Comment mesure-t-on la qualité de l’eau ?

Article tiré du « Le tour des grands lacs alpins naturels en 80 questions »

Ghislaine Beaujeu, DREAL Rhône Alpes - Gérard Paolini, CALB

Pour évaluer la qualité des lacs, des prospections adaptées sont réalisées pour comprendre leur fonctionnement écologique et leurs caractéristiques physico-chimiques. Ces investigations visent à acquérir des informations sur l’ensemble des composantes de l’écosystème lacustre : pleine eau, sédiments, organismes vivants d’origine végétale (phytoplancton par exemple) ou animale (zooplancton, poissons). Les opérations combinent des mesures directes et des analyses en laboratoire après prélèvements.

Un peu d’histoire

À partir des années 1960-1970, les structures locales de gestion ont progressivement mis en place un suivi spécifique sur chacun des lacs afin d’apprécier leur fonctionnement, leur évolution et adapter au mieux des travaux de restauration. Depuis 2007, pour les lacs français, la Directive Cadre Européenne sur l’eau (DCE) complète ce dispositif par un programme standardisé ciblant tous les lacs de plus de 50 ha. Celui-ci permet d’apporter les éléments nécessaires pour l’évaluation de l’état des plans d’eau (voir : Qu’est-ce qu’un lac en bon état ?).

Les mesures de terrain

Les investigations ont lieu à la verticale du point ayant la plus grande profondeur. Le Léman, compte tenu de sa taille, dispose de 2 points de suivi, l’un sur le petit lac, l’autre sur le grand lac ; les autres lacs possèdent chacun une station de référence au centre du plan d’eau.

La transparence de l’eau donne une information globale sur l’évolution de la densité phytoplanctonique dans le milieu, mais peut aussi révéler la présence de matières en suspension issues des cours d’eau, suite aux événements pluvieux. Elle est estimée par la mesure de la profondeur de disparition visuelle d’un disque de taille normalisée (disque de Secchi – photo 1).

La stratification des lacs
Les lacs alpins correspondent à des masses d’eau profondes pour lesquelles on observe une stratification thermique estivale et un brassage hivernal qui permet la ré-oxygénation des couches profondes. Lors de chaque campagne, les principales caractéristiques physico-chimiques (température, oxygène dissous, acidité, conductivité, parfois turbidité ou encore fluorescence) sont mesurées selon un axe vertical à l’aide d’une sonde multi-paramètres immergeable. Ces profils verticaux permettent d’apprécier, au cours des saisons, l’évolution du niveau de stratification du lac, de suivre l’activité biologique et la disponibilité de l’oxygène

Les prélèvements d’eau brute, de zooplancton et de poissons

Les échantillons d’eau brute sont prélevés pour réaliser des analyses physico-chimiques de nutriments, de matières en suspension, de minéralisation et de nombreux micropolluants (plus de 200 substances incluant des pesticides et des métaux). Ils sont également destinés à des analyses hydrobiologiques (chlorophylle a, phéopigments et phytoplancton) afin d’évaluer la production primaire [1]. Les prélèvements d’eau servent aussi à des investigations spécifiques, telles que le suivi de communautés microbiennes et des cyanobactéries dans le lac du Bourget ou l’analyse de résidus médicamenteux sur le Léman.

Deux types de préleveurs sont mis en œuvre

L’un permet le prélèvement d’un échantillon d’eau ponctuel à l’aide d’une bouteille cylindrique à clapet (photo 2). Les programmes de suivis spécifiques locaux prospectent à différentes profondeurs. Le second est une bouteille intégratrice en forme de cloche (photo 3) qui permet de reconstituer une portion de la colonne d’eau : c’est un prélèvement dit « intégré ». Il est utilisé pour échantillonner la couche d’eau où se développe la production algale (zone éclairée ou trophogène). Cette zone est comprise pour les lacs alpins entre 0 et 20 m. Dans le cadre de la surveillance des lacs alpins, des campagnes d’analyses des sédiments peuvent être effectuées pour identifier différents polluants (notamment les nutriments azote et phosphore ou plusieurs centaines de substances dangereuses) accumulés et potentiellement relargables en pleine eau.

Des analyses hydrobiologiques sur la faune macroinvertébrée (oligochètes [2] et mollusques) permettent d’apporter des informations sur la capacité des organismes à s’adapter aux conditions régnant au fond du lac et à assimiler la matière organique stockée dans les sédiments.

Des prélèvements de zooplancton (photo 4) sont réalisés dans le cadre des suivis locaux spécifiques des lacs du Bourget, d’Annecy et du Léman. L’étude du zooplancton porte sur les micro-crustacés et contribue à faire le lien avec d’autres observations (notamment phytoplancton et transparence.

L’étude du peuplement piscicole
Le poisson fait l’objet d’un suivi couplant 3 méthodes : pêches scientifiques aux filets, comptage hydroacoustique et données halieutiques (voir question 4-04 : Comment est gérée la ressource piscicole des lacs ?). Des mesures sont également réalisées sur la chair des poissons afin de rechercher certains micropolluants (mercure, phtalates, pesticides, PCB…).

Des relevés liés aux macrophytes et aux conditions hydromorphologiques peuvent être effectués en période de développement de la végétation de juillet à septembre.

• Les relevés de macrophytes (végétaux aquatiques visibles à l’oeil nu) permettent d’évaluer le niveau trophique du lac. Ils consistent à recenser la végétation sur différents types de rives. Les herbiers sont décrits afin de caractériser la végé- tation installée en profondeur se développant à l’interface terre-eau. Différentes techniques d’observation et de prélèvement peuvent être utilisées : plongée sous-marine, bathyscope (boîte à fond vitré), râteau ou grappin.
• La caractérisation de l’hydromorphologie des milieux permet d’apprécier le niveau d’altération des berges, la qualité des habitats littoraux (nature, diversité et répartition spatiale) et la topographie du fond des lacs (bathymétrie). Ces observations physiques apportent une aide à l’interprétation des données biologiques et permettent de mieux appréhender les pressions exercées sur les lacs.