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Impacts des micropolluants sur la biodiversité aquatique

Depuis plusieurs décennies, de nombreux travaux notamment sur les pollutions aquatiques ont montré qu’en plus des matières organiques brutes et des nutriments, les activités humaines entraînent le transfert de flux de micropolluants chimiques écotoxiques. Ces derniers comprennent des composés organiques tels que des pesticides, résidus pharmaceutiques, plastifiants, et métaux dissous.
Des études récentes menées aux niveaux mondial, régional ou national indiquent que ces micropolluants, dont beaucoup présentent des effets chroniques et des propriétés perturbatrices du système endocrinien, mettent en péril la santé des écosystèmes aquatiques.

Lien utile : Évaluation des pressions et impacts polluants

Des impacts différents selon les polluants

Pesticides

Les insecticides agricoles, y compris les molécules de nouvelle génération (comme les pyrétroïdes et les néonicotinoïdes), dépassent très souvent les seuils réglementaires, qui de plus ne semblent pas suffisamment protecteurs (Stehle et al.). Ces insecticides auraient un impact sur la richesse en macro-invertébrés des rivières, pouvant atteindre 40% de perte des taxons (Beketov et al., 2013; Van Dijk, TC, 2013).

Les herbicides, agricoles et urbains, semblent également exercer des effets sur des espèces non ciblées telles que les algues (Malaj et al., 2014), avec prédiction d’un impact généralisé lorsque des approches de toxicité des mélanges sont utilisées (Moschet et al. 2014).

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Plus de 20 000 pesticides commerciaux sont disponibles dans le monde et leur utilisation n’a pas diminué au cours de la dernière décennie (base de données Eurostat).

Micropolluants urbains

Les eaux usées urbaines émises dans l'environnement contiennent également de grandes quantités de composés préoccupants, comprenant des résidus pharmaceutiques. Or certains sont potentiellement très toxiques pour les espèces aquatiques, via divers modes d'action (Santos et al, 2010; Wilkinson et al., 2016), et peuvent agir de manière synergique par le biais d’effets de mélange (Cleuvers et al, 2004).

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Il a été démontré par exemple que le rejet continu de médicaments contraceptifs dans l'eau naturelle à des concentrations usuellement retrouvées dans l'environnement peut entraîner l'effondrement total des populations de poissons dans des lacs, en quelques années (Kidd et al, 2007).

Les boues issues des stations d’épuration peuvent également agir comme des concentrateurs de pollutions, tout comme les fumiers d’élevages intensifs contenant des hormones de croissance et des produits pharmaceutiques.

La majorité de ces produits résiduaires sont en effet directement appliqués aux terres agricoles, avec un impact potentiel sur les eaux souterraines (Lapworth et al., 2012), ainsi que sur la qualité des eaux de surface et la biodiversité avoisinantes (Caliman et al, 2009), voire sur les animaux qui se nourrissent sur ces terres (Bean et al. 2014).

Non traitées, ou traitées par des techniques d’épuration classiques, les eaux usées rejettent en permanence ces résidus. Plus de 200 de ces molécules ont déjà été mesurées dans des eaux naturelles (Pal et al, 2010 ; Petrie et al., 2015), avec la présence fréquemment signalée de résidus de médicaments anti-inflammatoires, antiépileptiques, contraceptifs ou antibiotiques.
Ces contaminations nuisent à l'intégrité de divers organismes dans les rivières (Brodin et al, 2014), ainsi que dans les eaux estuariennes et marines (Guler et Ford, 2010; UNESCO et HELCOM, 2017).

Consommation mondiale annuelle de médicaments > estimée à 15 g/habitant - les pays développés contribuent 3 à 10 fois plus (Zhang et al. 2008).

Autres contaminations diverses

Certaines études récentes (Johnson et al., 2017) incitent également fortement à prêter attention à d’autres familles chimiques, tels que les métaux dissous (zinc, cuivre, aluminium) ou les tensioactifs. Leurs profils de risque restent très élevés pour les écosystèmes aquatiques, même dans les pays développés.

Les effets locaux du changement climatique ont aussi une influence

Les déterminants majeurs de l’impact des micropolluants sont d’abord à mettre au compte de la société industrielle et de consommation. Ses usages quotidiens et professionnels sont largement basés sur le recours à des composés chimiques de synthèse, souvent persistants et transférables dans les eaux et les matrices aquatiques.  

Cela étant,la composante climatique prise isolément est susceptible de jouer un rôle significatif quant à l’impact des micropolluants sur l’environnement et la santé, à divers égards via les épisodes de sécheresses, de pluies intenses, de modification des usages lorsque l'eau devient une denrée rare...

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1. Des situations de sécheresse plus fréquentes et plus sévères

La capacité des cours d’eau à diluer et épurer les pollutions diminuera. Les conditions de température et d’oxygénation modifiés rendront les organismes aquatiques moins performants pour lutter contre les stress toxiques et la bioaccumulation des contaminants. C’est notamment le cas des organismes ectothermes comme les poissons, dont la chaleur corporelle provient du milieu extérieur.
Des études récentes semblent par ailleurs indiquer que des populations de poissons soumis à des températures élevées présentent une sensibilité accrue à l’exposition par certains composés perturbateurs endocriniens.

2. Des épisodes plus fréquents et aigus de pluies intenses

Les « lessivages » des surfaces urbaines et des sols agricoles ou industriels seront plus efficaces. Ils ruissellent directement vers les milieux aquatiques, occasionnant :

  • des transferts de polluants de forte intensité,
  • l’érosion accrue des berges et la remobilisation de sédiments de fonds, lieux de stockage de nombreux polluants hydrophobes et métalliques.

La saturation des dispositifs d’assainissement urbains font qu'ils se trouvent temporairement inactivés ou inefficients pour traiter de gros flux d’eaux usées et pluviales. Les micropolluants, habituellement canalisés et partiellement abattus par ces systèmes, rejoignent alors directement les cours d’eaux, et peuvent même, en cas d’inondation, infiltrer des forages ou des réseaux d’eau potable insuffisamment étanches.
Note : il en va de même en cas de chaleurs trop élevées et durables, qui peuvent affecter l’efficacité les systèmes biologiques de traitement secondaire des stations d’épuration (mortalité microbienne) et induire des défauts de traitement.

3. Raréfaction de la ressource

Des stratégies de réutilisation des eaux usées pour l’irrigation des cultures, voire pour le recyclage de l’eau potable, se déploieront vraisemblablement plus largement. De nouveaux enjeux s’y greffent, relatifs à l’impact sanitaire potentiel des micropolluants réfractaires aux traitements ou transformés par ceux-ci, ou à l’induction d’antibiorésistances associées aux rejets aqueux d’antibiotiques ou de biocides.

4. Adaptation des pratiques au changements locaux (parasites ou agents infectieux, dégradation qualité de l'air, rayonnement solaire...)

Les usages de nombreux produits associés à l’émission vers les eaux de micropolluants seront certainement modifiés pour s’adapter ou pour atténuer les effets de ce changement. C’est le cas des pesticides et biocides qui seront utilisés pour la lutte contre l’émergence de nouvelles formes de parasites et nuisibles en culture ou en élevage.
L’usage des produits de soin verra sans doute des évolutions notables en lien par exemple avec l’augmentation des pathologies associées à la qualité de l’air (respiratoires, cardiovasculaires, asthme..), ou à de nouveaux agents infectieux, voire à l’usage accru des crèmes solaires.


En résumé, les conditions climatiques aujourd’hui considérées comme extrêmes seront plus fréquentes. Cela se traduira, vis-à-vis des micropolluants, à la fois par :

  • une plus grande sensibilité estivale des écosystèmes aquatiques aux pressions toxiques,
  • par des ruissellements intenses et polluants plus fréquents,
  • par des défis techniques croissants posés aux systèmes de collecte et de traitement des eaux urbaines, agricoles, ou eaux potables,
  • et par de nouvelles pratiques sanitaires et professionnelles potentiellement polluantes pour les milieux récepteurs.

Il est donc indispensable d’intégrer ces risques dans les réflexions sur l’adaptation au changement climatique et son atténuation. Si rien n’est fait pour réduire ces apports aux milieux en micropolluants, les changements climatiques risquent très plausiblement de se traduire par :

  • une pression supplémentaire sur la biodiversité du fait d’effets écotoxiques exacerbés sur les populations aquatiques,
  • une exposition accrue des ressources en eau à ces pollutions,
  • et des investissements majorés en infrastructures pour accroître leurs capacités et atteindre une qualité chimique des rejets et ruissellements compatible avec des services écosystémiques pérennes et adaptés aux besoins socio-économiques futurs.

Références bibliographiques

  • Stehle, S., & Schulz, R. (2015). Agricultural insecticides threaten surface waters at the global scale. Proceeding of the National Academy of Science of the United States, 112(18), 5750-5755.
  • Beketov, A., Keffordb, B.,  Schäferc,R.,  Liessa, M. (2013). Pesticides reduce regional biodiversity of stream invertebrates. Proceeding of the National Academy of Science of the United States, 110(27), 11039-11043.
  • Van Dijk, T.C. Van Staalduinen  M.A., Van der Sluijs, J.P. (2013). Macro-invertebrate decline in surface water polluted with imidacloprid. PLoS ONE, 8(5), e62374.
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  • Johnson, A., Donnachie, R., Sumpter, J., Jürgens, M., Moeckel, C., M., Pereira, C. (2017). An alternative approach to risk rank chemicals on the threat they pose to the aquatic environment. Science of the Total Environment. 599–600. 1372–1381.