En Suisse, plus de 30, 000 substances différentes sont utilisées quotidiennement dans d'innombrables produits - produits pharmaceutiques, produits de beauté, produits de nettoyage ou produits chimiques industriels. Beaucoup de ces substances se retrouvent - via les stations d'épuration - dans les eaux de surface, où ils ont des effets néfastes sur les organismes aquatiques et les ressources en eau potable. Pour éliminer les micropolluants des eaux usées, une centaine de stations d'épuration stratégiques sélectionnées en Suisse doivent être modernisées dans les années à venir avec une étape de traitement supplémentaire.

Le programme de mise à niveau est suivi de près par les scientifiques de l'Eawag et du Centre Ecotox Eawag-EPFL. Comme le souligne Christian Stamm, chef de projet, "C'est une occasion unique d'étudier, plus ou moins en temps réel, comment les écosystèmes aquatiques répondent à une réduction des micropolluants." Dans la phase initiale, les scientifiques ont étudié l'état chimique et biologique actuel, avant les mises à niveau de la station d'épuration. Stamm explique :« Nous voulions également savoir comment les micropolluants des eaux usées traitées affectent la composition des communautés biologiques et le fonctionnement des écosystèmes fluviaux. Ici, il y a encore des lacunes substantielles dans nos connaissances.

De nombreux micropolluants dans les eaux usées

Entre 2013 et 2014, Stamm et son équipe ont effectué des prélèvements réguliers dans les tronçons en amont et en aval de 24 STEP et ont identifié les substances présentes (Fig. 1). Les analyses démontrent que de nombreux micropolluants pénètrent dans les rivières dans les eaux usées traitées. « L'augmentation des médicaments et des produits chimiques ménagers a été particulièrement frappante, " dit Stamm – dans le cas des médicaments, les concentrations étaient 30 fois plus élevées en aval qu'en amont des stations d'épuration (Fig. 2). Une évaluation initiale des risques d'écotoxicité a indiqué que l'agent anti-inflammatoire diclofénac et les pesticides diazinon et diuron sont largement présents à des concentrations biologiquement efficaces. Ceci est également vrai pour d'autres substances au niveau régional.

Les organismes en aval des stations d'épuration ont montré divers symptômes de stress exercés par les micropolluants. Par exemple, l'expression génique associée à la détoxification cellulaire a été observée chez la truite fario. Les populations de gammares manquaient de jeunes individus, indiquant une reproduction altérée ou une mortalité accrue chez les juvéniles. La diversité des macroinvertébrés, qui sont sensibles aux pesticides, a été réduite en aval des sorties d'eaux usées. Sont également présents dans les effluents des antibiotiques et des bactéries résistantes, qui peuvent favoriser la propagation des gènes de résistance aux antibiotiques dans les eaux réceptrices.

Perte des adaptations après la mise à niveau de la station d'épuration

Algues et bactéries, qui colonisent le lit de la rivière sous forme de biofilms et jouent un rôle important dans la chaîne alimentaire, sont également affectés par les rejets d'eaux usées. Les biofilms en aval des stations d'épuration ont montré une tolérance beaucoup plus grande envers les micropolluants que ceux vivant en amont. Selon Stamm :« Plus la charge chimique est élevée, plus la tolérance est élevée, ce qui indique une relation causale entre l'exposition et les effets biologiques.

Les biofilms ont mis en évidence les premiers effets d'une mise à niveau de la station d'épuration :après l'introduction de l'étape de traitement supplémentaire à la station d'épuration d'Herisau, les algues de la rivière Glatt ont perdu leur tolérance accrue aux micropolluants assez rapidement (Fig. 3). L'expression induite des gènes de détoxification a également été perdue chez la truite fario vivant en aval.

Effets masqués révélés par le système de canal

Souvent, les effets des micropolluants ne peuvent pas être mesurés directement sur le terrain car ils sont masqués par les effets des autres constituants des eaux usées. Ainsi, afin de démêler les différents impacts, les chercheurs ont également mené des expériences dans un système de canal à 16 canaux (Fig. 4). En utilisant ce système, ils ont montré, par exemple, que si la décomposition de la matière organique est inhibée par les micropolluants, il est favorisé par les nutriments. Stamm dit, « Cela appuie nos conclusions selon lesquelles, selon la situation nutritionnelle, les taux de décomposition des feuilles étaient environ deux tiers plus faibles en aval qu'en amont des usines de traitement. » L'analyse statistique indique que , par exemple, les populations de gammaridés broyeurs de feuilles sont décimées par les insecticides.