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1 Ingénierie de l’environnement Thèmes : L’eutrophisation des eaux Réalisé par

1 Ingénierie de l’environnement Thèmes : L’eutrophisation des eaux Réalisé par : Alami Mehdi 2 Sommaire :  Définition de l’eutrophisation…………………..3  Causes de l’eutrophisation………………………3  Milieux touchés ……………………………………4  Les principaux effets de l'eutrophisation……4  Eutrophisation du lac de courtille……………..6  Présentation du lac de courtille …………………………..6  L'eutrophisation du lac de Courtille……………………….7  Apports des cours d'eau en phosphore…………………8  Phosphore présent dans le lac en été et en hiver …10  Les remèdes contre l’eutrophisation…………11  Conclusion………………………………………….12 3  Définition de l’eutrophisation L'eutrophisation est la modification mais aussi la dégradation d'un milieu aquatique, lié en général à un apport exagéré de substances nutritives, notamment le phosphore (que l’on retrouve dans les lessives par exemple) qui augmentent la production d’algues et de plantes aquatiques.  Causes de l’eutrophisation  Causes naturelles Température : plus il fait chaud, moins l’oxygène est introduit dans le milieu ce qui provoque le phénomène d’eutrophisation. Cela entraine donc le développement d’algues en surface du plan d’eau. Luminosité : la lumière permet la photosynthèse des algues ce qui favorise leur développement Désoxygénation : sans brassage du milieu aquatique, l’oxygène n’est pas renouvelé .L’eau est eutrophique(ou en confinement).  Causes artificielles Les eaux ménagères contenant : savons, détergents, lessives (…) sont en partie responsables de l’eutrophisation. Les eaux agricoles contenant : fumier, engrais (…) sont riches en matières organiques azotées dont certains composés 4 peuvent être solubilisés dans les eaux pluviales et se retrouvent dans les plans d’eaux.  Milieux touchés L'eutrophisation peut atteindre les eaux douces notamment les cours d'eau, ayant un débit faible ou qui reçoivent des effluents trop riches, et les eaux dormantes (lacs, étangs, lagunes, mares). Le milieu marin en particulier les estuaires, golfes, baies.  Les principaux effets de l'eutrophisation Les algues diffèrent de la vie animale microscopique de nos plans de l'eau de par leur mode de respiration : elles libèrent plus d'oxygène durant la journée qu'elles en utilisent, et absorbent plus de dioxyde de carbone qu'elles n'en relâchent, alors que les animaux et les organismes photosynthétiques libèrent le dioxyde de carbone et absorbent l'oxygène de leur environnement. Les algues réagissent habituellement d'une façon opposée pendant la nuit, lorsqu'elles agissent comme des matières organiques mortes augmentant ainsi la DBO. Il est important de réfléchir soigneusement sur les actions d'élimination des algues des plans d'eau: l'oxygène fourni par les algues lors de leur photosynthèse est bénéfique à la plupart des formes de vie ainsi, leur élimination se fera souvent plus au détriment de ces formes de vie qu'à leur bénéfice. 5 Les principaux effets causés par l'eutrophisation peuvent être résumés comme suit : 1. La diversité des espèces baisse et le biote dominant change 2. La biomasse végétale et animale augmente 3. La turbidité augmente 4. Le taux de sédiments augmente, réduisant la durée de vie du lac 5. Des conditions anoxiques peuvent se développer 6  Eutrophisation du lac de courtille  Présentation du lac de courtille : Courtille est un lac de 22 ha situé sur la commune de Guéret dans le département de la Creuse. Ce lac a été aménagé en vue d'activités de loisirs : diverses activités nautiques y sont pratiquées, la baignade est autorisée sur une partie circonscrite du lac et une partie des berges est accessible aux pêcheurs Ce lac de création récente (années 60) n'avait posé aucun problème écologique jusqu'en 1996. En juin 1997, la transparence de l'eau a considérablement diminué au point d'être inférieure à 1 mètre, limite au-dessous de laquelle la baignade ne peut plus être autorisée (norme française) à cause de la trop faible visibilité devenue incompatible avec la visibilité minimum nécessaire pour la recherche rapide en cas de noyade. La baignade a donc été interdite durant tout l'été 1997. Pour comprendre ce phénomène afin de rétablir les conditions nécessaires à la poursuite des activités nautiques et de baignade, la municipalité de Guéret a demandé une étude hydrobiologie du lac de Courtille auprès d'un ingénieur conseil. Cette étude a montré que la baisse de la transparence était due à la prolifération d'organismes microscopiques : les cyanobactéries. La présence de ces microorganismes dans le lac confirma la nécessité de sa fermeture à la baignade car certaines cyanobactéries produisent des toxines. L'exemple du lac de Courtille présenté ici permet d'aborder le problème de l'eutrophisation à partir du constat de la prolifération des cyanobactéries. 7  L'eutrophisation du lac de Courtille La recherche des causes de la prolifération des cyanobactéries peut être réalisée soit par une étude documentaire incluant éventuellement une recherche sur l'internet soit par une étude expérimentale menée sur des cultures de cyanobactéries au laboratoire. Cette recherche est destinée à montrer que le principal facteur limitant la prolifération de ces microorganismes est la disponibilité du phosphore sous forme de phosphates dissous. Il a été en effet montré que les cyanobactéries ne sont limitées dans leur expansion que par un élément, le phosphore, car contrairement aux algues d'eau douce, elles sont capables de fixer l'azote atmosphérique ce qui les rend indépendantes des apports en azote minéral dissous dans l'eau. Dans le lac de Courtille, c'est la levée de ce facteur limitant qui explique leur prolifération, prolifération que l'on appelle aussi bloom. La découverte de cette particularité des cyanobactéries impose donc de réaliser un bilan du phosphore au niveau de l'écosystème pour identifier son origine. Ce bilan nécessite une étude des caractéristiques du lac, celles du bassin versant à partir duquel se font les apports en phosphore et la détermination du phosphore présent dans le lac. 8  Apports des cours d'eau en phosphore Pour évaluer les apports annuels en phosphore, on mesure les débits et les concentrations en phosphore des deux ruisseaux et des quatre sources qui alimentent le lac de Courtille. Les débits sont mesurés par un micro moulinet lorsque le courant est significatif ou avec un récipient gradué pour les sources à faible débit. La mesure de la concentration en phosphore se fait au laboratoire sur des échantillons d'eau prélevés sur les différentes alimentations du lac. Cependant les débits des cours d'eau en général varient beaucoup suivant les saisons qui sont marquées par des régimes de précipitations différents, ce qui d'autre part peut affecter les concentrations en phosphore par dilution ou concentration. Pour cette raison les mesures ont été faites à deux périodes de l'année : période de crue et période d'étiage. A partir du débit et de la concentration en phosphore, on peut calculer le flux de cet élément. Cette notion est définie comme étant la masse totale d'un élément circulant en une période de temps donnée (flux sur 24 heures ou flux annuel). En effet le débit correspond à un certain volume (exprimé en litres ou en m3) se déplaçant en un certain temps (souvent il s'agit de la seconde). Une fois le volume déterminé sur 24 h ou sur un an, on détermine la masse de phosphore contenue dans ce volume grâce à la concentration. Les résultats des mesures de débit et de concentration sont consignés dans les tableaux ci-dessous : 9 Période d'étiage Apports en eau Débit en L.s-1 Concentration de l'élément P en mg.L-1 Ruisseau A 3,8 0,17 Ruisseau B 5,0 0,25 Source 1 0,2 0,15 Source 2 0,8 1,57 Source 3 0,05 3,63 Source 4 0,2 2,56 Période de crue Apports en eau Débit en L.s-1 Concentration de l'élément P en mg.L-1 Ruisseau A 8,0 0,17 Ruisseau B 8,5 0,22 Source 1 0,4 0,23 Source 2 1,2 0,15 Source 3 0,2 0,22 Source 4 0,3 0,24 10 A partir de ces résultats, il est possible d'évaluer la quantité de phosphore transportée sur une période de temps donné, c'est ce que l'on appelle le flux. Afin d'apprécier les variations de flux, on considère une année complète de crue et une année complète d'étiage afin d'avoir les valeurs minimale et maximale de flux. Le flux réel se déplaçant à l'intérieur de cet intervalle suivant le régime de précipitations d'une année à l'autre.  Phosphore présent dans le lac en été et en hiver : Des mesures de la concentration en phosphore ont été faites dans l'eau du lac à deux périodes différentes de l'année : en hiver (absence de cyanobactéries) et en été (présence de cyanobactéries). Il s'agit ici de mesure de la concentration totale de phosphore, y compris le phosphore contenu dans les micro-organismes phytoplanctoniques qui sont prélevés avec l'échantillon d'eau à analyser (cela étant surtout vrai pour le prélèvement d'été, car en hiver il n'y a pas de vie planctonique).  Mesure d'hiver : 1,65 mg.L-1  Mesure d'été : 10,30 mg.L-1 Plus précisément, on considère qu'en hiver la concentration déterminée est uniforme pour tout le volume d'eau du lac ; d'une part à cause du brassage de l'eau par le vent et d'autre part du fait que le phosphore n'est pas utilisé par le plancton puisqu'il disparaît en hiver. Par contre en été, la mesure correspond à la concentration du phosphore qu'il y a dans le plancton, or la zone de vie du plancton est limitée à 1 mètre sous la surface à uploads/Geographie/ ingenierie-de-l-x27-envirennement.pdf