Dans cet article, nous nous intéressons aux questions liées à l'estimation des quantités d'émissions azotées et des courbes de coût marginal d'épuration dans le bassin d'un cours d'eau. L'application et les calculs empiriques sont réalisés pour les secteurs d'activité et les régions du bassin rhénan. Dans un premier temps, nous revenons sur les objectifs environnementaux formulés par la Commission Internationale pour la Protection du Rhin. L'intégration des contraintes de régulation existantes dans le cadre formel d'analyse est également discutée. Dans un second temps, l'estimation des composantes du modèle d'évaluation, à savoir les fonctions de quantités d'émissions et les courbes de coût marginal de réduction associées est détaillée. Les émissions sont notamment obtenues à l'aide d'un modèle hydrologique calibré pour le bassin Rhénan. Les courbes de coût marginal d'épuration sont estimées à partir des résultats d'un modèle microéconomique d'optimisation. Les résultats mettent en évidence les différences importantes de coût marginal d'épuration qui existent entre les différents types de sources et entre les régions du bassin. Cela nous permet d'envisager des gains d'efficacité substantiels par rapport à une régulation avec un objectif uniforme telle qu'elle est actuellement préconisée et appliquée.