Caractérisation des sources de contaminants organiques en lien avec les occupations et usages des sols dans un bassin versant à usage mixte

Contexte
La présence de nombreux contaminants chimiques (par exemple, pesticides, produits pharmaceutiques, métaux) dans les écosystèmes aquatiques peut entraîner une dégradation importante de l’état chimique et écologique. Les bassins versants méso-échelle ( 10-103 km²) avec une utilisation mixte des sols sont particulièrement sensibles à ces contaminations. Dans ces bassins versants, les eaux de surface sont surtout des petits cours d’eau, parfois intermittents, très proches de multiples sources diffuses ou ponctuelles de contamination liées au développement urbain, au tourisme et à l’agriculture. Si les sources ponctuelles comme les stations d’épuration des eaux usées sont relativement faciles à identifier, les sources diffuses de contaminants sont plus difficiles à détecter.
C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet ANR CHYPSTER (2021-2025) qui a pour objectif d’identifier les sources de contamination des rivières en utilisant une approche interdisciplinaire. Ce projet propose d’étudier les relations entre (i) l’occupation et usage des sols et les activités anthropiques, (ii) la présence de contaminants chimiques, et (iii) les processus hydrologiques dans un bassin versant. Ainsi, un des objectifs de ce projet est de développer des méthodologies d’identification et de caractérisation des sources de contamination. Ce travail se base sur la construction d’empreintes biogéochimiques issues de l’analyse physico-chimique (paramètres majeurs, métaux, matière organique…) d’échantillons d’eau collectés sur de petits sous-bassins homogènes en terme d’occupation et d’usage des sols. Ces empreintes sont ensuite utilisées dans des modèles géochimiques de mélange afin d’estimer les contributions des différentes sources identifiées au débit de la rivière à l’exutoire du bassin versant.
Objectifs du stage
Le stage proposé contribuera à améliorer les connaissances sur les sources potentielles de contamination sur un bassin versant via l’identification et la quantification des contaminants organiques dans les échantillons d’eaux des sources (c’est-à-dire les eaux drainant de petits sous-bassins homogènes) ainsi que d’eaux issues de l’exutoire du bassin versant. Le bassin versant de l’étude est celui de la Claduègne (42km²) en Ardèche et son sous-bassin versant le Gazel (3,5km²) ; il s’agit de bassins versants instrumentés dans le cadre de l’Observatoire Hydrométérologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais, OHMCV). Plus particulièrement, il s’agira d’analyser les données chimiques issues d’analyse ciblée de contaminants organiques (essentiellement pesticides et pharmaceutiques) dans i) les différents types de sources échantillonnées (forêt, prairies avec ou sans élevage, cultures, eaux usées traitées, ...) et ii) les eaux prélevées à l’exutoire des deux bassins versants en étiage et lors d’évènements hydrologiques (crues) à haute fréquence.
Les résultats attendus sont, dans un premier temps, de proposer une liste de contaminants, et des niveaux de concentration, pour chacune des sources étudiées sur les deux bassins versants. Ces données serviront aussi à proposer une typologie des sources en lien avec l’occupation et l’usage des sols. Dans un deuxième temps, les chroniques de contaminants mesurées lors des évènements hydrologiques à l’exutoire seront comparées aux résultats d’un modèle hydrologique et un modèle géochimique de mélange afin de confirmer la méthodologie de traçage de l’origine des eaux dans le bassin versant en lien avec l’occupation et l’usage des sols. Enfin, il s’agira d’évaluer la qualité chimique pour les cours d’eau à l’échelle du bassin versant, par exemple sous forme de cartes de niveau de risque toxique potentiel ou sous forme conceptuelle.
Activités attendues
• Récupération et compilation des données physico-chimiques existantes
• Analyses statistiques de données et interprétation des résultats
• Comparaison aux contributions de différentes parties du bassin versant, obtenues par
◦ Un modèle géochimique de mélange
◦ Un modèle hydrologique spatialement distribué
• Évaluation de l’état de contamination du cours d’eau et de la contribution des différentes activités anthropiques
• Participation à la rédaction de rapports pour le projet
• Participation à la valorisation académique des travaux (publication des résultats dans une revue scientifique en anglais)
Le laboratoire d’accueil
Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), équipe HyDRIMZ-STRIM ( https://www.ige-grenoble.fr/-Eau-sol-sediment-qualite-HyDRIMZ- ).
Les domaines de recherche représentés à l’IGE sont les sciences de l’eau, de l’atmosphère, des océans et la glaciologie. L’équipe HyDRIMZ-STRIM focalise sur les hydrosystèmes, et plus spécifiquement l’hydrologie, la géochimie, les contaminants émergents, le transfert en milieux poreux et le transport sédimentaire. Lors du stage vous travaillerez avec des chercheur.se.s spécialisé.e.s en hydrologie et chimie environnementale.
Informations générales
Profil recherché
• Connaissances en sciences de l’eau et chimie environnementale
• Bonne maîtrise des outils bibliographiques
• Bonne maîtrise en traitement de données (analyses statistiques)
• Maîtrise d’outils de programmation (logiciel R souhaité)
• Connaissance appréciée dans la création de cartes et la gestion de données avec les logiciels SIG (QGIS)
Conditions pratiques
• Démarrage : entre février et mars 2025
• Durée : 6 mois
• Lieu de travail : Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), 460 rue de la piscine - Domaine universitaire 38 400 St Martin d’Hères
• Gratification : 4.35€/h de présence en 2024 (soit environ 540 à 590 €/mois)
Contacts et responsables du stage
Pour candidater, envoyer un CV ainsi qu’une lettre de motivation à :
Nico HACHGENEI : nico.hachgenei inrae.fr
Christine Baduel : christine.baduel ird.fr
Matthieu MASSON : matthieu.masson inrae.fr