Méthodologie

Comment avons-nous cartographié la pollution des cours d'eau français ?

Pendant plusieurs mois, nous avons analysé plus de 7 millions de données publiques pour dresser une cartographie inédite de la pollution chimique des cours d'eau français. Notre objectif : identifier les rivières où s'accumulent le plus grand nombre de substances chimiques dépassant les seuils de référence, fixés sur des critères environnementaux et sanitaires, à l'image de la carte de la pollution des eaux souterraines réalisée par Le Monde en 2024.

Cet exercice comporte nécessairement une part de choix méthodologiques. Les données de surveillance sont abondantes, mais aussi complexes, hétérogènes et parfois difficiles à comparer d'un bassin hydrographique à l'autre. Nous détaillons ici les principaux partis pris qui ont guidé notre travail.

Dresser la carte des substances en dépassement

Plusieurs indicateurs pouvaient être retenus pour représenter la pollution des cours d'eau : le nombre total de dépassements observés, l'ampleur des dépassements par rapport aux seuils ou encore la fréquence des dépassements.

Nous avons choisi un autre angle : compter le nombre de substances différentes dépassant leur seuil de référence dans chaque cours d'eau. L'objectif étant de documenter les situations où plusieurs contaminants coexistent, afin d'approcher les enjeux liés aux effets de cumul, encore imparfaitement pris en compte par les réglementations.

Les polluants circulent avec l'eau. Une contamination observée sur un affluent peut se retrouver plusieurs kilomètres plus loin dans un cours d'eau principal. Nous avons donc choisi de rattacher chaque station de surveillance à son bassin hydrographique à partir de la base de données Topage. Cette approche permet de visualiser les contaminations à l'échelle des régions hydrographiques plutôt qu'à celle des seules stations de mesure.

Des millions de données à harmoniser

L'ensemble des données de surveillance des cours d'eau français est centralisé dans la base publique Naïades, alimentée par les agences de l'eau et les organismes chargés du suivi environnemental.

Nous avons téléchargé et filtré ces données pour les années 2022, 2023 et 2024, soit les trois dernières années complètes disponibles. Ce choix répond à une contrainte de surveillance : toutes les substances ne sont pas recherchées chaque année ni avec la même fréquence selon les territoires. En travaillant sur un cycle de trois ans, nous maximisons les chances qu'une substance ait été mesurée au moins une fois dans chaque secteur surveillé.

Mais les voies de Naïades sont parfois impénétrables. Il existe une grande disparité de données entre les bassins. Les laboratoires n'utilisent pas toujours les mêmes limites de quantification, c'est-à-dire les seuils techniques en dessous desquels ils ne peuvent pas détecter une substance.

Pour harmoniser ces données, nous avons appliqué la méthodologie développée par l'Office français de la biodiversité (OFB) et l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS), dans un article de recherche (Staub et al., 2024). Cette méthode permet de traiter statistiquement les mesures afin de les rendre comparables entre bassins hydrographiques. Avec l'appui technique des deux agences, nous avons harmonisé les données et ajusté cette méthodologie à notre projet. En contrepartie de cette harmonisation, nous perdons forcément une partie des données, mais elle permet de construire une base cohérente et comparable à l'échelle nationale.

Plus de 200 substances avec un seuil

Les agences de l'eau surveillent plusieurs centaines de substances chimiques, parfois plus d'un millier selon les bassins. Nous n'avons travaillé que sur les micropolluants. Dans notre carte, n'apparaissent pas les nitrates, un enjeu majeur de pollution des cours d'eau issue du monde agricole.

Avec l'appui technique de l'agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse, nous avons établi une liste de substances disposant d'une valeur de référence permettant d'évaluer un dépassement.

Il existe différents types de seuils : les NQE-MA (norme de qualité environnementale en moyenne annuelle) ou NQE-CMA (norme de qualité environnementale en concentration maximale admissible) et les seuils règlementaires pour le bon état écologique (qui correspondent à une moyenne annuelle), qui sont des seuils réglementaires liés à la Directive-cadre sur l'eau. On parle de "déclassement" quand on les dépasse. Les VGE (valeur guide environnementale) sont non réglementaires et correspondent à la concentration qui ne doit pas être dépassée dans le milieu afin de protéger la santé humaine et l’environnement. Nous avons choisi de ne conserver que les seuils exprimés sous forme de moyennes annuelles, afin de comparer des indicateurs homogènes et de documenter une pollution chronique plutôt que des pics ponctuels. Il faut préciser que tous ces seuils n'ont pas la même robustesse scientifique et évoluent régulièrement. L'ensemble de ces valeurs a été vérifié avec l'Ineris.

Au final, 203 substances disposaient d'un seuil exploitable. Parmi elles, 198 ont fait l'objet d'au moins une mesure dans les stations retenues, et 189 possédaient un seuil en moyenne annuelle. Sur ces substances, 79 comptent au moins un dépassement, soit 42 % d'entre elles.

Le cas du cadmium a nécessité un traitement particulier : son seuil varie selon la dureté de l'eau. Nous avons donc calculé une dureté de l'eau moyenne à chaque station pour chaque année, pour associer le bon seuil.

Cartographier 3352 stations avec des mesures

Le réseau de surveillance français est dense, et toutes les stations n'ont pas le même objectif. Pour garantir la représentativité de notre analyse, nous avons fait le choix de garder la même liste de stations utilisées par l'OFB et l'Ineris, et généralement mobilisée par les agences de l'eau. A cela, s'ajoutent les stations de Martinique et de La Réunion, que nous avons intégré sur notre carte.

Cela représente au total 4078 stations, sur lesquelles 3352 stations avaient des mesures pour les substances considérées.

Parmi les départements et régions d'outre-mer, seuls La Réunion et la Martinique possèdent des données exploitables sur Naïades. C'est pourquoi la Guadeloupe, la Guyane et Mayotte n'apparaissent pas sur la carte.

Pour chacune de ces stations, une fois les données harmonisées, nous avons calculé la moyenne annuelle de chaque substance et vérifié si elle dépassait le seuil associé. Dans notre méthodologie, une substance est donc considérée en dépassement lorsque sa moyenne annuelle a dépassé au moins une fois sa valeur seuil, réglementaire ou non, entre 2022 et 2024. Au final, nous avons trouvé des dépassements pour 2591 stations. Soit pour 77 % des stations avec mesures.

Pour représenter ces données sur une carte, nous avons choisi d'accorder une échelle de couleur à un nombre de molécules en dépassement, le rouge écarlate correspondant aux stations avec plus de 10 substances au dessus des seuils. Un point gris dans la carte ne signifie pas l'absence de molécules, mais simplement l'absence de dépassement.

Comme plusieurs stations peuvent être installées sur un même cours d'eau, nous avons ensuite regroupé ces résultats par cours d'eau. Selon cette méthode, 1691 cours d'eau présentent au moins une substance en dépassement, sur 2181 cours d'eau avec mesures dans Naïades, soit 78 %. Ce chiffre concerne uniquement la France métropolitaine, les cours d'eau des départements et régions d'outre-mer ne sont pas renseignés dans Naïades.

Des limites méthodologiques

Une méthodologie étant par nature subjective et affaire de choix, nous avons relevé plusieurs biais à notre cartographie, forcément imparfaite au vu de l'hétérogénéité des données et des seuils.

Dans certains cas, la limite de quantification d'un laboratoire est supérieure au seuil environnemental à surveiller. Autrement dit, les appareils ne sont pas capables de détecter des concentrations pourtant susceptibles d'être problématiques. Pour éviter de surinterpréter ces situations, nous avons appliqué la méthode utilisée par l'agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse : un dépassement n'est retenu que si la moyenne annuelle dépasse elle-même la limite de quantification. Cette approche réduit le risque de faux positifs mais conduit aussi à sous-estimer certains dépassements.

D'autre part, les efforts de surveillance sont variables d'un bassin à l'autre. Toutes les agences de l'eau ne réalisent pas le même nombre d'analyses ni la même fréquence de suivi. Mécaniquement, un territoire davantage surveillé a plus de chances de détecter des dépassements qu'un territoire moins suivi.

Impossible de représenter cet effort sur la carte. En revanche, nous l'avons calculé, par bassin et par substance. Ces données sont téléchargeables ici pour celles et ceux qui souhaiteraient prolonger l'analyse.

Enfin, plusieurs scientifiques et acteurs de l'eau en France nous ont apporté conseils et expertises, souvent de manière informelle, pour établir cette méthodologie. Nous les en remercions vivement.