Les causes de l’eutrophisation
Cette forme particulière de pollution est due à un apport excessif en nutriments et en matières organiques biodégradables issus de l’activité humaine. Elle s’observe surtout dans les milieux aquatiques dont les eaux sont peu renouvelées : les lacs.
Ces nutriments proviennent principalement des phosphates (Contenus dans les dans les détergents (33%); dans les résidus métaboliques (28%); dans les engrais agricoles (18%) dans l’installation d'élevages (13%); et utilisés dans l’industrie (6%)), et des nitrates contenus dans les engrais azotés.
L’eutrophisation due aux pollutions, encore appelée dystrophisation, ressemble beaucoup à l’eutrophisation naturelle. Cependant, elle est beaucoup plus rapide, car le milieu reçoit beaucoup plus de nutriments qu’en situation naturelle ainsi que des matières organiques biodégradables.
En milieu lacustre, la dystrophisation se manifeste de la manière suivante :
· Les matières organiques biodégradables sont dégradées par les bactéries aérobies présentes dans le milieu. Mais parce qu’il consomme beaucoup d’oxygène, ce mécanisme provoque un premier appauvrissement en oxygène dissous. Cela aura une influence sur les espèces vivantes présentent dans le milieu que nous expliqueront lors de ce TPE.
· L’excès de nutriments, de son côté, entraîne une multiplication en surface du phytoplancton et de certaines plantes aquatiques qui en mourant augmentent encore les quantités de matières organiques biodégradables présentes dans le milieu. Les bactéries aérobies, qui vivent dans les profondeurs où se déposent ces matières organiques, prolifèrent et consomment progressivement tout l’oxygène des eaux profondes qui ne peuvent se ré-oxygéner en raison du faible brassage des eaux.
· On observe alors une différence de plus en plus marquée entre les eaux proches de la surface, très oxygénées, et les eaux profondes, totalement désoxygénées et non éclairées, car la prolifération des algues en surface empêche toute pénétration de lumière. Dans ces profondeurs, la vie disparaît peu à peu : les espèces animales et les bactéries aérobies meurent asphyxiées. Au bout d’un certain temps, seules les bactéries anaérobies survivent dans ce milieu dépourvu d’oxygène : elles se multiplient et provoquent la fermentation de toute la matière organique accumulée, libérant des gaz nauséabonds (hydrogène sulfuré et ammoniac) et du méthane.
Les nitrates dans l’eau
Dans les régions agricoles, on peut trouver de fortes concentrations de nitrates dans l’eau, souvent dans des puits aménagés près d’installations de logement du bétail construites depuis longtemps. Les nitrates peuvent être lessivés vers les aquifères souterrains et contaminer les eaux de puits. L’ampleur de la contamination et sa rapidité dépendent à la fois du type de sol et de la profondeur de la source d’eau. Le lessivage des nitrates se produit plus facilement dans les sols sablonneux légers que dans les sols argileux.
Les puits de surface sont plus souvent contaminés que les puits forés dans les aquifères profonds. Les fortes pluies et les inondations ont également une incidence sur la quantité de nitrates qui atteint à la fois les eaux souterraines et les eaux de surface.
La présence de nitrates dans l’eau soulève deux préoccupations importantes:
· De fortes concentrations de nitrates dans les cours d’eau et les lacs favorisent la croissance des algues et dégradent l’habitat des poissons, d’autres organismes aquatiques et de la faune.
· De fortes concentrations de nitrates dans l’eau potable peuvent avoir des effets néfastes sur la santé
Le processus d’eutrophisation des lacs (Voir aussi la maquette)
Mécanisme :
Dans un milieu aquatique, les végétaux (phytoplancton, algues et végétation des rives) sont les premiers éléments d'une chaîne alimentaire. Si l'on déséquilibre leur croissance, c'est tout le milieu qui est touché.
Les phosphates sont des nutriments des végétaux, c'est à dire qu'ils permettent leur croissance. Lorsqu'on apporte des phosphates en excès dans le milieu, les végétaux vont se développer très fortement. On assiste donc à une explosion de la vie dans le milieu : végétaux et animaux deviennent de plus en plus nombreux.
Cependant, si dans cette première partie, l'effet des phosphates peut paraître bénéfique, on constate rapidement des conséquences néfastes. En effet, la formation d'une couche de végétation en surface empêche la lumière de traverser l'eau. Or les végétaux ont besoin de lumière pour produire l'oxygène (pour effectuer la photosynthèse); donc les algues situées au fond du milieu ne produisent plus d'oxygène.
De plus, les végétaux qui se développent en grand nombre meurent aussi beaucoup. La matière morte se dépose alors sur le fond. Des bactéries sont chargées de transformer cette matière morte : ce sont des bactéries aérobies, c'est à dire qu'elles consomment de l'oxygène (sans ces organismes, la matière morte s'accumulerait, ils sont donc indispensables au bon fonctionnement de l'écosystème.)
Or plus il y a de matière morte sur le fond, plus les bactéries vont être nombreuses et plus elles vont consommer de l'oxygène. Donc, le résultat indirect de l'ajout de phosphate est que le plan d'eau s'appauvrit en oxygène (l'oxygène de l'atmosphère se dissout dans l'eau, mais à cause de différents phénomènes, il ne parvient pas aux couches profondes.)
Ce manque d'oxygène provoque la disparition des espèces "exigeantes" : la biodiversité du plan d'eau est réduite.
De plus, les bactéries aérobies qui minéralisent la matière morte ne peuvent donc plus fonctionner. Elles sont alors remplacées par d'autres bactéries, dites anaérobies, qui n'ont pas besoin d'oxygène. Cependant ces nouvelles bactéries en "travaillant" produisent des gaz nauséabonds (ammoniac, hydrogène sulfuré) et parfois des substances toxiques pour toutes les autres espèces du milieu.
Cela aboutit à la mort du milieu et la qualité de l'eau s'en trouve diminuée : elle est impropre au traitement et dangereuse pour les loisirs aquatiques.
Un peu de vocabulaire…
Phosphates : Sel résultant de l’action d’un des acides phosphoriques avec une base.
Nitrate : Sel de l’acide nitrique.
Milieu lacustre : lac
Bactéries aérobies : micro-organisme unicellulaire qui ne peut se développer de manière optimale qu’en présence d’air ou d’oxygène libre.
Phytoplancton : végétal.
Brassage des eaux : nettoyage des eaux.
Prolifération : multiplication des cellules vivantes.
Bactéries anaérobies : micro-organisme unicellulaire qui peut se développer sans la présence d’air ou d’oxygène libre.
Aquifères : couche de terrain ou une roche, suffisamment poreuse (qui peut stocker de l'eau) et perméable (où l'eau circule librement), pour contenir une nappe d'eau souterraine. Une nappe d'eau souterraine est un réservoir naturel d'eau douce susceptible d'être exploitée.