ÉLÉMENTS NUTRITIFS DANS LES EAUX DE SURFACE

le phosphore (P) et l’azote

Les principaux éléments nutritifs, soit le phosphore (P) et l’azote (N), sont des composants importants des engrais utilisés en agriculture, des déchets d’animaux et des eaux d’égout urbains. Le ruissellement à partir des terres agricoles et le rejet de déchets urbains dans des cours d’eau et des lacs provoquent l’enrichissement en éléments nutritifs et entraînent l’eutrophisation des eaux de surface. L’expérience dans les stratégies de lutte contre l’accumulation de phosphore en Amérique du Nord et en Europe montre que, dans certains cas, il est possible de renverser la vapeur lorsque des lacs présentent des concentrations excessives d’éléments nutritifs. La pollution par les nitrates dans les eaux souterraines devient un problème épineux dans bien des régions du monde.

Le phosphore et l’azote, qu’on trouve principalement sous leurs formes oxydées, à savoir les (PO₄^-3) et les nitrates (NO₃_), peuvent être utilisés comme indicateurs de l’impact environnemental de la population et de l’agriculture. Les concentrations plus élevées de phosphates observées dans certains cours d’eau de l’Europe de l’Ouest sont des signes de la charge de déchets urbains qui ne sont pas traités de façon adéquate pour la suppression du phosphore.

Les profils des nitrates et des phosphates dans les fleuves et rivières varient beaucoup d’un endroit à l’autre et sont très dépendants des variations hydrologiques. Lorsque les NO₃^- proviennent d’engrais, comme en Europe de l’Ouest, on en trouve des concentrations plus fortes en hiver, quand les sols dénudés sont lessivés lors des précipitations et de la fonte des neiges. Lorsque les NO₃^- ou PO₄^-3 sont dus à des sources ponctuelles, comme pour les eaux d’égouts urbains n’ayant subi qu’un traitement primaire et secondaire, on observe une dilution marquée proportionnelle au débit. Les NO₃^- et PO₄^-3 sont également absorbés par les algues et les plantes aquatiques dans les réservoirs, les lacs, les rivières et les fleuves, faisant varier encore davantage les concentrations d’éléments nutritifs.

Les faibles concentrations de phosphates dans le Mackenzie et le Waikato sont caractéristiques d’un impact très limité des activités humaines sur les bassins hydrographiques. Dans le cas du Huang He, la concentration des PO₄ ^-3 est aussi probablement limitée par de forts taux d’adsorption sur le loess en suspension qui est prépondérant dans toutes les facettes du régime hydrologique. Les variations des PO₄^-3 dans le Nil, l’Elbe et le Tage sont caractéristiques des multiples impacts de la présence des humains.

À partir des années 1960, on a commencé à déployer des efforts pour recueillir et traiter les eaux usées dans le bassin du Rhin. Les initiatives visant à diminuer la teneur en PO₄^-3 (voir le graphique) et en NH₄⁺ ont été fructueuses, mais la concentration de NO₃^- continue d’augmenter lentement, surtout à cause de l’utilisation d’engrais à base d’azote dans le bassin. Cette augmentation survient dans bien des cours d’eau de l’Europe de l’Ouest, comme la Tamise et la Seine (voir la réf. 18). Même si l’on réduisait radicalement les apports d’engrais, il y aurait quand même de fortes concentrations de NO₃- pendant 10 à 20 ans encore avant que l’on n’enregistre une diminution. Les prévisions indiquent que dans bon nombre de cours d’eau, on pourrait atteindre la norme de l’OMS relative à l’eau potable (soit 50 mg de NO₃/L) dans l’avenir.

Les concentrations de phosphate et leurs variations saisonnières observées sont très dépendantes des rejets d’eaux usées domestiques et des activités d’agriculture intensives qui utilisent des engrais à base de phosphore. Environ la moitié des phosphates dans les eaux d’égouts urbains proviennent de détergents qui en contiennent, et l’autre moitié, des déchets humains et animaux. Le profil du fleuve Murray illustre bien cette variabilité, les stations d’amont montrant une concentration équivalente aux conditions d’origine et les zones d’aval subissant l’influence des activités génératrices de pollution.

Dans la plupart des cours d’eau de l’Amérique du Sud, les concentrations de nitrates seraient très faibles, soit moins de 0,88 mg de NO₃^-/L. On trouve des concentrations similaires dans des rivières et fleuves du nord du Canada, certains cours d’eau de la Sibérie et la plupart des rivières et fleuves de l’Afrique. Dans ces cours d’eau, les nitrates sont toujours une composante très secondaire du bilan ionique. Les faibles concentrations de NO₃^- comme celles-là sont plus que 50 fois plus faibles que la norme de l’OMS relative à l’eau potable (50 mg de NO₃^-/L).

Silice

La silice est un élément nutritif important dans la production de diatomées, un groupe d’algues très communes, et est absorbée au début de la saison de croissance. Les concentrations de SiO₂ peuvent limiter la production de diatomées si elles sont très faibles dans les eaux de surface. C’est particulièrement le cas dans les lacs et les réservoirs.

Dans les cours d’eau, les concentrations de silice en solution dépendent principalement des types de roches d’origine dans un bassin fluvial. En Océanie, une concentration maximale est notée pour les bassins renfermant des roches volcaniques, comme le Waikato en Nouvelle-Zélande. Le climat est aussi un facteur, les concentrations maximales étant enregistrées dans les régions chaudes, par exemple dans les bassins du fleuve Flinders et de la rivière Burdekin, dans le nord-est de l’Australie. Les concentrations de SiO₂ sont plus faibles dans les lacs et réservoirs d’aval en Australie, comme ceux qui sont situés dans le bassin du fleuve Murray et de la rivière Darling.