Analyse PFAS dans les eaux souterraines en Suisse : méthodes, seuils, santé et réglementation
- il y a 16 heures
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Les per et polyfluoroalkylées PFAS contaminent discrètement les nappes phréatiques de toute la Suisse romande. Depuis la ville de Lausanne jusqu'au canton de Genève, en passant par de nombreuses zones agricoles et industrielles, la présence de PFAS dans les eaux souterraines est désormais documentée à un grand nombre de sites et les niveaux de contamination découverts inquiètent autant les autorités cantonales que les gestionnaires d'infrastructures d'eau potable.
Réaliser une analyse PFAS dans les eaux souterraines n'est plus une démarche optionnelle pour les porteurs de projets, les communes ou les entreprises industrielles situées sur des terrains à risque. C'est une obligation qui découle à la fois du cadre légal suisse (OSites, OEaux, LPE) et d'une directive européenne dont l'influence se fait de plus en plus sentir sur la politique helvétique de protection des eaux. Ce guide vous présente l'ensemble du plan d'action : propriétés des PFAS, effets sur la santé humaine, méthodes analytiques, niveaux de PFAS observés en Suisse, réglementation en vigueur, options de traitement des eaux, et démarches concrètes pour contacter un bureau d'études spécialisé.
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Qu'est-ce que les PFAS ? Propriétés chimiques et sources historiques
Les PFAS (per et polyfluoroalkylées) désignent un groupe de plus de 10 000 substances chimiques synthétiques caractérisées par la liaison carbone-fluor, l'une des liaisons les plus stables connues en chimie. Cette propriété fondamentale explique leur raison de leur persistance dans l'environnement : elles résistent à la dégradation biologique, thermique et photochimique, et s'accumulent dans les organismes vivants au fil des années sans s'éliminer.
Développées à partir des années 1940–1950 par l'industrie chimique, les PFAS ont été massivement intégrées dans de nombreux matériaux et procédés industriels pour leurs propriétés imperméabilisantes, antiadhésives et ignifuges. On les retrouve dans des types de produits très différents : mousses anti-incendie AFFF, revêtements de matériaux de construction et de bâtiment, emballages alimentaires, textiles imperméables, ustensiles de cuisine, ainsi que dans certains procédés du secteur alimentaire et de l'industrie de transformation.
L'historique d'utilisation d'une parcelle est donc le premier indice à consulter lors de toute investigation. Les données du cadastre cantonal des sites pollués constituent le point de départ incontournable pour identifier les sites anciens susceptibles d'avoir généré une contamination des eaux souterraines.
Pourquoi les eaux souterraines sont-elles exposées aux PFAS ?
La qualité de l'eau souterraine est menacée par les PFAS pour des raisons structurelles liées à leur comportement dans les sols. Contrairement aux métaux lourds ou aux hydrocarbures qui s'adsorbent relativement bien sur les particules argileuses, les PFAS migrent facilement à travers les différentes couches du sol vers la nappe phréatique.
Les sources de contamination des eaux souterraines documentées en Suisse sont variées :
Les sources ponctuelles constituent les cas les plus fréquents dans les investigations OSites. Il s'agit notamment des décharges et dépôts de déchets contenant des résidus de produits fluorés, des zones d'essai ou d'utilisation de mousses AFFF (casernes de pompiers, aéroports, terrains militaires), des anciens sites industriels du secteur chimique et textile, et des bâtiments dont les matériaux de toiture (notamment certains revêtements fluorés) ont généré des rejets dans les eaux de pluie.
Les sources diffuses sont plus complexes à délimiter. Elles incluent les boues d'épuration des STEP épandues sur des terres agricoles pendant des années, les eaux usées industrielles ayant été rejetées dans le milieu naturel, et les émissions atmosphériques en air ambiant de sites de production ayant ensuite contaminé les sols par dépôt humide. Les pesticides de synthèse fluorés constituent également une source diffuse de plus en plus étudiée.
L'impact sur les écosystèmes aquatiques est particulièrement préoccupant. Les PFAS passent des eaux souterraines aux eaux de surface, de là aux organismes aquatiques, puis remontent toute la chaîne alimentaire, des invertébrés aux poissons, jusqu'aux espèces à origine animale consommées par l'être humain. La teneur en PFAS dans les poissons de certains lacs et cours d'eau suisses dépasse déjà les valeurs de référence fixées par l'autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA).
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Effets des PFAS sur la santé humaine : ce que disent les études
L'exposition aux PFAS via l'eau souterraine contaminée ou l'eau du robinet est une voie d'exposition particulièrement préoccupante pour la santé publique. L'ingestion d'eau potable contenant des niveaux de PFAS supérieurs aux valeurs de référence expose la population à des effets documentés sur la santé humaine.
L'autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a établi une dose hebdomadaire tolérable (DHT) pour le groupe des PFAS incluant PFOS, acide perfluorooctanoïque PFOA, acide perfluorononanoïque PFNA et PFHxS, fixée à 4,4 nanogrammes par kilogramme de poids corporel par semaine. Cette valeur est atteinte, voire dépassée, dans des zones où la concentration en PFAS dans l'eau de distribution dépasse quelques dizaines de nanogrammes par litre.
Les effets sur la santé humaine les mieux documentés incluent l'altération du système immunitaire (réduction de la réponse aux vaccins chez l'enfant), des perturbations du système endocrinien, une augmentation du risque de certains cancers (rein, testicule), ainsi que des effets sur le développement fœtal. La toxicité des PFAS est d'autant plus préoccupante que ces substances s'accumulent dans l'organisme sur de nombreuses années, rendant leur impact sur la santé difficile à relier directement à une source spécifique.
En Suisse, c'est l'OSAV (Office fédéral de la sécurité alimentaire) qui pilote la surveillance des PFAS dans les denrées alimentaires et les aliments d'origine animale, en coordination avec l'environnement OFEV sur la surveillance des milieux aquatiques.
Comment réaliser une analyse PFAS dans les eaux souterraines ?
Prélèvement : le protocole PFAS-free
Le prélèvement des échantillons d'eau souterraine pour analyse PFAS impose un protocole rigoureux. Toute contamination croisée lors de l'étape de terrain invalide les résultats. Les règles essentielles :
Matériel PFAS-free : acier inoxydable ou verre uniquement, aucun matériau en PTFE ou fluoropolymère (le Téflon est lui-même une source de contamination)
Purge préalable du piézomètre (3 à 5 volumes de puits) avec mesure des paramètres terrain (pH, conductivité, turbidité)
Flacons en verre à bouchon PEHD, contenu conservé à 4°C, acheminé au laboratoire sous 48 heures
Plan d'échantillonnage documenté : position des points de prélèvement, profondeur, contexte hydrologique, historique du terrain
Chaîne de garde (chain of custody) complète pour garantir la validité légale des résultats
Méthodes analytiques : spectrométrie de masse LC-MS/MS
L'analyse des PFAS dans les eaux souterraines recourt à la spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide (LC-MS/MS). Cette méthode analytique permet la détection de substances à des concentrations de l'ordre du nanogramme par litre soit des niveaux de l'ordre du microgramme par litre divisé par 1 000.
Deux types d'analyse ciblée sont disponibles :
Analyse PFAS-16 : couvre les 16 substances prioritaires incluant PFOS, PFOA PFNA, PFHxS et les principaux acides perfluorocarboxyliques. C'est le standard pour les investigations de sites pollués et les contrôles réglementaires OSites.
Analyse PFAS étendue (40 à 70+ substances) : recommandée lorsque l'historique du site suggère une contamination par des mousses AFFF ou des matériaux de synthèse spécifiques. Elle inclut notamment l'acide trifluoroacétique TFA, micropolluant en forte croissance dans les eaux européennes.
La teneur en PFAS est exprimée en nanogrammes par litre (ng/L) ou en microgrammes par litre (µg/L). Le passage de l'eau brute à l'eau traitée peut réduire les concentrations, mais pas les éliminer sans traitement spécialisé.
Paramètres clés : PFOA, PFNA, TFA et la somme PFAS
Les paramètres les plus surveillés dans les eaux souterraines suisses incluent l'acide perfluorooctanoïque PFOA, l'acide perfluorononanoïque PFNA, le PFOS, le PFHxS, et l'ensemble des acides perfluorocarboxyliques de chaîne courte. La somme des PFAS (Σ PFAS) constitue l'indicateur de contrôle de référence.
L'acide trifluoroacétique TFA mérite une mention particulière : ce micropolluant de chaîne ultra-courte, longtemps ignoré faute de méthodes d'analyse adaptées, est aujourd'hui détecté à des niveaux de contamination préoccupants dans les eaux de plusieurs régions suisses, y compris dans l'eau du robinet de certaines communes.
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Niveaux de contamination par les PFAS en Suisse : état des lieux
Les données de surveillance nationales et cantonales dressent un portrait préoccupant. À l'échelle globale, la Suisse n'échappe pas à la tendance européenne : les niveaux de PFAS dans les eaux souterraines dépassent les valeurs de référence sur un grand nombre de sites, notamment à proximité des zones à historique industriel ou militaire.
Dans le canton de Vaud, le cadastre des sites pollués recense plusieurs sites avec une présence confirmée de PFAS dans la nappe. À Genève, le réseau de surveillance des eaux souterraines géré par le service de l'eau cantonal a identifié des points de contrôle présentant des concentrations significatives. La ville de Lausanne a également engagé des essais de caractérisation de la qualité de l'eau dans sa zone de captage.
Ces données actuelles alimentent les réflexions de l'association des chimistes cantonaux et de l'environnement OFEV sur la révision des valeurs de référence et l'adaptation du cadre légal suisse.
Réglementation PFAS : cadre suisse et directive européenne
En Suisse : OEaux, OSites et plan d'action OFEV
Le cadre légal suisse repose sur plusieurs dispositions complémentaires. L'OEaux fixe les exigences de qualité de l'eau souterraine et des eaux destinées à la consommation humaine. L'OSites encadre la gestion des sites pollués dont les eaux souterraines sont impactées.
La valeur maximale admissible pour la Σ PFAS dans les eaux destinées à la consommation humaine est alignée sur les recommandations de l'OFEV et fait l'objet d'une révision actuelle au vu des nouvelles données scientifiques. L'OFEV a publié un plan d'action national visant à réduire la présence de PFAS dans les milieux aquatiques, qui mobilise l'ensemble du réseau des autorités cantonales.
Des travaux législatifs sont en cours au niveau fédéral pour intégrer les PFAS dans les listes de substances réglementées au titre de l'OPChim (Ordonnance sur les produits chimiques), avec un accès aux données renforcé pour les entreprises et les collectivités.
En Europe : directive 2020/2184 et proposition REACH
La directive européenne sur l'eau potable (2020/2184), adoptée par le parlement européen et du conseil, fixe une valeur maximale de 0,10 µg/L pour la somme de 20 PFAS spécifiques et de 0,50 µg/L pour la totalité des PFAS dans les eaux destinées à la consommation humaine. L'autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a établi les bases toxicologiques de ces valeurs.
Une proposition de loi plus large est en cours dans le cadre du règlement REACH pour interdire les PFAS non essentiels dans de nombreux usages industriels. Cette politique de restriction globale va progressivement réduire les nouvelles émissions, sans pour autant résoudre le problème des contaminations historiques déjà présentes dans les sols et les eaux souterraines.
En Suisse, la norme nationale s'aligne de plus en plus sur cette directive européenne par voie d'adaptation autonome du droit fédéral.
Traitement et réduction des PFAS dans les eaux : quelles solutions ?
Lorsque les niveaux de PFAS dépassent les valeurs limites dans une source d'eau potable ou dans les eaux souterraines d'un site à assainir, plusieurs technologies de traitement des eaux sont mobilisables.
Charbon actif en granulés (CAG)
Le charbon actif en granulés constitue la solution de traitement la plus répandue pour la réduction des PFAS dans l'eau brute. Par adsorption, il piège les molécules fluorées sur sa surface microporeuse. Son efficacité varie selon la chaîne des PFAS ciblés : excellent pour les PFAS longue chaîne (PFOA, PFOS), il est moins performant pour les chaînes courtes et le TFA. Des pilotes de tests en situation réelle permettent de caractériser son efficacité spécifique avant tout déploiement à grande échelle.
Osmose inverse
L'osmose inverse permet une élimination quasi totale des PFAS, y compris les chaînes courtes. Elle est utilisée en complément du charbon actif pour les captages d'eau potable les plus exposés. Son coût d'exploitation et sa charge en énergie en limitent l'accès aux installations de traitement d'une certaine taille.
Pompage-traitement (pump & treat)
Pour les eaux souterraines fortement polluées au droit d'un site pollué, la décontamination par pompage-traitement consiste à extraire les eaux contaminées et à les traiter en surface avant rejet contrôlé. Cette mesure est prescrite par l'autorité cantonale lorsque la nappe présente un risque pour un captage d'eau en aval ou pour un écosystème sensible.
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Quels laboratoires analysent les PFAS en Suisse ?
Plusieurs laboratoires d'analyse accrédités proposent des analyses PFAS dans les eaux souterraines sur le marché suisse romand. Le service de l'eau de certaines grandes communes dispose également de capacités analytiques internes pour le contrôle de la qualité de leur réseau.
Le choix du laboratoire doit prendre en compte : l'accréditation pour les paramètres PFAS ciblés, les limites de quantification disponibles, les délais d'analyse (généralement 5 à 15 jours), et le coût par échantillon. Un bureau d'études spécialisé comme PERLéman peut vous conseiller sur le meilleur rapport qualité/coût selon votre type d'investigation.
Contacter directement un centre d'analyse sans avoir défini au préalable le protocole de prélèvement est une erreur courante : les résultats risquent d'être inexploitables sur le plan légal ou incomplets par rapport aux exigences de l'autorité cantonale.
Faire réaliser une analyse PFAS eaux souterraines : la démarche en pratique
Voici les étapes concrètes pour entreprendre une analyse PFAS dans les eaux souterraines dans un cadre réglementaire conforme :
Consultation du cadastre des sites pollués et de l'historique du terrain (anciens usages, entreprises précédentes, activités à risque)
Mandater un bureau d'études environnemental comme PERLéman pour la conception du diagnostic de pollution des sols et des eaux
Définir le programme analytique : choix des piézomètres, paramètres PFAS-16 ou étendu, fréquence de prélèvement
Exécuter le prélèvement selon le protocole PFAS-free, avec chaîne de garde documentée
Interpréter les résultats au regard des valeurs de référence OEaux et des exigences OSites
Communiquer avec l'autorité cantonale (DGE Vaud, DIAE Genève) si une valeur limite est dépassée
Définir un plan d'action : mise en surveillance du site, investigation de détail, ou traitement des eaux
Le retour d'expérience sur de nombreux mandats en Suisse romande montre que le coût d'une analyse préventive est sans commune mesure avec celui d'une procédure d'assainissement imposée en urgence par une autorité cantonale.
PERLéman dispose de l'expertise nécessaire pour vous accompagner à chaque étape de cette démarche. Nos ingénieurs maîtrisent les dispositions légales en vigueur, connaissent les données de contrôle cantonales, et sont en relation directe avec les services de l'environnement OFEV et les autorités cantonales de protection des eaux.
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Conclusion
L'analyse PFAS dans les eaux souterraines est devenue un exercice de routine pour tout professionnel de l'environnement en Suisse. La connaissance des propriétés de ces substances chimiques, la maîtrise des méthodes analytiques adaptées, et la bonne lecture des niveaux de PFAS au regard de la réglementation en place sont indispensables pour prendre les bonnes décisions, qu'il s'agisse de garantir la qualité de l'eau distribuée au public, de gérer un terrain à risque, ou de piloter un projet de travaux sur un site à historique industriel. Dans un contexte où la directive européenne et la politique fédérale suisse durcissent chaque année les exigences, anticiper la prise en charge de cette problématique est la démarche la plus rationnelle, et la moins coûteuse.