Cassandra Euzen

Résumé

Les pressions humaines et leurs impacts sur les hydrosystèmes fluviaux ont fortement évolué au cours des 200 dernières années en Europe. Les activités humaines, urbaines, agricoles et industrielles ont induit l’émission de nombreux contaminants dans les hydrosystèmes fluviaux. La connaissance de l’évolution temporelle de la qualité chimique de ces socio-écosystèmes fluviaux revêt un enjeu majeur dans l’évaluation des contaminants passés et des mesures de protection environnementales promulguées pour protéger ces milieux. À cette fin, l’étude des sédiments fins déposés au sein des hydrosystèmes fluviaux est idéale car elle permet de couvrir des périodes temporelles longues. Néanmoins, le dépôt de ces sédiments fins est lui aussi fortement impacté par l’homme qui a modelé de nombreux fleuves par des grands aménagements (barrages, digues). Cette étude vise à reconstituer la trajectoire chimique, naturelle et anthropique du Rhin supérieur à travers l’étude des dépôts sédimentaires. Plus précisément, elle vise à tester la combinaison de différentes approches de datation pour établir un modèle d’âge robuste pour ces archives sédimentaires et caractériser la variabilité spatiale et temporelle de la composition des dépôts sédimentaires (i) de ces 200 dernières années et (ii) sur une période plus longue, plurimillénaires, afin d’établir la trajectoire des contaminants sédimentaires d’un fleuve anthropisé.

Ce travail repose sur l’étude comparée d’échantillons issus de quatre fosses et carottes sédimentaires ainsi que des dépôts de crue récents collectés le long du Rhin supérieur entre Bâle et Strasbourg. La sélection des sites de prélèvement sédimentaire repose sur l’analyse cartographique diachronique (cartes et photographies anciennes) et sur des mesures pénétrométriques préalables de terrain. L’établissement d’un modèle d’âge robuste est un prérequis à l’utilisation de tels dépôts sédimentaires. Nous montrons sur l’une des archives sédimentaires étudiées l’apport des données planimétriques (anciennes cartes), des chroniques hydrologiques et des méthodes de datation (IRSL single grain, ¹³⁷Cs, ²¹⁰Pbxs) et illustrons l’intérêt de les combiner pour établir une chronologie robuste.

La caractérisation de ces dépôts requiert une étude interdisciplinaire couplant des approches géomorphologiques et géochronologiques avec les analyses granulométriques, minéralogiques et chimiques des sédiments. Les mécanismes liés à la granulométrie, aux changements de sources et à la mobilité post-dépositionnelle sont discutés pour expliquer la variabilité chimique le long du profil sédimentaire. Ce travail illustre par la suite l’intérêt des dépôts de plaine inondable dans la reconstruction des évolutions passées – en métaux – sur une archive sédimentaire, en lien avec l’évolution des pressions humaines dans le bassin versant. Les concentrations en éléments majeurs et en traces dans les sédiments montrent des enrichissements en métaux (par ex. Pb, Zn et Cu), qui sont maximaux dans les années 1970/80. Depuis, une diminution progressive résulte notamment des réglementations visant à réduire les rejets métalliques industriels et urbains dans le Rhin et de l’évolution des activités humaines dans le bassin versant amont. Cet exemple rhénan illustre l’intérêt de l’étude interdisciplinaire des archives sédimentaires fluviales pour l’évaluation de l’impact des activités humaines sur les grands fleuves, en particulier en ce qui concerne les pollutions métalliques.

L’étude comparée des différentes archives sédimentaires, réalisée dans un troisième temps, a mis en évidence une variabilité spatiale du signal géochimique des sédiments, largement contrôlée par le contexte hydrodynamique de dépôt et la granulométrie et minéralogie de celui- ci. Des variations spatiales et temporelles en certains éléments traces apparaissent contrôlées par les activités humaines et les rejets de contaminants dans le milieu naturel, en lien avec l’éloignement à la source de ces contaminants. Les sédiments plus anciens plurimillénaires ont montré de la variabilité chimique possiblement liée à de la mobilité post-dépositionnelle, ainsi qu’un enrichissement en zinc possiblement anthropique et préhistorique.

Le 23 mars 2024, Cassandra Euzen a reçu le troisième prix du jury des Assises rhénanes de l’eau pour ses travaux de thèse. Ces Assises sont organisées par la Collectivité Européenne d’Alsace. L’évaluation des travaux par un comité d’experts français, allemand et suisse a porté sur la qualité scientifique (originalité, méthodes, résultats) et sur la pertinence ou le potentiel pour une application à de futures mesures de gestion durable des eaux dans l’espace du Rhin supérieur.

Ce travail de thèse a été soutenu financièrement par le CNRS. Il a également reçu le soutien de l’État dans le cadre du projet de territoire de Fessenheim à travers le projet Juxta Rhenum de l’Université de Strasbourg, projet géré par l’OHM Fessenheim. Il a par ailleurs été environné par l’OHM Fessenheim et a, à ce titre, bénéficié d’une aide de l’État gérée par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du LabEx DRIIHM, programme “Investissements d’Avenir” (ANR-11-LABX-0010).