Données de chimie liées à l’enrichissement trophique

Les paramètres qui suivent peuvent subir une certaine variabilité selon le niveau trophique naturel de l’hydrosystème concerné et le contexte hydrologique et saisonnier du moment, mais l'action de l'homme exerce une incidence déterminante sur leur évolution à moyen-long terme (eutrophisation) et sur l’atteinte de hautes valeurs dans les milieux aquatiques.

Les activités anthropiques génératrices de nutriments sont par exemple les fertilisations des parcelles agricoles, les pollutions domestiques et d’élevage, les rejets de STEP et d’industries agro-alimentaires... L’atteinte de valeurs élevées est un signe indiscutable d’enrichissement du milieu sous l’influence d’altérations anthropiques. Le compartiment diatomique des cours d’eau est un maillon biologique performant pour évaluer ce type de pollution.

- DBO5 (mg(O2)/l) : la Demande Biologique en Oxygène, mesure la quantité d'oxygène

consommée durant une incubation de 5 jours à 20 °C par les micro-organismes pour oxyder la matière organique. C'est donc une estimation de la quantité de matière

organique biodégradable. Ce paramètre est souvent révélateur d'une altération

anthropique par l'enrichissement du milieu en matières organiques. Les diatomées répondent bien aux différentes concentrations en matière organique, et ont pu être réparties en 5 classes selon leur affinité à la matière organique (Van Dam et al., 1994).

- DCO (mg(O2)/l) : la Demande Chimique en Oxygène mesure la quantité d'oxygène

nécessaire pour oxyder la matière organique contenue dans un échantillon, y compris la plus réfractaire, c'est-à-dire non biodégradable. Cela consiste en une oxydation chimique de l’échantillon. C'est donc une mesure très en rapport avec la matière

organique totale de l’échantillon d’eau, qu’elle soit biodégradable (valeur de DBO5)

ou réfractaire à la dégradation biologique.

- Azote Kjeldahl (NKJ) : il désigne la totalité de l’azote organique contenu dans une

eau, incrémenté de l’azote ammoniacal (NKJ = N organique + N ammoniacal). Des valeurs élevées témoignent de rejets organiques excessifs, d’anaérobiose du milieu ou encore de présence de matières toxiques, ces 2 derniers phénomènes bloquant les processus d’oxydation de la matière organique. Malheureusement, dans ce programme, ce paramètre n’a pas été assez systématiquement analysé alors qu’il est le plus représentatif de la composante azotée de pollutions organiques. A défaut, c’est le

paramètre ci-dessous (Ammonium), adjoint à la DBO5, qui a été utilisé dans le but de

formaliser le gradient de pollution organique. En effet, l’ammonification de l’azote organique (sous l’action de flores bactériennes ammonifiantes) est la première évolution de forme de l’azote organique déversé dans un hydrosystème.

- Ammonium (NH4+) : l'azote réduit soluble se retrouve sous 2 formes: l'ion ammonium

(NH4+) et la forme non dissociée, en milieu basique, l'ammoniaque (NH3). Cette dernière

forme, peu soluble, se retrouve alors à l'état gazeux (l'ammoniac) et, est toxique pour les poissons. De plus, l’oxydation in situ de l'ammonium et son évolution ultime vers la

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L'ammonium, issu des phénomènes d'ammonification (dégradation) de la matière organique (aval d'élevages ou de stations d’épuration) ou de lixiviation d'engrais agricoles ammoniaqués, est un témoin d'altération anthropique.

- Nitrates (NO3-) : Les nitrates constituent un indicateur indéniable d'altération

anthropique. Forme la plus oxydée de l'azote minéral, ils marquent la forme terminale de l'azote issu de la minéralisation des matières organiques fermentescibles (type effluents organiques, rejets de STEP, rejets d’élevage, rejets domestiques diffus…). C'est pourquoi on en trouve des quantités en accroissement vers l'aval des bassins versants. Outre cette source provenant de la minéralisation complète de matières organiques azotées au long des bassins versants, des apports directs sur les parcelles agricoles dans une optique de fertilisation azotée (épandage de nitrates, d'ammonitrate, d'apports organiques de type fumier et lisier) contribuent aussi de façon importante aux quantités trouvées dans les eaux. Lorsqu'ils sont absolument seuls, les nitrates exercent un impact relativement modeste sur la plupart des maillons biologiques des cours d’eau, qui se renforce cependant dès que d'autres stresseurs (ammonium, ou orthophosphates, ou demande en oxygène) viennent agir de façon cumulative. De plus, du fait du cadre normatif en place pour la potabilisation de l'eau, les nitrates constituent un critère de déclassement pour cet usage. Les diatomées répondent à la pression en nutriments azotés. Ainsi, les espèces Ouest-Européennes faisant notamment partie de la flore des Pays-Bas ont pu être affectées dans 7 classes de N-trophie en fonction de leurs affinités avec les nitrates et avec les autres formes de l’azote (Van Dam et al., 1994).

- Nitrites (NO2-) : forme transitoire entre NH4+et NO3- lors du phénomène de nitrification,

c'est un indicateur de l'intensité de minéralisation des matières organiques fermentescibles. Très toxique pour les poissons, cette espèce, relativement instable et fugace, se trouve normalement en concentration peu élevée dans l’eau.

- Azote (N) total dissous : c'est l'ensemble de l'azote organique et minéral dissous (ce

dernier incluant l'azote ammoniacal, les nitrites et les nitrates).

- Phosphore Total Dissous : il comprend les molécules de phosphates minéraux

(orthophosphates et polyphosphates) et les phosphates organiques. Ce descripteur a peu d’intérêt dans un contexte d’eau douce, ou il est très redondant avec les orthophosphates.

Il aurait mieux valu analyser le phosphore total sur eaux brutes, dont la partie non soluble serait reliée à du phosphore particulaire porté par les MES, donc représentative d’une altération anthropique génératrice de MES (qu’il s’agisse de l’érosion liée à des pratiques agricoles de type travail du sol, d’impacts terrigènes liés à des activités minières ou à des travaux de génie civil).

- Orthophosphates (H2PO4-, HPO42-, PO42-) : ce sont des sels minéraux de l'acide

phosphorique (H3PO4), ils sont issus de la dégradation des phosphates par les

bactéries. En l'absence d'anthropisation, les concentrations sont très faibles et liées à la biogéochimie du sol. Généralement, en concentrations limitantes, ils sont très vite assimilés par les végétaux et peuvent donc passer relativement inaperçus, en bouffées relativement instantanées et fugaces susceptibles d’échapper à la stratégie temporelle d’échantillonnage, alors que le milieu est déjà sous influence de phénomènes d’eutrophisation.

La source principale d’orthophosphates est liée aux effluents domestiques (détergents, eaux usées), aux eaux usées d'élevage et à la lixiviation (moins forte que pour les

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nitrates) des engrais phosphatés. Les diatomées répondent de façon très sensible à ce paramètre, cf. classification de trophie proposée par (Van Dam et al., 1994), qui revêt classiquement une importance déterminante dans le processus d’eutrophisation des cours d’eau et des plans d’eau.

- MES (mg/l) : les Matières En Suspension comprennent les matières minérales et organiques qui ne se solubilisent pas dans l’eau. Elles circulent sous forme de particules fines véhiculées par la colonne d’eau. Influencées par le régime pluviométrique et hydrologique, leurs concentrations varient avec les saisons. Elles peuvent rendre compte d'une altération liée à l'érosion d’origine anthropique (sols cultivés, origine minière, travaux publics…).