Évaluation de l’effet des stations d’épuration sur la qualité des masses d’eau de surface en Wallonie

Details

Supervisors

Alonso, Alice ; Vanclooster, Marnik

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement, à finalité spécialisée

Abstract

frDepuis l'adoption de la Directive-cadre sur l'eau en 2000, la Région wallonne s'est engagée dans un programme de développement et de modernisation de ses stations d'épuration des eaux usées. Si ces infrastructures visent à réduire les polluants dans les masses d'eau de surface, leur effet spécifique reste difficile à isoler parmi les multiples pressions anthropiques et naturelles qui influencent la qualité des cours d'eau, notamment les pratiques agricoles, l'urbanisation et les variations hydroclimatiques. Ce mémoire évalue dans quelle mesure la mise en service et la montée en charge des STEP ont contribué à l'évolution des concentrations en azote Kjeldahl, en ammonium (NH₄⁺) et en nitrates (NO₃⁻) dans les MESU wallonnes entre 1990 et 2024. Une approche combinant analyses temporelles par régressions de Theil-Sen, corrélations bivariées et apprentissage automatique (XGBoost, valeurs SHAP) a été appliquée à 207 bassins versants, permettant à la fois de modéliser les concentrations azotées et d'identifier les variables les plus influentes de manière interprétable. Sur la période étudiée, les résultats suggèrent une amélioration globale de la qualité des cours d'eau wallons pour l'azote Kjeldahl, tandis que les évolutions observées pour le NH₄⁺ demeurent beaucoup plus limitées et que le NO₃⁻ ne présente pas de tendance générale nette à l'amélioration. Cette amélioration de l'azote Kjeldahl doit toutefois être interprétée avec prudence, l'extension du réseau de surveillance ayant intégré des stations situées dans des masses d'eau généralement moins impactées. La corrélation négative observée entre les tendances du NH₄⁺ et du NO₃⁻ est cohérente avec une intensification des processus de nitrification, potentiellement favorisée par une meilleure oxygénation des cours d'eau. Les analyses réalisées indiquent que les STEP participent vraisemblablement à la diminution des formes réduites de l'azote, comme le suggèrent les corrélations observées et l'analyse des ruptures de séries. Néanmoins, leur contribution apparaît relativement limitée au regard de celle des pressions urbaines, agricoles et des facteurs hydroclimatiques dans les modèles XGBoost. Cette faible contribution ne signifie pas nécessairement une absence d'effet des STEP, mais reflète également la difficulté méthodologique à distinguer leur influence propre de celle des autres pressions, en raison du fort couplage spatial entre urbanisation, densité de population et développement des infrastructures d'assainissement. Ces résultats soulignent que l'amélioration de la qualité azotée des eaux de surface est le fruit d'une combinaison de facteurs. L'évaluation de l'efficacité des politiques d'assainissement nécessite des approches multifactorielles et spatialement différenciées. Ils invitent également à poursuivre les efforts de suivi et de modélisation à des échelles plus fines pour mieux quantifier la contribution réelle des STEP à l'atteinte du bon état écologique des masses d'eau.