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L’eutrophisation
#1
L’eutrophisation
[Image: resume.jpg]
1. Introduction générale
        Le phénomène de croissance excessive des végétaux en milieu aquatique a été identifie depuis des années cinquante, notamment dans les grands lacs américains et les lacs alpins ; il a ensuite été observé dans plusieurs fleuves, ainsi que dans des lagunes littorales, des estuaires et certaines baies. Le terme eutrophisation est apparu vers 1970, et sa signification vient du préfixe grec eu- « bien, dans de bonne condition» et de trophé, «nourriture», désignant ainsi un milieu riche en élément minéraux, et donc propice au développement des végétaux aquatique. A l’heure actuelle, le terme a une connotation négative et la communauté scientifique s’accorde pour dire que :
        L’eutrophisation est un accroissement de la biomasse végétale du à un enrichissement des eaux en élément nutritifs, qui entraine des dégradations ou des nuisances manifestes (accumulation de macro-algue, poussées intenses de phytoplancton, coloration des eaux, fortes désoxygénation, changement d’espèces, perte de biodiversité).
         Dans un milieu marin, le phénomène d’eutrophisation prend la forme soit d’une accumulation massive de grande algue verte sur le rivage, soit d’un développement important de cellules phytoplancton dans la masse d’eau pouvant aller jusqu’à la coloration et désoxygénation de celle-ci. L’étude des mécanismes physiques et biologiques intervenant dans l’eutrophisation d’un site permet d’en expliquer l’occurrence ; elle est aussi utile à la modélisation numérique du phénomène qui facilite l’estimation des apports en sels nutritifs acceptable sur un site donné. Enfin la détermination et le suivi du niveau d’eutrophisation des zones côtières passent par la surveillance, régie maintenant au niveau européen en application de la directive Carde sur l’Eau.  
         Ce dossier est extrait du rapport IFREMER suivant :
Ménesguen A., coord 2001. L’eutrophisation des eaux marines et saumâtre en Europe, en France .rapport Rapport IFREMER pour la commission Européenne, DEL/EC/01.02 
 
 
 
2. Généralité et définition
         L’eutrophisation est définie, au sens habituel comme l’enrichissement des eaux en nutriment essentiellement le phosphore et l’azote qui vont favoriser la croissance des végétaux (à la fois algue et macrophytes) pour finalement induire des efflorescence microalgue (eau colorées ) , des algues flottantes à la surface des eaux et des macrophytes  notamment des algues sur les rivages ou le fonds .
(MENESGUEN, 1990, p. 39 ; CEC ,1990 p. 241)
        Lors de sa dégradation ce matériel végétal provoque une déplétion des réserves en oxygène des plants d’eau qui retour induit des problèmes secondaire tels que la mortalité de poissons, la libération de gaz corrosif et autres substances indésirables tels que CO2, CH4, H2S, des substances organoleptique (responsable de gouts et d’odeurs), des toxines, ect
(Meybeck et al. 1989, p.107).
3. Problèmes généraux associés à l’eutrophisation, causes 
        Les problèmes les plus courants causés par l’eutrophisation des lacs, réservoirs et retenues sont portés dans le tableau.
        Les risques sanitaires présentés par les baigneurs sont dus à des pH élevés (dermatites, conjonctivites), à la gale des nageurs (schistosomiasis), dans les climats chauds, à la bilharziose et plus rarement, à des diarrhées dues à l’ingestion d’algue protectrices de toxine. Shistosomiasis et bilhariose sont indirectement liées aux macrophytes*qui offrent habitat et nourriture aux mollusques et oiseaux d’eau porteurs des cercaires vecteur de l’infection.
         Les algues bleues-vertes (cyanobactéries*) sont moins menaçantes pour l’homme que pour le détail qu’elles peuvent empoisonner. Cependant l’accumulation excessive de nitrate dans les eaux de boisson peut provoquer la méthémoglobinémie de l’enfant.
        Dans les eaux tropicales, la croissance de macrophytes* peut être un grave obstacle à la navigation et la pêche. La présence et la prolifération de la jacinthe d’eau (Eichhorniacrassipes) et des pelouses flottantes de lentille d’eau (Lemna) et de salvinie (Salvia spp) sont parmi les nuisances les plus graves dans les eaux chaudes. De sa région géographique d’origine Eichhornia a envahi le ceinture d’eau chaude de tous les continents durant ce siècle. Toutefois son expension n’est pas nécessairement due à la seule eutrophisation, ses différentes espèces sont maintenant décrites dans des eaux très variées, des eaux douces aux eaux légèrement saumâtres.
(Barret, 1989 ; Meybeck et al. 1989, p. 108)  
Tableau : problèmes liés à l’eutrophisation des plans d’eau
 
                                                                                         cause
                                                              Prolifération                       prolifération
            Problème                                  De microalgues                 de macrophytes
                                                              planctoniques                    et d’algues littorales                                                
1-altération de la qualité de l’eau
-Gout et odeur, couleur, filtration
floculation, sédimentation et                       +++                                        +
autres difficultés de traitement
-désoxygénation, formation de
 fer, manganèse, CO2, NH4                        ++                                         +
H2S
-corrosion de tuyaux et d’autres
Réalisations humaines
2-altération des usages récréatifs de l’eau
-Aspect inesthétique                                     ++                                        +
-Danger pour les baigneurs                            -                                         ++
-Risque sanitaires                                           +                                        +
3- altération des pêches
-mortalité de poissons                                     +                                         -
- production d’espèces
  Moins « nobles »                                          ++                                        ++
4-altération de la capacité de résistance des
Matériaux et des installations
Envasement colmatage des
tuyaux et des filtres, réduction                         +                                           +
 du débit
    Source : Meybeck et al, 1989, p.108
    +++ : Très fréquent, ++ : fréquent, + : quelquefois.
      L’eutrophisation est généralement considérée comme indésirable, car un plan d’eau eutrophe présente des caractéristiques rarement compatibles avec les utilisations auxquelles il est destiné (potabilisation de l’eau, zone de loisirs, irrigation) toutefois, il faut signaler que l’accroissement de la productivité à tous les niveaux trophiques caractéristiques du processus d’eutrophisation, peut dans certains cas, présenter par des aspects positifs. La recherche d’une productivité accrue pour la pisciculture ou d’autres formes d’aquaculture est un des rares cas ou l’eutrophisation n’est pas perçue négativement. En général, la production piscicole augmentation avec l’apport de nutriments, les lacs et les réservoirs eutrophes peuvent êtres d’excellentes  zones de pisciculture. La production totale de poissons est généralement plus élevée dans les eaux eutrophes mais elle comprend des espèces moins « nobles » qu’en eaux oligotrophes.
(Ryding et Rast, 1994, p. 36)
 
 
 
 
► Les causes  
       Dans la directive de la loi sur l’eau du 21/05/1991, l’eutrophisation est définie comme l’enrichissement de l’eau en élément nutritifs, notamment en composés de l’azote et /ou du phosphore, provoquant un développement accéléré des algues et des végétaux d’espèces supérieures qui perturbe l’équilibre des organismes présents dans l’eau et entraine une dégradation de la qualité de l’eau en question et peut avoir lieu naturellement, ou bien être le résultat d’une pollution anthropique.
       L’augmentation des concentrations en élément nutritifs comme l’azote et le phosphore dans l’eau va permettre un important développement d’algue microscopique que l’on appelle le bloom.
Au début de l’eutrophisation, les algues se développent et de la quantité d’oxygène dissous dans l’eau augmente dans un premier temps du fait de la photosynthèse puis chute rapidement ces organismes meurent, tombent sur le font et vont être dégradés.
Leur dégradation et leur minéralisation vont consommer de l’oxygène. Cette chute du taux d’O2 dans l’eau va causer la disparition de nombreuses espèces aquatiques. Parallélement, des algues toxiques vont proliférer en surface. L’eutrophisation provoque donc la mort du plan d’eau.
► Le phosphore, un facteur limitant
      Apport de phosphore est particulièrement dommageable dans les eaux stagnantes. Dans celles-ci comme pour l’agriculture, le phosphore et l’azote les deux facteurs limitant de la croissance de la végétation .cependant, ces deux élément ont des comportements différents et se présente pas dans les mêmes quantités dans l’eau d’une part, l’azote se trouve en excès dans l’air et peut être fixé directement par certains microorganismes lacustres, les cyanobactéries.ces dernières abondent dans les milieux eutrophes. D’autre part, les eaux sont naturellement pauvre en phosphore qui provient pour l’essentiel des apports extérieurs, notamment des rejets des eaux ou du lessivage des terres agricoles. Par conséquent, dans l’eau, le phosphore est le premier facteur limitant.
► Les facteurs favorisant l’eutrophisation
       De nombreux paramètres physico-chimiques peuvent accélérer le processus d’eutrophisation du plan d’eau :
     Une température élevée : les végétaux aquatiques prolifèrent particulièrement entre 15 et 20°C.
    Un éclairement fort : les espaces végétales aquatique recherchent un fort ensoleillement pour leur photosynthèse et par l’action de l’homme qui déboise le bord des rives ce phénomène est amplifie.
    Un courant faible : si le courant est faible les végétaux s’implantant plus facilement.
Par ailleurs, plus le courant est faible moins le milieu se renouvelle ce qui favorise le développement du phytoplancton.
  L’amplitude de variation de la ligne d’eau faible : le phénomène est d’autant plus important que l’on se trouve au niveau d’eaux stagnantes
   L’homogénéisation des conditions d’habitats des cours d’eau : une espèce prolifère d’autant plus facilement qu’elle rencontre un habitat favorable sur des grandes distances. Un habitat diversifie donc limite donc proliférations.
    Dans le cas de la retenue d’eau du barrage de Charlas, ces facteurs seront réunis (eau stagnante, temps de séjour important, habitat grand et homogène…) le risque d’eutrophisation n’est donc pas négligeable.
 Les conséquences de l’eutrophisation
Dans une retenue d’eau eutrophe, observera une augmentation de la biomasse algale ce qui diminue la transparence de l’eau.il y aura également un envasement du plan d’eau dû à l’accumulation de la matière organique son dégradée sur le fond. Cette matière organique va subir des fermentations qui vont dégrader une odeur putride. Le taux d’oxygène sera très faible et la biodiversité du plan d’eau va être très réduite. Beaucoup d’organismes supérieurs tels que les macrophytes, insectes, cnidaires, crustacée, mollusques, poissons… vont disparaitre.
En outre, certaines algues peuvent produire des toxines dangereuses pour la santé humaine.
L’eutrophisation entraine une dégradation du milieu aquatique et la mort biologique des plans d’eau.
Quelles sont les conséquences de l’eutrophisation ?
         L’eutrophisation d’un plan d’eau des préoccupations majeures au niveau environnemental et socio-économique dans la région. En effet, le plan d’eau ne peut plus fournir les services qu’on en attend ; on doit craindre les limites d’usage qu’apporte l’eutrophisation :
        Menace à la santé publique
La qualité de l’eau potable peut être sévèrement effectuée par l’eutrophisation accélérée. Lorsqu’une efflorescence de cyanobactéries apparait, en ne peut plus boire cette eau, car les cyanobactéries peuvent potentiellement relâcher de toxine pathogène.
Les couts de traitement de l’eau pour se protéger contre les toxines de cyanobactéries sont faramineux. Dans les cas, il devient dangereux de s’approcher du plan d’eau ou dy naviguer, car l’ingestion de toxines de cyanobactéries contenues dans les particules d’eau volatisées par le brassage de l’eau peuvent etre toxique. Il ne faut jamais oublier que le lac Memphrémagog est le réservoir d’eau potable utilisé par plus de
160 000 personnes.
       Dégradation des zones de baignade 
Il de vient moins intéressant de se baigner dans un lac rempli de végétaux ou dont le fond est recouvert de vase.
       Diminution de la qualité de la pêche
La pêche n’est plus intéressante, car les espèces d’intérêt sportif le plan d’eau.
       Perte du rôle du lac en tant que moteur économique
Puisque les abords du plan d’eau perdent leur particularité en tant que milieu de vie sain et agréable, il perd son pouvoir attractif et ne peut plus jouer le rôle de moteur de l’écotourisme de la région.
La valeur des propriétés du bassin versant s’en ressent nécessairement.
 
 Solutions expérimentales
Dans les lacs présentent des couches eutrophique, il est possible d’avoir des manques en oxygène. Ces conditions anaérobies à la surface des sédiments entrainent des dégagements de phosphate qui permettent aux algues de réaliser la photosynthèse et de produire plus de matière organique. Ce cycle peut être cassé grâce à une aération : injection d’air au fond des las empêche la stratification et, par conséquent,  la détérioration thermique de la qualité de l’eau.
         Une alternative, généralement plus chère, est d’éliminer les sédiments, ceci permettant, à la fois d’enlever la source interne de phosphore et aussi d’approfondir le lac.par le passé, une autre technique expérimentale pour empêcher le développement des nutriments ou pour accélérer leur évacuation, incluait un glaçage du fond des lacs (polyéthylène), un déchargement sélectif de Léau hypo limnique dans les réservoirs d’eau ou une dilution avec de l’eau d’une source oligotrophique.
         Grace à des expériences en laboratoire et sur le terrain, il été prouvé que l’argile humidifie s’accrochait aux cellules des algues, entraînent ainsi leurs enlisement. Quand de l’argile est pulvérisé sur la surface des eau souillées par des algues nocives, ces algues dont les cellules sont fixés à l’argile, deviennent chargée de son poids, et tombent au fond des eaux. Dans leur chute, les particules d’algue-argile se heurtent et recueillent plus d’algues, forment ainsi des masse de débris pelucheux appelées neige marine. Aux Etats –Unis, le traitement d’argile n’est pas encore autorisé comme stratégie de traitement pour les algues à fleur d’eau parce qu’il y a encore des doutes au sujet des conséquences écologiques de ce procédé. De nombreuses recherches sont effectuées pour découvrir comment ces débris en chute affectent les organismes des fonds des eaux. Read more:http://www.lenntech.fr/eutrophisation/autres solution.htm#ixzz1gGcGRTsT 
Les lutes contre l’eutrophisation
              L’eutrophisation est un révélateur témoignant de la limite des capacités épuratrice des milieux aquatiques .des moyens de lutte sont nécessaires et existant :
Diminuer l’utilisation de polluants eutrophisants des l’amont du bassin versant ;
Diminution l’utilisation de pesticides et leur arrivée dans les cours d’eau, ou, en                                      tuant de nombreux organismes, ceux-ci peuvent contribuer à l’eutrophisation ;
Utiliser rationnellement les engrais en agriculture (analyser la valeur agronomique des sols et privilégier les engrais naturels) ;
Aménager des bassins versants reconstituant des réseaux de bocage, talus, et bandes enherbées, suffisants en taille et cohérents avec le relief et pédologie ; le ruissellement des eaux pluviales peut faciliter l’entrainement de nutriments comme le phosphore qui seront mieux retenus si les capacités d’infiltration du sol sont restaurées :
Remplacer les phosphates des lessives par des agents anticalcaires sans impact sur l’environnement, tels les zéolites ;
Mieux éliminer l’azote et le phosphore dans des stations d’épuration (qui peuvent être équipées de procédés de dénitrification et de dé phosphatation)
D’arrêter tous les rejets de substance nutritive dans le cours d’eau pollué
D’enlever les algues qui pullulent dans le cours d’eau
D’aérer de façon mécanique le cours d’eau, pour accélérer le processus d’épuration globalement, de réduire ou de stopper la présence de phosphates ou de nitrates dans les engrais ou les produits ménagers.
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