PFAS dans les ressources en eau de Lausanne

RÉSULTATS DANS LES EAUX DE LA RÉGION LAUSANNOISE

Le service de l’eau de la ville de Lausanneest le 3e distributeur d’eau potable en Suisse. Il est doté de plusieurs usines et stations de traitement qui sont approvisionnées par des eaux brutes diverses. En effet, ces usines s’alimentent en eaux de surface et en eaux souterraines. Deux lacs (lac Léman et lac de Bret) et environ 100 sources sont exploités. Cette eau potable est ensuite distribuée à la population au moyen de 920 km de conduites et d’environ
40 cuves d’une capacité de stockage cumulée de 130 000 m³. Afin d’en assurer la qualité, environ 3500 échantillons sont prélevés chaque année sur lesquels
40 000 paramètres sont analysés.

Au service de l’eau de la ville de Lausanne, l’analyse de PFAS a débuté en 2019, avec seulement 3 substances étudiées, un
chiffre qui est passé à 37 en 2024. Les 20 substances normées (cf. tab. 1) dans la directive du parlement européen relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine [5] sont comprises dans les 37 substances analysées.

Les résultats présentés dans cet article ne se baseront que sur 16 substances parmi les 20 de la liste. Ceci est dû à l’évolution des substances analysées au fil du temps. Cependant, il est important de noter que les 4 substances manquantes sont le PFHpS, le PFUnDS, le PFDoDS, et le PFTrDS. Avec les résultats obtenus par la suite pour ces 4 substances, il est possible de considérer que leurs concentrations sont négligeables (elles ne sont normalement pas détectées dans les matrices aqueuses). Il est donc possible de comparer la concentration obtenue pour 16 PFAS à la valeur maximale pour la somme des 20 substances (tab. 1) fixée par la directive européenne.

EAUX DE SURFACE 

Lac Léman (fig. 4)

Deux usines de traitement de l’eau potable se trouvent au bord du lac Léman: l’usine de Lutry et l’usine de St-Sulpice. À Lutry, 8 échantillons ont été prélevés
en entrée et en sortie d’usine entre mai 2023 et juin 2024, tandis qu’à St-Sulpice, 7 échantillons ont été prélevés sur la même période. 

Pour les deux usines, l’eau brute contient sensiblement la même charge de PFAS. Pour ce qui est des étapes de traitement, seuls des traitements destinés aux micropolluants ont manifestement un impact sur la concentration en PFAS. Une diminution est visible pour l’usine de Lutry. Ceci peut être attribué à la présence d’une étape de traitement par charbon actif en poudre. Cette étape n’est pas présente dans le circuit de traitement de l’usine de St-Sulpice. Bien qu’une légère augmentation soit visible pour l’eau traitée à St-Sulpice, elle reste dans l’incertitude de mesure de la méthode analytique. Il est cependant possible que certains traitements relarguent une faible quantité de PFAS.

Pour les deux usines, la concentration de PFAS dans l’eau traitée est largement inférieure aux valeurs maximales prévues par la norme suisse et la norme européenne. En effet, une concentration inférieure à 10 ng/l est obtenue pour l’eau brute et l’eau traitée des deux usines.

Selon les étapes de traitement, des PFAS peuvent se former ou subir des modifications. En effet, il est commun d’observer une transformation des substances polyfluorées en substances perfluorées dans des conditions d’oxydation. La composition de l’eau brute est quasiment identique entre Lutry et St-Sulpice. En effet, les PFAS présentant les concentrations les plus importantes sont le PFOS, le PFBA et le PFHxS. Ensuite, comme les étapes de traitement diffèrent entre les deux usines, les concentrations des différents PFAS dans l'eau traitée varient. Les PFAS présents dans l’eau brute restent présents dans l’eau traitée mais parfois à des concentrations inférieures à celles d’autres substances. À Lutry, l’eau traitée contient majoritairement du PFHxA, du PFBA et du PFPeA, tandis qu’à St-Sulpice, c’est le PFOA, le PFOS et le PFHxA qui sont présents dans les concentrations les plus importantes.

Lac de Bret (fig. 5)

Le lac de Bret est un lac artificiel constituant une des principales ressources en eau pour la ville de Lausanne. C’est la seule alimentation en eau de l’usine de Bret. Respectivement 8 et 11 prélèvements d’eau brute et d’eau traitée ont été analysés entre mai 2023 et octobre 2024. Une diminution de presque 50% de la concentration en PFAS est visible. Cet effet peut être attribué à la présence des différentes étapes de traitement (charbon actif en grains et ozonation). De plus, du point de vue de la concentration en PFAS, l’eau traitée sortant de l’usine de Bret est similaire à celle de l’usine de Lutry. En effet, les deux usines disposent  ’étapes de traitement au charbon.

Pour les deux types d’eau, les concentrations sont très faibles, bien inférieures aux normes suisses et européennes. En moyenne, les concentrations obtenues sont inférieures à 10 ng/l pour les deux types d’eau. L’eau brute contient majoritairement du PFOA, du PFBA et du PFHxA tandis que dans l’eau traitée, les  concentrations les plus importantes sont celles du PFBA, du PFHxA et du PFPeA.

EAUX SOUTERRAINES

Usine de Sonzier (sources du Pay s d’Enhaut) (fig. 6)

L’usine de Sonzier s’alimente d’eaux souterraines. Ces sources se situent dans une région plutôt montagneuse. Pour cette usine, respectivement 7 et 6 échantillons d’eau brute et d’eau traitée ont été prélevés entre juin 2023 et juin 2024 afin d’analyser leur charge en PFAS.

Il est clair que les concentrations de PFAS dans cette usine sont bien inférieures à celles analysées dans les 3 autres usines. Une très légère augmentation est visible pour l’eau traitée mais la différence est dans l’ordre de grandeur de l’incertitude de mesure de la méthode analytique. La barre d’erreur est plus importante pour l’eau traitée, ceci peut être dû à une contamination lors du prélèvement ou lors de l’analyse d’un des 6 échantillons. De plus, il est normal de ne pas observer de baisse significative étant donné qu’il n’y a pas d’étape de traitement au charbon à l’usine de Sonzier. Le seul type de traitement pratiqué dans cette usine est la filtration membranaire (ultrafiltration).

L’eau brute contient majoritairement du PFHxA, du PFOA et du PFOS tandis que dans l’eau traitée, la concentration la plus importante est celle du PFOA, suivie par
le PFHxA.

Autres sources

Une investigation quant à la quantité de PFAS a été menée sur l’ensemble des eaux souterraines appartenant au service de l’eau de la ville de Lausanne. Ces analyses concernaient 100 échantillons prélevés entre mai 2023 et septembre 2024. En moyenne, la somme des 16 PFAS était de 1,99 ng/l (± 3,12 ng/l) sur l’ensemble des sources. La concentration la plus élevée analysée dans cette période était de 11,3 ng/l. Dans tous les cas, même les valeurs les plus élevées ne dépassent pas les valeurs maximales des normes suisse et européenne.

La particularité de ces sources est la très faible concentration de PFOS. Elles contiennent majoritairement du PFHxA, du PFOA et du PFBA.

RÉSEAU D’EAU POTABLE

Le service de l’eau de la ville de Lausanne possède 22 réservoirs comportant chacun une ou plusieurs cuves alimentées par les différentes usines de traitement de l’eau potable.

Ces cuves contiennent l’eau qui est par la suite distribuée à la population via le réseau d’eau potable. L’eau des différents réservoirs a été analysée entre juin 2023 et juin 2024. Au total, 132 échantillons ont été analysés.

Les concentrations sont largement inférieures aux valeurs limites prévues par la confédération et par l’union européenne. En moyenne, tous les réservoirs présentent encore une fois des charges en PFAS inférieures à 10 ng/l (fig. 7).

Les proportions des PFAS présents dans le réseau d’eau potable varient en fonction du mélange d’eaux de surface et d’eaux souterraines qui l’alimente. En  moyenne, les réservoirs contiennent majoritairement du PFHxA, du PFBA et du PFPeA.

PLAGES

Afin d’étudier la répartition des concentrations des PFAS dans le lac Léman, 13 échantillons ont été prélevés sur différentes plages réparties le long du lac dans la région lausannoise lors d’une campagne durant l’été 2023. Ces résultats peuvent être comparés avec les concentrations de PFAS détectées dans l’eau brute des deux usines présentes sur le lac Léman (fig. 8). Il est clair que les concentrations obtenues sont similaires pour les 3 types d’échantillons. Cela montre que, dans la limite des tests effectués, il n’y a pas de différence significative liée à la profondeur ou à la localisation des points de prélèvement. En effet, les échantillons de plages sont prélevés à la surface (entre 50 cm et 2 m), tandis que les eaux brutes des usines sont respectivement captées à 60 m et 50 m à Lutry et à St-Sulpice. De plus, l’usine de Lutry et celle de St-Sulpice sont séparées de plus de 11 km à vol d’oiseau.

Les compositions des 3 types d’échantillons présentés ci-dessus (l’eau brute à Lutry, l’eau brute à St-Sulpice et l’eau des plages) sont très similaires. De faibles
variations sont toutefois présentes. Elles peuvent être due à la différence dans les périodes étudiées ainsi qu’au nombre de résultats accumulés (une seule campagne a été effectuée pour les échantillons provenant des plages). Il en résulte que l’eau du lac contient majoritairement du PFOS, du PFBA, du PFHxA et du PFHxS.

STATION D’ÉPURATION

Des échantillons d’eau usée provenant de la STEP de Vidy ont été analysés. Cette STEP ne dispose pas encore d’étape de traitement des micropolluants  (concrétisée dans les années à venir [8]). Les étapes de traitement actuelles ne permettent pas d’éliminer les PFAS. Les prélèvements ont été effectués en entrée et en sortie de STEP à 45 reprises entre avril 2023 et août 2024.

Les valeurs varient considérablement d’un échantillon à l’autre en raison des différences dans la composition des eaux usées entrant dans la STEP, liées aux
variations dans l’utilisation domestique et industrielle des clients raccordés au réseau d’assainissement. Les conditions atmosphériques peuvent également influencer ces variations.

Malgré les variations, la tendance montre une augmentation de la concentration des PFAS en sortie de la STEP (fig. 9). Ceci peut avoir plusieurs explications [9]; une différence de dilution entre l’entrée et la sortie pourrait résulter des intempéries, et une formation ou une transformation de PFAS pourrait survenir durant les
étapes de traitement. Les valeurs minimales sont de 15 ng/l en entrée et 19 ng/l en sortie tandis que les valeurs maximales sont de 286 ng/l en entrée et 538 ng/l en sortie de la STEP. Bien que les limites hautes des ordres de grandeurs de concentrations ne soient que très rarement atteintes, il est intéressant de noter que ce sont les seuls types d’échantillons pour lesquels les concentrations dépassent 100 ng/l. Cependant, il est important de rappeler que cette valeur maximale s’applique à l’eau potable.

Les substances retrouvées peuvent sensiblement varier étant donné qu’elles dépendent directement de l’activité domestique et industrielle. Que ce soit à l’entrée ou à la sortie de la STEP, le composé avec les concentrations les plus importantes est le PFHxA. Ensuite, les échantillons d’entrée de STEP contiennent majoritairement du PFOS et du PFOA. Les échantillons de sortie de STEP contiennent, quant à eux, majoritairement du PFOA et du PFHpA.

Malgré les concentrations élevées dans les eaux déversées par la STEP de Vidy dans le lac Léman, les concentrations dans le lac restent faibles, comme mentionné
plus haut (cf. fig. 8). Cependant, il est possible que le largage de ces PFAS ait d’autres impacts, que ce soit sur les sédiments ou la faune et la flore. Bien que des
études existent sur les concentrations des PFAS dans les poissons [10], aucun lien direct n’existe avec les concentrations de PFAS relarguées par les STEP.

CONCLUSION

Le service de l’eau de la ville de Lausanne gère une grande variété de ressources en eau. Afin d’en assurer la qualité, les méthodes analytiques sont développées
en anticipant l’évolution des réglementations fédérales. C’est en effet l’objectif pour l’analyse des PFAS. Bien que les normes actuelles en vigueur en Suisse soient moins contraignantes que celles des pays alentours, il est clair que cela va changer. Ce durcissement des valeurs maximales va soulever plusieurs défis pour les distributeurs d’eau. En effet, le traitement et l’analyse de l’eau sont les deux domaines impactés. Au niveau de l’analyse, plus les valeurs maximales baissent, plus la préparation et l’analyse des échantillons se compliquent. Les contaminations au cours du processus d’analyse représentent un des problèmes majeurs. De plus, la sensibilité des appareils analytiques est critique. La méthode analytique actuellement mise en place au laboratoire du service de l’eau de la ville de Lausanne  permet de respecter la norme européenne en vigueur (pour la liste de 20 substances), qui est probablement très proche de la future norme suisse. Avec cette méthode, il a été montré que les ressources en eau (eaux de surface et eaux souterraines) présentent des concentrations largement inférieures aux exigences légales fédérales. La substance présente en quantités considérables dans tous les types d’eau est le PFHxA. Dans l’ensemble, le PFOA, le PFBA, le PFOS et le PFPeA sont les autres PFAS avec les concentrations les plus élevées. Des variations de compositions sont présentes selon la provenance des échantillons.

BIBLIOGRAPHIE

[1] Office fédéral de l’environnement OFEV (2024): Les PFAS, qu’est-ce que c’est? 

[2] Roberts, S. M. et al. (2020): Per- and Polyfluoroalkyl Substance Toxicity and Human Health Review: Current State of Knowledge and Strategies for Informing
Future Research. Environ Toxicol Chem 40: 606–630

[3] Département fédéral de l’intérieur (DFI) (2024): Ordonnance du DFI sur l’eau potable et l’eau des installations de baignade et de douche accessibles au public (OPBD). 

[4] Office fédéral de la sécurité alimentaire et des affaires vétérinaires OSAV (2024): Substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS). 

[5] Union européenne (2020): Directive (UE) 2020/2184 du parlement européen et du conseil du 16 décembre 2020 relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine. 

[6] EN 17892 (2024): Water quality – Determination of selected per- and polyfluoroalkyl substances in drinking water – Method using liquid chromatography/
tandem-mass spectrometry (LC-MS/MS)

[7] Communication de la Commission (2024): Lignes directrices techniques relatives aux méthodes d’analyse pour la surveillance des substances alkylées per- et polyfluorées (PFAS) dans les eaux destinées à la consommation humaine. C/2024/4910.

[8] Epura (2024): Ville de Lausanne. 

[9] Wüthrich, J. et al. (2022): PFAS-Belastung im Kanton St. Gallen. Aqua & Gas 12/2022: 42–50

[10] Babut, M. et al. (2021): .