OPA-‐C Observatoires de la Pollution aux Antilles pour la

Document 1/3 OPA-­‐C 16/04/2013 OPA-­‐C Observatoires de la Pollution aux Antilles pour la Chlordécone PNAC2-­‐RBV Projet concernant la mise en place de deux bassins versants instrumentés dans le cadre du volet recherche du 2ème plan Chlordécone Document 1 : Présentation générale du projet Guadeloupe -­‐ Martinique 1/4 Document 1 OPA-­‐C 13/02/2014 Titre et acronyme du projet Guadeloupe -­‐ Martinique TITRE : Observatoires de la Pollution aux Antilles pour la Chlordécone ACRONYME : OPA-­‐C Introduction L’objectif général de la mise en place de deux sites observatoire est la caractérisation et le suivi de la pollution de la ressource en eau par la chlordécone (CLD) en contexte volcanique tropical aux Antilles. Il s’agit de se doter de dispositifs d’observations qui permettront, à moyen (3 ans) ou long termes (5-­‐10 ans), à la fois d’identifier l’ensemble des processus impliqués dans le transfert de la CLD vers les rivières et les nappes et également de disposer des moyens d’interpréter les niveaux de contamination des eaux et leur évolution au cours du temps (a-­‐t-­‐on une amélioration ou non ?). De plus, le niveau de connaissance à atteindre doit être suffisamment fin pour que les relations mises en évidence puissent aider à évaluer les modes de contamination d’autres polluants de type pesticide, en usage actuel ou futur. Ceci implique de travailler sur des sites où les processus majeurs intervenant dans le transfert de CLD soient observables. Le défi relevé par notre projet est de rendre compte, à travers la mise en place d’un nombre limité de sites d’observation, de la complexité de la contamination des eaux par la CLD, complexité liée à la variabilité des pratiques d’apports de cette molécule et à la forte hétérogénéité des caractéristiques climatiques, pédologiques et géologiques du milieu insulaire volcanique antillais. Ce projet s’inscrit dans une volonté à plus long terme de constituer un futur observatoire de l’environnement, support au développement de différentes thématiques de recherche, notamment sur la contamination des organismes vivants. Critères concernant le choix du bassin versant (complémentarité entre sites) Les critères de choix principaux des bassins sont l’existence d’une contamination significative des sols et des eaux et la prise en compte de la variabilité des situations climatiques, pédologiques, hydrologiques et géologiques dans lesquelles cette contamination évolue. Au plan agronomique, la CLD a été appliquée au cours de deux périodes de 1972 à 1978 et de 1982 à 1993 sur les parcelles cultivées en banane. Appuyé par le conseil technique, pratiquement toutes les bananeraies ont été traitées. De fait, la contamination des terres correspond à l’historique de la présence de la bananeraie. Du point de vue des pratiques, la fréquence des traitements et les opérations de travail du sol (labours, sous-­‐solage…) sont deux variables clés influant sur les teneurs en CLD dans les sols, la première déterminant les quantités apportées et la seconde la répartition dans le profil cultural. En ce sens, l’historique de l’occupation du sol en banane et de l’intensivité des pratiques déterminent la variabilité spatiale des teneurs en CLD. Au plan climatique, les Antilles se caractérisent par un climat tropical humide et connaissent un fort gradient pluviométrique (2 à 10 m par an) lié à l’altitude. Les intensités sont fortes (plusieurs dizaines de mm/h) et les épisodes pluvieux parfois violents. A cette variation est associée l’intensité du lessivage, croissante avec l’altitude. Au plan pédologique, les sols antillais sont très variés sur des distances très limitées, avec une logique de distribution liée à l'âge et à l’intensité de lessivage des projections volcaniques. Cette variabilité concerne aussi bien la nature des minéraux secondaires, la micro-­‐organisation correspondante, que le stock organique et la garniture cationique. Elle affecte la susceptibilité de la CLD au lessivage interne (percolation) et de surface (ruissellement) ainsi qu’au transport 2/4 Document 1 OPA-­‐C 13/02/2014 particulaire. Les principaux types de sols à considérer, ayant fait l’objet de contaminations, sont les andosol, ferralic nitisol, nitisol et sols à smectites. Les études déjà réalisées, notamment dans le cadre de l’ANR CHLODEXCO montrent qu’ils présentent des propriétés de rétention, de lessivage et de susceptibilité à l’érosion significativement différents. Au plan hydrogéologique, les aquifères volcaniques se développent dans des formations géologiques hétérogènes aux propriétés hydrauliques variables latéralement et en profondeur. Cette variabilité est issue d’une part du mode de dépôt des formations volcaniques (empilement de produits variés, de remplissage de paléo-­‐vallées), et d’autre part de l’état d’altération de ces formations (diminution de la perméabilité en grand avec l’augmentation de l’âge des formations). Elle définit des fonctionnements hydrogéologiques assez différents suivant les types de formation : i) transfert en milieu fissuré pour les laves et hyaloclastites et pour les coulées de débris, ii) transferts chenalisés et interstitiels pour les formations pyroclastiques, iii) transfert lent pour les imperméables locaux comme les lahars dans les fonds de vallées et certains paléosols. Il est à noter que la mise en place de dépôts volcaniques engendre une faible cohérence des bassins hydrogéologiques avec les bassins topographiques, et que les flux souterrains entre bassins versants superficiels sont souvent élevés. C’est pourquoi, il est important de différencier les deux types de bassins selon que l’on souhaite caractériser le transport dans le compartiment superficiel (sol et premiers mètres), et/ou le transport dans le compartiment plus profond (aquifère). De là, le choix des Bassins Versants Guadeloupe et Martinique répond aux nécessités suivantes : (1) de tenir compte de la variabilité des mécanismes de transfert déjà identifiés (percolation, ruissellement, érosion, écoulements souterrains); (2) de pouvoir proposer des modèles plausibles de fonctionnement hydrologique et hydrogéologiques associés; (3) de pouvoir observer à terme l'impact de la contamination sur les biotes, dans les écosystèmes dulçaquicoles et côtiers; (4) d'évaluer le moment venu l'impact de procédés de remédiation. Deux sites ont été identifiés : En Guadeloupe, le site se situe en zone bananière et comprend le bassin versant de la rivière Pérou, étendu au bassin hydrogéologique des formations volcaniques alimentées par le bassin de la rivière Pérou (partie entre la rivière Pérou et la rivière des Pères). Les sols de l’ensemble du site sont des andosols et ferralic nitisols reposant sur des formations volcaniques variées (laves, nuées ardentes, coulées de débris et lahars) récentes (peu altérées). Les hypothèses de fonctionnement portent sur une faible contribution du ruissellement et des charges solides associées à la contamination de la rivière et sur l’importance et la rapidité des contributions des nappes (selon la nature des aquifères). De plus, ce bassin dispose d’un sous bassin protégé des eaux en provenance de l’amont (bassin de Féfé) permettant des études fines des processus et contaminations sur l’eau avec une relative homogénéité de sol et de climat. Ce seul sous-­‐bassin ne suffit pas toutefois comme observatoire car sa taille ne permet pas l’étude de la faune aquatique, ni l’étude de la variabilité des types de contamination du milieu souterrain. En Martinique, le site comprend le bassin versant du Galion. Cet ensemble couvre quatre types de sols : andosols, nitisols, déjà présents en Guadeloupe mais également des sols d’intergrade ferralsols/vertisols à kaolinite et montmorillonite. Il repose sur un substrat relativement homogène sur l’ensemble du bassin : hyaloclastites anciennes (plus altérées) avec intercalation laviques. Les hypothèses de fonctionnement portent sur une forte contribution du ruissellement en proportion du bilan, et un renforcement des processus érosifs sur les sols d’intergrade. En souterrain, plusieurs phases de mise en place et d’altération font de ce bassin un site pilote permettant de caractériser les transferts souterrains et les échanges surface/souterrains sur des formations relativement altérées à différents degrés. Les études fines des mécanismes du transport solide seront également réalisées sur un sous-­‐bassin, au sein ou proche du bassin versant (si besoin sous-­‐bassin de la rivière Mansarde). 3/4 Document 1 OPA-­‐C 13/02/2014 Actions communes Le projet que nous proposons comporte un volet Guadeloupe et un volet Martinique qui sont complémentaires sur le plan scientifique : phénomènes mis en jeu et variabilité des réponses ; aspects méthodologiques ; compétences de chaque équipe. En plus des actions décrites dans les documents spécifiques des îles, un certain nombre de participations croisées, basées sur les complémentarités des compétences entre équipes, et de tâches communes devront être conduites Tout d’abord, un comité de coordination est créé et comporte les représentants de chacun des laboratoires partenaires à savoir (BRGM, CIRAD, INRA, IRD, LISAH, sur chacun des sites Guadeloupe, Martinique et Montpellier). Des personnes ressources peuvent être mobilisées à la demande suivant les sujets traités. Comité de pilotage Un comité de pilotage sera créé au cours du projet ayant vocation à proposer • un cahier des charges relatif à ce comité fixant son domaine de compétence ; • une liste de nom d’organismes et de personnes physiques y participant • la fréquence des réunions • les conditions d’accueil de nouveaux membres • sa durée d’existence Instrumentation des sites Le choix de l’instrumentation se fera de manière concertée afin de faciliter les comparaisons entre sites et d’être homogène : • Pour la qualité du matériel servant à l’acquisition de données • Pour le type de paramètres mesurés • Pour leur fréquence d’acquisition Base de données partagée Une réflexion sera engagée sur les modalités de stockage, de traitement et de mise à disposition des données. Différentes voies seront explorées selon les systèmes existant (base de données du LISAH ou base de données relationnelle sous ORACLE, IRD). Cette question sera abordée dans une optique de moyen. Perspectives de modélisation Une réflexion commune aura lieu sur la modélisation du transfert de la CLD sur les sites Guadeloupe et Martinique. Elle portera sur les principaux processus à représenter et s’effectuera sur la base des acquis obtenus dans le cadre du projet ANR CES CHLORDEXCO. 4/4