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Eutrophisation : Manifestations, causes, conséquences, et mesures de lutte Plan

Eutrophisation : Manifestations, causes, conséquences, et mesures de lutte Plan: • Introduction • Définition Etapes du processus de l’eutrophisation Evolution de l’eutrophisation • Manifestations de l’eutrophisation  Différentes manifestations d’eutrophisation  Facteurs favorisant l’eutrophisation • Niveaux et stades de l’eutrophisation  Classification des niveaux d’ eutrophisation de différents milieux aquatiques • Problèmes écologiques liés à l’eutrophisation • Mesures de lutte contre l’eutrophisation  Cadre règlementaire existant  Stratégies de lutte contre l'eutrophisation • Conclusion Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Introduction • La nécessite de préserver la qualité des eaux superficielles est aujourd’hui avouée et devient de plus en plus pressante. • Les grands lacs constituent des réserves d’eau douces dans lesquelles l’humanité puise de plus en plus et peuvent être aussi de puissants centres d’intérêt touristiques et piscicoles capables de stimuler les économies régionales. • Or l’eutrophisation de ces ressources d’eau est l’un des problèmes environnementaux majeurs du monde. Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Définition • Comment la littérature scientifique définit-elle l’eutrophisation? • 173 définitions de l’eutrophisation issues de : Publications scientifiques Rapports d’experts pour des agences nationales et organismes internationaux • L'eutrophisation (du grec eutrophos signifiant "bien nourri, nourrissant", trophos signifiant "nourriture" et le préfixe eu signifiant "abondant, bien" le préfixe « eu » contient l’idée de bien, d’utile, d’optimal. Définition proposée: Syndrome d'un écosystème aquatique associé à la surproduction de matières organiques induit par des apports anthropiques en phosphore et en azote Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Eutrophisation « naturelle » Accumulation lente de matières organiques dans les lacs Remontée soudaine massive de nutriments profonds à la surface océanique Eutrophisation « anthropique » Apports massifs de nutriments par les activités humaines Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Les trois différents stades du processus d'eutrophisation (vieillissement des lacs) Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha • Une dynamique générique mais à des stades très différents selon les régions du monde En 2010 : • 500 zones hypoxiques et anoxiques (X3 depuis 1960) • augmentation de la diversité, de la fréquence, de l’importance et de l’extension géographique des proliférations de microalgues toxiques Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Evolution de l'eutrophisation Manifestations de l'eutrophisation (1/4) Différents symptômes d’eutrophisation Symptômes quantitatifs universels Symptômes qualitatifs variables selon les sites Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Manifestations de l'eutrophisation (2/4) • Accumulation de biomasse végétale => « engorgement » du réseau trophique • Diminution de l’oxygène dissous au fond => zones mortes Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Symptômes quantitatifs universels: Manifestations de l'eutrophisation (3/4) Symptômes qualitatifs variables selon les sites: • Modification et diminution de la biodiversité • Stimulation de la toxicité de certaines espèces : o Certaines cyanobactéries en eau douce o Quelques espèces de dinoflagellés ou de diatomées en eau marine Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Manifestations de l'eutrophisation (4/4) Facteurs favorisant l'eutrophisation Long temps de résidence de l’eau Eclairement important de la couche d’eau Apport important de nutriments Température élevée Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Niveaux et stades de l’ eutrophisation • Pour établir cette classification il y a eu recours à un nombre de valeurs-seuils de différentes variables entre chaque niveau trophique en fonction des types de milieux (lac, rivière, estuaire, marin côtier). • Les principaux indicateurs étaient la transparence de l’eau , les concentrations en azote, phosphore et en pigments chlorophylliens • Classification des niveaux d’ eutrophisation de différents milieux aquatiques Les caractéristiques moyennes des différents niveaux trophiques pour les lacs, les rivières et les milieux marins côtiers Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Conséquences de l’eutrophisation • Dans une retenue d’eau eutrophe, on observera une augmentation de la biomasse algale dans les eaux de l’épilimnion ce qui diminue la transparence de l’eau • Cette biomasse algale est souvent dominée par les diatomées au printemps des chlorophycées en début d’été et des cyanobactéries à la fin de l’été (succession algale). • Des conditions réductrices seront crées à l‘interface eau-sédiment par le relargage des métaux surtout le fer et le manganèse vers l’ hypolimnion • Cette matière organique va subir des fermentations qui vont dégager 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, crustacés, mollusques, poissons... vont disparaître • Certaines algues comme les cyanobactéries peuvent produire des toxines dangereuses pour la santé humaine Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Conséquences de l’eutrophisation • Les conditions anaérobiques favorisent la libération des orthophosphates qui seront biodisponibles pour les algues • La stratification thermique est doublée d’une stratification chimique avec de fortes concentrations en éléments nutritifs au fond (les espèces flottantes comme les cyanobactéries possèdent un avantage sur les autres espèces) • Des composés issues des algues et des bactéries confèrent à l’eau une odeur et un gout désagréable • La dégradation des algues mortes augmente la quantité de la matière organique ce qui permet d’augmenter la demande en chlore et accentue la formation des trihalométhanes qui sont cancérigènes pour l’homme • Le PH est très important dans la couche épilimique et varie d’une manière très importante au cours du cycle nycthéméral • L’azote sera épuisé en surface du plan d’eau lorsque le rapport massique N/P est inférieur à 7 ce qui va entrainer la production d’une biomasse de cyanophycées Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Mesures de lutte contre l’ eutrophisation L’eutrophisation constitue une menace pour l’environnement, l’économie (impacts sur la production conchylicole, la pêche, le tourisme, etc.), mais également pour la santé humaine. Les moyens de lutte ou de prévention contre l’eutrophisation sont nombreux (chimiques, biologiques, mécaniques,…) Mesures de lutte contre l’ eutrophisation Cadre règlementaire existant: Depuis la prise de conscience des années 1970, plusieurs traités internationaux et directives européennes destinés notamment à lutter contre l’eutrophisation: *Des traités internationaux destinés à protéger les milieux marins: • Des dispositions concernant la mer Baltique : Helsinki, 1974 • Des dispositions relatives aux eaux de l’Atlantique du Nord-Est : Paris, 1974 ; OSPAR, 1992 • Des dispositions spécifiques pour la Méditerranée : Barcelone, 1976 *Des directives européennes abordant l’eutrophisation aquatique: • Deux directives « usages » des années 1990 : o Directive relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (DERU, 1991) o Directive pour la protection des eaux contre la pollution par les nitrates d’origine agricole (dir. Nitrates, 1991) • Deux directives « bon état écologique » des années 2000 : o Directive cadre sur l’eau (DCE, 2000) o Directive cadre stratégie pour le milieu marin (DCSMM, 2008) Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Mesures de lutte contre l’ eutrophisation Stratégies de lutte contre l'eutrophisation: L’ingénierie dans les écosystèmes aquatiques : une solution ponctuelle « L’ingénierie écologique désigne les savoirs scientifiques et les pratiques, y compris empiriques, mobilisables pour la gestion de milieux et de ressources, la conception, la réalisation et le suivi d’aménagements ou d’équipements inspirés de, ou basés sur les mécanismes qui gouvernent les systèmes écologiques. Elle fait appel à la manipulation, le plus souvent in situ, parfois en conditions contrôlées, de populations, de communautés ou d’écosystèmes, au pilotage de dynamiques naturelles et à l’évaluation de leurs effets désirables ou indésirables. C’est une ingénierie centrée sur le vivant envisagée comme moyen ou comme objectif de l’action. » Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha L’ingénierie dans les écosystèmes aquatiques : Trois types de leviers *Leviers physiques : Temps de résidence de l’eau Dé-stratifier la colonne d’eau *Leviers chimiques : Réoxygéner artificiellement le milieu, Favoriser la précipitation du phosphore (addition de chaux, aluminium, sulfates…) *Leviers écologiques : Contrer les perturbations (emploi d’algicides), Introduire des espèces pour reconstruire des réseaux trophiques. Ces approches sont coûteuses et aléatoires, elles aident à réguler un symptôme, au cas par cas, sur de petits systèmes. Mesures de lutte contre l’ eutrophisation Une nécessaire gestion des apports de nutriments aux milieux aquatiques Deux principes de base : Le long terme : L’héritage des milieux Le long du continuum terre-mer Limiter les apports de N et P aux écosystèmes aquatiques: Le facteur de contrôle passe du phosphore à l’azote le long du continuum terre-mer Cependant, les cycles des nutriments sont liés : les mesures de régulation d’un élément ont des conséquences sur les autres éléments et in fine sur l’équilibre des écosystèmes Institut scientifique de Rabat Master BIOVACO 2018-2019 Mme Hamid Aicha Mesures de lutte contre l’ eutrophisation Agir sur les systèmes techniques et les activités économiques Sources domestiques et industrielles: encore des marges de manœuvre • Recyclage des effluents, type de traitement, dimensionnement. • Situations à forte variabilité (naturelle, anthropique) Sources agricoles: 3 uploads/Science et Technologie/ securite-incendie-web.pdf