L’eutrophisation : mieux comprendre pour mieux gérer

Marées vertes, prolifération d’algues, parfois toxiques, dans des lacs, cours d’eau ou zones côtières sont des manifestations d’eutrophisation des milieux aquatiques. Une expertise scientifique collective a été conduite sur ce sujet par le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et Irstea, à la demande des ministères en charge de l’Agriculture et de l’Environnement. Elle a livré ses conclusions lors d’un colloque le 19 septembre 2017.

Eutrophisation : expertise scientifique collective. © AFP, JOCARD Alain
Par Nicole Ladet
Mis à jour le 10/10/2017
Publié le 19/09/2017

Crises écologiques et sujets de tensions entre acteurs aux intérêts parfois divergents… Les phénomènes d’eutrophisation génèrent des perturbations majeures dans les milieux aquatiques, avec des conséquences sur les biens et services associés, la santé de l’environnement, la santé humaine et les activités économiques des territoires. L’instauration de réglementations par les pouvoirs publics pour les limiter est également source de tension et de débats sur les activités identifiées comme des contributrices déterminantes de ces phénomènes. L’expertise scientifique collective, associant une quarantaine d’experts français et étrangers, a produit un état des lieux critique sur les connaissances des causes, des mécanismes, des conséquences et de la prédictibilité des phénomènes d’eutrophisation.

L’eutrophisation anthropique

Tout commence par un déséquilibre ou une augmentation des apports en phosphore et en azote, d’origine humaine. Il s’ensuit une production végétale accrue qui réduit progressivement la pénétration de la lumière dans l’eau. Peu à peu l’élément limitant le développement de la vie dans le système n’est plus alimentaire – les nutriments arrivent à saturation - mais la lumière. Des espèces végétales opportunistes et adaptées à ces nouvelles conditions environnementales, comme la châtaigne d’eau ou les fougères d’eau, remplacent alors les espèces présentes initialement, et prolifèrent. Leur décomposition par des bactéries induit un appauvrissement ou un épuisement en oxygène du milieu, voire l’émission de gaz toxiques (gaz carbonique, méthane ou hydrogène sulfuré). Les espèces de cyanobactéries qui prolifèrent le plus souvent dans les lacs en France peuvent  produire des toxines. En milieu côtier, ce sont principalement des algues (ulves) qui prolifèrent, ce qui provoque des mortalités massives de la faune des fonds marins, une régression des zones de nurserie des poissons et des risques sanitaires par dégagement d’hydrogène sulfuré.

Les apports d’azote et phosphore sortant à la mer ont doublé en un siècle

L’augmentation de la croissance démographique mondiale et l’urbanisation, l’industrialisation et la spécialisation de l’agriculture, notamment le découplage culture-élevage, l’extraction minière du phosphore et le procédé chimique de fabrication d’azote minéral (méthode Haber-Bosch), ont entraîné une augmentation des flux et des concentrations en nutriments dans l’environnement, et in fine dans les milieux aquatiques. Les modèles les plus récents déployés à l’échelle mondiale montrent que les flux sortant à la mer ont quasiment doublé pour l’azote et le phosphore. La contribution de l’agriculture a progressé de 20 à 50 % pour l’azote, de 35 à 55 % pour le phosphore.

Entre les années 1970 et 1990, l’action publique dans les pays industrialisés s’est concentrée sur le traitement des pollutions industrielles et domestiques. La réduction drastique des pollutions ponctuelles de phosphore, par l’amélioration du traitement des eaux usées et la réduction puis l’interdiction des phosphates dans les lessives, a permis la diminution progressive de certaines situations d’eutrophisation, comme sur le lac Érié ou sur le lac Léman. Depuis, une nouvelle vague d’eutrophisation se répand, touchant à l’échelle mondiale de nombreux lacs, réservoirs, rivières et zones côtières. L’action publique se concentre désormais sur la question des pollutions diffuses d’origine agricole. L‘azote et le phosphore peuvent mettre des décennies à cheminer. Les milieux, le sol et nappes, sont marqués par les apports passés. La mobilisation de l’azote et du phosphore s’opèrent le long du continuum terre-mer. Dans les pays industrialisés, les mesures ont permis des évolutions positives en eau douce. En revanche, en milieu marin, les phénomènes d’eutrophisation ne semblent pas diminuer depuis les années 2000. Les changements climatiques, dont certains effets se font déjà sentir, vont probablement impacter l’ensemble des mécanismes intervenant dans l’eutrophisation et en amplifier les symptômes.

Prédire et définir les actions

Des modèles ont été développés pour comprendre les mécanismes ou estimer les risques et définir des actions. L’utilisation de modèles pour évaluer des scénarios prospectifs est fréquente. Cependant, leur transposition est souvent limitée par la faiblesses des données sur la zone étudiée, et l’incertitude des résultats est souvent peu évaluée. Très peu d’exemples intègrent le couplage avec l’aléa climatique et la vulnérabilité écologique des milieux aquatiques. La quasi-absence de modèles bioéconomiques rend encore difficile l’accompagnement de la remédiation par des approches de modélisation. Il existe donc des besoins de recherche à ces niveaux. Néanmoins, la modélisation a sans conteste apporté des éléments de réflexion pour orienter les actions de gestion.

Agir directement sur les symptômes (réoxygénation, utilisation d’algicides, etc.) ne peut-être qu’une solution ponctuelle. La lutte contre l’eutrophisation passe par une maîtrise conjointe et sur le long terme des apports de phosphore et d’azote dans les milieux aquatiques, qu’ils soient d’origine urbaine, industrielle ou agricole. Dans le champ de l’agriculture, les leviers portent sur le recyclage des effluents d’élevage, la gestion de la fertilisation, la préservation et la restauration des paysages. Mais, dans certains bassins-versants dont les écosystèmes aquatiques récepteurs sont très vulnérables, ces trois leviers ne suffiront pas. Les systèmes agricoles et les usages des sols devront y être progressivement modifiés. Des projets de territoire économiquement réalistes et socialement acceptables, fondés sur des objectifs de très basses fuites d’azote et de phosphore devront être mis en place. Des synergies entre des enjeux d’alimentation, de biodiversité, de climat, d’efficience et de recyclage des ressources peuvent y contribuer.

Un rôle important de l’action collective et des réglementations

Différents textes réglementaires encadrent l’eutrophisation. La norme de potabilité fixée à 50 mg/L de nitrates n’est pas adaptée à la protection des milieux vis-à-vis du processus d’eutrophisation. Ainsi, dans des situations caractéristiques de zones à très faible pression humaine (1 à 3 mg/L), certaines publications identifient un point de basculement pour des valeurs à peine supérieures, auxquelles correspondent des premiers changements de composition spécifique des communautés.

L’expertise constate que cibler spatialement les instruments incitatifs ou réglementaires est généralement plus efficace qu’appliquer des mesures génériques à grande échelle. Une gestion adaptative par réactualisation des objectifs et des outils en fonction des retours d’expérience s’avère la meilleure démarche. La sociologie de l’environnement est peu développée en France, sauf dans le cas de l’étude des marées vertes. Les cas d’étude où les dimensions sociologiques commencent à être prises en compte appellent à une gestion différenciée selon les socio-écosystèmes, intégrant les enjeux des différents acteurs autour de l’eutrophisation. Des approches de recherche systémiques alimentées par des données biophysiques, économiques et sociologiques et les partages de savoir entre acteurs sont à développer.
 

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Gilles Pinay (CNRS)
  • Chantal Gascuel (Inra)
  • Alain Ménesguen (Ifremer)
  • Yves Souchon (Irstea)

À lire

Quelques chiffres

  • 500 zones pauvres en oxygène ou anoxiques en milieu marin en 2010
  • 3 fois plus qu’en 1960
  • 245 000 km2 d’emprise maritime
  • Des lieux emblématiques soumis à des crises récurrentes : mer Baltique, Grands Lacs laurentiens, baie de Chesapeake, golfe du Mexique, de très nombreux lacs et zones côtières en Chine, le lac Victoria, les côtes bretonnes, les lagunes méditerranéennes, etc.

Une expertise scientifique collective

Cette expertise scientifique collective a été conduite par le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et Irstea. Elle a mobilisé près de 40 experts français et étrangers : écologues, hydrologues, biogéochimistes, spécialistes des sciences biotechniques, des sciences sociales, du droit ou de l’économie. Différents types d’écosystèmes aquatiques ont été étudiés : cours d’eau, plans d’eau, estuaires, milieu marin côtier et hauturier, et le continuum entre ces systèmes. L’expertise s’appuie sur un corpus bibliographique d’environ 4 000 références, composées majoritairement d’articles scientifiques validée par des pairs complétés, pour certains sujets, de rapports scientifiques ou techniques et de textes juridiques.