Les mécanismes de transfert

L’importance de la pollution des milieux aquatiques par les contaminants d’origine agricole dépend de nombreux facteurs en interaction les uns avec les autres : contexte agro-pédo-climatique, propriétés de la substance incriminée, doses, modalités et époques d’application... Parmi ces facteurs, les mécanismes de transferts de contaminants ont un rôle déterminant et leur identification constitue l’une des clés de la démarche de protection des ressources en eau.

Un diagnostic des parcelles identifiées comme émettrices doit ainsi être mené de manière appropriée pour déterminer quelles solutions –  dispositifs tampons et/ou modification des pratiques agricoles – peuvent être mobilisées.

Parmi les transferts mis en jeu dans la contamination des milieux aquatique on distingue :

Les transferts par ruissellement : la substance, en solution ou adsorbée sur les particules en suspension, est entraînée par l’eau à la surface du sol pour rejoindre le réseau hydrographique. Ce type de transfert survient lorsque l’état du sol s’oppose à l’infiltration de l’eau, soit en raison d’une intensité pluviométrique dépassant la capacité d’infiltration du sol, soit en raison de la formation d’une croûte de battance, soit encore lorsque le sol est saturé en eau (généralement en période hivernale, lorsque les cumuls pluviométrique et l’absence d’évapotranspiration conduisent à dépasser la capacité de stockage du sol).

Selon le contexte (sol à faible stabilité structurale, absence de couverture végétale et de rugosité) et en présence de pente, même modeste, l’accroissement de la vitesse de l’eau peut conduire à l’arrachement et l’entrainement des particules de sol : c’est le phénomène d’érosion à l’origine de multiples problèmes régulièrement rencontrés dans les territoires ruraux (déchaussement des cultures, perte de terres arables, turbidité de l’eau, coulées boueuses).

Du point de vue de l’aménagement de zones tampons, une distinction importante doit par ailleurs être faite entre :

  • les ruissellements diffus, lorsque la lame d’eau se répartit de manière relativement homogène à la surface du sol, en écoulement pelliculaire ou en filets instables ;
  • les ruissellements concentrés, lorsque en raison de caractéristiques topographiques locales (voire micro-topographiques, telles que les traces de roues d’engins), les écoulements convergent et adoptent un cheminement préférentiel, prennent de la vitesse et un caractère turbulent pouvant aller jusqu’à générer une incision.

Les solutions pouvant être adoptées dans ces deux cas diffèrent :

  • zones tampons à forte extension latérale et perpendiculaire au sens d’écoulement dans le cas d’un ruissellement diffus, pour permettre d’intercepter au mieux la lame d’eau
  • zones tampons à forte extension longitudinale, suivant le cheminement de l’eau (enherbement de thalweg par exemple) ou zones tampons présentant un « volume utile » suffisant pour recueillir les flux d’eau concentrés (souvent un plan d’eau artificiel) ou dispositif permettant de disperser et ralentir l’eau pour retrouver un caractère diffus et abattre la charge solide (fascine par exemple).

Les transferts par écoulements hypodermiques qui correspondent à un écoulement latéral à faible profondeur dans le sol, à la faveur d’une rupture de perméabilité s’opposant à une infiltration profonde de l’eau (horizon argileux, semelle de labour, substratum peu ou pas perméable). Quoique beaucoup plus lentement que dans le cas du ruissellement, l’eau est généralement restituée en surface ou directement au réseau hydrographique à la faveur d’une rupture de pente (talus de chemin, fossé, berges de cours d’eau).

Hormis lorsque la végétation implantée développe un système racinaire suffisamment profond et permet de favoriser l’activité biologique par l’enrichissement du profil de sol en matière organique (cas des zones boisées de bas-fond et des ripisylves), les zones tampons s’avèrent généralement peu efficaces pour maîtriser ce type de transfert.

Les transferts par drainages artificiel : dans les contextes sensibles à la saturation des sols (mais aussi dans le cas de remontée temporaire de nappes peu profondes), l’assainissement de certaines terres agricoles à conduit à installer des dispositifs de drainage enterrés permettant de limiter la remontée de l’eau dans le sol pour laisser respirer les racines des végétaux cultivés et faciliter la mécanisation. La profondeur de ce type de dispositif est généralement supérieure à 50 cm (le plus souvent autour de 80 cm) et, sauf en cas de mauvais dimensionnement (trop grand écartement des drains) et de perte de fonctionnalité par colmatage, ils sont généralement en mesure de drainer la quasi-totalité de l’eau en surplus au-dessus de cette profondeur pour l’amener de manière rapide et concentrée aux fossés, voire directement au réseau hydrographique. Dans ce cas, l’aménagement d’une zone tampon humide artificielle à proximité de l’émissaire principal est préconisé (des dispositifs souterrains de type barrière réactive sont également en cours d’étude).

Les transferts par infiltration : la substance, soluble, migre verticalement avec l’eau à travers le sol et la zone non saturée pour rejoindre les nappes d’eau souterraines (les termes de percolation profonde et de lixiviation sont également employés pour désigner ce type de transfert). Cette infiltration peut intervenir sous forme diffuse et relativement lente mais aussi sous forme concentrée et rapide lorsqu’un écoulement de surface atteint une zone d’engouffrement (cas fréquent en milieu karstique). Bien que destinés à la maîtrise des transferts superficiels, les dispositifs tampons peuvent tout de même avoir un intérêt dans ce cas s’ils sont positionnés dans les secteurs ruisselants, en amont de zones d’infiltration préférentielle. Ainsi, au-delà d’un diagnostic des transferts à l’échelle de la parcelle, la description des chemins de l’eau est également indispensable pour déterminer comment positionner au mieux un dispositif tampon selon l’objectif recherché.

A ces transferts dérivehydriques s’ajoute enfin la dérive de pulvérisation qui intervient par voie aérienne lors de l’application de substances sur les cultures ; une partie des substances appliquées n’atteignent pas leur cible et se déposent hors de la parcelle, lorsque les gouttelettes sont entraînées latéralement par le vent. La dérive peut ainsi parvenir jusqu’à un point d’eau. Par ailleurs, tout élément du paysage (chemins et routes peu perméables, fossé non classé « BCAE ») qui reçoit ou intercepte des substances issues de la dérive de pulvérisation devient lui aussi une source d’émission indirecte par lessivage de la surface réceptrice lors de la pluie succédant l’application.

Des normes existent afin de limiter les risques de dérive, que ce soit du point de vue du matériel utilisé (buses antidérive) que des conditions d’application (arrêté du 12 septembre 2006 interdisant de traiter si le degré d’intensité du vent est supérieur à force 3). Les autres mesures possibles sont de respecter une Zone Non Traitée (obligatoire à proximité des points d’eau) voire l’implantation d’un dispositif tampon, généralement arboré, permettant de faire écran à la dérive, notamment dans le cas de cultures hautes (viticulture, arboriculture).

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