Pour appréhender la coévolution des grandes villes européennes avec leurs environnements aquatiques, il est indispensable de disposer d’informations sur la longue durée pour évaluer les effets spécifiques dus à l’urbanisation et à l’industrialisation à partir du milieu du XIXe siècle. Les quatre métropoles étudiées - Berlin, Bruxelles, Milan et Paris - présentent des configurations ville rivière réceptrice (respectivement Spree/Havel, Zenne, Lambro, Seine) très différentes tant par la disposition hydrologique au départ de leur développement (tête de bassins vs situation au fil de la rivière, présence de lacs et de nappes souterraines, rapport population/débit fluvial) que par les aménagements graduels au fil des siècles (canal, usine de potabilisation, épuration des eaux usées par lagunage puis en station d’épuration). La notion utilisée de trajectoire de qualité correspond à la mise en relation sur la longue durée de l’évolution de l’état de la rivière avec celle de sa surveillance par les sociétés urbaines et des réponses apportées. On précise ici l’importance de la périodisation, au regard des nouveaux types de pressions et de dégradation des milieux aquatiques et pour indiquer l’émergence d’une période scientifique et technique de surveillance de l’état chimique et biologique du milieu aquatique (en 1874 la première mesure de l’oxygène dans l’eau par Gérardin et Boudet à Paris ; l’élaboration de l’indice saprobie dès 1902 à Berlin). Différentes trajectoires peuvent être établies pour décrire les altérations subies par les cours d’eau comme celle de l’oxygène dissous pour les pollutions domestiques, des contaminations métalliques pour l’industrie et des poissons pour les fonctionnalités des cours d’eau. Ces trajectoires sont établies entre 1850 et 2010 à l’échelle du bassin versant des quatre villes pour tenir compte des transformations du lit des cours d’eau et de l’élargissement progressif des zones de prélèvement d’eau et de rejet des eaux usées et de leurs effets. Les données pour retracer les trajectoires de l’état des rivières sur la longue durée ne sont pas fournies par les gestionnaires des cours d’eau, soit parce qu’elles n’existent pas, soit parce qu’elles n’étaient pas encore exploitées : elles sont reconstruites à partir d’archives historiques (pour les poissons et l’oxygène dissous) ou en ayant recours à l’analyse de carottes sédimentaires (pour les métaux) et à des sorties de modèles pression-état (modèle Seneque du PIREN-Seine pour la pollution domestique). Elles sont établies à des lieux précis du couple ville-rivière selon les types de qualité : à l’aval de la ville pour l’oxygène dissous, sur des segments de cours d’eau urbains pour les poissons. Les trajectoires montrent dans les quatre villes une période de dégradation intense dès la fin du XIXe siècle avec des pollutions par les rejets d’eaux usées désormais concentrées et chroniques et l’altération des milieux physiques avec la couverture des petits cours d’eau comme la Zenne transformée en collecteur, la canalisation pour le transport des plus grands cours d’eau comme la Spree et la Seine et leur dégradation par les rejets d’eau usées. Nous trouvons des impacts jusqu’aux estuaires et d’autres en amont des villes ou sur des bassins voisins : les systèmes ville rivière doivent s’analyser à l’échelle du bassin versant en entier. Les résultats obtenus pointent une absence de causalité entre la connaissance de la qualité des cours d’eau, sa surveillance et les décisions prises, avec de grandes différences entre les choix d’équipement des quatre villes. Ils confirment le caractère spécifiquement urbain de certaines pollutions (métallique) ou celui irréversible de certaines altérations, comme pour les communautés piscicoles à Milan en milieu méditerranéen.