Comprendre les hydrocarbures et les HAP : quels sont les risques pour l’environnement et la santé ?

Des parkings aux plateformes logistiques, chaque épisode pluvieux entraîne une fraction invisible mais continue de polluants organiques vers les sols et les nappes. Les hydrocarbures et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), issus en grande partie des activités de transport, représentent aujourd’hui un enjeu central pour la gestion des eaux pluviales urbaines. Comprendre leur nature, leur comportement et leurs impacts, ainsi que les limites des dispositifs de traitement existants, est devenu un impératif technique pour les projets VRD soumis aux exigences croissantes de la Directive‑Cadre sur l’Eau.

Partie 1 | Nature, comportement et impacts des hydrocarbures et des HAP

Les hydrocarbures constituent une vaste famille de composés organiques formés exclusivement d’atomes de carbone (C) et d’hydrogène (H). Ils sont naturellement présents dans les énergies fossiles telles que le pétrole, le charbon et le gaz naturel, et se déclinent en de multiples structures chimiques aux propriétés très contrastées. On distingue notamment :

• Les hydrocarbures aliphatiques, organisés en chaînes linéaires ou ramifiées et largement utilisés comme carburants ou huiles minérales
• Les hydrocarbures aromatiques, caractérisés par la présence d’un ou plusieurs noyaux benzéniques.
• Les hydrocarbures aromatiques légers, comme les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), qui se distinguent par leur forte volatilité et leur capacité à contaminer à la fois l’air ambiant et les eaux souterraines (INERIS, 2006)

Au sein de cette dernière, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) représentent une catégorie particulière, au cœur des enjeux sanitaires et réglementaires liés aux milieux aquatiques et, en particulier, aux eaux de ruissellement. Les HAP sont des composés organiques constitués de plusieurs cycles benzéniques fusionnés, allant de deux cycles pour le naphtalène à sept cycles pour les molécules les plus complexes, comme le coronène. Leur masse moléculaire élevée, leur point de fusion supérieur à 100 °C et leur point d’ébullition très élevé traduisent une grande stabilité chimique, associée à une faible solubilité dans l’eau et à une forte affinité pour les particules organiques et minérales (INERIS, 2006).

Les HAP sont générés soit lors de la formation des combustibles fossiles, ce qui explique leur présence naturelle dans le charbon, le pétrole brut ou certains dérivés (goudrons, brais, créosotes), soit lors de la combustion incomplète de matières organiques. Le trafic routier, le chauffage domestique au bois ou au charbon, les procédés industriels, la cokéfaction du charbon, le raffinage pétrolier ou encore l’incinération de déchets constituent ainsi des sources majeures d’émission de HAP dans l’environnement. On les retrouve également dans des matériaux et produits techniques courants tels que les enrobés bitumineux, les huiles industrielles, les pneumatiques ou les bois traités à la créosote (INERIS, 2006).

La particularité des HAP : toxiques et biodégradables sous condition

Contrairement aux métaux lourds, qui ne peuvent pas être détruits chimiquement mais seulement immobilisés ou extraits, les HAP sont des composés organiques susceptibles d'être minéralisés — c'est-à-dire transformés en eau, CO₂ et sels minéraux — par l'activité microbienne. Cette différence fondamentale ouvre des perspectives de traitement que les métaux lourds n'offrent pas.

La recherche scientifique documente depuis plusieurs décennies les voies de biodégradation bactérienne des HAP. Les processus aérobies impliquent des enzymes de type dioxygénase et déshydrogénase ; des voies anaérobies (bactéries sulfato-réductrices et nitrate-réductrices) ont également été identifiées pour les composés les plus résistants (NIH/NCBI, 2025). Les souches bactériennes capables de dégrader le naphtalène, le fluorène, le phénanthrène, le fluoranthène et le pyrène sont particulièrement documentées.

Toutefois, l'accessibilité des HAP aux micro-organismes reste le principal facteur limitant dans l'environnement — et c'est là que la phase particulaire joue un rôle-clé : les HAP adsorbés sur les particules sont moins biodisponibles.

Sur le plan sanitaire, tous les HAP ne présentent pas le même niveau de danger.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants persistants génotoxiques et cancérogènes pour lesquels aucun seuil d’innocuité ne peut être défini. Ainsi, même à faibles doses, une exposition chronique aux HAP est susceptible d’engendrer des effets néfastes sur la santé humaine et sur les écosystèmes, notamment en raison de leur bioaccumulation et de leurs effets sublétaux (INERIS ; CIRC/OMS ; ATSDR ; Patel et al. (2020)).

16 HAP ont été classés dès 1984 comme polluants prioritaires par l’US EPA. Cette liste – aujourd’hui largement reprise dans les référentiels internationaux, notamment par la norme ISO 13859:2014, sert de base aux réglementations européennes relatives à l’eau – constitue la base des suivis analytiques et des exigences réglementaires en matière de protection de l’environnement et de santé publique.

Quelques ordres de grandeur illustrent l’enjeu :

• 16 HAP classés polluants prioritaires (US EPA, 1984 ; ISO 13859:2014)
• 10 HAP classés prioritaires sont retrouvés dans les eaux de ruissellement : Phénanthrène, Fluoranthène, Pyrène, Benzo[a]anthracène, Chrysène, Benzo[b]fluoranthène, Benzo[k]fluoranthène, Benzo[a]pyrène, Indéno[1,2,3-cd]pyrène, , Benzo[g,h,i]pérylène (Hassan 2018 ; Prabhukumar & Pagilla 2010 ; US EPA)
• 6 /10 HAP prioritaires retrouvés dans les eaux de ruissellement sont classés cancérigènes probable ou avéré (Benzo[a]anthracène , Benzo[a]pyrène, Benzo[b]fluoranthène, Benzo[k]fluoranthène, Benzo[g,h,i]pérylène, Chrysène, Indéno[1,2,3-cd]pyrène)
• 0,1 µg/L : valeur limite pour les HAP dans les eaux souterraines destinées à la consommation humaine (UE)
• 10–500 ng/L : concentrations médianes mesurées dans les eaux pluviales urbaines (Agence de l’eau Seine‑Normandie)

Partie 2 | Biodégradation des HAP et enjeux de traitement à la source

Dans les milieux urbains et périurbains, les sources d'hydrocarbures et de HAP sont multiples et continues. La combustion incomplète des moteurs génère des particules chargées en HAP qui se déposent sur les chaussées et les parkings. L'usure des pneumatiques, des plaquettes de frein et des enrobés bitumineux libère des fragments contaminés. Les fuites d'huiles et de carburants s'accumulent lentement mais durablement sur les surfaces imperméabilisées.

À chaque épisode pluvieux, ces polluants accumulés sont lessivés par le ruissellement et entraînés vers les ouvrages de collecte, les milieux récepteurs et les sols. Des études menées en aval de rejets d'eaux de ruissellement d'autoroutes montrent une augmentation des concentrations en HAP dans les sédiments, notamment en phénanthrène, pyrène et fluoranthène (CEREMA, 2019). La pollution est dite chronique — elle n'est pas liée à un incident mais à l'usage courant des surfaces imperméabilisées.

La répartition entre phase particulaire et phase dissoute est déterminante pour le traitement. Les HAP lourds s'adsorbent massivement sur les matières en suspension (MES) et les particules fines — cette fraction représente plus de 50 % de la charge polluante dans le ruissellement de chaussées (thèse LEESU/HAL, 2010). Les HAP légers restent en partie dissous : plus mobiles, ils constituent le principal risque de migration vers les nappes.

Données quantitatives : concentrations mesurées dans les eaux pluviales

• 10–500 ng/L Concentration médiane en HAP dans les eaux pluviales urbaines (Agence de l'eau Seine-Normandie)
• < 5 mg/L Concentration typique en hydrocarbures totaux dans les eaux de ruissellement chroniques — sous le seuil d'arrêt des séparateurs classiques (INSA Lyon / GRAIE)
• ×10 Augmentation des concentrations en HAP dans les sols tempérés depuis l'industrialisation (Wilcke et al., 2000 ; EMEP, 2020)

Conséquences environnementales et sanitaires

Les HAP font partie des polluants dont les effets négatifs sur les organismes vivants se manifestent à des concentrations de l'ordre du microgramme par litre, voire du nanogramme par litre — ce que l'Agence de l'eau Loire-Bretagne illustre par l'image d'un sucre dilué dans une piscine olympique.

Le benzo[a]pyrène, composé à cinq cycles, est ainsi utilisé comme indicateur de risque : il est classé cancérogène pour l’homme (groupe 2A) par le CIRC et fait l’objet de valeurs réglementaires spécifiques dans l’air, l’eau et les sols. D’autres sont classes cancérogène probables ou sont insuffisamment étudiés.

Effet cocktail

Dans les eaux pluviales, HAP, métaux lourds, alkylphénols et microplastiques coexistent systématiquement. Leurs interactions peuvent amplifier considérablement leurs effets respectifs — le phénomène dit « effet cocktail ». Les microplastiques, en particulier, peuvent agir comme vecteurs de HAP lipophiles vers les organismes aquatiques, renforçant la biodisponibilité de ces polluants au-delà de ce que leur concentration seule laisserait anticiper (Honda & Suzuki, 2020).

Contexte réglementaire et directives récentes

La Directive-Cadre sur l'Eau (DCE 2000/60/CE) classe 8 HAP parmi ses 41 substances prioritaires soumises à des Normes de Qualité Environnementale (NQE) strictes. L'OFB (Office Français de la Biodiversité) identifie les HAP — notamment le benzo[g,h,i]pérylène et l'indéno[1,2,3-cd]pyrène — comme les substances qui déclassent le plus fréquemment l'état chimique des masses d'eau en France. La valeur limite fixée pour les HAP dans les eaux souterraines destinées à l'alimentation en eau potable est de 0,1 µg/L — un seuil très exigeant qui justifie une attention particulière à la fraction dissoute.

À l'échelle nationale, les plans micropolluants successifs du Ministère de la Transition Écologique (2010–2013, 2016–2021, en cours) ont clairement orienté la stratégie vers la gestion à la source des eaux pluviales : favoriser l'infiltration, retenir les polluants avant tout rejet dans le milieu naturel. Cette orientation s'est traduite par un renforcement des exigences dans les études d'impact et les dossiers loi sur l'eau pour les projets d'aménagement soumis à autorisation ou déclaration.

Partie 3 | Solutions existantes pour la gestion des eaux pluviales et leurs limites

Séparateurs à hydrocarbures

Les séparateurs à hydrocarbures constituent historiquement la solution la plus répandue pour le traitement des eaux pluviales. Fondés sur la décantation et la flottation gravitaire des hydrocarbures libres, ils exploitent la différence de densité entre l’eau et les polluants flottants, et sont encadrés par la norme NF EN 858 (classes I et II). Leur efficacité est toutefois limitée : les concentrations chroniques en hydrocarbures dans les eaux pluviales sont généralement inférieures à leur seuil de fonctionnement, et ces dispositifs ne traitent pas la fraction dissoute. Enfin, le défaut d’entretien fréquent transforme ces équipements en sources potentielles de pollution accidentelle lors des épisodes pluvieux intenses.

Le cas des HAP : un angle mort réglementaire et technique

La norme NF EN 858 qui régit les séparateurs à hydrocarbures ne mentionne pas les HAP. Les tests de performance ne portent que sur les hydrocarbures totaux flottants. Pourtant, ce sont les HAP — et notamment leurs fractions dissoutes — qui posent les problèmes sanitaires et environnementaux les plus sérieux et qui déclassent les masses d'eau au sens de la DCE. Il existe donc un angle mort structurel entre la réglementation sur les séparateurs et les exigences de qualité de l'eau issues de la DCE.

Solutions végétalisées et SDUD

Les solutions végétalisées, telles que les noues paysagères et les filtres plantés de roseaux, s’inscrivent dans une approche plus écologique du traitement des eaux pluviales. Elles mobilisent les mécanismes combinés de filtration du substrat, d’adsorption et d’activité biologique de la rhizosphère, permettant une bonne rétention des matières en suspension et de certains métaux. Toutefois, leur efficacité sur les hydrocarbures dissous et les HAP reste limitée, variable et fortement dépendante de la nature des sols, du dimensionnement hydraulique et de l’état du couvert végétal. Leur performance dans le temps est conditionnée à un entretien souvent sous-estimé dans les projets et du traitement des déchets végétaux pollués.

Les Systèmes de Drainage Urbain Durable (SDUD) — incluant chaussées perméables, bassins d’infiltration, tranchées drainantes, jardins de pluie et toitures végétalisées — visent avant tout à maîtriser le ruissellement à la source et à favoriser l’infiltration plutôt que le rejet vers les réseaux. S’ils répondent efficacement aux objectifs hydrauliques et d’aménagement imposés par les politiques publiques actuelles, ils n’intègrent pas systématiquement de traitement spécifique des polluants. En l’absence de dispositifs dépolluants adaptés, ces ouvrages peuvent ainsi faciliter le transfert des hydrocarbures et des HAP vers les sols et les nappes phréatiques, faisant des SDUD non équipés un paradoxe environnemental en secteurs exposés aux pollutions routières et industrielles.

Aquatextiles et géotextiles dépolluants

Un aquatextile dépolluant est un textile technique conçu pour être intégré directement dans les structures d'infiltration des eaux pluviales. À la différence d'un géotextile, qui est conçu pour assurer une fonction mécanique de séparation, filtration ou protection, l'aquatextile dépolluant a pour fonction de traiter les eaux pluviales des hydrocarbures et HAP.

Son principe repose sur une analogie avec les propriétés naturelles d'épuration des sols : lorsqu'une eau de ruissellement traverse un sol riche en matière organique, les hydrocarbures sont fixés et progressivement dégradés par les micro-organismes présents. L'aquatextile dépolluant reproduit, systématise et optimise ce processus naturel dans une structure textile contrôlée, intégrée dans l'ouvrage d'infiltration lui-même.

Cette approche représente un changement de paradigme complet par rapport aux séparateurs : le traitement n'est plus un dispositif externe à vidanger et entretenir, mais un processus biologique continu, autonome, intégré dans la structure même de l'ouvrage. L'aquatextile traite plus particulièrement la phase dissoute — les deux vecteurs de transport des hydrocarbures et HAP dans les eaux de ruissellement.

Les ouvrages d'infiltration (noues, tranchées filtrantes, bassins enherbés) montrent que les HAP et les métaux traces sont principalement retenus dans les 50 premiers centimètres de sol ou de substrat filtrant, qui correspondent à la zone de dépôt des sédiments et à la couche de surface riche en matière organique (Agence de l'eau Seine-Normandie).

C'est précisément dans ce contexte que les textiles dépolluants prennent tout leur sens. Les aquatextiles OSMORIA® ont été conçus pour optimiser cette zone d'interface critique, en maximisant la capture des particules fines porteuses de HAP (phase particulaire) tout en offrant des conditions propices à l'adsorption de la fraction dissoute. Intégrés dans des ouvrages de gestion des eaux pluviales, ils permettent d'assurer une première barrière de dépollution robuste, dimensionnable et contrôlable, en amont des milieux récepteurs.

Conclusion

Les hydrocarbures et les HAP constituent une pollution chronique, diffuse et persistante des eaux pluviales. Les limites des solutions conventionnelles appellent un changement de paradigme : exploiter la capacité de biodégradation des HAP au plus près de la source. En intégrant une solution dépolluante active directement dans les ouvrages d’infiltration, comme les textiles dépolluants, comme les aquatextiles OSMORIA, apportent une réponse cohérente aux exigences de la DCE, aux objectifs de bon état chimique et aux contraintes opérationnelles des projets VRD.