Un grand nombre de nouvelles stations d'épuration dans les pays en développement a entraîné un déséquilibre entre le phosphore et l'azote dans les eaux de surface. Le résultat pourrait être une croissance excessive d'algues potentiellement toxiques avec une préférence pour l'azote. Une nouvelle étude appelle à une meilleure réduction des nutriments afin de maintenir la biodiversité de l'écosystème dans les lacs et autres plans d'eau de surface.

En tant que l'un des 17 objectifs de développement durable des Nations Unies, l'eau potable et l'assainissement reçoivent beaucoup d'attention. Pour atteindre cet objectif global, une gestion efficace des eaux usées municipales joue un rôle majeur. La plupart des activités humaines produisent des eaux usées et la production annuelle d'eaux usées municipales dans le monde dépasse désormais la quantité d'eau rejetée par l'énorme fleuve Amazone dans l'océan Atlantique en environ 12 jours.

« Le volume d'eaux usées continue de croître avec l'urbanisation et l'augmentation de la population associée. Augmentation de la production d'eaux usées, ainsi que des installations de collecte et de traitement inadéquates, ont entraîné des impacts négatifs sur la qualité de l'eau, ", a déclaré Yan Lin, chercheur à la NIVA.

Selon Lin, de nombreux pays en développement s'attaquent au problème en construisant rapidement de nouvelles usines de traitement des eaux usées.

"La différence d'efficacité d'élimination de l'azote et du phosphore, cependant, a entraîné un déséquilibre de l'azote par rapport au phosphore dans les plans d'eau. Cela peut avoir des implications négatives pour la biodiversité et le fonctionnement global de l'écosystème aquatique récepteur, " dit Lin.

Dans cet article, nous étudierons de plus près l'azote et le phosphore et l'impact de ces deux éléments sur les écosystèmes aquatiques. L'azote et le phosphore sont des éléments essentiels à la croissance des organismes. Cependant, car un excès de nutriments peut provoquer l'eutrophisation des plans d'eau, il est très important de contrôler les flux de nutriments dans ces eaux.

Boom du traitement des eaux usées en Chine

De nombreux pays s'attaquent au problème de l'excès de nutriments en augmentant la capacité de traitement des eaux usées municipales. Ceci est souvent plus réalisable que de réduire les sources de nutriments diffuses, par exemple en réduisant les taux d'application d'engrais et les pratiques de conservation des bassins versants. En Chine, qui sera au centre de cet article, la construction de stations d'épuration a connu une croissance rapide au cours des quinze dernières années.

En 2005, le pourcentage d'eaux usées municipales traitées à l'échelle nationale en Chine n'était que d'environ 40 %. En 2017, il a atteint plus de 90 %.

Cependant, les résultats de ce changement de mesures par rapport aux concentrations d'éléments nutritifs dans les lacs sont inconnus.

Peut conduire à des proliférations d'algues

Dans le PNAS publication "L'amélioration du traitement des eaux usées municipales modifie les rapports entre l'azote et le phosphore du lac dans les régions peuplées, " un large consortium de scientifiques, y compris des experts de l'Institut norvégien de recherche sur l'eau (NIVA) montrent que ce boom du traitement des eaux usées municipales en Chine est un facteur majeur d'augmentation des rapports massiques azote/phosphore dans les lacs du pays. Ceci est particulièrement important dans la Chine orientale plus peuplée.

La raison principale est que le phosphore est éliminé plus efficacement que l'azote des eaux usées dans la plupart des stations d'épuration actuelles, argumentent les chercheurs.

"Nous avons étudié les changements de l'état nutritionnel de 46 grands lacs de Chine. Alors que l'eau en général devient plus propre, les résultats montrent que le phosphore diminue à un rythme beaucoup plus rapide, ", a déclaré Lin, chercheur à la NIVA.

Les résultats montrent qu'au cours de la dernière décennie, la concentration de phosphore dans la plupart des lacs de l'est de la Chine a considérablement diminué. Concentration d'azote, d'autre part, a été pour la plupart stable. Ainsi, le rapport de l'azote au phosphore n'a cessé d'augmenter.

Selon Lin, cela peut avoir des conséquences inattendues sur le fonctionnement des réseaux trophiques aquatiques, comme la prévalence croissante de certains types de cyanobactéries dans les lacs eutrophes.

"Nos résultats soulignent la nécessité d'une réduction plus efficace de l'azote en plus de la réduction du phosphore dans le traitement des eaux usées pour réduire le risque de prolifération de phytoplancton et de production de toxines et pour maintenir la biodiversité de l'écosystème dans les plans d'eau en aval, " dit Lin.

Bon équilibre indispensable

Vous ne connaissez pas le terme stoechiométrie des nutriments ? Le terme peut être décrit comme une science qui explore l'équilibre d'éléments importants de la vie tels que le carbone, azote, et le phosphore dans divers processus écologiques. Son cœur est de révéler l'impact des changements dans le milieu de vie et la composition des éléments biologiques sur la fonction globale des écosystèmes terrestres et aquatiques.

Tout comme les humains prospèrent mieux avec une alimentation avec un bon équilibre entre les glucides, protéines et graisses, la nature a aussi certaines préférences. Un bon équilibre entre les nutriments tels que l'azote et le phosphore est essentiel.

Pour maintenir des eaux saines avec une bonne biodiversité, des stations d'épuration ont été installées pour éviter que trop de nutriments ne se déposent dans la nature. Cependant, Dans le nouveau document du PNAS, les chercheurs soutiennent qu'il est temps que les usines de traitement des eaux usées développent des technologies d'élimination de l'azote plus efficaces.

« Maîtriser l'évolution à long terme des caractéristiques stoechiométriques de l'azote et du phosphore dans les plans d'eau est une condition préalable pour clarifier les changements de productivité primaire de l'écologie aquatique et découvrir les facteurs potentiels de conséquences écologiques négatives, " dit Lin.

Appel à une nouvelle réglementation

Le chercheur de la NIVA soutient que les résultats du projet devraient être pris en compte lors de l'évaluation de la mise en œuvre des mesures de gestion environnementale et de la formulation des futurs objectifs de gestion et de contrôle des éléments nutritifs.

"Le déséquilibre croissant entre l'azote et le phosphore a des implications importantes pour l'écologie aquatique qui restent mal considérées et comprises, " dit Lin.

« La réglementation actuelle doit être mise à jour pour inclure les paramètres de stoechiométrie des éléments nutritifs plutôt que des valeurs limites d'éléments nutritifs uniques, " il a dit.

En particulier, les résultats de l'étude devraient avoir de grandes implications pour l'élaboration des politiques de traitement des eaux usées dans les pays en développement, où des développements massifs d'infrastructures, dont les stations d'épuration, subissent.

« La conception des stations d'épuration doit réduire plus efficacement l'azote en plus du phosphore, afin de maintenir à l'équilibre le rapport massique azote/phosphore, " conclut Lin.