La concentration des élevages (pollution organique) L’utilisation d’engrais, de pesticides… (pollution chimique)





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date de publication05.10.2017
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STHE : pollution eau CaPLP





Pollution de l’eau = dégradation de ses qualités naturelles, provoquée par l’homme et ses activités. Elle perturbe les conditions de vie de la flore et de la faune aquatiques et compromet les utilisations de l’eau et l’équilibre du milieu aquatique.

Ces pollutions peuvent entraîner divers types de nuisances : augmenter la mortalité de certaines espèces animales ou végétales jusqu’à parfois les faire disparaître, altérer leurs capacités physiologiques, détériorer la qualité de l’eau au point de la rendre impropre à certains usages, comme l’alimentation humaine



Chronologie des principales sources de pollution des eaux continentales dans les pays industrialisés, d'après C. Lévêque, Écosystèmes aquatiques (Hachette, 1996).

  1. Sources des différentes pollutions


  • Pollution urbaine :

Utilisation domestique (eaux vannes+ eaux ménagères) soit environ 150L/hab/j (pollution organique+chimique : produits ménagers)

Eaux de voirie, eaux de pluie, eaux usées collectives : 500L/hab/j

  • Pollution industrielle : 60% de la pollution totale en France :

Organique (industries : agro-alimentaire, du papier…), chimique (tannerie, textiles…), physiques (réchauffement : centrales thermiques…), MES : matières en suspensions…

  • Pollution agricole :

Plus difficile à localiser, donc à quantifier alors que la pollution industrielle est souvent proche du lieu polluant. La pollution agricole est donc diffuse, et fonction de :

La concentration des élevages (pollution organique)

L’utilisation d’engrais, de pesticides… (pollution chimique)


  • Pollution accidentelle : déversement de produits polluants de toute sorte
  1. Nature et origine des différents polluants

    1. Polluants chimiques


LES NITRATES (NO3-) : voir annexe

Normes : 50mg/L selon l’OMS

Augmentation de la concentration dans les années 50 et elle se poursuit encore dans la plupart des régions du globe.

La décomposition des substances azotées (protéines…) conduit naturellement à la production de nitrates ; ceux ci sont absorbés par les plantes pour leur croissance.

ORIGINE : voir annexe

2/3 agricole : élevage (déjections) et agricole (engrais azotés) … difficile à quantifier, mais par sur-épandage ou orage on observe une augmentation des concentrations

1/3 industries + domestiques : eaux usées. Les stations d’épurations sont de véritables passoires à nitrates d’origines domestiques et industrielles. Concernant les industries : eaux usées, fabrication d’engrais.


Conclusion : les nitrates sont à la fois d’origine :

naturelle : cycle de l’N,

industrielle : engrais,

agglomération non équipées de réseau d’égouts, de station de dépollution azotée,

élevages et agriculture : non traitement des lisiers, utilisation mal contrôlée d’engrais.



LES PHOSPHATES

Origine : sources agricoles (engrais) et industrielles, déjections humaines et de détergents ou lessives phosphatées.

En Europe de l’Ouest, la pollution ponctuelle par les phosphates est estimée à 3,5 grammes par habitant et par jour : 1,2 gramme provient des excréments humains, et le reste surtout des détergents. En matière de pollution diffuse, on estime que 0,5 à 2,5 % du phosphore des engrais utilisés est entraîné par l’eau, lors du lessivage des sols cultivés par les eaux de pluie et de drainage.

PESTICIDES

Les différentes classes de pesticides

Classes de pesticides

Fonctions ou rôles

Exemples

Les INSECTICIDES

Ils détruisent les insectes nuisibles mais aussi les acariens, pucerons et œufs de larves.

     -    Les organochlorés (ex : lindane, DDT,..)
-         Les esters phosphoriques
- Les carbamates

Les chloronicotiniles : gaucho

Les FONGICIDES

Ils luttent contre tous les champignons phytopathogènes. ( La rouille des céréales, la piriculariose du riz, … )

 - Les dérivés du mercure

 

Les HERBICIDES

Ils éliminent les mauvaises herbes de façon sélective ou totale

-   Les dérivés de l'acidephénoxy- acétique
-         Les triazines
-         Les pyridines       chlorés

Les RODENTICIDES

Ils luttent contre les rongeurs

         - Antivitamine K

Les NEMATOCIDES

Ils détruisent les vers parasites

- Souvent les mêmes que les insecticides

Caractéristiques de leur comportement dans l’environnement :

    • aptitude à migrer

    • persistance

    • solubilité

    • affinité pour les supports solides

Parmi les molécules les plus redoutées, on notera en particulier :

    • l’atrazine,

    • la simazine,

    • le lindane

    • le gaucho (destruction des abeilles)

Ils sont peu biodégradables, donc atteignent les nappes par percolation et s’y concentrent

ORIGINE :

    • agriculture

    • industries les fabricant


EFFETS BIOLOGIQUES DES PESTICIDES

Pesticides

Mode d'action

Effets



Directs

Insecticides

-         "Poison physique" qui entraîne la mort par déshydratation et asphyxie

( huiles minérales qui obstruent les voies respiratoires )

-         "Poison biochimique" qui provoque une atteinte des voies digestives ou nerveuses

Appauvrissement de la flore et des arbustes

Destruction de population animale par toxicité comme les oiseaux

 

Herbicides

-         Bloquent la respiration cellulaire

-         Bloquent la photosynthèse

-         Perturbent la synthèse des protéines

-         Empêche la division cellulaire

Accumulation des produits toxiques chez les animaux qui contaminent ensuite l'homme

Indirects

Fongicides

-         Bloquent la respiration cellulaire

-         Bloquent l'oxydation du glucose

-         Bloquent la synthèse des acides nucléiques

-         Empêchent la division cellulaire

Empoisonnement secondaire

Diminution de la procréation pouvant aboutir à la disparition d'une espèce

Rodenticides etNématicides

 


-         Bloquent la production de vitamine K ( anticoagulant)

 Agissent sur le système nerveux

La disparition d'une ou plusieurs espèces aboutit à la disparition du prédateur



LES METAUX LOURDS ou E.T.M


En 1991, les agences de l’eau ont classé les métaux lourds présents dans l’eau en fonction de leurs conséquences sur la santé et l’environnement :

    • à forte toxicité (action sur multiplication cellulaire, inhibition reproduction des poissons, concentration dans végétaux…) : cadnium, mercure…

    • assez toxiques et cancérigènes par voie orale : plomb, arsenic

    • assez toxiques ms non cancérigènes par voie orale : nickel, chrome IV, cuivre

    • peu toxiques à long terme : chrome III, zinc

Origine : cf annexe

    • canalisation en plomb (domestique, industrielle)

    • peintures

    • essence

    • industries…
    1. Polluants organiques


Les matières organiques ont longtemps été les principaux polluants des milieux aquatiques. Elles proviennent des déchets domestiques (ordures ménagères, excréments), agricoles (lisiers) ou industriels (papeterie, tanneries, abattoirs, laiteries, huileries, sucreries...), lorsque ceux-ci sont rejetés sans traitement préalable. Une ville de 100 000 habitants par exemple déverse environ 18 tonnes de matière organique par jour dans ses égouts.

Exemples de polluants :

    • Organismes morts, excréments – source : ménages, collectivités…

    • Protéines, lipides, glucides – source : industries agro alimentaires

    • Détergents, hydrocarbures – source : ménages, pétrochimie,

    • Fibres, bois : papeterie, industrie textile

    • Médicaments : industrie pharmaceutique

Grâce aux consommateurs et aux décomposeurs : phénomène d’auto-épuration ; cependant la pollution par des MO (matières organiques) qui sont biodégradables augmente l’activité bactérienne, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d’02 pour les dégrader ; donc diminution de la concentration en O2 disponible dans l’eau => auto épuration s’épuise => vie aquatique menacée.
    1. Polluants microbiologiques

    2. Polluants physiques


MES : matières en suspension

Matières précédentes non dissoutes et toutes les autres MES dans l’eau. Ces polluants st, en partie naturels (bactéries, vase…) mais peuvent s’accroître du fait de la navigation (mise en suspension des sédiments fins), des vidanges de barrages, des crues.

Origine : activités humaines représentent la plus gde part : 3424 T/j en France ; 80% st dus aux collectivités
TEMPERATURE

Ce type de pollution, lié à l’utilisation de l’eau comme liquide de refroidissement par les industriels, apparaît souvent mineur. Mais il s’accroît, du fait de l’augmentation des besoins de l’industrie.

L'eau est notamment utilisée comme refroidisseur dans les centrales thermiques et nucléaires. Elle est pompée dans les cours d’eau ou le milieu marin côtier, auquel elle est ensuite restituée au sortir de la centrale à une température plus élevée de 4 à 5°Celsius. Elle réchauffe à leur tour les eaux dans lesquelles elle est déversée, ce qui peut perturber la vie aquatique, animale ou végétale, notamment en modifiant les rythmes physiologiques des espèces (reproduction, survie hivernale, etc).
ACIDITE

Origine : pluies acides => dont l’origine est : la pollution de l’air par des gaz (dioxyde de soufre et oxydes d’azote) et des particules, issus de différentes activités industrielles, de la combustion de produits fossiles riches en soufre, de la circulation automobile et de l’élevage industriel.

Ces gaz se dissolvent dans la vapeur d’eau de l’atmosphère et sont oxydés en acides (notamment sulfurique et nitrique) qui acidifient les précipitations.
SALINITE

mines, carrières, érosion des sols.

RADIOACTIVITE (voir cours de M.MANDRICOURT)
  1. Conséquences sur l’environnement et sur la santé humaine

    1. Nitrates et phosphates


ENVIRONNEMENT

Eutrophisation : cf doc annexe

SANTE

Le principal danger n’est pas l’ion nitrate (NO3-) mais l’ion nitrite (NO2-) :

    • l’ion nitrate est très stable, peu réactif

    • l’ion nitrite : très réactif : il peut donc jouer le rôle d’oxydant ou de réducteur d’autres molécules, c’est ce qui le rend toxique.

Formation de methémoglobine :

Les premiers cas d’intoxication mortelle par les nitrites remontent à 1895 chez les bovins. Les nitrites présents dans le rumen des bovins, résultant de la réduction des nitrates du maïs vert, provoquèrent « l’empoisonnement du sang ».

Action : les nitrites oxydent l’ion Fe2+ en ion Fe3+ => L’hémoglobine ne peut plus fixer O2. Ll’homme en bonne santé possède naturellement 0,8% de MetHb dans le sang. Son taux est régulé par un système enzymatique ; ms dans le cas de la présence de nitrites, le système est débordé.

Le danger est particulièrement élevé chez le nourrisson de moins de 6 mois ; il n’existe pas actuellement, en France, de cas de mort par excès de nitrites dans l’eau. Cependant les petits pots pour bébés à base de légumes sont contrôlés en nitrates.

Nitrosamines et cancer : réaction ente acide nitrique et amine secondaire et tertiaire, apportés par l’alimentation => formation de nitrosamines cancérigènes.
    1. E.T.M (éléments traces métalliques) ou « métaux lourds »


ENVIRONNEMENT

bioaccumulation sur la chaîne alimentaire : poissons

SANTE

Cf tableau

Plomb :

    • saturnisme (intoxication par des sels de Pb) : perturbation du SN, baisse du QI, irritabilité, apathie, troubles du sommeil. L’intoxication intervient quand la concentration en Pb atteint plus de 150µg/L

    • cancer

    • Inactivation de certaines enzymes, en particulier : blocage de la chaîne respiratoire
    1. Les pesticides (voir tableaux des polluants)



ENVIRONNEMENT

Mort des végétaux

Neurotoxique sur la faune

SANTE

a / Les intoxications aiguës

Seulement expérimentales, on les observe lors d'ingestion massive de pesticides avec les symptômes :

  • Troubles digestifs ( nausées, vomissement, diarrhées )

  • Troubles neurologiques ( céphalées, vertiges, coma, crampes, paralysie )

  • Troubles respiratoires ( toux, asphyxie )

  • Accidents hémorragiques

b / Les intoxications chroniques

            Elles se rencontrent chez les professionnels ( fabricants et utilisateurs ) avec les symptômes suivants :

  • Atteintes dermatologiques, digestives, respiratoires, nerveuses, rénales, génitales ( stérilité )

  • Manifestation allergiques

On sait aujourd'hui que l'ingestion par l'homme de produits pesticides accentue l'effet cancérigène et l'effet mutagène (tératogène).
    1. Les pollutions physiques


Température , Salinité

=> Modifications des conditions de vie des végétaux, animaux
ACIDITE

Conséquences : endommagent les forêts et empoisonnent sols, lacs et rivières. Dans un premier temps, si le pouvoir tampon des eaux qui reçoivent ces pluies est suffisant, les carbonates et les bicarbonates qu’elles renferment neutralisent l’apport acide sans que leur acidité naturelle ne varie. Mais si les apports acides sont trop importants ou que leur pouvoir tampon est trop faible, leur acidité peut augmenter brutalement. Lorsqu’elle est suffisante (pH inférieur à 5), l’acidification des eaux met en solution des sels d’aluminium contenus dans des silicates, comme les argiles, et dont la solubilité croit rapidement avec l’acidité du milieu (pour un pH supérieur à 6, l’aluminium n’est pas soluble dans l’eau). Or, très toxiques, ces sels perturbent la photosynthèse des végétaux et la biologie des organismes aquatiques. D'autres métaux toxiques, comme le cadmium et le plomb, jusque-là bloqués dans les sédiments, sont également libérés. Si l’acidité augmente encore (pH inférieur à 4), les vertébrés et la plupart des invertébrés et des micro-organismes sont détruits. Seules quelques algues et quelques bactéries survivent.
Les eaux acides affectent gravement des milliers de lacs, dans les pays scandinaves, au Canada ou au Japon. La plupart des organismes vivants qu’ils abritent, y compris les poissons, subissent de graves dommages
MES => participent à l’eutrophisation

Radioactivité : voir cours M MANDRICOURT
  1. Lutte contre la pollution

4.1. Réduire la consommation et limiter les pertes ; des actions prioritaires.


Cette priorité concerne tous les acteurs : Agriculteurs, industriels et ménages, .
L’AGRICULTURE

Elle utilise à elle seule, via l'irrigation, 70 % des prélèvements mondiaux en eau, une grande partie de toute cette eau d'irrigation, jusqu'à 40 à 60 % en Afrique, est perdue par fuites et évaporation.

Réaliser ne serait-ce qu'une économie de 13 % des prélèvements agricoles permettrait d'épargner l'équivalent de la consommation mondiale des ménages !

MOYENS :

  • réduction des fuites, un robinet qui goutte consomme de 100 à 300 L d'eau par jour, et une chasse d'eau qui fuit de 500 à 1000 L par jour.

  • usage de techniques d'irrigation modernes, comme l’aspersion par gicleurs, rampes ou jets, le goutte-à-goutte, ou encore l’irrigation à l’aide de canaux souterrains,


LES INDUSTRIELS

Les industriels (20 % des prélèvements globaux) peuvent faire un effort en développant des technologies moins gourmandes, ou en utilisant une eau de qualité moindre pour les usages ne nécessitant pas de l’eau potable.
LES PARTICULIERS

Les économies d'eau concernent également la consommation domestique (10 % des prélèvements globaux). On estime qu'aujourd'hui, en France, 15 à 25 % de l'eau potable consommée dans un immeuble est perdue pour cause de fuites, aux robinets, dans les toilettes, et dans les canalisations des parties communes, sans parler des pertes dans les réseaux d’adduction et de distribution.

MOYENS :

  • entretien et réfection des réseaux et des installations domestiques,

  • gestion rationnelle de l’eau : choisir les douches plutôt que les bains, utiliser un lave vaisselle pour laver la vaisselle, ne pas laisser couler l’eau pendant le lavage des mains et des dents, limiter le lavage des voitures (utiliser des centres de lavages qui recyclent l’eau), éviter les arrosages abusifs…

4.2. Recycler l’eau : quelle place ?


Certains pays ont développer des techniques, par exemple, les Japonais ont développé dans les régions où l'eau est rare une technique de recyclage de l’eau domestique des immeubles : ils récoltent les eaux de lavage dans des citernes, les traitent grossièrement et les renvoient dans l'immeuble pour alimenter les chasses d'eau. Ils réduisent ainsi de moitié la consommation. Les eaux domestiques usées peuvent aussi être réutilisées pour un tout autre usage, notamment pour l'irrigation, après un traitement assez léger.
    1. Lutter contre la pollution à la source


NITRATES :

    • fertilisation raisonnée : adapter quantités d’engrais aux besoins

    • unités de stockage + recyclage

    • favoriser boues d’épuration comme engrais

    • limiter rejets pour les fabricants d’engrais

PHOSPHATES

    • choix des produits d’entretien s/tripolyphosphates

    • adapter quantité de lessive

    • mise sur le marché d’au moins une lessive s/polyphosphates, dans les autres : moins 20% de polyPhosphates

    • pour les industriels : limiter les rejets

METAUX LOURDS :

    • remplacement tuyauteries en Pb par tuyaux en polyuréthane par exemple

    • essence s/plomb

    • lieu de dépôts des piles usagées

ORGANIQUES :

    • fabrication produits phytosanitaires biodégradables

    • adapter quantités de pesticides aux besoins

    • lieux de dépôts des huiles usagées

MICROBIOLOGIQUES :

    • périmètre de protection du captage plus ou moins large en fonction du risque

    • surveillance et fermeture du pt de captage si problème

    • amélioration réseau de distribution

    • clapets anti-retour sur réseau

    • unités de stockage + traitement du lisier
    1. Traitement en station


Voir annexe et production d’eau potable
  1. Mesures réglementaires


Loi sur l’eau : 3 janvier 1992 ; décret d’application du 20/12/2001

Organismes-structures administratives de l’eau : voir annexe
  1. Conclusion ; autres facteurs de dégradation de la qualité des eaux (source : CNRS - 2003)


La déforestation :

Quelque 150 000 kilomètres carrés de forêts, soit plus du quart de la surface de la France, disparaîtraient chaque année dans le monde. Or, les arbres jouent un rôle important dans les processus de ruissellement, d’infiltration et d’évapotranspiration et par voie de conséquence dans la pluviosité d’une région, car leurs racines retiennent l’eau dans les sols, et leurs feuilles en transpirant produisent et maintiennent une certaine humidité dans l’air. Ainsi, lorsque trop d’arbres sont abattus, le régime des pluies diminue, le ruissellement augmente et l'érosion des sols s’accélère, la terre n'étant plus retenue par les racines. Toute déforestation participe donc localement à la perturbation du cycle de l’eau, contribuant à la désertification de certaines régions peu arrosées du globe.

En outre, lors de l’érosion accrue des sols, les fragments arrachés sont entraînés vers les cours d’eau, dont ils relèvent le fond des lits. La déforestation des alpages, par exemple, transformés en pâturages aux alentours de l’an mil, a élevé le niveau du Rhône en amont de Lyon d’environ un à deux mètres.

Enfin, la disparition des forêts alluviales, qui jouent un rôle de filtre entre le milieu terrestre et les rivières, supprime un moyen naturel d’épuration des eaux, notamment vis-à-vis des nitrates. Une épaisseur de 30 mètres de forêt alluviale, par exemple, suffit en effet à empêcher la quasi-totalité des nitrates d’atteindre les eaux de la rivière.

Le remembrement, en cours depuis trois décennies, favorise lui aussi et pour les mêmes raisons le ruissellement et l’érosion des sols. Destiné à réduire la parcellisation des terres agricoles, et ainsi à favoriser la mécanisation, il consiste en effet à détruire haies, talus et fossés autrefois mis en place par les agriculteurs pour limiter ces effets néfastes …
L'irrigation

L’irrigation présente deux inconvénients majeurs pour les milieux aquatiques : elle est grande consommatrice d’eau et peut accélérer la désertification de certaines régions.

Au niveau mondial, les prélèvements en eau de l’irrigation représentent aujourd’hui environ 70 % des prélèvements totaux, ce qui est énorme. À l’échelle locale, la consommation immodérée d’eau d’irrigation peut même parfois conduire à une réduction considérable des volumes disponibles.

En outre, toute cette eau ne parvient pas aux plantes car les pertes sont importantes, surtout lorsqu'il s’agit de techniques d’irrigation traditionnelles. Or, celles-ci sont employées sur les deux tiers des surfaces irriguées du globe (voir le chapitre Usages). Ces pertes sont dues soit à des fuites sur canalisations, soit à l’évaporation de l’eau qui stagne sur les sols. On estime qu’en Afrique, environ 40 à 60 % de l’eau d’irrigation est ainsi perdue.

Mal conduite, l’irrigation peut également avoir des conséquences dramatiques sur les sols, surtout dans les régions au climat sec et chaud où l’on irrigue toute l’année. En effet, si l’eau d’irrigation n'est pas drainée, elle stagne dans les champs, et s’évapore lentement, laissant en dépôt les sels dissous qu’elle contient. Cet excès de sels stérilise progressivement les terres qui doivent être abandonnées.

Le pompage abusif d’eau fluviale à des fins d’irrigation peut aussi progressivement conduire à l’assèchement des territoires situés plus en aval. À ce titre, l'exemple de la catastrophe écologique de la mer d'Aral, qui fut le quatrième lac du monde par sa superficie, est édifiant. Il illustre bien les très graves conséquences que peuvent engendrer des prélèvements excessifs d’eau. Dans les années 1960, pour développer la culture irriguée du coton dans la région désertique du Kazakhstan, la majeure partie des eaux des deux fleuves qui alimentaient la mer d'Aral a été détournée. Ces prélèvements considérables ont abaissé de 15 mètres le niveau de la mer et diminué sa surface de 40 %. Dans le même temps, la salinité de ses eaux est passée de 10 à 30 grammes par litre. La faune a presque entièrement disparu et la pêche avec elle. Une mauvaise gestion de l’irrigation et une utilisation abusive d’engrais et de pesticides ont conduit à la salinisation des sols et à la désertification d’immenses étendues dans la région. La qualité des eaux souterraines s'est également dégradée et le niveau des nappes phréatiques a fortement baissé
Le réchauffement climatique

La température de l’air a en effet augmenté en moyenne de 0,6°Celsius au cours du XXe siècle. (…) Les premières conséquences de ce réchauffement sont déjà visibles : diminution de 10 % de la couverture neigeuse dans l’hémisphère Nord depuis les années 1960, recul des placiers de montagne, élévation de 10 à 20 centimètres du niveau des océans au cours du XXe siècle, augmentation des précipitations, des inondations ou des sécheresses,…

Aujourd’hui, quasiment tous les scientifiques s’accordent à imputer l’essentiel de cette évolution sur les dernières décennies du XXe siècle aux gaz à effet de serre produits par les activités humaines. Le principal responsable est le gaz carbonique qui représente 70 % des émissions, puis vient le méthane. Leur concentration dans l’atmosphère n’arrête pas d’augmenter depuis le début de l’ère industrielle : depuis 1750, la concentration en gaz carbonique a augmenté de 31 % et celle en méthane de 150 %. Une partie de ces gaz reste dans l’atmosphère et le reste est absorbé par les océans et les végétaux.



Si aujourd’hui, l’état des connaissances scientifiques et les modèles utilisés par les climatologues ne permettent pas de faire de prédictions fines à l’échelle régionale, ils permettent de prédire globalement à l’échelle de la planète les grandes évolutions auxquelles il faut s’attendre. Or, les prévisions sont alarmistes : un réchauffement de 1,4 à 5,8°Celsius est en effet prévu d’ici à la fin du XXIe siècle, la plus forte augmentation qu’aura connue la Terre depuis environ 10 000 ans.

Mais ne nous y trompons pas. Notre planète sera plus chaude mais deviendrait aussi plus humide. Les modèles prévoient que la nouvelle répartition des pluies accentuerait encore les inégalités existantes : les régions équatoriales recevraient plus d’eau, contrairement aux régions subtropicales et méditerranéennes dont la sécheresse augmenterait et dont les ressources hydriques diminueraient. Finalement, les pays les plus fragiles vis-à-vis de leurs ressources en eau le deviendraient encore davantage.
En outre, les scientifiques prévoient d’ici à 2100 la fonte partielle ou totale des glaciers, 98 % d’entre eux étant actuellement en régression., et une élévation moyenne du niveau des océans comprise entre 9 et 88 centimètres.
Si rien n’est fait, certaines modifications pourraient devenir irréversibles au-delà de la deuxième moitié du XXIe siècle. Le seul moyen de freiner cette évolution est de réduire les émissions des gaz à effet de serre.



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