Etat de santé des rivières karstiques franc-comtoises en relationavec les pressions anthropiques sur leurs bassins versants :
Proposition d’un programme-atelierde recherches sur la Loue
Pierre-Marie BADOT et François DEGIORGI (coordinateurs)
Avec : Gregorio CRININadia CRINIMyriam EUVRARDEric LUCOTJean-Claude LAMBERTJacques MUDRYMarc STEINMANNValérie VERNEAUX
Collaborations : Alain COUTE (MHNH)Hervé DECOURCIERE (Teleos)Maria LEITAO (Bi-EAU)Jean Paul REDING (Univ. Neufchatel)
Chabot photographié par H. Carmié (CSP)
Salon
Ognon
Bourbeuse
Allaine
Ognon
Doubs
LoueDoubs
Saône
Loue
Ain
Saône
Doubs
Saône
Doubs
Seille
Vesoul
Dépar t eme nt
du DOUBS
Belfort
Besançon
Lons
Doubs
Te rr it o i re SDAGE
H aut -Doubs
H aute-Loue
Saône
Saône
Lison
Architecture d’un atelier d’étude et de recherche sur les altérationsaffectant la qualité des rivières calcaire : cas de la Loue
Problématique :
Paradoxe de la qualité apparente et de manifestation de dérèglements
Complexités des phénomènes et inadéquation des normes....
Rivière à forte productivité potentielle(Ca++, tampon carbonaté, inversions typologiques... )
Modifications des pratiques, usages, substances
Phénomènes d’accumulations et de transferts différés
Pollutions multiples
Pertes des références...
Architecture d’un atelier d’étude et de recherche sur les altérationsaffectant la qualité des rivières à BV calcaire : la Loue
Bibliographie (multidisciplinaire)
Diagnostic Hydrobiologie
Chimie, morphologie
Sédimentologie (MES)
Mécanismede transfert Géologie (Karst)
Pédologie (pollutions diffuses)
Rechercheet hiérarchisation Bioindications in situ
des causesEcotoxicologie
Recommandations Outils d’aide à la gestionPrincipes de restauration
Plateaux
Occupation des solsBilan des rejets (dans le sol et le karst)Fonctionnement et évolution des sols(Teneurs en Corg, N et P, pH, cycle du carbone...)
Versant et vallée alluviale(y compris affluents)
Occupation des solsBilan des rejets (dans le sol et le karst)Fonctionnement et évolution des sols(Teneurs en C, N et P, pH ...)Physico-chimie des écoulements
Karst
Flux des contaminantsEvolution des débits(crue et étiage)Equilibre calco-carboniquesCycle du carbone
Corridor et chenal fluviaux
Structure physique et qualité des zones tamponColmatages (MES) et encroûtements (équilibres calco-carboniques)Flux de contaminants [dissous, adsorbés sur MES, accumulés dans les sédiments]Fluctuations de composition de production et de biomasse des végétaux aquatiquesDéficits des consommateurs (MI et poissons)Bioaccumulation [algues, hydrophytes, benthos,ichtyofaune]
Sources de contaminations diffuses et mécanismes de transferts
Evolution des sols Evolution du karst Transferts par les MES Bioaccumulation
Métallurgie(DIREN, 1995)
Pisciculture(DIREN, 1995)
Activité mécanique(DIREN, 1995)
Abattoir(DIREN, 1995)
Broyeur(DIREN, 1995) Porcherie
Industrie du bois(DIREN, 1995)
Fromagerie Traitement de surface(DIREN, 1995)
Usine de préconcentrationdu sérum (DIREN, 1995)
Activités potentiellement polluantesLEGENDE
Rejets hors bassinsBassin versant du LisonBassin versant de La Loue
Données : - Rejets potent iellement polluants (Qualité des eaux superficielles, bassin de la Loue, DIREN Franche-comté, juin 1997)- Porcheries (Chambre régionale de l’agriculture, 1999)- Laiteries / fromageries (FRCL, agence de l’eau et conseil général mission SATESE, 1998)
1673986
Point vert présent :travaux engagés dans le
cadre du PIMPAFPoint bleu foncé : lai terie raccordée
à un ouvrage detrai tement communal
Point bleu cla ir : La iterie possédant sonpropre ouvrage detrai tement
Point rouge : laiterie non raccordée(reje t di rect)
Litrage annuel transformé (1998)
3
310
Nombre de porcherie présentessur la commune
Nombre total de place de porcprésentes sur la commune
Remarque : le nombre de porc est estimé àenvi ron 80% du nombre de place existant
Loue
Lison
2839228110
1673986
1700000
16624101401116
2755117
1033
3350
1430096
?
800 ?
?
1475384
241753825
666884
4870190
4067537
1814668
4287794500
150844157
2752346
2534128
1137864
13664421713915
2147189
3869705
1656
2500000
35
?
750
20
400
1553906
?
140
355
3336642
70
310
705286
2313058
831096292500
844000
?
3400000
?
2798
1000000
?
340
60
1200000
?
1759930
?
1694970
Eternoz
Bibliographie locale nationale et internationale sur les rivières à BVcalcaire : approches socio-économiques et écologique
Évolution des usages, occupation des sols et pratiques sur le BV de la Loue
Collecte, analyse et synthèse des données de qualité sur la Loue
Synthèse de l’état des connaissances sur les “chalk streams”
Carte schématiquedes activitéspotentiellementpolluantes sur le BVde la Loue à la findes années 1990’
0
2
4
6
8
10
12
14
16
nov-70 nov-74 nov-78 nov-82 nov-86 nov-90 nov-94 nov-98 nov-02 nov-06
Nitrates (mg L-1)
0
100
200
300
400
500
600
700
nov-70 nov-74 nov-78 nov-82 nov-86 nov-90 nov-94 nov-98 nov-02 nov-06
Dates
Conductivité (!S cm-1)
Recherche de tendances et deparamètres discriminants
Localisation de perturbations oude groupe de perturbationsidentifiées
Collecte, analyse et synthèsedes données antérieures
Structures écologiques de la Loue : état de santé et tendances évolutives
Structures biologiques : Poisson Benthos Flore - Biofilm
Structures mésologiques : Qualité physique Qualité chimique
Vuillafans
Ornans
Cléron
Chenecey-Buillon
Quingey
Mouthier
Lods
Montgesoye
Rurey
Cussey-
sur-Lison
Echay
Myon
Nans-sousSte-Anne
Chiprey
Scey
Maisières
Gradient longitudinal : 10 stations
4 groupes de pressions anthropiques encadrés
Modulation possible par groupe de 4 stations0 5 10 km
Massed’eau
Graviers
Galets
MES
Dépots fins organiques
HydrophytesBryophytes
Eauxinterstitielles
Tufs etnassis
hélophytes
Frange humide =ripisylves, prairiesou cultures et zoneurbanisées
Chironomus sp.
Gammarus f et p.
Salmo trutta(truite)
Barbatula barbatula(loche franche)
Eauxinterstitielles
Frange humide =ripisylves, prairiesou cultures etzone urbanisées
EPHEMEROPTERAPLECOPTERATRICHOPTERA
Ranunculus f.
PEUPLEMENTPISCICOLE
CORTEGEFLORISTIQUE
Elmis sp.
Thymallus thymallus(ombre)
Les compartiments de l’hydroécosystème
Importance de la prise en compte des structures quantitatives :
Comparaisons de l’abondance des plécoptères de la Loue et du Doubsfranco-suisse à la fin des années 1960’ puis 1990’-2000’
24 28 32 36 44 48 52 56
0
4
8
12
16
20
24
Syst. Châtelot
Syst. Refrain
Syst. Goule
Rosées
Distance à la source (km)
28
32
Abondance et variété des plécoptères
Loue (1968-72, VERNEAUX 1973)
Loue (1998 DECOURCIERE 1998)
Doubs (1968-72 VERNEAUX 1973)
Doubs (2003-04-05)
Indices d'abondance(somme des cotes de 1 à 5 pargenre, tous genres confondus)
92 96 100 104 108 112 116 120 124 128 132 136 140 Doubs
Loue
Doubs (2003-04)
Loue (1998)
Analyse chimique de la masse d’eau
- rythmes hydroclimatiques
- périodes de crise déterminant des conditions limitantes (lessivages / étiages)
- flux (coupler les prélèvement avec des mesures de débits)
Exemple du suivi en des formes minérales de l’azote dansl’ALLAINE en crue en aout 2002 (PERIAT et al. 2003)
Transferts et bioaccumulations
Sources de contaminations diffuses et mécanismes de transferts
Transfert par les MES et colmatage minéral
Plateaux
Occupation des solsBilan des rejets (dans le sol et le karst)Fonctionnement et évolution des sols(Teneurs en Corg, N et P, pH, cycle du carbone...)
Versant et vallée alluviale(y compris affluents)
Occupation des solsBilan des rejets (dans le sol et le karst)Fonctionnement et évolution des sols(Teneurs en C, N et P, pH ...)Physico-chimie des écoulements
Karst
Flux des contaminantsEvolution des débits(crue et étiage)Equilibre calco-carboniquesCycle du carbone
Corridor et chenal fluviaux
Structure physique et qualité des zones tamponColmatages (MES) et encroûtements (équilibres calco-carboniques)Flux de contaminants [dissous, adsorbés sur MES, accumulés dans les sédiments]Fluctuations de composition de production et de biomasse des végétaux aquatiquesDéficits des consommateurs (MI et poissons)Bioaccumulation [algues, hydrophytes, benthos,ichtyofaune]
Sources de contaminations diffuses et mécanismes de transferts
Evolution des sols Evolution du karst Transferts par les MES Bioaccumulation
CO2 + H2O + CaCO3 <=> Ca2+ + 2 HCO3-
Corganique => … CO2 => … HCO3- M. Bakalowicz (1999)
Sources de contaminations diffuses et mécanismes de transferts
Caractérisation des transferts par le karst
Sources de contaminations diffusesEvolution de l’occupations des sols et des pratiques culturales
Exemple du plateau d’Amancey / Bolandoz :ici labour avec désherbage chimique + assainissement hydraulique
Sources de contaminations diffuses et mécanismes de transferts
Evolution de la morphologie des sols et des circulations de surfaces
Erosion et tassement des sols,Exportation de carbone organique, acidification,Accélération de la vitesse des transferts ….
Etude de la morphologie et de la chimie des sols :sources de contaminations diffuses ?
Analyses de l’évolution dela chimie de l’eau du sol,à l’aide de plaques lysimétriques
3 niveaux de cartographie :
Une carte des systèmes sol-roche au 1/250 000sur l'ensemble des 100 000 ha du BV
Une carte des propriétés des sols au 1/100 000sur les zones sensibles (25 000 ha),
Une carte des propriétés des solsau 1/50 000sur les BVdes sites d'étude du karst
Ecotoxicologie et bioindication :Impact et mécanisme des contamination localisées
Choix de bioindicateurs pertinents et complémentaires
Gammarus pulex (L.)et fossarum (K.)
Elmidaedont Elmis
EAU
Bioindication passive :prélèvements standard in situ,si possible sur les mêmes habitats,dans les trois stations
Station amont= témoin
Station avalproche
Conditions contrôlées,en laboratoire : mésocosme,microcosme, jarre …
Station avallointain
Perturbationlocalisée
Bioindication active :bioindicateurs rapportés dans des sériede cages disposées sur les 3 stations
Outils d’aide à la gestion et à la restauration
Trouver les facteursdéterminant et favorisant
Traiter lescauses etrestaurerles milieux
Caractériser et analyser lesphénomènes d’altération
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