Depuis les années 70, le niveau de l'eau dans les aquifères du sous-sol de la ville de Ouagadougou a subi des fluctuations considérables. Dans cette thèse, 1) nous avons mis en place un réseau piézométrique local autour du piézomètre CIEH à l'Université de Ouagadougou, 2) observé les fluctuations du niveau d'eau dans ce réseau piézométrique au cours d'une année hydrologique, 3) modélisé, en utilisant un modèle boîte 1D simple, le niveau de l'eau dans le réseau piézométrique, 4) évalué la capacité de mesure gravimétrique pour mesurer les fluctuations du niveau d'eau lors d'une modélisation de pompage de l'aquifère pendant 7 jours, 5) mesuré la variabilité des principaux éléments chimiques dans notre réseau piézométrique entre la fin de la saison sèche et la fin de la saison des pluies.Le modèle boîte 1D choisi est dérivé du modèle de GARDENIA du BRGM. Il comporte trois réservoirs, le premier décrit les premiers centimètres du sol où l'évapotranspiration intervient, le second joue le rôle d'un tampon d'entrée de l'eau dans le troisième réservoir aquifère. La modélisation de l'ensemble du réseau piézométrique au cours d'une année hydrologique permet d'évaluer un bilan de précipitations. Les résultats obtenus correspondent à l'occupation des terres de chaque puits, ancien faubourg, zone naturelle et zone récemment urbanisée. Une tentative de modéliser l'ensemble des niveaux piézométriques, depuis 1978 au CIEH a échoué et cela est interprété comme un effet de l'utilisation des terres, combinée à la nécessité d'utiliser des coefficients différents pour une année sèche et une année très humide. Comme les paramètres hydrologiques varient en fonction du climat et de l'utilisation des terres près du CIEH, la méthode habituelle en utilisant les premières années de l'enregistrement pour l'étalonnage du modèle et les années suivantes pour l'évaluation de la validité du modèle ne peut pas être appliquée.Les 7 jours de test de pompage théorique de l'aquifère ont été modélisés en utilisant MODFOW/PMWIN et une grille d'espacement variable avec un maillage de 0,2 m près du puits augmentant progressivement jusqu'à 2 km près de la frontière de la boîte de modélisation a été conçue. Ce modèle est calibré sur des solutions analytiques et numériques publiées dans la littérature et est combiné avec un modèle gravimétrique fonctionnant sur la même grille. Les résultats de gravité ont été à nouveau validés sur la littérature. Trois cas tests ont été étudiés 1) pompage dans la couche de la latérite, 2) pompage dans le milieu fissuré horizontalement sous les latérites, 3) pompage dans une fracture où le milieu fissuré est profond. Les propriétés hydrauliques de la latérite étaient censées être connues, alors que la conductivité hydraulique était inconnue. Pour le cas de la fracture, il est démontré que, aujourd'hui, les données de gravité seules ne sont pas en mesure de limiter la conductivité inconnue de la couche fissurée. Cependant, le nivellement des données sur l'affaissement des latérites pendant le pompage, combiné avec les données gravimétriques, permet de récupérer ce paramètre avec une incertitude raisonnable.Nos analyses chimiques étaient de mauvaise qualité. Cependant, en se concentrant sur les sulfures et les nitrates, qui ne présentent pas d'erreurs notables, il se confirme 1) qu'il y a encore dans la ville de Ouagadougou des eaux souterraines de qualité potable (à confirmer par des analyses plus approfondies), 2) que les niveaux de sulfure et de nitrate élevés peuvent être atteints au cours de la saison des pluies (c'est probablement lié à la montée des eaux près de la surface). Il est suggéré en conclusion que des résultats intéressants peuvent être obtenus à Ouagadougou par la surveillance à long terme de quelques piézomètres à la fois pour le niveau et pour la qualité de l'eau. / During the 70s the water level in basement aquifers of the city of Ouagadougou underwent large level fluctuations. In this PhD thesis 1) we set up a local piezometric network around the so called CIEH piezometer in the University of Ouagadougou, 2) observe the fluctuations of the water level in this piezometric network during one hydrologic year, 3) model, using a 1D simplified box model the water level in the piezometric network, 4) assess the capability of gravimetric measurement to measure water level fluctuations during a 7 days aquifer test, 5) measure the variability of major chemical species in our piezometric network between the end of the dry season and the end of the rain season.The 1D box model is derived from the GARDENIA model of BRGM. It involves three compartments, the first ones describes the first few centimeters of soil, from which evapotranpiration is supposed to take place; the second one buffers the input of water to the third one which the aquifer. Modeling the whole piezometric network during one hydrological year allows to compute a rainfall budget. The results correspond the land occupation of each well, old suburb; natural area, and recently urbanized area. An attempt to model the whole piezometric record, lasting since 1978 at CIEH was unsuccessful and this is interpreted as an effect of land use change, combined to the need of different coefficients for a dry year and a very wet year. As the hydrological parameters are drifting as function of climate and of land use changes near the CIEH well, the usual method using the first years of the record for calibration of the model and the following years for its assessment cannot therefore be applied.The theoretical 7 days aquifer test experiment was modeled using MODFOW/PMWIN and a variable spacing grid with a mesh size of 0.2 m near the pumped borehole increasing progressively to nearly 2 km at the border of the modeling box. This model is calibrated along analytic and numerical solutions published in the literature and is combined with a gravimetric model operating on the same grid. The gravity results were once again validated against published literature. Three cases of aquifer test were considered : 1) pumping in the laterite layer, 2) pumping in the horizontally fissure medium below the laterites, 3) pumping in a fracture where the fissured medium is deepening. The hydraulic properties of laterite were supposed to be known, while the hydraulic conductivity of the fissured medium was unknown. For the case of the fracture, it is shown that with present days accuracy gravity data are not able alone to constrain the unknown conductivity of the fissured layer. However leveling data on the subsidence of laterites during pumping when combined with gravity data allow recovering this parameter with a reasonable accuracy.Our chemical analyses were of poor quality. However focusing on sulfides and nitrates, which should not be strongly affected with errors confirm 1) that there are still inside Ouagadougou groundwater of potable quality (to be confirmed with more extensive analyses), 2)high sulfide and nitrate levels can be reached during the rain season (this is probably linked the water level rising near the surface).It is suggested in conclusion that valuable results could be obtained in Ouagadougou by long term monitoring of a few piezometers both for water level and for water quality.

Ce travail réalise une synthèse des connaissances du programme de recherche PIREN Seine concernant la problématique de l'azote sur le bassin du Grand Morin (1200 km2). A cet effet, la plate-forme de modélisation CAWAQS (CAtchment WAter Quality Simulator) a été construite. CAWAQS simule la qualité de l'eau des différents compartiments d'un bassin versant: sols, aquifères, cours d'eau. Il a été construit à partir des modèles STICS, NEWSAM et ProSe. L'utilisation conjointe de techniques géostatistiques (logiciel Isatis®) et de CAWAQS a permis de dresser un état de la contamination en nitrate des aquifères sur la période 1977-1996. La confrontation des concentrations de nitrate simulées en rivière avec des observations à haute fréquence sur la période 1991-1996 permet l'estimation des capacités dénitrifiantes. On estime sur la période 1991-1996, que les nitrates infiltrés à la base de la zone racinaire (4 000 tN.an-1) sont exportés vers l'aval par le réseau hydrographique (41 %), stockés dans les aquifères (39%) et éliminés par dénitrification (20 %) dans les zones humides, les nappes alluviales, la zone hyporhéique, et par les processus benthiques en rivière. Des campagnes de terrain et des simulations numériques ont aussi été réalisées à l'aval du Grand Morin afin de prendre en compte les processus dominants dans la transformation des polluants pour les cours d'eau à faible profondeur. Les résultats obtenus suggèrent l'existence d'une forte élimination de l'azote ammoniacal par nitrification-dénitrification dans les compartiments benthiques. Pour l'ensemble du Grand Morin, la quantité d'azote éliminée par ce processus a été estimée à 140 tN.an-1.

Résumé Ce travail est un premier pas dans l’étude de la qualité des eaux du fleuve Niger à Niamey. Il est basé sur la physico-chimie et les macroinvertébrés de cet écosystème aquatique. L’approche physico-chimique met en évidence les changements de la qualité des eaux, le long des rives, en relation avec les rejets de la ville et en fonction du régime du fleuve. L’impact de ces rejets est très négligeable à l’échelle de l’écosystème à cause de la forte dilution. La demande chimique en oxygène, l’oxygène dissous, l’ammonium, les orthophosphates et le phosphore total sont les principaux facteurs environnementaux qui déterminent la pollution des eaux liée aux matières organiques et oxydables, aux matières azotées et phosphorées dans ce fleuve. L’étude des macroinvertébrés fait ressortir 83 taxons répartis le long du fleuve Niger à Niamey. La description des peuplements de macroinvertébrés montre une variation de structure des communautés, en passant de l’amont à l’aval des points de rejets, caractérisée par une baisse de la richesse et de la diversité taxonomique en aval immédiat des rejets. La présence, dans certaines stations en aval immédiat des rejets, des taxons tels que Chironomus gr. plumosus, Melania sp., les familles des Syrphidae et des Culicidae, est une indication de la dégradation de la qualité des eaux liée à la matière organique. Par contre, les taxons comme Thraulus sp., Elassoneuria sp., Afronurus sp., Centroptiloides sp., Adenophlebia sp., Dipseudopsis sp. et Neoperla sp., appartenant aux Ephéméroptères, Trichoptères et Plécoptères, reflètent une meilleure qualité de l’eau dans les stations de référence situées en amont de tous les points de rejets. L’importante diversité de la famille des Chironomidae (20 taxons) dans ce cours d’eau offre de bonnes perspectives pour son utilisation dans l’étude de la qualité des eaux du fleuve Niger à Niamey. Les descripteurs qui expliquent significativement la distribution des communautés de macroinvertébrés le long du fleuve Niger à Niamey sont la matière organique (demande chimique en oxygène) et les nutriments (ammonium, orthophosphates et phosphore total). La technique d’échantillonnage au filet troubleau explique beaucoup plus d’inertie que les substrats artificiels. Quant à la jacinthe d’eau, elle présente peu d’intérêt dans l’étude de la qualité des eaux du fleuve Niger à Niamey à cause de sa présence uniquement en période de crue. Summary This survey is a first step in the study of water quality of the River Niger in Niamey. It is based on physicochemical factors and the macroinvertebrates inhabiting this aquatic ecosystem. The physicochemical approach underlines the changes in water quality, along the banks, in relation with wastewater from the city of Niamey, and as a response to seasonal variations of water level. The impact of wastewater on the scale of the entire ecosystem appears very limited, because of the strong dilution. Chemical oxygen demand, dissolved oxygen, ammonium, phosphates and total phosphorus levels are the main environmental factors that determine both the pollution due to organic (and oxidizable) matter, and the pollution resulting from nitrogen and phosphorus-based chemicals in this river. In this survey 83 taxa of macroinvertebrates were found along the River Niger in Niamey. The description of macroinvertebrates shows a variation of community structure, from upstream to downstream, that is characterized by a decrease of taxonomic richness and diversity downstream wastewater discharges. The presence of Chironomus gr. plumosus, Melania sp., families of Syrphidae and Culicidae indicates a deterioration of water quality due to organic matter in some stations near wastewater discharges. However, taxa like Thraulus sp., Elassoneuria sp., Afronurus sp., Centroptiloides sp., Adenophlebia sp., Dipseudopsis sp. and Neoperla sp. reflect a better quality of water in the reference stations located upstream of all wastewater discharges. The high diversity of Chironomidae (20 taxa) in this river makes them a good candidate taxonomic group to be used for the assessment of water quality in the River Niger near Niamey. The factors which significantly explain the distribution of macroinvertebrates communities along the River Niger in Niamey are organic matter (chemical oxygen demand) and nutrients (ammonium, phosphates, total phosphorus). Results from net hand samples explain a higher fraction of total inertia than the ones obtained using artificial substrata. Water hyacinths play a limited role in the survey of water quality in the Niger near Niamey, because they are only present during floodperiods.

Les eaux côtières du Sud du Golfe de Gascogne sont soumises à l’expulsion d’un panache fluvial au niveau de l’estuaire de l’Adour. Ces eaux douces peuvent entrainer de fortes variations des concentrations en matières minérales en suspension (MSM, en mg,l-1), en chlorophylle- a (Chla, en mg,m-3) et en matière organiques dissoutes colorées (MODC, en mg,l-1) contenues dans les eaux côtières. En modifiant la transparence de l’eau et en charriant des nutriments et des bactéries, elles peuvent affecter la productivité biologique et avoir un impact significatif sur la santé humaine. Notre étude a pour but de développer des algorithmes empiriques et de tester l’efficacité des images MODIS-Aqua pour la cartographie des substances particulaires et dissoutes contenues dans les eaux côtières soumises à l'influence du panache de l'Adour. Dans cet objectif, deux missions océanographiques ont été réalisées afin de mesurer simultanément les MSM, la turbidité (en NTU), la Chla et les MODC et la réflectance de télédétection de l’eau in-situ. Deux algorithmes empiriques opérationnels pour la quantification des matières minérales en suspension et de la turbidité ont été développés. Une automatisation du traitement des images MODIS-Aqua déjà corrigées des effets atmosphériques et à la résolution de 250 mètres (produit MYD09GQ) a été réalisée. Ce système opérationnel a permis de cartographier les concentrations en sédiments en suspension contenus dans le panache sur 246 jours, entre 2006 et 2009. La première étude à grande échelle spatiale et temporelle de la dynamique hydro-sédimentaire du panache de l'Adour a ainsi pu être réalisée. Finalement, plusieurs algorithmes ont été proposés pour la quantification des concentrations en chlorophylle-a dans le sud du Golfe de Gascogne. Ces relations empiriques devront être testées sur de nouvelles mesures in-situ afin de préciser leurs limites de validité. Notre étude montre l’apport de l’imagerie satellitaire MODIS pour la surveillance du panache de l'Adour. A plus long terme, un système efficace de surveillance de la qualité des eaux côtières de la côte Aquitaine pourrait être envisagé. / The southern Bay of Biscay coastal waters are under the direct influence of the freshwater plume from the Adour estuary. The river outflow leads to a strong variability in the concentration of mineral suspended matters (MSM in mg l-1), chlorophyll-a (Chla, mg, m-3) and colored dissolved organic matters (CDOM in mg l-1) contained in coastal waters. By changing the transparency of the water and carrying nutrients and bacteria, they may affect biological productivity and have a significant impact on human health. Our study aims to develop empirical algorithms and test the efficiency of MODIS-Aqua imagery to map particulate and dissolved substances contained in coastal waters under the influence of the Adour plume. In this aim, two oceanographic missions were carried out to measure simultaneously the MSM, turbidity, Chla and CDOM and the remote sensing reflectance of water. Two empirical operational algorithms for quantification of suspended mineral matters and turbidity have been developed. An automated processing of atmospherically-corrected MODIS-Aqua-250m product (MYD09GQ product) was performed. This operating system has been used to map the concentrations of suspended sediment content in the plume at 246 days between 2006 and 2009. Thus, the first study at large spatial and temporal scale of the Adour plume dynamics has been achieved. Finally, several algorithms have been proposed in order to quantify the concentrations of chlorophyll-a in the southern Bay of Biscay. These empirical relations must be tested on new in-situ measurements to clarify their validity limits. Our study shows the contribution of the MODIS satellite imagery to monitor the Adour plume. In future, an effective monitoring system of Aquitaine coastal water quality could be considered.

L’estuaire de la Gironde est affecté par une pollution polymétallique historique, dont la contamination persistante en cadmium (Cd) empêche une reprise complète et le développement de la conchyliculture girondine, avec un risque potentiel pour le 1er site ostréicole français (Marennes-Oléron). D’autre part, le suivi de l’état de la qualité chimique des masses d’eau, mis en place par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) a déclassé en 2009 la masse d’eau « Gironde centrale » à cause de niveaux élevés en tributylétain (TBT), hautement toxique et interdit depuis plusieurs décennies, détecté dans l’estuaire de la Gironde.Ce travail se base sur 12 campagnes océanographiques comprenant un suivi temporel mensuel pendant l’année 2015 aux sites de surveillance DCE (PK52 et PK86), à PK 30 et 3 profils longitudinaux sur l’ensemble du gradient salin depuis Bordeaux jusqu’à l’embouchure. Les mesures in-situ et les échantillons visaient à caractériser l’état actuel de la qualité des eaux girondines pour Cd et butyl-étains dans le contexte historique de décontamination et de résilience du système fluvio-estuarien. Les résultats ont montré les plus faibles additions en Cd dissous (Cdd) dans le gradient salin depuis 2002, pour des conditions hydriques contrastées. Le développement de plusieurs méthodes de calcul a permis de montrer une diminution des flux nets de Cdd au cours des 30 dernières années d’un facteur ~10. Les concentrations en Cd particulaire (Cdp) présentent des valeurs de l’ordre de 0,45 ± 0,07 mg/kg ces 10 dernières années. Cette valeur est supérieure au bruit de fond géochimique de l’estuaire salin (0,2 mg/kg) suggérant la persistance d’un potentiel de contamination de la zone côtière par désorption. Des mesures ADCP à l’embouchure de l’estuaire couplées à des analyses géochimiques ont permis d’estimer quantitativement les flux nets en matières en suspension (MES) et Cdp pour des conditions hydrologiques extrêmes. La prise en compte de l’ensemble de résultats scientifiques (mesures et modélisation hydrosédimentaire) antérieures et l’analyse des évènements de crue et des coefficients de marée depuis 1990 ont permis de proposer un modèle conceptuel d’export de MES et Cdp en zone côtière. Le suivi mensuel sur l’année 2015 montre que l’estuaire de la Gironde reste déclassé en TBT avec deux valeurs ponctuelles supérieures à la NQE-CMA et avec des moyennes annuelles supérieures à la NQE-MA pour les PK30, PK52 et PK86. Les enregistrements longitudinaux des butylétains (TBT, dibutylétain (DBT) et monobutylétain (MBT)) dans les compartiments eaux, MES et sédiments de l’ensemble de l’estuaire de la Gironde ont permis de mettre en évidence plusieurs sources potentielles actuelles localisées au niveau de Bordeaux, du Bec d’Ambès, mais surtout au niveau de la masse d’eau aval. / The Gironde Estuary is affected by historical multi-metal pollution. Persistent contamination by cadmium (Cd) prevents complete recovery of the Gironde oyster farming, and implies potential risks for the most important oyster farming areas in France (Marennes-Oléron). In addition, the water quality survey governed by the Water Framework Directive (WFD), has downgraded the "Central Gironde" water body in 2009 due to the presence of TBT, a highly toxic organo-metallic compound, on the list of priority substances and banned for several decades.This work relies on 12 oceanographic campaigns, including a monthly survey at the WFD monitoring sites (KP52 and KP86) in 2015 with additional sampling at KP30. Furthermore, 3 longitudinal profiles were carried out along the salinity gradient to characterize the current state of water quality in the Gironde Estuary for Cd and butyltin species, in a perspective of decontamination and resilience. The results showed the lowest dissolved Cd additions (Cdd) along the salinity gradient since 2002, for contrasting hydrological conditions. The development of several calculation methods has shown a decrease in net Cdd flows over the past 30 years by a factor of ~10. Particulate Cd (Cdp) concentrations were in the range of 0.45 ± 0.07 mg/kg during the past 10 years. This value is higher than the geochemical background of the saline Gironde Estuary (0.2 mg/kg) suggesting the persistence of potential contamination of the coastal zone by desorption. Physical and chemical measurements at the estuary mouth coupling ADCP with geochemical analyses have provided estimates of the suspended particulate matter (SPM) and Cdp fluxes, for extreme hydrological conditions. The set of previous scientific results (measurements and hydro-sedimentary modeling), the analysis of time-series of flood events and tidal coefficients since 1990, have been integrated into a conceptual model for the export of SPM and Cdp to the coastal zone. The 2015 monthly survey according to the WFD has produced two distinct values and annual average concentrations both exceeding the respective environmental quality thresholds showing that the Gironde Estuary remains downgraded with respect to TBT. Longitudinal records of butyltins (TBT, dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT)) in water, SPM and sediment of the entire Gironde Estuary have pointed to several potential sources including urban discharges (from Bordeaux), industrial releases (Bec d’Ambès) and estuarine dredging activities (from downstream harbours).

Le bassin de la Leysse a fait l'objet d'une modélisation mécaniste distribuée fondée sur le logiciel MIKE SHE, qui a permis de reproduire l'hydrologie par simulation des karsts, des nappes et des terrains à fort ruissellement. Un modèle de transport de substance chimique a permis de simuler des pollutions potentielles : par déversements accidentels ou diffuses par les produits phytosanitaires. Il montre le rôle prépondérant des eaux de surface pour le transfert des pollutions. Un indicateur environnemental de vulnérabilité des eaux de surface aux produits phytosanitaires, VESPP, de formulation simple et aux paramètres aisés à recueillir, a été évalué spatialement sur le bassin. Ses résultats sont en bon accord avec ceux du modèle. Ainsi validé, l'indicateur et sa méthode floue d?analyse des imprécisions peuvent être utilisés par des gestionnaires. Sa mise en place dans un logiciel d'aide à la décision a été réalisée sur la base du S.I.G. MapInfo.

Le sol est un réacteur biogéochimique où les cycles du carbone, de l'azote et la dynamique des métaux sont étroitement liés. les sols hydromorphes sont le siège de processus très particuliers. En effet, lorsqu'ils sont saturés en eau, la microflore consomme l'oxygène dissous, puis réduit les nitrates et les oxydes de fer. les micropolluants cuivre et zinc, associés à ces oxydes sont alors susceptibles d'être mobilisés. Cette étude a été réalisée en Bretagne, dans une région d'agriculture intensive, dans une zone humide, à l'interface d'un versant intensément cultivé et d'un cours d'eau. le suivi simultané de la dynamique du Fe(II), du carbone organique dissous, des nitrates,et des micropolluànts métalliques Cu et Zn permet de mettre en évidence : le bruit de fond géochimique, l'impact des épandages, la dynamique saisonnière du sol en fonction des conditions de saturation et d'oxydation, particulièrement suivant que le milieu est en conditions aérobies ou anaérobies. Des méthodes d'échantillonnage et d'analyse ont été développées afin de préserver au maximum les caractéristiques de la solution du sol. les résultats montrent qu'il existe une dynamique temporelle constituée de plusieurs cycles de réduction/réoxydation et que saturation en eau n'est pas synonyme de milieu réducteur. la réalisation de conditions réductrices dépend de la recharge en oxygène dissous par les pluies. On n'observe pas d'effet limitant de la température sur la réduction du milieu. les épandages apportent du carbone organique soluble de tous poids moléculaires et des métaux Cu, Zn. Un processus de chromatographie sépare le long du versant les différents composés. En conditions anaérobies, la microflore reste active et semble même stimulée par l'apport de matière organique facilement biodégradable du lisier. la dénitrification s'observe lorsque la zone humide passe pour la première fois en conditions anoxiques à la fin de la période sèche. Mais lors des cycles d'oxydation/réduction ultérieurs, on observe la coexistence de Fe(ll) et de nitrates en solution. le Fe(lI) est alors contrôlé par l'équilibre avec un hydroxyde mixte de Fe(lI) et de Fe(III), qui est situé plus haut dans l'échelle de réduction que le couple nitrate/nitrite. Il peut donc exister un facteur d'ordre biogéochimique limitant la dénitrification. les micropolluants métalliques cuivre et zinc sont mobilisés dans le paysage lors de la réduction des oxydes de fer et peuvent migrer vers le réseau hydrographique.

La préservation de la richesse aquatique est devenue un souci majeur d'ordre mondial suite au risque de pénurie en eau. Au Liban, les rejets anthropiques incontrôlés et incontrôlables au bord des rivières menacent la qualité de ses eaux de surface. Pour cela, quatre cours d'eau libanais ont été choisis comme cadre d'étude : la rivière Damour, la rivière Kadisha-Abou Ali, la rivière Ibrahim et la rivière Oronte.Les différents paramètres physico-chimiques et microbiologiques étudiés ont permis dans un premier temps la construction d'une base de données de chacune de ces rivières. Une seule analyse spatio-temporelle des paramètres séparément n'aide pas à définir l'état trophique des rivières. Partant de l'idée des corrélations que peuvent exister entre certains paramètres, l'Analyse en Composante Principale (ACP) retenant la totalité de l'information sera utilisée en dépit des méthodes classiques. Cet outil statistique a permis de classer les rivières par niveau de pollution. Il a aussi aidé à observer l'impact des apports des polluants sur les différentes stations de rivières étudiées.Pour suivre le devenir des coliformes fécaux dans les eaux, l'ACP des variables microbiologiques a montré la persistance des colonies bactériennes dans les eaux malgré les conditions climatiques diverses et le régime méditerranéen torrentiel des rivières. En effet, les sédiments constituent des réservoirs potentiels de microorganismes pathogènes. Le décrochage bactérien des agrégats sédimentaires et la remise en suspension dans l'eau pose un problème alarmant de santé publique. / Preservation of aquatic wealth has worldwide become a major concern due to the risk of water shortage. In Lebanon, uncontrolled and uncontrollable anthropogenic rejections along rivers threaten the quality of its surface waters. Four Lebanese rivers were selected as study framework: The Damour river, Kadisha-Abu Ali river, Ibrahim river and Orontes river. The physico-chemical and microbiological parameters analyzed has formed a large database of these rivers. The spatio-temporal analysis of separate parameters did not help defining the trophic status of rivers. The assumption that correlations exist between certain parameters, guides us to use the Principal Component Analysis (PCA) in spite of conventional methods. This statistical tool was used to define the pollution levels in rivers. It also leads to observe the impact of pollutants inflows on different sites studied. To follow the fate of fecal coliform in water, the ACP of microbiological variables showed the persistence of bacterial colonies in water despite the various climatic conditions and the Mediterranean flow rate. Indeed, sediments are potential reservoirs of pathogenic microorganisms. The bacteria aggregated to the sediment can be present again in water column causing an alarming public health problem.

Afin de répondre aux objectifs de la directive cadre sur l'eau (DCE 2000/60/CE) fixés par la réglementation européenne, la majorité des études se sont concentrées sur l'évaluation de la qualité des rejets industriels, des eaux usées traitées...Rares sont les études réalisées sur les eaux pluviales. Ces dernières peuvent être rejetées sans traitement dans les cours d'eau et donc avoir un impact sur l'écosystème aquatique. Ainsi, ce travail s'est intéressé, sur des bassins versant urbanisés ayant un gradient d'urbanisation allant du pavillonnaire à l'urbain dense, à la pollution des eaux pluviales puis une comparaison avec les eaux usées a été entreprise. Cette évaluation s'est traduite par la mise en place d'une liste de 88 polluants urbains à suivre dans le cadre de l'évaluation de la qualité des eaux urbaines. Puis, une méthodologie d'analyse, nommée « screening » a été développée. Elle permet une mesure des polluants urbains sous les formes particulaire et dissoute. Une notion souvent absente dans la littérature mais d'une grande importance pour les gestionnaires des réseaux d'assainissement et des stations d'épuration et de dépollution des eaux pluviales. Ce travail a ainsi permis : - La caractérisation fine de la pollution des différents types de matrices urbaines (eaux usées de temps sec de réseaux unitaire et séparatif (n=8), eaux pluviales du réseau séparatif (n=20), dépôts du réseau unitaire (n=2) et retombées atmosphériques (n=5), en termes d'occurrence, de répartition de la pollution entre les phases dissoute et particulaire, de teneurs (mg/kg.ms), de concentrations totales (Rg/L) et de flux (g/ha actif) des 88 polluants urbains ; - La comparaison de la pollution des eaux pluviales à l'exutoire de bassins versants d'occupation du sol différente ; - L'évaluation à l'échelle d'un bassin versant pavillonnaire de la contribution des retombées atmosphériques à la pollution des eaux pluviales ; - L'estimation de la dangerosité des eaux pluviales à l'aide d'une approche simplifiée d'évaluation de leur impact sur le milieu récepteur avec ou sans traitement de la phase particulaire par les stations de dépollution des eaux pluviales ; - La comparaison novatrice, sur un même échantillon, des méthodes d'analyse « standard » (conduite sur la phase totale, soit l'échantillon brut) avec notre méthode dite « screening », appliquées sur les phases dissoute et particulaire, pour 88 polluants dans un laboratoire accrédité COFRAC. Les résultats mettent en évidence la problématique de la pollution des eaux urbaines par 66 substances chimiques sur les 88 recherchées. Les eaux pluviales strictes sont contaminées par 12 substances prioritaires, 8 substances dangereuses prioritaires de la DCE et 35 polluants urbains plus spécifiques. La pollution est essentiellement particulaire pour les HAP, les PCB, les organoétains, les métaux alors qu'elle est mieux répartie entre les deux phases pour les phtalates, les pesticides et les alkylphénols. Le ruissellement est le principal contributeur de cette pollution à l'exutoire des bassins versants pluviaux. Les polluants générés par le milieu urbain sont comparables indépendamment de l'occupation du sol exceptés pour les pesticides sur le site pavillonnaire et les COV sur le site urbain dense, plus abondants. Le rejet direct des eaux pluviales nécessite, pour certaines substances, une dilution de 10 à 1000 par le milieu récepteur pour respecter les normes de qualité environnementale. Pour les eaux usées, les polluants sont, en majorité, véhiculés sous les deux formes dissoute et particulaire à l'exception des PCB qui sont à 100 % particulaires. Enfin, l'analyse de ces polluants sur l'échantillon brut (MES de 71 à 380 mg/L) sousestime fortement les concentrations des substances dans les eaux avec une prise en compte médiocre de la fraction particulaire de la pollution.

Il est désormais avéré que les pratiques intensives de production agricole mises en œuvre depuis les années 1960 en Europe, sont responsables de la dégradation des écosystèmes et notamment de la qualité des eaux de surface et souterraines. Afin de respecter les objectifs de résultat définis par la Directive Cadre sur l’Eau à l’échéance 2015, les gestionnaires de la ressource ont désormais ciblés prioritairement la protection des zones d’alimentation des captages. Cela nécessite une évaluation environnementale à une échelle adaptée aux mesures mises en œuvre. Ces éléments expliquent les objectifs de cette thèse, à savoir la contribution au développement de méthodes d’évaluation environnementale des activités agricoles à l’échelle des territoires, en complément de celles déjà existantes. Nous avons ainsi utilisé (i) des méthodes d’analyse et de modélisation multicritère (ELECTRE) combinées avec un système d’information géographique au niveau de petits bassins versants élémentaires de 2 à 5 km2 (sur le bassin de l’Oir, en Basse Normandie, Nord-ouest de la France et celui d’Auradé sur les Coteaux de Gascogne, Sud-ouest de la France) (ii) une approche par modélisation spatiale (dénommée PIXAL) des risques agro-environnementaux en utilisant la télédétection et un SIG, au niveau d'un grand espace à enjeu environnemental de plusieurs milliers de km2, (Coteaux de Gascogne). Dans les deux approches, nous avons montré que la combinaison de critères de vulnérabilité des eaux et de pression agricole choisis de façon pertinente, permettent d’évaluer les risques agro-environnementaux à différents niveaux d’organisation spatiale. L'évaluation à la parcelle agricole (niveau de la prise de décision par les acteurs de terrain) procure une représentation au niveau du bassin versant élémentaire. L'évaluation au pixel de l’image satellitale (Landsat 5-TM) permet une représentation à différents niveaux de bassins versants emboîtés par agrégation. En perspective, un couplage entre un modèle d'analyse multicritère avec un modèle spatial, pourrait permettre d’améliorer la performance de l’évaluation aux différents niveaux de l’action publique ou de terrain et d’apporter des éléments de réponse supplémentaires à la problématique du changement d’échelle spatiale. / There is evidence that intensive farming practices applied in Europe since the 1960s are responsible for the degradation of certain ecosystems, and a reduction in the quality of surface and ground water. Excessive use of nitrogen-based fertilisers and pesticides have led to high concentrations of these substances being found in rivers, thus compromising raw drinking water sources. Soil erosion – caused by simplified crop rotations, feeding livestock on corn instead of grass, and the removal of elements such as embankments, trees, hedges, etc. – has been conducive to the transfer of these particles into surface water. The resulting turbidity has led to the clogging up of spawning grounds, with many negative effects on their biological quality. Complementing existing approaches, this thesis will focus on the development of methods for carrying out territorial environmental analysis of farming activities. For our study, we used (i) a multicriteria analysis and modelling (ELECTRE) combined with a Geographic Information System (GIS) on a selection of small elementary watersheds (ranging in size from 2 km² to 5 km²). These were located in the Oir basin, in Lower Normandy Region, in northwest France, and the Auradé basin, in the hills of Gascony region, southwest. We also employed (ii) a spatial modelling approach (PIXAL) to represent agri-environmental risks. Applied to an environmentally-sensitive area (hills of Gascony region) of several thousand square kilometres, the PIXAL method involved evaluating agri-environmental risks through a combination of remote sensing and GIS. In both cases, we showed that choosing the most relevant criteria allows agri-environmental risks to be assessed at different organisational scales. Analysis at farm plot level (where decisions are made by stakeholders in the field) gives a representation of the elementary watershed. Pixel-based evaluation, using satellite imaging (Landsat TM5), provides a nested multi-aggregation view of different watersheds. Placing this study in perspective, coupling ELECTRE-style multicriteria analysis with a spatial model could be an effective way to improve analysis at different policy-making and territorial scales, as well as providing additional support where assessment needs to switch between those varying scales.