La pollution des milieux naturels et des écosystèmes

Les activités domestiques et industrielles rejettent des polluants qui peuvent dénaturer les

écosystèmes. Les stations d’épuration touchent principalement les milieux aquatiques et les

sols agricoles via l’épandage des boues. Deux phénomènes peuvent affecter les milieux

naturels : l’eutrophisation et la pollution écotoxique. Ces pollutions dégradent la qualité des

milieux naturels et en menace par conséquence les usages.

2.5.1/ L’eutrophisation

L’eutrophisation d’un milieu aquatique se caractérise par l’enrichissement en matières

nutritives qui entraîne une série de perturbations sur l’écosystème, tels que l’accroissement de

la production d’algues et de macrophytes, la baisse de la concentration en oxygène, la

dégradation de la qualité de l’eau… L’eutrophisation est conditionnée par deux types de

facteurs :

- des conditions physiques : température, luminosité, turbidité,

Les facteurs physiques déterminent les zones à risques : milieux où l’eau se renouvelle

lentement, comme les lacs profonds, les bras morts de rivières… et les périodes à risques :

l’été quand la chaleur et l’ensoleillement favorisent le développement des végétaux. L’apport

de nutriments constitue bien souvent le facteur déclenchant de cette pollution. L’excès de

matières nutritives, sous l’action de la lumière et de la chaleur, conduit à un développement

rapide et excessif d’algues. Le premier impact est donc une gêne visuelle. Lorsque ces algues

meurent, elles se décomposent et augmentent ainsi la charge organique biodégradable. Les

bactéries aérobies qui s’en nourrissent consomment alors l’oxygène du cours d’eau. Or en

l’absence d’une circulation suffisante des eaux et lorsque la température est élevée (et donc la

solubilité de l’oxygène dans l’eau plus faible), le milieu peut se retrouver en anoxie, voire en

anaérobie. Le manque d’oxygène engendre ainsi la mort des animaux aquatiques, permet des

fermentations qui produisent des composés sources de mauvaises odeurs. Il peut également

entraîner dans certains cas une augmentation des concentrations en fer et en manganèse, ce

qui nuit à la potabilisation de l’eau. Enfin l’eutrophisation amplifie les variations quotidiennes

du pH qui peut atteindre des valeurs très élevées en milieu de journée (supérieures à 10). Or

pour des pH supérieurs à 8,5, une grande partie de l’ammonium est sous la forme non ionisée

(ammoniac) et donc particulièrement toxique pour la faune [RYDING, 1993].

Les principaux nutriments responsables de l’eutrophisation sont les différentes formes de

phosphore et d’azote. Les phosphates proviennent de l’agriculture, par lixiviation des engrais,

et des activités humaines (déjections humaines, détergents et lessives, industries) via les

stations d’épuration. L’azote provient essentiellement de l’agriculture, par le lessivage des

sols qui entraîne les nitrates des engrais synthétiques ou des lisiers. Les stations d’épuration

rejettent également de l’azote sous forme de nitrate, d’ammonium et exceptionnellement sous

forme organique.

Le phosphore est généralement le paramètre limitant. Dans les cellules algales, le rapport de

l’azote sur le phosphore est compris entre 7 et 10. Par conséquent, une eau caractérisée par un

rapport N/P > 10 fait du phosphore le facteur limitant, alors que si N/P < 7, c’est l’azote qui

limite la croissance algale. Cependant, un rapport N/P < 7 favorise le développement des

cyanophycées, au détriment des diatomées et des chlorophycées, puisque ces algues sont

capables de fixer l’azote atmosphérique.

Le développement des cyanophycées représente la forme d’eutrophisation la plus inquiétante.

Lorsque la concentration en phosphore, paramètre limitant, est suffisante, le développement

des cyanophycées peut continuer de façon quasi autonome grâce au cycle de décomposition

puis de relargage du phosphore piégé dans les sédiments. Les cyanophycées, en plus de

provoquer une eutrophisation du milieu, peuvent s’avérer toxiques en cas d’usage pour la

production d’eau potable. En effet, la destruction de ces algues libère des toxines dangereuses

2.5.2/ L’écotoxicité

La pollution écotoxique affecte la faune et la flore de la même manière que le font les

substances toxiques sur la santé humaine. Les mêmes molécules sont concernées : métaux

lourds, composés traces organiques, pesticides, phytosanitaires… D’autres composés, qui ne

sont pas nécessairement directement toxiques pour la faune ou la flore, peuvent fortement

perturber le milieu. Par exemple, le rejet de sels (chlorures…) dans un cours d’eau peut en

modifier l’équilibre ionique, entraînant des problèmes de régulation osmotique chez les

poissons.

L’écotoxicologie doit tenir compte des facteurs suivants :

- l’effet d’un toxique : il est variable d’une espèce à l’autre, et souvent même à

l’intérieur d’une même espèce en fonction du stade de développement (larve, alevin,

adulte…). Ainsi, tandis que l’impact sur la santé se concentre sur une seule espèce,

l’écotoxicité doit étudier l’ensemble des animaux et des végétaux d’un écosystème, ce

qui représente un travail beaucoup plus long. L’expérience des spécialistes a permis de

simplifier les études par l’analyse d’espèces particulièrement sensibles ou

représentatives d’un état écologique du milieu.

- le transfert des polluants : il aboutit à des évolutions importantes de la concentration du

polluant de la source d’émission à la cible. Ainsi on observe des phénomènes de

bioaccumulation dans les organismes, ou de dilution des toxiques dans le milieu… Les

substances peuvent aussi être stockées puis être relarguées quand les conditions du

milieu changent. C’est le cas des métaux lourds qui s’accumulent dans les sédiments et

dans les sols.

- l’évolution du toxique : les molécules peuvent subir des transformations dans le milieu,

ce qui augmente ou diminue leur toxicité. Par exemple, les substances organiques ont

une durée de vie au bout de laquelle elles se dégradent. La toxicité des métaux dépend

de leur état d’oxydoréduction.

A l’échelle d’un écosystème, les composés toxiques vont surtout modifier la biodiversité : les

espèces sensibles vont laisser la place aux espèces résistantes à la pollution [GAUJOUS,

1995].

2.5.3/ Les usages du milieu naturel

En ce qui concerne les milieux aquatiques, la pollution de l’écosystème peut avoir des

conséquences nuisibles sur certains usages de l’eau. On peut classer ces usages en trois

catégories [WOLFF, 1994]:

- la captage de l’eau : il est destiné à la production d’eau potable, l’irrigation,

l’industrie. L’eau prélevée dans le milieu naturel doit être de grande qualité

physico-chimique et biologique pour satisfaire cet usage,

- la pisciculture et la conchyliculture : elles doivent être pratiquées dans des zones

préservées des pollutions. En effet, les poissons sont très sensibles aux chocs

anoxiques et aux surcharges organiques. Par ailleurs, les coquillages, plus résistants,

accumulent les substances toxiques par filtration, ce qui peut en interdire leur

commercialisation pour éviter les risques d’intoxication dans la chaîne alimentaire,

- les activités de loisirs liées à l’eau (baignade, pêche…) : les activités de baignade

nécessitent une bonne qualité microbiologique de l’eau. La pêche nécessite de

préserver une qualité d’eau suffisante pour la survie et le développement des poissons.

De façon générale, les activités de loisirs doivent être à l’abri des pollutions visuelles :

le milieu naturel doit présenter un cadre de vie agréable. La couleur, la transparence de

l’eau, la présence de flottants, l’émanation d’odeurs sont des impacts qui éloignent les

touristes et autres usagers de l’eau.

D’autres usages de l’eau, comme la navigation, ne sont pas sensibles à la pollution des

milieux naturels.

En ce qui concerne le sol, l’épandage des boues d’épuration doit garantir la pérennité des

surfaces agricoles et la qualité agronomique et sanitaire des produits cultivés. Ainsi la

présence de micropolluants métalliques ou organiques est particulièrement surveillée pour

éviter l’accumulation des toxiques dans les sols et la mort des cultures. Si la destruction

complète des végétaux est rarement atteinte, les agronomes veillent à ce que ces polluants ne

nuisent pas à la baisse des rendements, conséquence d’une mauvaise santé des plantes. Par

ailleurs, il est interdit d’épandre des boues sur des surfaces maraîchères pour éviter la

contamination des légumes par des pathogènes.

Dans le document Analyse de cycle de vie appliquée aux systèmes de traitement des eaux usées : (Page 43-46)