Les routes, sources de pollution : de nouveaux défis

Lors du rejet de substances dangereuses provenant des routes dans l'environnement, les particules et polluants classiques côtoient de plus en plus souvent des composés émergents et parfois inconnus. Le Centre Ecotox étudie la toxicité environnementale des eaux de chaussée et des résidus d’usure des pneus et tente d’identifier les substances critiques.

Les routes jouent un rôle essentiel dans notre mobilité et font partie intégrante de notre quotidien. Mais elles sont également une source importante de contamination chimique des eaux et des sols. Dès les années 1960, les premières directives pour la construction des routes visaient à protéger les eaux vis-à-vis de leurs émissions. Aujourd’hui, cette tâche s’avère hautement complexe. Si au début, les efforts se concentraient sur des polluants classiques tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les métaux lourds issus du bitume et de l’essence, les résidus d’usure des pneus ont rapidement attiré l’attention. Il est apparu que ces derniers constituaient une source majeure de rejet de microplastiques dans l’environnement et qu’ils contenaient de nombreuses substances chimiques. Plusieurs projets du Centre Ecotox montrent actuellement toute la diversité de la pollution issue de la circulation automobile et toute l’importance de l’étudier de façon différenciée.

Résidus d’usure des pneus : des additifs et produits de transformation toxiques

Une étape décisive a été franchie dans le débat international sur la pollution d’origine routière lorsque, en 2021, des scientifiques ont constaté que la 6PPD-quinone, une substance issue de l’usure des pneus, était à l’origine de la mortalité massive de saumons coho en Amérique du Nord. Ce composé se forme à partir du 6PPD, un additif antioxydant dans la gomme des pneus. Certes, le saumon coho n’est pas présent en Europe, mais ce constat a montré de façon frappante toute l’étendue de notre ignorance quant aux produits de transformation et l’impact environnemental des substances chimiques contenues dans les pneus. Le résidu d’usure des pneus est ainsi l’une des principales émissions de la circulation automobile - à l’impact écologique potentiellement considérable.

Une étude pilote sur l’effet des eaux de chaussée

Dans une étude pilote menée dans la ville de Zurich en collaboration avec le service municipal de traitement et de recyclage des déchets (ERZ), le Centre Ecotox a étudié l’influence des eaux de chaussée sur les milieux aquatiques urbains. Les écotoxicologues ont étudié deux ruisseaux du quartier de Schwamendingen présentant des types d’infrastructure différents : le Schwamendinger Dorfbach, qui s’écoule en grande partie à ciel ouvert et reçoit peu d’écoulements directs provenant des rues, et le Spitalerbach, qui s’écoule en grande partie sous terre et dont une part significative du débit est assurée par des eaux de ruissellement de la chaussée. Tous deux se déversent dans la Glatt.

Les écotoxicologues ont prélevé des échantillons d’eau dans les deux ruisseaux et y ont recherché trois substances : la 6PPD-quinone, la 1,3-diphénylguanidine (DPG) (un activateur de vulcanisation) et l’hexa(méthoxyméthyl)mélamine (HMMM) (un agent d’adhérence entre les couches de pneu). « Ces composés servent de marqueurs de rejets d’eaux de chaussée, explique Alan Bergmann, le responsable du projet. À eux trois, ils nous livrent une signature chimique caractéristique des eaux de ruissellement impactées par la circulation routière et nous permettent d’évaluer l’influence des résidus d’usure des pneus dans les échantillons environnementaux complexes. »

Des rejets plus importants d’eau de chaussée après les pluies

Deux campagnes de prélèvements, menées en novembre 2024 et en mai 2025, ont révélé une image cohérente : le Spitalerbach présentait systématiquement des concentrations des trois marqueurs beaucoup plus élevés que le Schwamendinger Dorfbach. D’autre part, ces concentrations augmentaient particulièrement après les pluies, ce qui révèle un lien étroit entre les précipitations, le ruissellement sur les routes et la pollution chimique. En dehors des substances issues des pneus, la présence du diuron, utilisé comme algicide dans les revêtements de façades, a été détectée à des concentrations parfois supérieures au critère de qualité chronique. Ces analyses montrent doncnon seulement que le Spitalerbach est davantage contaminé par les eaux de chaussée, mais aussi que les cours d’eau urbains sont exposés à des pollutions d’origines très diverses.

Les analyses fondées sur les effets aident à identifier les substances dangereuses

Des bioessais, couplés à la chromatographie en couche mince haute résolution, ont également été utilisés pour évaluer l’écotoxicité des échantillons d’eau. Les effets mesurés étaient la toxicité pour les bactéries, l’action œstrogénique et l’activation du récepteur d’aryl hydrocarbone, qui témoigne la présence de substances apparentées aux HAP. « Ces méthodes permettent de détecter la présence de substances biologiquement actives, sans que nous connaissions nécessairement leur structure, explique Alan Bergmann. Nous pouvons ainsi mettre en évidence les composés toxiques inconnus et entreprendre de les identifier. »

Dans cette approche également, les eaux du Spitalerbach présentaient la plus forte activité biologique, ce qui correspondait bien aux teneurs plus élevées en marqueurs d’eau de chaussée. En même temps, des substances bioactives ont également été détectées dans les échantillons moins chargés en ces polluants. « Cela suggère qu’en plus des composés issus de l’usure des pneus, d’autres substances encore inconnues contribuent à l’action toxique », explique Alan Bergmann. Certains des profils de bioactivité observés correspondaient à ceux d’extraits de pneus, ce qui suggère une implication de substances entrant dans leur composition.

« L’étude de cas zurichoise montre à quel point les eaux de ruissellement routières affectent les milieux aquatiques urbains, commente Alan Bergmann. Cependant, suivant les circonstances exactes des rejets, on observe de grandes différences entre les cours d’eau. » Le risque pour les cours d’eau collecteurs comme la Glatt dépend ensuite de la dilution, de la présence de sources supplémentaires de pollution et de la sensibilité des organismes aquatiques qui y vivent. Beaucoup des substances détectées sont d’autre part nouvelles ou insuffisamment caractérisées, si bien que les éléments nécessaires à une évaluation font encore défaut.

Un projet d’envergure sur l’écotoxicité du produit d’usure des pneus

Ces résultats s’inscrivent dans le cadre d’un projet de longue durée sur l’écotoxicité des résidus d’usure des pneus mené par le Centre Ecotox, l’Eawag et l’EPFL sur mandat de l’industrie du pneumatique. L’objectift du projet est de mieux comprendre la biodisponibilité et la toxicité des polluants issus de l’usure des pneus, ainsi que l’effet direct des particules de pneu sur les organismes. Ces particules contiennent des substances potentiellement oestrogéniques, génotoxiques et toxiques pour les bactéries, qui peuvent être libérées dans l’environnement. Des essais réalisés avec des cellules branchiales et intestinales de truites arc-en-ciel suggèrent que dans l’environnement, les particules d’usure des pneus ne présentent pas de toxicité aiguë pour les poissons. D’autres essais ont cependant montré que les vers de terre évitaient les sols fortement contaminés par ces particules.

Le nettoyage des rues en point de mire

Plusieurs autres projets menés en collaboration avec les cantons ont mis l’accent sur le nettoyage des chaussées. En Suisse, leur revêtement est de plus en plus souvent constitué d’asphalte antibruit, dont la structure poreuse permet d’atténuer les nuisances acoustiques dues à la circulation. Toutefois, à long terme, ses alvéoles se colmatent et le bénéfice acoustique peut s’estomper. Pour restaurer les fonctions antibruit de l’asphalte, les rues sont souvent nettoyées avec de l’eau sous haute pression. Dans le canton de Genève, le Centre Ecotox a testé les effets de divers procédés de nettoyage de l’asphalte antibruit. « Nous avons constaté que les procédés à haute pression et les pluies simulées pouvaient les uns comme les autres induire une mobilisation des polluants, révèle le responsable du projet, Etienne Vermeirssen. Cela s’est manifesté directement dans les résultats des bioessais que nous avons réalisés pour caractériser l’action toxique. »

À l'avenir, le Centre Ecotox souhaite étudier comment réduire les émissions de substances dangereuses lors du nettoyage des rues par le biais de l’innovation technologique et de l’optimisation des procédés. Ces résultats sont importants non seulement pour la protection des eaux mais aussi pour l’évaluation de la durabilité et des besoins d’entretien des différents types de revêtement. D’autre part, la toxicité des eaux de chaussée est étudiée en détail au niveau des installations de traitement de ces eaux de ruissellement.

Le rôle des routes en tant que source de pollution occupe ainsi une place croissante dans les discussions sur la protection des eaux. « L’approche combinant analyse chimique et détection des effets par les bioessais nous permet de considérer en même temps les substances connues et inconnues et de fixer des priorités pour des analyses plus poussées », explique Etienne Vermeirssen. Le Centre Ecotox ambitionne de combler systématiquement les lacunes et de créer une base solide pour les autorités, les décideurs politiques et le monde professionnel - afin que la mobilité et la protection des eaux restent conciliables à l’avenir.

Project report

Bergmann, A.J., Vermeirssen, E.L.M. (2025) Bioactive chemicals in Zürich streams in context of road runoff and tire wear particles

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