversité/stabilité. L'utilisation de paramètres pris comme indicateurs de la diversité biologique et de la stabilité du chimisme de l'eau : le nombre de taxons de macro-invertébrés benthiques (selon IBGN) et la variabilité (écart-type exprimé en pourcents) du rapport rubidium/strontium dissous, nous a permis de montrer une corrélation négative significative entre les deux indices. Cette relation, établie sur 36 stations de 22 cours d'eaux du genevois, est interprétée comme mettant en évidence un effet négatif de la variabilité temporelle de la qualité de l'eau sur le nombre d'espèces de macro-invertébrés. Bien que reposant sur des aspects réducteurs de la biodiversité et de la stabilité des écosystèmes, elle est un exemple de lien inverse entre l'instabilité et la diversité biologique. Elle tend, en outre, à souligner l'efficacité d'une utilisation dynamique des données physicochimiques par rapport à l'interprétation de valeurs absolues., The aim of this work is to make a contribution to the biodiversity/stability debate. The use of given parameters as indicators of biologic diversity and stability of the chemical composition of water, more specifically, the average number of macroinvertebrate taxons (according to the IGBN) and the variability (standard deviation expressed as a percentage) of the Rb/Sr dissolved ratio, allowed the determination of a significant negative correlation between these two indices. This relationship, based upon the results obtained from 36 sampling sites located on 22 rivers in the canton of Geneva (Switzerland), is interpreted as evidence of the negative impact of temporal variations in water quality on the number of macroinvertebrates species. Though relying upon reductive aspects of biodiversity and stability of ecosystems, it represents an example of the inverse relationship between instability and biologic diversity. Moreover, it tends to emphasize the advantage of using dynamic variations of chemical parameters rather than their absolute values in order to appreciate the loops and relationships occurring in natural ecosystems.

Cet article présente une première synthèse comparative des impacts des feux et des coupes forestières sur la qualité des eaux et les communautés aquatiques des lacs de l'écozone boréale de l'est du Canada. La recherche a été réalisée de 1996 à 1998 dans le cadre d'un projet du Réseau de centre d'excellence sur la gestion durable des forêts (RCE-GDF) et porte sur 38 lacs du Bouclier Canadien du Québec. Les changements dans la qualité de l'eau ainsi que dans la diversité, la biomasse et la structure des communautés de plancton et de poissons ont été suivis pendant trois ans dans 20 lacs dont les bassins versants étaient non perturbés, dans 9 lacs qui avaient subit des coupes forestières et dans 9 lacs qui avaient subit des feux de forêt.Notre étude montre que les feux et les coupes ont des impacts significatifs qui diffèrent selon le type de perturbation. En général, les lacs affectés par les coupes et les feux ont des concentrations de phosphore 2 à 3 fois plus élevées que les lacs de référence. Toutefois, les lacs affectés par les feux montrent des concentrations en nitrates beaucoup plus élevées tandis que les lacs affectés par les coupes sont moins transparents et ont des eaux plus colorées, très riches en carbone organique dissous. Les feux et les coupes affectent aussi de façon différente la minéralisation des eaux et les concentrations des ions majeurs. Les feux et les coupes n'ont pas d'effet sur la biodiversité des communautés planctoniques, sauf dans les lacs ayant un grand bassin versant et plus de 40 % de perturbation. Aucune différence n'a été observée entre les lacs de référence et les lacs perturbés au niveau de l'occurrence, l'abondance et la croissance des espèces de poissons. En revanche, les feux et les coupes affectent la production et la structure des communautés aquatiques. Dans les lacs affectés par les feux, l'enrichissement en azote et phosphore provoque une hausse de la concentration en chlorophylle a, et de la biomasse du phytoplancton et du limnoplancton (seston > 53 µm), en particulier des diatomées, des rotifères et des gros crustacés, pendant deux à trois années après les feux. En revanche, dans les lacs affectés par les coupes, l'enrichissement en phosphore n'entraîne qu'une augmentation très faible et limitée à un an de la biomasse des algues et pas de changement dans les biomasses du limnoplancton, en raison de la forte couleur et de la transparence réduite des eaux, qui limite la production biologique. Les coupes ont un impact négatif sur les copépodes calanoïdes, un groupe de zooplancton caractéristique des lacs oligotrophes et transparents. Une diminution significative de la proportion des individus de petite taille a été observée chez les populations de perchaude et de meunier noir des lacs perturbés (lacs de coupe et de feux formant un seul groupe). Les impacts observés dans la qualité des eaux et la production du plancton augmentent avec l'importance relative des perturbations au niveau du bassin versant. Cependant, la variabilité dans les caractéristiques des bassins versants et des lacs, en particulier le rapport de drainage et le temps de résidence des eaux, a des effets confondants sur les réponses des écosystèmes lacustres aux perturbations par les feux et les coupes., This paper presents a comparative review on ecological impacts of wildfires and harvesting on water quality and aquatic community attributes of boreal lakes in eastern Canada. This project was carried out from 1996 to 1998, as part of the research program of the Sustainable Forest Management Network Centre of Excellence (NCE-SFM), on 38 lakes of the Boreal Canadian Shield (Québec, Canada). Changes in water quality, and in diversity, biomass and community structure of pelagic plankton and fish populations were monitored for 3 years in 20 reference lakes, 9 cut lakes and 9 burnt lakes.Our study shows that wildfires and logging have significant impacts on water quality as well as primary and secondary producers in boreal lakes. However, fire and logging does not have similar impacts. In general, cut and burnt lakes showed higher concentrations of total phosphorus (TP: 2-3 folds) than reference lakes. However nitrates concentrations (NO3-) were higher in burnt lakes than in reference and cut lakes, whereas dissolved organic carbon (DOC), light extinction coefficient (e PAR) and water colour were higher in cut lakes than in reference lakes, burnt lakes showing intermediate values. Wildfire and logging also affect ionic composition of lake water. Both burnt and cut lakes had higher concentrations of potassium (K+), chloride (Cl-) and calcium (Ca2+) than reference lakes, while sulphates (SO42-) and magnesium (Mg2+) increased only in burnt lakes. The observed increases in organic and mineral elements reflect their export from the watershed and were related to the drainage ratio. As mobile ions are rapidly flushed from the perturbed watersheds, ionic water composition returned to normal levels within three years after the perturbation. In contrast, some changes in water quality (P and N enrichment in perturbed lakes; DOC increase in cut lakes) seems to be on longer term and might have a more important effect on limnological features of lakes such as thermal stratification, mixed and euphotic depth, plankton biomass and bioaccumulation of mercury in zooplankton and fish.Wildfires and logging do not have significant impacts on species richness of planktonic communities, except for lakes with large drainage basins and those where the perturbation was higher than 40% of the watershed area. However, wildfires and logging affect biomass of plankton communities. In burnt lakes, the nutrient enrichment induced important increases in Chl. a concentration and phytoplankton biomass, and a small increase in limnoplankton biomass (seston > 53 µm). Diatoms, rotifers and large crustaceans showed significant increases. In burnt lakes, increases in phytoplankton were observed during the three years of the survey and were highest in the first 2 years after fires. Limnoplankton increases lasted only 2 years and were highest the second year after fires. In cut lakes, nutrient enrichment was not reflected in a proportional increase in plankton production due to increase in DOC concentrations and lake water colour that reduced water transparency. Phytoplankton slightly increased only the first year after logging and no increase was observed for limnoplankton and zooplankton. Logging negatively affect calanoids, a zooplankton group characteristic of clear and oligotrophic lakes. No significant differences were observed in the occurrence, abundance and growth of fish populations among reference and perturbed lakes. However, the proportion of small yellow perch and white sucker were significantly lower in populations of impacted lakes (burned and logged lakes pooled). In most cases, impacts on water quality and plankton communities were related to the intensity of fire or logging, when expressed as the percent area of watershed harvested or burnt divided by the lake surface or volume. Simple models may then be developed and help to predict the effect of harvesting practices on lake ecosystems. However, environmental variation in watershed and lakes characteristics, especially drainage ratio and lake water residence time, are important confounding factors in the responses of lakes to watershed perturbations by fire or logging. Lakes with drainage ratio > 4 and with more of 30% of their watershed perturbed are the most sensitive to fire and logging. These factors should be considered when developing lake management models in the boreal forest impacted by fire and logging.

L'étude des phénomènes d'eutrophisation se heurte essentiellement à deux difficultés qui sont inhérentes d'une part, à la diversité spatio-temporelle des eaux superficielles, et d'autre part, à l'action qu'exercent en retour les phénomènes d'eutrophisation sur ces eaux.- La diversité spatio-temporelle des systèmes aquatiques s'accompagne d'une diversité des phénomènes d'eutrophisation qui en sont le siège et a pour conséquence de rendre difficile sinon impossible l'établissement de critères de comparaisons entre les différents systèmes aquatiques. Dans ces conditions il est peu aisé de faire le choix objectif d'un état de référence universel qui seul permettrait de déterminer de manière absolue le niveau trophique d'une eau.- La deuxième difficulté, et sans doute la plus grande, est liée à l'action qu'exercent les phénomènes d'eutrophisation sur les variables analytiques du système. Cette action a pour conséquence de rendre les valeurs intrinsèques de ces variables impropres à l'étude de ces phénomènes et de leur évolution. Ces variables étant liées simultanément aux causes et aux conséquences des diverses manifestations des phénomènes d'eutrophisation.Les 10 lacs que nous avons étudié ici, présentent l'avantage peu courant d'être alimentés par les mêmes eaux traversant une zone géographique restreinte et par conséquent géologique et climatique identique. Ils sont soumis à l'influence d'activités agricoles ou urbaines différentes mais bien identifiées, entraînant pour ces eaux des caractéristiques trophiques différentes. Dans un tel cas, il aurait pu sembler a priori possible d'établir une classification des différents états trophiques des lacs. Cependant, même dans une situation aussi idéale, et essentiellement à cause des deux difficultés mentionnées précédemment, nous tentons de montrer ici qu'il n'en est rien. Cela amène les commentaires d'ordre général suivants:- Si pour le système lacustre étudié ici, probablement parmi les plus idéaux, il est difficile à partir des critères généralement retenus dans la plupart des études, (nutriments azotés, phosphorés , chlorophylle, oxygène dissous, etc.) d'établir un classement trophique, il semble a fortiori peu probable que cela puisse être réalisé sur des systèmes moins idéaux.- La littérature actuelle fait clairement apparaître ce problème majeur. Cependant pour y remédier, elle propose généralement de faire le choix d'autres indicateurs physico-chimiques ou même biologiques qui, pour les mêmes raisons, semblent également voués à l'échec.En conclusion de cette étude, nous proposons donc d'abandonner de tels indicateurs liés au milieu et de choisir de nouveaux critères qui prendraient en compte les perturbations apportées par le phénomène aux interactions liant les variables analytiques: les différents états trophiques d'une eau étant probablement mieux caractérisés par les différents états des relations liants les variables analytiques que par les valeurs intrinsèques de ces variables., One of the problems water managers and researchers have had to deal with for a long time is that of identifying the symptoms of eutrophication, with all its multiple facets. The search for a simplified model of this complex process does not seem, so far, to have attained this objective. In order to identify and classify the various trophic states of waters (lakes or rivers), two main types of trophic indicators have been and are still being used, those belonging to the biocenosis (biological factors) and those belonging to the biotope (physical-chemical factors).- The aim of the biological approach to eutrophication is to measure its impact on the environment's biodiversity. Thus, several classification indices have been drawn up, for example: the Biotic Index, which is one of the oldest; the General Quality Biological Index, which has been improved to become the Normalised Global Biological Index (NGBI) method; and more recently the Trophic Diatom Index. Working with such indices requires quite complex analyses since it is necessary to identify the local fauna and flora. Furthermore, these indices only apply to rivers, not to lentic environments.- For the physical-chemical approach, the aim is to quantify the trophic state of an aquatic environment by measuring a number of physical-chemical parameters. This approach is easier to implement and the results provided are those currently used by water managers.It is obvious that the two approaches are linked, since the biodiversity of an aquatic environment is conditioned by the physical-chemical quality of its water. However, the study of the eutrophication process in surface waters faces two main difficulties, which are inherent in the very nature of the system and the phenomena under study:1. Since aquatic systems naturally differ one from the other, it is obviously difficult if not impossible to establish a reference state to determine the trophic level of a water with absolute accuracy.2. The second difficulty lies in the choice that must be made among the analytical parameters, to select those that are the most appropriate to describe the phenomenon. Although it is currently admitted that the nitrogen, phosphorus and phytoplankton parameters, among others, cannot be ignored, their intrinsic values are not sufficient to completely describe the process of eutrophication. Indeed, the values of most of these parameters are linked both to the causes and the effects of eutrophication, and as a consequence they cannot be interpreted unambiguously. The same restriction applies to correlations that are established between these parameters and the plant biomass. Because of the originality of the lake system with which we are dealing, the present study offers the opportunity to better understand the reasons for both these problems.The ten lakes we have studied (number 1 to 10) present the rare advantage of being supplied by the same streams, running across a restricted geographical zone that is geologically and climatically similar. However, the trophic characteristics of these waters have been altered by their passage through different agricultural and urban zones. Thus, lakes 1 to 4 are located in an area of low urban density and are colonised by phytoplankton, the density of which decreases from Lake 1 to Lake 4; macrophytes are not present in these lakes.Lake 5, located in the centre of the town, receives domestic waste water. This lake was, over a long period of time, entirely covered with water hyacinths (Eichhornia crassipes), very invasive floating macrophytes, and with lotuses (Nelumbo nucifera) and rooted macrophytes. During the study period, following the manual removal of the macrophytes in July 1995, the water was strongly colonised by algae, as can be seen from the high concentration of chlorophyll-a, close to 200 µg/l.Lake 6 presents a similar situation; it was almost entirely covered by Eichhornia crassipes until July 1997, and was then manually cleared. As the elimination of the water hyacinths profoundly modified the characteristics of this lake, we will show the two periods of time separately.Lake 7 receives the waste water from a densely populated area. After being cleared in July 1997 of a thick layer of various plants that had covered it for several years, the lake was invaded by water lettuce (Pistia stratiotes), a floating macrophyte, which has dominated the lake since December 1997.Finally lakes 9 and 10 are almost completely covered by lotuses (Nelubo nucifera), which are rooted macrophytes, along with a few Pistia stratiotes, while Lake 8 is periodically colonised by water lilies (Nymphea lotus) and algae.To follow changes in the water quality of the 10 lakes studied, 21 sampling stations were chosen, usually at the entrance and exit of each lake. The mean values for the physical-chemical parameters for any lake gave a reasonable representation of the lake water under study. Sample collection in the ten lakes lasted two hours (between 8 and 10 a.m.). The sample collection, and the analysis of the 19 physical-chemical parameters taken into account, was carried out between April 1996 and April 1998 (twice a month in the rainy season and once a month otherwise), which represented about 15 000 measurements. At each location, a litre of water was taken, 50 cm below the surface, with a polyethylene bottle fixed on a 5 m bamboo pole. Portions of 250 ml were then transferred into a brown glass bottle, for later analysis of chlorophyll. After the in-situ analyses, the bottles were kept in the dark in a cooler.Because of the unique sampling situation, it might have been anticipated that the comparison of the different trophic states on the basis of the physical-chemical variables would be possible, but this was not the case. On the contrary, this study tended to show that the physical-chemical characteristics of these waters are as much influenced by the feedback effect of eutrophication as by the external factors, so that the contribution of each of the variables to the various types of eutrophication cannot be clearly determined. This is particularly true in the case of parameters characteristic of nutrients or those reflecting the water response.Although it may appear trivial, this "feedback action" can naturally be generalised to all lake systems, in temperate or tropical climates, whatever the kind of biomass that colonises them. The trophic level of these waters must therefore be evaluated on the basis of new criteria, which will take into account all the relations that link the various parameters.

Agrosup SPE EA EcolDur CT4 EJ3; National audience

International audience; In order to investigate, in the Limousin (France), the role of organic matter in aluminium mobility in soil towards rivers and its chemistry in water, three different A1 horizons of an acidic brown-earth soil planted with three different types of trees (chestnuts (Castanea sativa) over 100 years old, young Douglas fir (Pseudotsuga menzesii), and old Douglas fir) were selected, as well as five points on major rivers (Vienne, Vézère, Gartempe, Grande Creuse) in the area. The aluminium content of the rivers in the Limousin was evaluated. Characterisation of horizons, speciation of aluminium, and laboratory experiments on aluminium release from soil columns pointed out the probable origin of aluminium in the rivers and the role of organic matter in its mobility. This study showed that many rivers exhibit aluminium concentrations higher than 110 ppb, very low mineralization and an acid pH. The high concentration in aluminium may be due to the presence of coniferous forests on the river catchment. In an area preserved from human activity, the natural organic matter prevents aluminium precipitation despite the pH conditions (close to $5.5-6$) which favour insoluble forms. On the contrary, when some physico-chemical conditions of the river change (increase in pH and supply of organic matter due to slight human or agricultural pollution) the aluminium may be removed, probably by precipitation with the organic matter.; Rôle de la matière organique naturelle dans la mobilité de l'aluminium dans les cours d'eau en Limousin (France). Pour étudier le rôle de la matière organique, en Limousin (France), sur la mobilité de l'aluminium des sols vers les cours d'eau et sa chimie dans l'eau, les trois horizons A1 d'un sol brun acide planté de trois forêts différentes (châtaigniers (Castanea sativa), jeunes Douglas (Pseudotsuga menzesii), Douglas centenaires) et cinq points sur quatre des principales rivières (Vienne, Vézère, Gartempe, Grande Creuse) de la région ont été sélectionnés. L'état de contamination par l'aluminium de plusieurs rivières de la région Limousin est étudié. L'origine probable de l'aluminium dans les cours d'eau et le rôle de la matière organique dans la mobilité de l'aluminium sont montrés et étudiés à partir de la caractérisation des sols, de la spéciation de l'aluminium, et d'expériences de laboratoire réalisées principalement en colonne de sols. Certaines rivières présentent une concentration en aluminium supérieure à 110 ppb, une très faible minéralisation et un pH acide. La forte concentration en aluminium est probablement due à la présence de nombreuses surfaces boisées en conifères sur le bassin versant. Dans les zones préservées des pollutions domestiques ou agricoles, la matière organique présente empêche la précipitation et la disparition de l'aluminium malgré des pH défavorables aux formes solubles. A l'opposé, quand les conditions physico-chimiques des eaux changent sous l'effet d'une pollution domestique ou agricole diffuse (apport de matière organique, augmentation du pH) l'aluminium peut disparaître, probablement par des phénomènes de coagulation floculation.

Pour restaurer la qualité de l'eau en Bretagne, il faut définir des secteurs d'intervention prioritaires où seront modifiées les pratiques agricoles. Pour se doter d'un premier document de partition de l'espace, traduisant un niveau d'intensification agricole, on a intégré des images satellitaires dans un SIG et défini des classes d'occupation du sol sous contrainte afin de cartographier l'extension du maïs, culture à risque en termes de transfert de polluants. On se dote ainsi facilement d'un indicateur de hiérarchisation des risques de pollution agricole diffuse par sous-bassin-versant.

Summary. -Effect of the water quality on the expression of the biotic potential of Culex pipiens Linnaeus in the area of Ben Arous (South of Tunis). An inventory of breeding sites of mosquitoes, drawn up in the area of Ben Arous, allowed the selection of three types of breeding places : floody cave, drainage ditche, floody stone-pit. These sites were followed for one year and a half and their physico-chemical (temperature, pH, salinity, organic polluants, phosphate and nitrogen compounds) and biological (mosquitoes and associated fauna) parameters were studied. These sites, characterized with their content of polluant elements, have a greet influence on their associated fauna. In fact, the clear water of the stone-pit allowed the development of many taxa. This diversity was reduced in polluted water where Culex pipiens was only associated either with Chironomidae or Syrphidae. Concerning the quantitative aspect of C. pipiens, we have demonstrated that this mosquito responds favorably to increased amount of organic matter in the water with a ratio of 1 to 216 according to the degree of the water pollution., Résumé. -Un inventaire des biotopes larvaires des moustiques dans la région de Ben Arous nous a permis de choisir trois types de gîtes représentatifs : vide sanitaire, fossé de drainage et une ancienne carrière inondée. Ces gîtes ont été suivis pendant un an et demi et leurs caractéristiques physico-chimiques (température, pH, salinité, polluants organiques, composés azotés et phosphatés) et biologiques (moustiques et faune annexe) ont été analysées. Caractérisés par leurs teneurs différentes en éléments polluants, ces biotopes larvaires ont une influence considérable sur la faune qui leur est associée. En effet, l'eau de l'ancienne carrière, relativement propre, permet le développement de nombreux taxons. Lorsque l'eau est eutrophisée (cas du vide sanitaire et du fossé de drainage), nous avons remarqué un appauvrissement très prononcé de la faune se limitant aux larves de Culex pipiens associées aux larves de Chironomidae dans le premier gîte et de Syrphidae dans le second gîte. Concernant l'aspect quantitatif de C. pipiens, nous avons mis en relief le fait que ce moustique répond positivement à une augmentation de la teneur de l'eau en matière organique avec un rythme de multiplication variant dans un rapport de 1 à 216 selon le degré de pollution de l'eau., Krida Ghazi, Rhaiem Adel, Bouattour Ali. Effet de la qualité des eaux sur l'expression du potentiel biotique de Culex pipiens Linné dans la région de Ben Arous (banlieue sud de Tunis). In: Bulletin de la Société entomologique de France, volume 102 (2), juin 1997. pp. 143-150.

To restore the quality of water in Brittany, the sectors of priority intervention where agricultural practices will be modified must first be defined. In order to have a basic distribution document reflecting a level of agricultural intensification, satellite images were integrated in a GIS and soil occupation classes were defined under constraint in order to map the extension of maize, the cultivation of which is under threat from the transfer of pollutants. We therefore have a simple hierarchical indicator of the risks of diffuse agricultural pollution through flashy sub-catchment., Pour restaurer la qualité de l’eau en Bretagne, il faut définir des secteurs d’intervention prioritaires où seront modifiées les pratiques agricoles. Pour se doter d’un premier document de partition de l’espace, traduisant un niveau d’intensification agricole, on a intégré des images satellitaires dans un SIG et défini des classes d’occupation du sol sous contrainte afin de cartographier l’extension du maïs, culture à risque en termes de transfert de polluants. On se dote ainsi facilement d’un indicateur de hiérarchisation des risques de pollution agricole diffuse par sous-bassin-versant., Para restaurar la calidad del agua en Bretaña, hay que definir sectores de intervención prioritarios en los que se modificarán las prácticas agrícolas. Para dotarse de un primer documento de división del espacio, traduciendo un nivel de intensificación agrícola, se han integrado imágenes de un satélite en un SIG y definido clases de ocupación obligada del suelo a fin de cartografiar la extensión del maíz, cultivo de riesgo en términos de transferencia de contaminantes. Se tiene así fácilmente un indicador de jerarquización de los riesgos de contaminación agrícola difusa por la subcuenca., Belloncle Jean-Louis, Cluzeau Daniel, Hubert Laurence, Cotonnec Adeline, Richard Luc. La pollution agricole en Bretagne: sites à risque. In: Mappemonde, 1997/1. pp. 1-5.

There is evidence that intensive farming practices applied in Europe since the 1960s are responsible for the degradation of certain ecosystems, and a reduction in the quality of surface and ground water. Excessive use of nitrogen-based fertilisers and pesticides have led to high concentrations of these substances being found in rivers, thus compromising raw drinking water sources. Soil erosion – caused by simplified crop rotations, feeding livestock on corn instead of grass, and the removal of elements such as embankments, trees, hedges, etc. – has been conducive to the transfer of these particles into surface water. The resulting turbidity has led to the clogging up of spawning grounds, with many negative effects on their biological quality. European and national public policies aimed at preserving water resources have not yet had enough time to make any real impact on the current situation, despite the European Water Framework Directive calling for certain objectives to be fulfilled as early as 2015. Water managers are now concentrating their efforts primarily on the protection of water abstraction sites, an initiative which requires a number of measures to be implemented. To analyse the effectiveness of these different environmental protection instruments (and, just as importantly, to convince farmers to adopt them) there needs to be a clear system of assessment applied at the appropriate spatial scale. Complementing existing approaches, this thesis will focus on the development of methods for carrying out territorial environmental analysis of farming activities. For our study, we used (i) a multicriteria analysis and modelling (ELECTRE) combined with a Geographic Information System (GIS) on a selection of small elementary watersheds (ranging in size from 2 km² to 5 km²). These were located in the Oir basin, in Lower Normandy Region, in northwest France, and the Auradé basin, in the hills of Gascony region, southwest. We also employed (ii) a spatial modelling approach (PIXAL) to represent agri-environmental risks. Applied to an environmentally-sensitive area (hills of Gascony region) of several thousand square kilometres, the PIXAL method involved evaluating agri-environmental risks through a combination of remote sensing and GIS. In both cases, we showed that choosing the most relevant criteria allows agri-environmental risks to be assessed at different organisational scales. Analysis at farm plot level (where decisions are made by stakeholders in the field) gives a representation of the elementary watershed. Pixel-based evaluation, using satellite imaging (Landsat TM5), provides a nested multi-aggregation view of different watersheds. These criteria indicate (1) the vulnerability of surface water (slopes on farm plots, connections between spatial objects – satellite mesh and parcels of land – and the hydrographic network, state of banks, role of embankments), (2) anthropological pressure caused by farming (land occupation by crop type and practices in use, and - within small watersheds - (3) the role of regulating certain improvements (protection of waterways using grass strips and riparian zones, limiting particle transfer with embankments downstream of parcels). Water samples were taken at around sixteen different sites, with the results in areas that our study had classed as "at risk" indicating a level of particles that seemed to confirm. By applying multi-criteria plot-by-plot parameters to our spatial model, we were able to refine the results of analyses carried out over a larger area. Placing this study in perspective, coupling ELECTRE-style multicriteria analysis with a spatial model could be an effective way to improve analysis at different policy-making and territorial scales, as well as providing additional support where assessment needs to switch between those varying scales.; Il est désormais avéré que les pratiques intensives de production agricole mises en ½uvre depuis les années 1960 en Europe, sont responsables de la dégradation des écosystèmes et notamment de la qualité des eaux de surface et souterraines. L'emploi excessif de fertilisants azotés et de produits phytosanitaires ont entraîné des concentrations élevées dans les cours d’eau, préjudiciables à la potabilisation des eaux brutes. L'érosion des sols liée aux rotations simplifiées, à la substitution de l’herbe par du maïs dans les régions d’élevage et à certains aménagements (suppression des talus, haies, arbres), a nettement favorisé le transfert de matières particulaires dans les eaux de surface. L’excès de turbidité a ainsi provoqué un colmatage des frayères et une dégradation de leur qualité biologique. Les politiques publiques, tant européenne que nationale, visant à préserver la ressource n’ont pas pour le moment été suffisamment efficaces, malgré les objectifs de résultat définis par la Directive Cadre sur l’Eau à l’échéance 2015. Les gestionnaires de la ressource ont désormais ciblé prioritairement la protection des zones d’alimentation des captages. Cela nécessite une évaluation environnementale à une échelle adaptée aux mesures mises en ½uvre, pour juger de leur efficacité et la démontrer auprès des agriculteurs. Ces éléments expliquent les objectifs de cette thèse, à savoir la contribution au développement de méthodes d’évaluation environnementale des activités agricoles à l’échelle des territoires, en complément de celles déjà existantes. Nous avons ainsi utilisé (i) des méthodes d’analyse et de modélisation multicritère (ELECTRE) combinées avec un système d’information géographique au niveau de petits bassins versants élémentaires de 2 à 5 km2 (sur le bassin de l’Oir, en Basse Normandie, Nord-ouest de la France et celui d’Auradé sur les Coteaux de Gascogne, Sud-ouest de la France) (ii) une approche par modélisation spatiale (dénommée PIXAL) des risques agro-environnementaux en utilisant la télédétection et un SIG, au niveau d'un grand espace à enjeu environnemental de plusieurs milliers de km2, (Coteaux de Gascogne). Dans les deux approches, nous avons montré que des critères choisis de façon pertinente, permettent d’évaluer les risques agro-environnementaux à différents niveaux d’organisation spatiale. L'évaluation à la parcelle agricole (niveau de la prise de décision par les acteurs de terrain) procure une représentation au niveau du bassin versant élémentaire. L'évaluation au pixel de l’image satellitale (Landsat 5-TM) permet une représentation à différents niveaux de bassins versants emboîtés par agrégation. Ces critères traduisent (1) la vulnérabilité des eaux de surface : pente des terrains agricoles, connectivité entre l’objet spatial à la base du calcul (parcelle ou maille de l’image satellitale) et le réseau hydrographique, état des berges ; (2) la pression anthropique agricole : occupation du sol par nature de culture et pratiques exercées ; (3) le rôle de régulation de certains aménagements : protection des cours d’eau (dispositifs enherbés, ripisylve) ou limitation du transfert de particules (talus en aval de parcelle). Ils sont appréciés dans les études sur les petits bassins versants. Les résultats d’évaluations des risques agro-environnementaux et des mesures de la qualité des eaux de surface en différents points (prises comme éléments de validation) montrent des gradients comparables. La prise en compte dans la modélisation spatiale, du paramétrage des modèles multicritères effectué à l’échelle de chaque parcelle, a permis d'affiner les résultats de l'évaluation faite sur un grand espace. En perspective, un couplage entre un modèle d'analyse multicritère type ELECTRE avec un modèle spatial, pourrait permettre d’améliorer la performance de l’évaluation aux différents niveaux de l’action publique ou de terrain et d’apporter des éléments de réponse supplémentaires à la problématique du changement d’échelle spatiale.

Le contexte crayeux de l’Ouest du bassin de Paris est choisi, ici, pour illustrer les interactions entre les processus hydrologiques et les activités humaines. Au niveau des plateaux, le karst d’introduction de la craie est recouvert par des formations superficielles (altérites à silex et loess du Quaternaire). Les petits impluviums de plateaux sont le siège d’une forte érosion des sols et les écoulements de surface et de subsurface s’engouffrent au niveau des dolines ou bétoires. Ces bétoires sont à l’origine de la vulnérabilité des ressources de l’aquifère de la craie et de risques géotechniques pour les aménagements et les habitats. Dans les vallées, l’exploitation des ressources en eau (sources et forages) est affectée par des réponses turbides aux épisodes pluvieux. Ceci témoigne de transports rapides des contaminants chimiques et microbiens et nécessite une politique en matière de traitement des eaux, mais aussi en matière de prévention de la ressource. Ce dernier aspect est complexe puisqu’il doit prendre en compte l’environnement hydrologique de la multitude des bétoires identifiées sur les plateaux. Le débit des rivières est essentiellement alimenté par les sources de l’aquifère de la craie. Dans ce contexte, une succession d’années pluvieuses peut générer des inondations de nappe (ex. de la crue catastrophique de la vallée de la Somme en 1981). Le principe de précaution supposerait de supprimer toute implantation humaine dans les thalwegs inondables. Par ailleurs, la qualité des eaux des rivières (ex. nitrates) restent tributaires des contaminants stockés dans la zone non saturée de l’aquifère. En conclusion, l’aquifère karstique de la craie de l’Ouest du bassin de Paris constitue un exemple significatif des interactions entre processus hydrologiques et activités humaines : (i) la qualité des ressources en eau est conditionnée par les activités humaines et, (ii) la gestion des territoires nécessite une connaissance des processus hydrologiques et des risques potentiels pour les biens et les personnes. The context of the chalk of the western Paris Basin is chosen here to illustrate the interactions between hydrological processes and human activities. On the plateaus, the input karst is covered by superficial formations more (clay with flints and Quaternary loesses). Runoff produces soil erosion within small watersheds. Runoff and sub-surface flows are swallowed up in sinkholes of the input karst. In this context, sinkholes are the source of the vulnerability of water resources of the chalk aquifer and of geotechnical hazards for human settlements and housing.In valleys, the exploitation of water resources (springs or wells) is affected by the turbid responses to rainfall events. This reflects rapid transports of microbial and chemical contaminants and requires water treatments but also prevention the quality of the water resources. The latter is complex because it must take into account the hydrological environment of numerous sinkholes on plateaus.River flows generally come from the chalk aquifer. In this context, a succession of wet years increases watertable and can generate massive floods (eg, the catastrophic flood of the Somme valley in 1981). The precautionary principle would require removing any human settlements in floodplains. Moreover, the water quality of rivers (eg nitrates) depends on contaminant contents in the unsaturated zone.In conclusion, the chalk karst aquifer of the western Paris Basin is a significant example of the interactions between hydrological processes and human activities : (i) the quality of water resources is conditioned by human activities, and (ii ) land management requires knowledge on hydrological processes and the associated potential risks to property and people.

La luzerne est cultivée sur environ 300 000 hectares en France. Dont 70 000 hectares pour la déshydratation dans des régions dites de grandes cultures plus exposées aux nitrates et pesticides en raison d’une forte pression de pollution, de la quasi-absence de prairies permanentes et de la rareté d’infrastructures écologiques (bois, haies, zones humides, parcours…). C’est donc dans ces régions qu’elle présente le plus d’intérêt au regard de la qualité de l’eau. Aux dires des professionnels de l’eau eux-mêmes, sa disparition serait une catastrophe. Or, pour l’agriculteur, cette culture n’est plus compétitive avec les céréales. De fait, depuis 10 ans ses surfaces ont chuté de 30 % dans une région comme la Champagne Ardenne qui concentre l’essentiel de la production. Il est donc urgent de trouver des mécanismes de soutiens équitables et efficaces pour maintenir l’attractivité de la luzerne dans ces régions. L’expérience du bassin de Vittel est significative en cela qu’elle démontre année après année que la luzerne est efficace pour obtenir des eaux de qualité ; mais elle n’est pas reproductible à grande échelle car l’eau potable de Champagne Ardenne n’est pas valorisée au même prix qu’une eau minérale. Il n’empêche que les sommes en jeu pour inciter au maintien de cette culture sont bien inférieures aux coûts (traitements, interconnexion) à mobiliser pour faire face à d’inévitables nouveaux flux de nitrates et de pesticides.