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Focus : Emissions de polluants vers les eaux de surface

L’« inventaire des émissions » 2010 de la Région bruxelloise permet de connaître les émissions de 86 polluants vers la Senne, le Canal et la Woluwe à l’échelle du territoire régional en fonction de leur origine. Retraçant pas à pas la route de chaque polluant depuis sa source jusqu’à son arrivée dans le réseau hydrographique, cet inventaire constitue un puissant outil d’aide à la gestion. S’il a confirmé l’influence majeure de la population, des industries et entreprises sur la qualité de l’eau, il a également démontré la contribution élevée des apports diffus pour certaines substances et le rôle prépondérant joué par les déversoirs d’orage dans l’apport de polluants vers la Senne et le Canal.

Les émissions de 86 polluants quantifiés vers la Senne, le Canal et la Woluwe

La Région bruxelloise s’est dotée d’un outil performant permettant de quantifier de manière précise sur l’ensemble du territoire les différentes pollutions ponctuelles ou diffuses vers les cours d’eau et le Canal : un « inventaire des émissions ». Cet outil répond à l’obligation européenne de dresser ce type d’inventaire pour les 33+8 substances européennes prioritaires et prioritaires dangereuses (cf. article 5 de la directive 2008/105/CE et voir « qualité chimique des eaux de surface ») mais il va au-delà, puisque 45 autres substances pertinentes pour la Région bruxelloise ont également été prises en compte.
Cet outil quantifie les émissions « brutes » de polluants à la source, tant ponctuelles que diffuses (par exemple les émissions en azote et phosphore par la population au niveau des habitations en fonction des personnes qui y sont domiciliées). Puis il modélise les cheminements, flux ou transits de ces polluants (ruissellement, égouttage, stations d’épuration,…) depuis leur source jusqu’au réseau hydrographique. Et il fournit in fine les émissions « nettes » de polluants vers les eaux de surface, c’est-à-dire la part des émissions brutes qui atteignent effectivement le cours d’eau et qui vont y influencer les concentrations de polluants dans la colonne d’eau, les boues ou encore le biote.
Concrètement, l’inventaire bruxellois se concentre sur les émissions de 86 polluants vers les trois principaux cours d’eau (la Senne, le Canal et la Woluwe) depuis 20 sources (e.a. eaux usées des particuliers, des industries et des entreprises, corrosion des bâtiments, pollution liée au trafic routier, ferroviaire ou fluvial, emploi de pesticides et de fertilisants, relargage de polluants stockés dans les boues des cours d’eau, dépôt atmosphérique).
La force de l’outil est de géolocaliser chacune de ces étapes : les émissions (brutes) sont en effet calculées par mailles de 50m x 50m. Il est ainsi possible de caractériser les émissions de chaque polluant en tout point du territoire de la région. Cette « explicitation géographique » (ou spatialisation) de l’estimation des émissions est assez unique en son genre et a une potentialité énorme car elle permet de valider par la suite ces estimations en les comparant avec les mesures sur le terrain.

Une méthodologie distincte pour les émissions ponctuelles et diffuses

L’inventaire a été établi pour l’année de référence 2010 par le Vlaamse Instelling voor Technologische Onderzoek (VITO) pour le compte de Bruxelles Environnement. La méthodologie s’est basée sur le système WEISS (Water Emissions Inventory Support System), qui a été développé conjointement par le VITO et la VMM lors d’un projet européen Life+.
La méthode d’estimation des émissions brutes diffère suivant leur origine (ponctuelle ou diffuse) :

  • Pour les émissions ponctuelles, comme des rejets directs dans les eaux de surface, les données de localisation du point de rejet et des charges annuelles rejetées par polluant (concentration x débit/volume) - mesurées ou estimées – seront directement encodées dans l’outil.
  • Pour les émissions diffuses, qui ne peuvent par définition être caractérisées par un point unique de rejet, l’outil WEISS estime les émissions sur base d’une variable explicative (par exemple : le nombre d’habitations, le nombre de kilomètres de voies ferrées…) et d’un facteur d’émission issu de la littérature scientifique (par exemple : x grammes d’azote par habitant par an, x grammes d’huiles minérales par aiguillage sur une voie ferrée).

Ainsi, toutes les sources et polluants considérés sont soit calculés sur base de mesures sur le terrain, soit estimés à partir d’informations d’occupation du territoire.

Une validation des résultats du modèle

Les calculs et estimations en sortie de modèle sont comparés aux concentrations mesurées dans les eaux de surface et dans les eaux usées à l’entrée des stations d’épuration pour quantifier la marge d’erreurs ou charges non expliquées. Ceci permet une analyse critique des résultats obtenus.
Quelques limites méthodologiques et voies d’amélioration
Bien que l’outil soit très complet, il comporte certaines limites :

  • Les échanges entres eaux souterraines polluées vers les eaux de surface ne sont pas encore pris en compte ;
  • Les sources de matières en suspension et de sels/conductivité ne sont pas encore pleinement intégrées dans l’outil ;
  • Pour certains paramètres et/ou sources, peu de facteurs d’émissions sont actuellement disponibles. L’outil ne sait alors pas donner une image complète des principales sources ;
  • Des incertitudes propres aux différentes hypothèses dans le cadre de l’estimation de certaines sources, cheminements et/ou rejets.

Sur ce dernier point, des études spécifiques sont prévues dans les prochaines années afin d’affiner et de valider différentes estimations (parmi lesquelles : les charges transportées par les eaux de ruissellement, les facteurs d’émissions des voiries et voies ferrées, les charges entrantes au niveau des stations d’épuration via des campagnes de mesures spécifiques, etc.).

Illustration d’une sortie du modèle pour la demande biologique en oxygène (DBO)

Une des sorties de l’outil WEISS est un diagramme des charges quantifiées de polluant en chaque étape de son parcours (à l’échelle de la Région bruxelloise) jusque vers les eaux de surface (voir un exemple ci-dessous).

Schéma des flux de charges polluantes en Demande Biologique en Oxygène (DBO) à l’échelle de la Région de Bruxelles-Capitale (en tonnes pour l’année 2010)
Source : Bruxelles Environnement, extrait de l’inventaire des émissions vers les eaux de surface (VITO)

Les émissions brutes figurent dans l’encadré bleu en haut (« gross emission »), les émissions nettes dans l’encadré bleu en bas (« surface waters »), les cheminements dans les encadrés blancs et les pertes dans les encadrés rouges.

Schéma des flux de charges polluantes en Demande Biologique en Oxygène (DBO) à l’échelle de la Région de Bruxelles-Capitale
Ce schéma permet de déterminer la fraction des émissions nettes dans les émissions brutes et la charge annuelle émise vers les eaux de surface. Dans l’exemple de la DBO, les émissions brutes sur l’ensemble du territoire de la Région s’élèvent à presque 17.000 tonnes et les émissions nettes vers les eaux de surface en représentent un peu plus du quart (28%), soit quasiment 5.000 tonnes.
Une autre information intéressante qui ressort de ce schéma est la localisation des principales « pertes ». On constate ainsi que près de 70% de la charge polluante en DBO est retenue au niveau de la filière temps sec des stations d’épuration (« treatment basin ») : autrement dit, l’épuration réalisée au niveau des stations permet d’abattre 70% de la DBO émise.
Autre analyse à extraire de ce schéma : les voies préférentielles de transit des polluants (ou à l’inverse, celles qui ne sont que peu ou pas utilisées). Toujours dans le cas de la DBO, on constate que près de 50% des émissions nettes qui atteignent les cours d’eau y sont acheminées par le biais des déversoirs d’orage (« overflow ») et 38% par les filières temps pluie des stations d’épuration (« stormwater basin ») : c’est donc là qu’on doit agir en priorité pour diminuer les émissions. En revanche, les zones non raccordées aux stations d’épuration ne contribuent finalement que très faiblement aux émissions pour ce paramètre (2% seulement).

Exposition des cours d’eau aux pollutions

Sans surprise, la Senne reçoit de façon générale – même si cela varie en fonction du paramètre considéré – la grande majorité des émissions nettes de polluants. Elle est en effet le milieu récepteur des effluents des deux stations d’épuration régionales et subit les rejets de nombreux déversoirs d’orage tout au long de son parcours bruxellois. Le corollaire à ce constat est que c’est sur ce cours d’eau que les impacts dus à la pollution sont donc les plus grands (voir « qualité physico-chimique des eaux de surface » et « qualité chimique des eaux de surface »).
A l’opposé, la Woluwe est peu affectée par les pollutions : elle bénéficie de la protection offerte par la forêt de Soignes sur son cours amont et de déversoirs d’orage qui, bien que présents, fonctionnent rarement dans la pratique. Et le Canal occupe une position intermédiaire : sa qualité est détériorée par certains polluants, mais dans une bien moindre mesure que la Senne.

Pollutions en charge organique, en matières en suspension et en nutriments

Pour les 5 substances épurables par les stations d’épuration, la Senne reçoit ainsi en moyenne près de 80% des émissions nettes, le Canal un peu moins de 18% et la Woluwe 2% (voir aussi « qualité physico-chimique des eaux de surface »).

Répartition relative des émissions nettes annuelles en demande biologique en oxygène (DBO), demande chimique en oxygène (DCO), matières en suspension (MES), azote total (Nt) et phosphore total (Pt) selon le cours d’eau
Source : Bruxelles Environnement, extrait de l’inventaire des émissions vers les eaux de surface (VITO), chiffres pour l’année 2010

Note : Les sources de MES ne sont pas encore entièrement intégrées à l’outil.

Répartition relative des émissions nettes annuelles en demande biologique en oxygène
Concernant la répartition relative par secteur, il est évident que la population contribue le plus fortement à la pollution (entre 71% et 88% selon le paramètre considéré) et les entreprises pour le pourcentage restant. La contribution de l’agriculture au sein même de la RBC est négligeable.
Comme indiqué précédemment et en toute logique, la filière temps sec des deux stations d’épuration permet d’abattre une part très importante des émissions brutes de ces 5 substances. Le taux d’abattement moyen de la charge organique (exprimée en DBO et DCO) s’élève ainsi à 92%. Quant aux émissions nettes, elles atteignent les eaux de surface essentiellement par les déversoirs d’orage, la filière temps pluie des stations et dans une moindre mesure, la filière temps sec.

Autres pollutions

C’est encore et toujours la Senne qui reçoit les quantités nettes d’émissions les plus élevées, comparé au Canal et à la Woluwe. Parmi les principales substances problématiques identifiées en Région bruxelloise (HAP, zinc, plomb, nickel, cadmium et huiles minérales), la Senne reçoit près de 70% des émissions nettes de HAP et plus de 80% des émissions des autres polluants.

Répartition relative des émissions nettes annuelles en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), en certains métaux et en huiles minérales selon le cours d’eau
Source : Bruxelles Environnement, extrait de l’inventaire des émissions vers les eaux de surface (VITO), chiffres pour l’année 2010

Répartition relative des émissions nettes annuelles en hydrocarbures aromatiques polycycliques
Pour la Senne, les cinq principales sources de pressions sont les eaux usées domestiques et des entreprises mais aussi les apports diffus liés au bâti, au trafic et au dépôt atmosphérique. Dans le cas du Canal, la navigation est une source de pression additionnelle. Quant à la Woluwe, elle est surtout affectée par une pollution diffuse en HAP.
La prépondérance des sources de pressions varient suivant le paramètre considéré (voir « qualité chimique des eaux de surface »). Les pollutions diffuses représentent souvent une part significativement plus importante des émissions de ces polluants comparé à la matière organique, aux matières en suspension et aux nutriments (par exemple, 65% des émissions nettes en zinc et 28% de celles en plomb résultent de la corrosion des matériaux de construction). Dans le cas des huiles minérales, il s’agit même de la source quasi exclusive (trafic routier et ferroviaire).
Pour les substances qui sont bien épurées ou retenues par les stations d’épuration, comme par exemple les HAP, la voie d’accès la plus importante des émissions nettes vers les eaux de surface se situe au niveau des déversoirs d’orage (35% dans le cas des HAP). Sur le Canal, les rejets directs liés à la navigation fluviale peuvent contribuer pour une part significative.
Pour plus d’informations sur l’inventaire des émissions, le lecteur est invité à se référer au chapitre 2 du projet de second plan de gestion de l’eau et à l’étude du VITO.

Date de mise à jour: 18/12/2017
Documents: 

Etude(s) et rapport(s)

Plan(s) et programme(s)