étude sur l'impact de la pollution de l'air sur nos cours d'eau

La pollution de l’air constitue un enjeu sanitaire et environnemental majeur dans le Grand Est. Elle affecte directement la santé humaine, mais ses effets ne s’arrêtent pas à l’atmosphère : une partie des polluants émis dans l’air se dépose ensuite sur les sols, les surfaces et les milieux aquatiques.
L'étude menée par ATMO Grand Est, financée par l'Agence de l'Eau Rhin Meuse, doit ainsi permettre de mieux objectiver une réalité encore peu visible : la pollution de l’air ne reste pas dans l’air.

À travers cette étude, découvrez les liens entre la pollution de l’air par les HAP et les métaux lourds, et la contamination des rivières dans le Grand Est.

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Présentation de l'étude

La pollution de l’air dans le Grand Est : un impact majeur sur la santé
Dans le Grand Est, 3 900 décès pourraient être évités chaque année si les niveaux de particules fines (PM2,5) respectaient les recommandations de l’OMS. Jusqu’à 2 300 nouveaux cas de maladies respiratoires chez les enfants pourraient également être évités chaque an grâce à une amélioration de la qualité de l’air.

La pollution atmosphérique contribue aussi à la dégradation de la qualité de l’eau
Les dépôts atmosphériques de polluants, tels que le dioxyde d’azote (NO₂), les particules ou encore l’ammoniac d’origine agricole, participent à l’acidification et à l’eutrophisation des milieux aquatiques. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les métaux lourds transportés dans l’air peuvent également se déposer sur les sols et les surfaces, puis rejoindre les cours d’eau.

La qualité de l’eau dans le bassin Rhin-Meuse : une situation préoccupante
Dans le bassin versant Rhin-Meuse, 54 % des masses d’eau de surface, notamment les lacs et les rivières, font l’objet d’un suivi des HAP et des métaux lourds. Parmi ces masses d’eau suivies, 96 % sont classées en mauvais état chimique pour au moins un HAP, et 19 % en mauvais état chimique pour au moins un métal lourd.

Le changement climatique accentue les pressions sur la ressource en eau
Dans le Grand Est, les projections climatiques de DRIAS-Météo France montrent une augmentation de la fréquence des sécheresses, qui favorise la concentration des polluants dans les eaux et renforce le stress hydrique. Les épisodes d’inondation, également amenés à se multiplier, contribuent quant à eux à la remobilisation et à la dispersion des polluants dans les rivières.

ATMO Grand Est est expert de la qualité de l’air, mais son action s’inscrit dans une approche plus globale, à l’échelle du triptyque air–eau–sol. En effet, les polluants circulent d’un milieu à l’autre : émis dans l’air, ils peuvent se déposer sur les sols, puis rejoindre les eaux superficielles ou souterraines. En développant cette vision transversale, ATMO Grand Est contribue ainsi à mieux comprendre les interactions entre les milieux, à objectiver les transferts de pollution et à apporter un éclairage plus complet sur les enjeux environnementaux des territoires.

Nous tenons à remercier l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse pour leur soutien financier qui a permis de concrétiser cette étude ainsi que les Mairies des différentes communes instrumentées pour avoir accepté les dispositifs de mesure de qualité de l’air sur leur territoire.

Pour évaluer le transfert de polluants à l’interface air-eau, des mesures ont été réalisées spécifiquement sur la période juillet 2023 à juin 2024 sur 7 sites d’intérêt : ils ont été choisis au regard de l’état chimique des cours d’eau associés et de la qualité des eaux dégradée sur ces secteurs (en HAP et métaux lourds).

Carte des états chimiques des rivières et les sites de mesures Air et Eau retenus

Que recouvrent les HAP et les métaux lourds ? Par quelles voies y sommes-nous exposés ? Quels effets peuvent-ils avoir sur la santé, et comment se transfèrent-ils entre l’air et l’eau ?

Les HAP sont des substances chimiques formées lors de la combustion incomplète de matières comme :

le bois
le charbon
le pétrole
le diesel
ou encore les déchets.

On les retrouve par exemple dans les fumées, l’air, les sols ou les eaux. Certains HAP sont polluants et peuvent être toxiques pour la santé et l’environnement.

Les métaux lourds sont des métaux présents naturellement dans l’environnement, mais qui peuvent devenir polluants lorsqu’ils sont émis en trop grande quantité par les activités humaines. Parmi eux, on trouve par exemple :

le plomb,
le mercure,
le cadmium
ou le nickel.

Ils ont la particularité de s’accumuler dans les sols, l’eau et les organismes vivants, avec des effets parfois nocifs.

La pollution de l’air représente un enjeu majeur de santé publique, car elle augmente les risques de maladies respiratoires, cardiovasculaires et neurologiques, ainsi que certains cancers.

Les écosystèmes et la biodiversité sont fortement affectés par ces pollutions, qui provoquent une dégradation accélérée des habitats, une acidification des eaux et une diminution de la biodiversité, aussi bien en milieu aquatique que terrestre.

La ressource en eau subit également une pression croissante en raison de la pollution, des pénuries et de la surexploitation des nappes phréatiques et des cours d’eau.

Disparités territoriales et inégalités face à la pollution

Les effets de la pollution ne sont pas répartis de manière homogène sur le territoire : certaines zones cumulent davantage de pressions en raison de la proximité des sources d’émission, de la densité des activités humaines et de la vulnérabilité des milieux. Le storymap montre ainsi que les territoires les plus exposés à la pollution atmosphérique sont aussi ceux où les retombées de polluants peuvent davantage affecter les sols et les cours d’eau, ce qui renforce les inégalités environnementales. Ces disparités territoriales se traduisent par une exposition différenciée des populations et des écosystèmes, avec des conséquences potentiellement plus marquées dans les secteurs déjà fragilisés.

🔗 Lien vers le rapport complet de l'étude

Sources de pollution

Les sources d’émissions atmosphériques sont inventoriées par ATMO Grand Est qui produit ces inventaires spatialisés à l’échelle de la Région.

Ces inventaires servent à mieux comprendre les polluants émis dans l’air, dans quelle quantité et par quel type de sources (industrie, chauffage résidentiel, trafic routier, …

🔗Consultez toutes les cartes d'émissions atmosphériques ici

Transfert air/eau

La pollution de l’air et la pollution de l’eau sont étroitement liées, car une partie des polluants émis dans l’atmosphère finit par retomber sur les sols, la végétation ou directement dans les cours d’eau. C’est le cas notamment des particules, des oxydes d’azote, de l’ammoniac, des métaux lourds ou encore des HAP. Une fois déposés, ces polluants peuvent être entraînés par la pluie, le ruissellement ou l’infiltration vers les rivières et les nappes. Ils contribuent alors à dégrader la qualité de l’eau, en favorisant par exemple l’acidification, l’eutrophisation ou la contamination chimique des milieux aquatiques. La pollution de l’air ne reste donc pas seulement dans l’atmosphère : elle circule entre les milieux et participe à une pollution diffuse de l’environnement.

🔗Le cycle de la pollution de l'eau : détails ici

Résultats de mesure

🔗Cartes représentant le respect ou le dépassement pour les polluants de l'étude

L’étude menée sur sept secteurs d’intérêt montre que l’atmosphère pourrait contribuer, dans certains cas, à la contamination des cours d’eau en HAP et en métaux lourds, aux côtés d’autres voies de transfert comme le lessivage des sols ou les rejets urbains et industriels : des corrélations ont été observées localement, notamment à Carignan pour les HAP (R² = 0,73) et à Carignan et Bitche pour les métaux lourds (R² = 0,66 et 0,87).

Les cartes de dépassements des valeurs ubiquitaires/réglementaires dans les différents milieux (carte ci-dessus) ne montre pas de lien systématique entre dépassements dans l’air et dépassements dans l’eau sur les 7 sites de mesure.

L’étude met également en évidence des spécificités locales et souligne l’influence possible de certaines activités humaines, comme l’industrie, sur les niveaux de pollution observés.

Ces résultats doivent toutefois être interprétés avec prudence, en raison du nombre limité de données disponibles.

🔗Bilan complet

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À retenir

Pourquoi cette étude ?

Dans le Grand Est, la pollution de l’air reste un enjeu majeur de santé. Elle affecte particulièrement les personnes les plus fragiles (enfants, personnes âgées, personnes souffrant de maladies respiratoires ou cardiovasculaires). Mais la pollution atmosphérique ne s’arrête pas à l’air : une partie des polluants se dépose et peut atteindre les sols puis les rivières

Quel est le sujet de l'étude

L’étude a porté sur sept secteurs d’intérêt, choisis en raison de la contamination de leurs cours d’eau en HAP et/ou en métaux lourds. Elle visait à comparer les concentrations mesurées dans l’eau avec celles observées dans l’air ambiant et les retombées atmosphériques, afin d’évaluer si l’atmosphère pouvait constituer une voie de transfert de ces polluants vers les milieux aquatiques.

Comment l'étude a été réalisée ?

L’étude a consisté à comparer les concentrations de polluants mesurées dans les cours d’eau avec celles relevées dans le compartiment aérien, c’est-à-dire dans l’air ambiant et les retombées atmosphériques, sur sept secteurs d’intérêt. L’objectif était d’identifier d’éventuelles corrélations entre ces différents milieux afin d’évaluer si l’atmosphère pouvait constituer une voie de transfert des HAP et des métaux lourds vers les rivières. Les résultats ont ensuite été analysés en tenant compte des autres sources possibles de contamination, comme le lessivage des sols ou les rejets urbains et industriels.

Où l'étude a été réalisée ?

7 secteurs ont été étudiés : Bitche Carignan Celles-sur-Plainen Sigsheim Florange Geispolsheim Homécourt

Ces territoires ont été choisis car leurs cours d’eau présentent des niveaux de contamination en HAP et/ou en métaux lourds.

Bilan de l'étude

Le lien direct HAP air ↔ HAP eau n’a pas pu être clairement démontré à l’échelle globale.
Sur certains sites, des corrélations plus ou moins marquées ont été observées : sur Carignan pour les HAP et sur Carignan et Bitche pour les métaux lourds.
Les niveaux varient fortement selon les territoires, suggérant des influences locales.
À Florange, une baisse importante des HAP dans l’air a été observée après la fermeture des hauts-fourneaux en 2019.
Le rôle du trafic routier n’a pas pu être clairement mis en évidence.