La contamination des eaux de ruissellement de voirie

Le processus d’urbanisation est souvent associé à une imperméabilisation des sols, ayant pour résultat une augmentation du volume et une dégradation de la qualité des eaux de ruissellement pluvial. Ces eaux sont susceptibles de dégrader la qualité des milieux aquatiques dans lesquels elles sont rejetées (Paul and Meyer, 2001; Walsh et al., 2012). Les eaux de ruissellement des surfaces dédiées à la circulation d’automobiles (voiries, parkings), qui constituent une proportion importante des surfaces imperméables urbaines, se sont avérées particulièrement toxiques envers différents organismes aquatiques (Dorchin and Shanas, 2010; Kayhanian et al., 2008; Watanabe et al., 2011). Alors que l’étendue des espaces urbanisés croît, amplifiant la pression exercée par ces eaux de ruissellement sur les milieux naturels, la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) de l’Union Européenne impose aux états-membres l’’atteinte du bon état des milieux, à l’échéance finale de 2027. La DCE établit notamment une définition du bon état écologique (et des paramètres physico-chimiques associés) et du bon état chimique des eaux de surface basé sur des normes de qualité environnementale (NQE) pour une liste de substances identifiées comme prioritaires, comprenant certains éléments traces métalliques (ETM) ainsi que des micropolluants organiques (EC, 2013). L’objectif de ce chapitre est d’explorer les sources de contamination en micropolluants organiques et en ETM des eaux de voirie, d’identifier une liste de polluants prioritaires à étudier et de caractériser les niveaux de contamination avérés lors d’études précédentes des eaux de ruissellement de voirie. Enfin, à partir de données de spéciation et de propriétés physico-chimiques, on identifiera les processus de traitement auxquels chaque substance devrait être sensible.

Sources de micropolluants dans les eaux de voirie et sélection de polluants à étudier

Les sources de polluants dans les eaux de ruissellement de voirie comprennent le dépôt atmosphérique, les composants des automobiles (la carrosserie et sa peinture, les pneus, les plaquettes de freins), les gaz d’échappement, les consommables liquides des automobiles, les matériaux de revêtement de surface et les équipements de la route (Markiewicz et al., 2017; Revitt et al., 2014). 

Le dépôt atmosphérique

Le dépôt atmosphérique est une source de pollution des surfaces urbaines, pouvant être responsable de flux d’ETM (Sabin et al., 2005), d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) (Ollivon et al., 2002) et d’autres micropolluants organiques (Gasperi et al., 2014) (Gasperi et al., 2014). Cependant, Al Ali et al. (2017) ont montré que la contribution du dépôt atmosphérique de ces polluants était relativement faible par rapport aux autres sources pour un bassin versant routier, représentant moins de 10% des flux totaux. La contamination des eaux de ruissellement de voirie Etat de l’art 23 1.1.2. Les gaz d’échappement Les gaz d’échappement peuvent contenir un très grand nombre de molécules organiques du fait de la combustion incomplète du carburant. Ces molécules comprennent des hydrocarbures aliphatiques, des HAP et des HAP oxygénés, des aldéhydes, des kétones, des acides alkanoïques, alkanedioïques, aromatiques et benzoïques (Markiewicz et al., 2017). 

Les composants d’automobile

Les carrosseries des automobiles contiennent des composés plastiques, comportant de nombreux adjuvants, y compris des phtalates, des phénols, des HAP et des amines, alors que les peintures peuvent contenir des phtalates et des amines (Markiewicz et al., 2017). Lamprea et al. (2017) ont également caractérisé des émissions en bisphénol-A (BPA) et en alkylphenols (notamment NP) à partir de ces matériaux. L’usure des plaquettes de freins et des pneus produit des particules pouvant contenir un nombre important de contaminants. Les plaquettes de freins sont une source importante d’ETM, tels que le cuivre, le plomb et le zinc, dans les eaux de ruissellement de voirie (Sjödin et al., 2010). Elles peuvent également contenir des polluants organiques tels que des alcanes, des acides alkanoïques, des HAP, des HAP oxygénés, des benzaldéhydes, des acides benzoïques, des acides oléiques (Markiewicz et al., 2017). Les pneus comportent un grand nombre d’adjuvants organiques potentiellement toxiques, tels que des phtalates, des alkylphénols et des alkylphénols éthoxylés, des acides alkanoïques, des alcanes, des acides oléiques, des stéaranes, des hopanes, des résines et des HAP (Markiewicz et al., 2017). Des tests d’émission en laboratoire ont démontré des émissions importantes d’octylphénol (OP) et de BPA issues des pneus (Lamprea et al., 2017). Les pneus peuvent également être une source d’ETM, notamment de zinc (Revitt et al., 2014; Sjödin et al., 2010).

Les consommables liquides des automobiles

Les consommables liquides des automobiles incluent les liquides de frein, les huiles moteurs, les carburants, les produits de lave-glace et les liquides de refroidissement, ainsi que des produits d’entretien (shampoing, polish) et sont des sources potentielles pour certains micropolluants organiques. Les liquides de frein sont une source d’éther polyglycolique (Markiewicz et al., 2017), ainsi que du BPA et de nonylphénol (Lamprea et al., 2017), alors que les liquides lave-glaces et les liquides de refroidissement peuvent également contenir du BPA et des alkylphénols (Lamprea et al., 2017). Les carburants sont principalement composés d’hydrocarbures, aliphatiques et aromatiques. Parmi les HAP, les molécules légères (avec 2-3 cycles) sont les plus abondantes dans les carburants (Stogiannidis and Laane, 2015). Le benzène, le toluène, l’ethylbenzène et le xylène sont tous des composés toxiques présents en grande quantité dans les carburants (Hilpert et al., 2015). Les carburants étaient une source majeure de plomb avant son interdiction dans l’essence au cours des années 1970 aux Etats-Unis, et en 2000 en France (Miquel, 2001). Depuis, les concentrations en cet élément dans les eaux de ruissellement de voirie ont baissé sensiblement (Kayhanian et al., 2012). Cependant, le plomb a été remplacé dans la composition Etat de l’art 24 de l’essence par le méthyl terbutyl éther (MTBE), un autre composé toxique (Hilpert et al., 2015). Les huiles moteur comportent également des hydrocarbures pétroliers, y compris des HAP, ainsi qu’une grande quantité d’adjuvants, tels que les alkylphénols et le BPA (Markiewicz et al., 2017).