1994 : Emergence de l’idée d’un observatoire sur les polluants urbains

La maîtrise de la pollution liée aux rejets urbains de temps de pluie (RUTP) a pris une place croissante dans les problèmes d’assainissement. Les investissements prévus dans ce domaine sont considérables. Ils visent à préserver et à reconquérir les écosystèmes aquatiques, mais aussi à l’application des réglementations européenne et française dans le domaine (directives européennes sur l’eau de 1991 et 2000, lois sur l’eau de 1992 et 2006).

En 1994, les connaissances sur les sources, les caractéristiques et les processus de génération et de transport des polluants par temps de pluie étaient limitées et ne permettaient pas de gérer de manière satisfaisante ce type de pollution. A partir de cette situation, le CEREVE a lancé le programme de recherche OPUR « Observatoire des Polluants Urbains » afin de répondre aux questions suivantes :

- Où se situent les sources de polluants et quelle est leur contribution aux rejets urbains de temps de pluie ?

- Quels sont les processus de transfert et de transformation dominants ?

- Quelle est l’efficacité des différents outils de gestion de la qualité des RUTP (solutions techniques, modèles de calcul de flux, …) ?

Trois approches différentes sont utilisées pour répondre à ces questions :

– L’expérimentation in situ à différentes échelles spatiales et temporelles ;

– L’expérimentation en laboratoire, sur pilotes ;

– La modélisation, qui est utilisée pour analyser et comprendre les phénomènes étudiés, et pour synthétiser les connaissances dégagées.

1994 – 2000 : Mise en place et suivi du bassin versant expérimental du Marais (OPUR1)

La première phase d’OPUR s’est attachée à étudier les polluants aux différents niveaux du cheminement de l’eau, à l’échelle d’un petit bassin versant urbain. Pour ce but fut équipé le bassin du Marais (42 hectares) situé en centre ville et drainé par un réseau unitaire. Le dispositif expérimental permit d’étudier les retombées atmosphériques, les eaux de ruissellement des différentes surfaces urbaines, le transfert dans le réseau d’assainissement et les flux à l’exutoire par temps sec et par temps de pluie. Les polluants étudiés furent les matières en suspension (MES), la matière organique MO (MVS, DCO, DBO5), les métaux (Cd, Cu, Pb, Zn) et les hydrocarbures aliphatiques et aromatiques.

Les résultats obtenus confirmèrent d’une part l’importance de la contamination des eaux de ruissellement et soulignèrent le rôle fondamental joué par les processus de sédimentation / érosion / adsorption en réseau d’assainissement unitaire. Une évolution des caractéristiques des polluants au cours du transfert dans le réseau fut observée. Le calcul du bilan des masses au cours d’une pluie a établi que l’érosion des stocks dans le réseau constitue la principale source des MES, de MO, de Cu et d’hydrocarbures. Pour les trois métaux Cd, Pb, Zn la principale source de polluants s’est avérée être la corrosion des parties métalliques des toits, via les eaux de ruissellement de toiture. Les bilans de masse ont mis en évidence une perte de ces métaux au cours du transport par stockage dans le réseau.

2001 – 2006 : Intégration du Marais dans une série de 6 bassins versants expérimentaux de tailles croissantes (OPUR2)

Les résultats obtenus sur le bassin versant expérimental du Marais ont soulevé deux types d’interrogations :
– Quelle est la représentativité du Marais par rapport à d’autres bassins versants de même taille à Paris ?
– Comment évoluent les caractéristiques des polluants en fonction de la durée de transfert dans le réseau ? Les flux et les modes de transport des polluants se stabilisent-ils à partir d’une certaine échelle spatiale ?

La deuxième phase d’OPUR avait comme objectif d’étendre notre approche locale à une approche globale à l’échelle de la ville de Paris, afin d’approfondir et confirmer pour d’autres échelles spatiales, les connaissances acquises pour le bassin versant du Marais. Dans ce but, le Marais a été intégré dans une série de 6 bassins versants expérimentaux de tailles croissantes allant jusqu’à Clichy. Ce dispositif a permis d’étudier les phénomènes à des échelles allant de quelques dizaines d’hectares à quelques milliers d’hectares dans un contexte homogène qui est celui d’un centre ville dense équipé d’un réseau unitaire. Les résultats obtenus ont confirmé les résultats du Marais en terme de flux et de sources de polluants et ont montré une relative homogénéité des flux et des processus de transfert quelque soit l’échelle spatiale étudiée. Ceci semble montrer que pour un usage de territoire donné et pour un mode de gestion des eaux pluviales donné, les phénomènes se stabilisent au delà de quelques dizaines de hectares.

2007 – 2012 : Extension d’OPUR vers les milieux périurbains de la banlieue parisienne (OPUR3)

La troisième phase d’OPUR vise d’une part à approfondir certaines connaissances dans les zones urbaines denses drainées par des réseaux unitaires, et d’autre part à analyser les polluants dans des zones drainées par des systèmes séparatifs et présentant un gradient de densité urbaine allant du périurbain jusqu’à l’urbain dense (Fig. 4). Une attention particulière est portée aux polluants prioritaires de la directive cadre européenne sur l’eau, à la qualité microbiologique de l’eau et aux contaminants émergents qui sont une source de préoccupation croissante.
Cette recherche compte 5 axes d’investigation :
– l’analyse des sources et flux de polluants dans les eaux de ruissellement en se concentrant sur : (1) l’étude de l’impact des matériaux de couverture sur le relargage des micropolluants ; (2) la qualification des eaux pluviales collectées en lien avec leur potentiel d’usage.
– l’analyse des processus de transfert des polluants à l’échelle d’un bassin versant en liaison avec : (1) les différents modes de gestion des eaux pluviales ; (2) l’usage du territoire.
– la caractérisation de la matière organique et son influence sur la biodisponibilité des métaux lourds dans les systèmes aquatiques.
– l’analyse du comportement des polluants dans les stations d’épuration par temps sec et par temps de pluie
– l’analyse de la fiabilité des dispositifs de mesure en continu dans le réseau d’assainissement et développement de nouveaux outils de modélisation des flux polluants par temps de pluie.

2012 – 2018 : OPUR4

La quatrième phase d’OPUR s’est inscrite dans la continuité des travaux menés dans les phases précédentes sur la génération, le transport et la gestion des contaminants dans les eaux urbaines, avec un effort particulier consacré à l’élargissement des thèmes, des partenaires financiers (apparition du CG92 et de Sépia Conseil), et des partenaires scientifiques.

Cette phase a également été marquée par un renforcement de la pluridisciplinarité, avec des travaux rattachés à la fois aux sciences de l’ingénieur et de l’univers et aux sciences de l’homme et de la société, organisés en 11 thèmes.

2019 - 2023 : OPUR 5

La cinquième phase d’OPUR (2019 – 2023) voit de nouveau un élargissement des partenaires scientifiques (Météo France, Irstea). Les travaux s’organisent cette fois en trois blocs principaux : un bloc recherche constitué de 4 thèmes (Qualité microbiologique, Diagnostic et optimisation des systèmes d’assainissement vis-à-vis des polluants et des micropolluants, Gestion à la source des eaux pluviales, et Scénarisation de la gestion des eaux pluviales urbaines dans un contexte de changements globaux) ; un bloc d’observation pérenne organisé en 2 thèmes (Observatoire de la gestion à la source des eaux pluviales et Observatoire des micropolluants dans les eaux urbaines) et un bloc de diffusion des connaissances organisé en 3 thèmes (Communication sur OPUR, Communication scientifique et technico-scientifique, et Transfert vers les acteurs opérationnels).