Les eaux pluviales urbaines peuvent véhiculer de nombreux polluants à des niveaux de concentration élevés. Les métaux toxiques représentent une part non négligeable de ces polluants. Lors de ce travail, nous avons effectué une caractérisation physico-chimique du plomb, du zinc et du cadmium dans les eaux transitant en réseau séparatif et unitaire par temps de pluie. Dans ce but, la teneur totale et la répartition des métaux dans les échantillons dissous et particulaires ont été déterminées. Le schéma de spéciation utilisé comprend deux fractions pour les métaux dissous: (biodisponible et stable) et cinq fractions pour les métaux particulaires (échangeable, acido-soluble, réductible, oxydable et résiduelle). Six sites d'étude ont été retenus: le poste de relevage de Courcelles sur le boulevard périphérique de Paris (réseaux séparatif), le bassin de retenue en eaux de la Ferme de Savigny (réseau séparatif), le collecteur de la Morée (réseau séparatif) et le bassin de retenue, sec et revêtu, de la Molette (réseau unitaire) dans le Département de la Seine-Saint-Denis, le pré-bassin de l'exutoire d'un réseau séparatif dans le lac de Créteil (Département du Val-de-Marne) et le bassin de retenue, sec et revêtu, de Béquigneaux (réseau séparatif) à Bordeaux. Dans tous les sites considérés, la concentration totale du plomb dissous est inférieure aux concentrations maximales établies par la Directive Européenne pour les eaux de surface destinées à la fabrication de l'eau potable. Pour le zinc dissous, cette limite est dépassée dans le collecteur de la Morée et dans le bassin de Béquigneaux. En ce qui concerne le cadmium, les mesures effectuées sur tous les sites excèdent cette norme. La spéciation des métaux dissous a montré que le zinc et le cadmium se trouvent principalement sous des formes biodisponibles. Par contre le plomb se trouve généralement sous des formes stables. Quel que soit le site, les concentrations métalliques des sédiments ont été supérieures aux teneurs naturelles du Bassin Seine-Normandie, aux teneurs trouvées dans les sédiments de la Seine ainsi qu'aux limites établies en France pour une utilisation agricole des boues de station d'épuration. Dans les bassins de Béquigneaux et de la Molette les trois métaux toxiques (plomb, zinc et cadmium) sont transportés à plus de 90 pourcent sous des formes particulaires. Les efficacités calculées pour l'épuration des eaux dans ces bassin ont été d'environ 90 pourcent pour les trois métaux. La spéciation des métaux associés aux sédiments démontre que la distribution des métaux dépend essentiellement du site. Au poste de relevage de Courcelles, les trois métaux se trouvent principalement dans les fractions échangeable, acido-soluble et réductible. Dans la fraction résiduelle, des quantités minimes des métaux ont été trouvées . Par contre dans les bassins de Béquigneaux et de la Molette, le plomb se trouve en quantité importante dans la fraction résiduelle, le zinc dans la fraction acidosoluble et réductible, le cadmium dans la fraction réductible et le cuivre dans la fraction oxydable. Ceci signifie que le zinc et le cadmium sont potentiellement plus relargables dans le milieu aqueux que le cuivre et le plomb. Par ailleurs, la mobilité des métaux particulaires, en particulier du plomb, semble proportionnellement diminuer de l'amont vers l'aval dans les réseaux d'assainissement. Ce phénomène indique une modification des caractéristiques des solides transportés par les eaux de ruissellement urbain au cours de leur séjour en réseau.