L’évolution des flux d’azote et phosphore à la mer

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Les cours d’eau véhiculent jusqu’à la mer de nombreux nutriments en drainant l’ensemble du territoire. En mer, les surplus de nutriments, notamment l’azote et le phosphore, conduit à des phénomènes d’eutrophisation marine et à la prolifération d’algues vertes.
La France mène tous les ans des évaluations des flux de polluants à la mer via les cours d’eau au titre de la convention Ospar et du programme MED POL d’évaluation et de maîtrise de la pollution marine dans la région méditerranéenne.

Panorama général

De 1990 à 2013, le flux d’azote (liés aux Nitrates) transporté par les cours d’eau a été en moyenne de 570 000 tonnes par an. En tenant compte des surfaces agricoles drainées, cela représente 18 kg par ha agricole et par an. En 2010, ce surplus est estimé à 902 000 tonnes sur l’ensemble du territoire métropolitain.

Les flux d’azote arrivant à la mer sont issus en majorité sous forme de nitrates d’origine agricole (lessivage des engrais minéraux et organiques) puis, dans une moindre mesure, sous forme d’ammonium (NH4), principalement d’origine domestique. Les surplus d’azote apportés aux cultures migrent en partie vers les eaux souterraines et les cours d’eau avant de rejoindre la mer.

Évolution des flux à la mer d’azote lié aux nitrates et de phosphore total

Le flux de phosphore total en mer a été en moyenne de 21 400 tonnes de 2000 à 2013, soit 0,43 kg par habitant et par an. avec une tendance à la baisse. Cette baisse est notamment liée à l’amélioration des performances des stations d’épuration, à l’interdiction de l’utilisation des phosphates dans les lessives depuis 2007, à l’augmentation du nombre d’habitants raccordés à un assainissement collectif et à une moindre utilisation d’engrais phosphatés en agriculture.

Les flux de phosphore proviennent principalement des eaux usées urbaines (lessives) et, dans une moindre mesure, de l’agriculture. Ils ont représenté un apport moyen de 21 400 tonnes de 2000 à 2013, soit 0,43 kg par habitant et par an. De 2000 à 2005, ils ont été divisés par quatre. Ceci s’explique par l’amélioration des performances des stations d’épuration, l’augmentation du nombre d’habitants raccordés à un assainissement collectif et, par l’interdiction de l’utilisation des phosphates dans les lessives depuis 2007

D’importantes variations inter-annuelles s’observent, tant pour l’azote que pour le phosphore, et peuvent s’expliquer par les variations de pluviométrie et de débits des cours d’eau.

Les Bassin versant de la Seine, la Loire, le Rhône et la Garonne représentent 56 % du territoire étudié. Ils transportent plus de la moitié des flux totaux à la mer d’azote liés aux nitrates (55 %) et les deux tiers pour le phosphore (67 %).

Évolution des flux à la mer d’azote liés aux nitrates et de phosphore

Analyse par façade

Flux de nitrates

De 1999 à 2013, la façade atlantique a reçu, en moyenne annuelle, plus de la moitié des flux de nitrate (51 %), la façade Manche – mer du Nord environ un tiers (33 %) et la Méditerranée 16 %. En rapportant ces flux aux surfaces des territoires agricoles concernés, les flux sont un peu plus importants en Manche - mer du Nord, 20,8 kg/ha/an. Ils sont plus faibles en Atlantique (16,7) et en Méditerranée (17,7).

Évolution des flux à la mer d’azote lié aux nitrates par façade

On constate de fortes variabilités interannuelles des flux de nitrates sur la période étudiée quelle que soit la façade, ces variations étant plus fortes pour les territoires ayant l’Atlantique comme exutoire. Pour les trois façades, les flux en 2013 sont quasi du même ordre que ceux de 1999. Aucune tendance ne se dessine sur la période étudiée, quelle que soit la façade.

Flux de phosphore

De 1999 à 2013, la façade atlantique a reçu 44 % des flux de phosphore, la façade Manche – mer du Nord 26 % et la Méditerranée 30 %. Rapportés au nombre d’habitants, les flux sont plus faibles en Manche – mer du Nord (0,27 kg/hab./an en moyenne) qu’en Méditerranée (0,47) et en Atlantique (0,59).

Ceci peut s’expliquer par plusieurs paramètres. Les territoires de Manche Est - mer du Nord sont plus densément peuplés et plus urbains, avec des niveaux de raccordement aux stations d’épuration plus élevés. Ils connaissent, par ailleurs, moins de pluies fortes que les territoires plus au sud, synonyme de lessivage des sols, et ont des variations de population liées à l’accueil touristique moins fortes.

Évolution des flux à la mer de phosphore total par façade

Les flux annuels de phosphore ont sensiblement diminué sur les trois façades de 1999 à 2011. Ils augmentent ensuite légèrement en Manche - mer du Nord et en Méditerranée alors qu’ils sont multipliés par 4 de 2011 à 2013 en Atlantique, surtout du fait de mesures lors d’une crue importante de la Garonne. De 1999 à 2013, la baisse des flux reste toutefois significative pour les façades Manche - mer du Nord et atlantique.

Les flux liés aux quatre grands fleuves

En tenant compte uniquement des territoires concernés par les quatre grands fleuves – Seine, Loire, Garonne, Rhône – il est possible d’avoir une chronologie d’étude plus longue, la disponibilité de données étant meilleure sur ces cours d’eau.

Depuis 1990, la variabilité interannuelle des flux est plus forte pour les territoires drainés par la Loire, la Seine et la Garonne. Ainsi, les flux de nitrate varient de 1 à 5 pour ces trois fleuves et de 1 à 2 pour le Rhône. Pour le phosphore, ils varient de 1 à 19 pour la Loire, de 1 à 8-9 pour la Seine et la Garonne et de 1 à 6 pour le Rhône.

Les quantités de nitrates apportées sont du même ordre pour la Seine, la Loire et le Rhône depuis quelques années alors que ni leurs débits ni les surfaces drainées ne sont comparables. Elles sont plus faibles pour la Garonne. On ne note aucune tendance sur la période étudiée.

Pour le phosphore, les flux ont nettement baissé pour la Seine, la Loire et le Rhône. On ne note pas de tendance pour la Garonne. Sur ces dernières années, les flux sont du même ordre pour les quatre cours d’eau.

Évolution des flux à la mer d’azote lié aux nitrates pour les quatre grands fleuves, "Main rivers"
Évolution des flux à la mer d’azote lié aux phosphore pour les quatre grands fleuves, "Main rivers"

Corrélations entre débit des fleuves et flux de nutriments, exemple du Rhône

Comme le montre le graphique, il y a une nette corrélation entre le débit moyen annuel du Rhône, pris comme exemple, et les flux de nitrates à la mer à partir de son bassin. Concernant les flux de phosphore, la corrélation est nettement moins importante. Les flux diminuent assez nettement à partir du début 2000 sans que l’on constate de baisse générale du débit moyen du fleuve.

Flux de nutriments et débit du Rhône

Pour en savoir plus : présentation des territoires étudiés

Les territoires métropolitains, dont les exutoires correspondent aux espaces maritimes suivis dans le cadre des conventions Ospar et Medpol, représentent 520 000 km2, soit 95 % de l’ensemble du territoire. Les 5 % restants correspondent à la frange nord-est de la métropole, dont les rivières poursuivent leur tracé en Belgique, en Allemagne et au Luxembourg, et qui n’est donc pas prise en compte.

Les territoires ayant la Manche et la mer du Nord comme exutoire couvrent 23 % de la zone d’étude, ceux de l’Atlantique 51 % et la Méditerranée 26 %.

Données de cadrage sur les territoires pris en compte
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Données de cadrage sur les territoires pris en compte

Champ : Ensemble des territoires métropolitains dont les exutoires correspondent aux espaces maritimes suivis dans le cadre des conventions Ospar et Medpol.

Source : UE-SOeS CORINE Land Cover, 2000 – Insee, RP 2000

Traitement : SDES

Les densités de population et la part des territoires artificialisés sont plus fortes pour les territoires dont les exutoires sont la Manche – mer du Nord (bassin parisien, vallée de la Seine) et la Méditerranée (vallée du Rhône, littoral de la région Paca…). L’agriculture domine dans les territoires suivis dans le cadre d’Ospar. Ce sont les forêts et espaces semi-naturels pour Medpol.

Localisation des territoires pris en compte dans le cadre de la convention Ospar

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Localisation des territoires pris en compte dans le cadre de la convention Ospar

Source : IGN, MEDAD et agances de l'eau, BD Carthage®, 2006 ; MEDAD, Banque Hydro, 2008

Localisation des territoires pris en compte dans le cadre de la convention Medpol

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Localisation des territoires pris en compte dans le cadre de la convention Medpol

Source : MEEDDM, BD Carthage® et Banque Hydro, agences de l'Eau

Méthodologie

Depuis plusieurs années, la France mène tous les ans des évaluations des flux de polluants à la mer via les cours d’eau au titre des conventions Ospar pour la Manche, la mer du Nord et l’Atlantique (programme Riverine Input Discharges), et Medpol pour le pourtour méditerranéen. La commission Ospar met à disposition un logiciel de calcul des flux, RTrend®, sur lequel s’appuient les résultats présentés ici. Comme la convention Medpol n’a pas spécifié de méthodologie, les préconisations Ospar sont étendues au bassin méditerranéen.

Les flux sont calculés uniquement sur la phase dissoute. Les estimations peuvent être limitées par le nombre parfois restreint d’analyses et par le fait que les épisodes de crue, pouvant transférer d’importantes quantités de polluants, sont peu couverts. Les flux calculés ne peuvent donc pas être rigoureusement considérés comme les flux réels.

Trois types de cours d’eau sont distingués : les fleuves principaux (main rivers), les cours d’eau secondaires ou tributaires et les zones d’apport diffus qui ne sont pas drainées par un cours d’eau significatif (voir cartes en fin de fiche). Sur chacun des cours d’eau, des stations de surveillance et de débit sont choisies de manière à disposer des chroniques les plus longues possibles.

Les flux de plusieurs paramètres sont estimés : azote (nitrate, ammonium, azote total), phosphore (orthophosphates, phosphore total), matières en suspension, métaux lourds et lindane. Dans cette étude sont traités uniquement les flux de nitrates et phosphore total.

L’ensemble des données utilisées pour le calcul des flux sont produites par le Service central d’hydrométéorologie et d’appui à la prévision des inondations (Schapi), les directions régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement, les Agences de l’Eau et quelques collectivités locales.

Les tendances à long terme des différents flux estimés sont étudiées au regard du test non paramétrique de Mann-Kendall qui permet de dire de manière objective si une hausse ou une baisse se dessine de manière significative.

Auteur : Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (Ifremer).