Détermination du fond géochimique pour les métaux dissous dans les eaux de surface continentales. Rapport final | Determination of geochemical background dissolved metals in freshwaters

French. L’Union Européenne, à travers la Directive Cadre sur l’Eau (DCE), demande aux états membres d’atteindre le bon état chimique et écologique des masses d’eau d’ici à 2015. Afin d’éviter le déclassement injustifié des masses d’eau en raison d’une concentration naturelle élevée en métaux, la DCE autorise la prise en compte des fonds géochimiques en métaux dissous lors de l’évaluation des résultats obtenus au regard des normes de qualité environnementale (NQE). Ce document présente les travaux menés sur l’identification des fonds géochimiques pour les métaux dissous dans les eaux de surface continentales (cours d’eau). Un premier travail de synthèse a permis d’alimenter la réflexion sur la définition d’une méthodologie pour identifier les fonds géochimiques et notamment de réfléchir sur la qualité des données requise. Un travail de prise de contact et d’investigation a été mené auprès des six agences de l’eau, afin de recueillir des données sur les sites déclassés du réseau de contrôle de surveillance (RCS) par rapport aux NQE. Une étude sur la qualité des données du RCS (2009-2010) pour 8 métaux (4 métaux prioritaires et 4 métaux de l’état écologique) montre que ces données ne sont pas toutes conformes aux exigences de la directive QA/QC en termes de limite de quantification (LQ ≤ 30% de la NQE), et ne permettent donc pas d’identifier de façon fiable l’état qualitatif des sites surveillés. Puis une analyse critique des implications des exigences de la Directive QA/QC en terme de limite de quantification a été réalisée avec des données de concentrations de référence issues du FOREGS (données acquises avec de très faibles LQ). Cette étude a montré que si l’on applique les LQ exigées par la directive QA/QC à ce jeu de données, les données résultantes ne permettent pas d’identifier les fonds géochimiques à partir de ce jeu de données « dégradées », sauf pour le Cu et le Zn. Dans un deuxième temps, une analyse des données du RCS communiquées par les Agences de l’Eau en métaux dissous dans les eaux de surface a permis de valoriser celles-ci en proposant une cartographie de niveaux de fonds géochimiques, pour les données exploitables, selon leur qualité et leur répartition. Cette cartographie est présentée et discutée pour les 8 métaux ciblés. Enfin, ce document propose une méthodologie de quantification des fonds géochimiques tant sur le plan de la stratégie d’échantillonnage que sur le plan analytique, en valorisant au mieux les connaissances acquises à ce jour, en conservant un objectif de faisabilité opérationnelle pour les gestionnaires.

English. With the adoption of the Water Framework Directive (WFD), the European Union requires Member States to reach a good chemical and ecological status of water bodies in 2015. In order to prevent unjustified disqualification of water bodies due to high natural trace metal concentrations, the WFD authorizes to take into account geochemical background concentrations for dissolved metals for the comparison of monitored data in environmental quality standards (EQS) (i.e., compliance). This report presents our work on geochemical background identification for dissolved metals in freshwaters (rivers). A first study enabled to define a methodology for the identification of geochemical background and in particular to define data quality requirements. We investigated monitoring data collected from French Water Agencies. We studied the national survey network (2009-2010) data quality for 8 metals (4 priority metals and 4 metals of ecological status) and showed that available data are not always conform to the QA/QC Directive in terms of limit of quantification (LQ ≤ 30% of EQS); so they do not allow to confidently classify all sites. Then, a critical analysis of the consequences of the QA/QC Directive in terms of LQ requirement was performed using the reference dissolved metal concentrations from the FOREGS project. Our study showed that according to the QA/QC Directive requirements, geochemical background concentrations could not be determined from this “degraded” data set, except for Cu and Zn. More in-depth data analysis of RCS data on dissolved metals (2009-2010) allowed defining and mapping geochemical background levels for freshwaters (rivers), depending on their quality and spatial coverage. This cartography is presented and thoroughly discussed for the 8 studied metals. Finally, this report proposes a methodology for the quantification of geochemical background concentrations in terms of sampling strategy and analytical protocols for trace metals, via a better use of existing knowledge while following an operational objective for water managers.