Le traitement des eaux usées municipales a considérablement réduit la pollution des écosystèmes aquatiques, mais le problème de la pollution par les eaux usées persiste. Les sources de pollution par les eaux usées sont le débordement d'eaux usées brutes provenant de systèmes surchargés ou mal conçus, le traitement inefficace des eaux usées par les installations de traitement et les effluents agricoles. Bien que largement reconnu comme un problème majeur, peu de pays appliquent strictement les règles concernant le rejet des effluents agricoles. La pollution par les eaux usées modifie l'équilibre des écosystèmes marins et d'eau douce, les rendant moins efficaces.
Eutrophisation
Les eaux usées contiennent de très grandes quantités d'éléments nutritifs, principalement de l'azote et du phosphore. Dans des conditions naturelles, de faibles concentrations de ces nutriments limitent la productivité des écosystèmes aquatiques. Les eaux usées favorisent la croissance excessive des producteurs primaires aquatiques - plantes, algues et cyanobactéries - dans le cadre d'un processus connu sous le nom d'eutrophisation. Avec l'augmentation de la biomasse des producteurs primaires vient une augmentation du nombre de consommateurs primaires, tels que le zooplancton et les poissons herbivores. La productivité supplémentaire est ainsi transférée dans la chaîne alimentaire, atteignant finalement les poissons prédateurs et les mammifères au sommet de la chaîne alimentaire.
Dynamique communautaire
Les changements physiques de l'habitat qui résultent d'une croissance excessive des plantes peuvent changer radicalement la dynamique de la communauté. Par exemple, la croissance excessive des plantes aquatiques peut réduire l'habitat disponible pour les animaux qui ont besoin d'eau libre pour vivre, comme les invertébrés filtreurs. La croissance des plantes peut également modifier la dynamique des espèces, par exemple en créant plus de refuge pour les proies et en réduisant ainsi l'efficacité alimentaire des prédateurs. La disponibilité de nourriture supplémentaire peut entraîner une inégalité compétitive à tous les niveaux de la chaîne alimentaire, les animaux étant plus efficaces pour utiliser la source de nourriture supplémentaire devenant dominante dans l'écosystème. Cela entraîne généralement des écosystèmes aquatiques à forte biomasse mais une faible diversité d'espèces.
Hypoxie
La pollution par les eaux usées favorise l'hypoxie, ou l'appauvrissement en oxygène, dans les écosystèmes aquatiques de deux façons. Premièrement, les eaux usées elles-mêmes contiennent de grandes quantités de matière organique directement disponible pour les bactéries dans l'eau. Deuxièmement, il favorise la croissance des plantes et des algues qui deviennent une source de matière organique à leur mort. Lorsque les bactéries consomment de la matière organique, elles consomment également de l'oxygène dissous dans l'eau. L'hypoxie peut tuer les animaux ou provoquer un stress physiologique qui freine la croissance et la reproduction. Un exemple célèbre d'un écosystème aquatique qui souffre d'hypoxie est la zone morte du golfe du Mexique. De nombreuses espèces envahissantes, comme la carpe asiatique, peuvent tolérer des conditions de faible teneur en oxygène. La pollution par les eaux usées facilite donc la propagation des espèces envahissantes en leur créant un habitat convenable et en éliminant la concurrence.
Les antibiotiques et les hormones sont excrétés par le bétail et les humains dans l'urine et les fèces. Les principales sources d'eaux usées contenant ces composés sont les hôpitaux, les fermes gérées intensivement et les abattoirs. Une fois dans l'eau, les antibiotiques peuvent inhiber la croissance des bactéries qui jouent un rôle important dans l'élimination de l'azote de l'eau. Les antibiotiques favorisent également la croissance de bactéries résistantes, perturbant l'équilibre des communautés bactériennes. Les hormones synthétiques sont connues pour perturber le système endocrinien - un groupe de glandes qui produisent des hormones et contrôlent leur libération - de mammifères, de poissons, de reptiles, d'amphibiens et d'invertébrés. Les versions synthétiques d'hormones, comme l'œstradiol, peuvent imiter les hormones naturelles et modifier la sensibilité des récepteurs hormonaux, provoquant une croissance et une reproduction anormales des animaux exposés.
