Effets cachés des déversements des épurateurs

2020/10/19 Olatz Pereda Iriondo - Biologian doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Les stations d'épuration traitent les eaux usées sales qui leur arrivent par des processus complexes et, une fois nettoyées, les libèrent au milieu. Cependant, quelle influence ces eaux claires présumées ont-elles sur l'environnement ? Cette question est d'une grande importance car la proportion de ces eaux épurées dans nos rivières et nos côtes est de plus en plus importante. Malheureusement, les informations disponibles restent limitées et, souvent, les enquêtes reflètent des résultats contradictoires. En outre, la pollution devient de plus en plus complexe en raison de la synthèse et l'utilisation de nouveaux produits chimiques. Par exemple, dans une société de plus en plus âgée, la consommation de médicaments augmente considérablement, de plus en plus de médicaments atteignant les stations d'épuration et ceux-ci ne peuvent pas les éliminer complètement. C'est pourquoi l'eau libérée par les stations d'épuration est devenue un cocktail chimique très complexe, et son impact écologique est inquiétant. En plus de la composition de ces eaux épurées, la concentration finale du déversement dans le canal récepteur est également importante, car il n'est pas le même de se détacher dans des rivières de grand débit que dans des ruisseaux pratiquement épuisés. Ainsi, l'objectif de cette thèse de doctorat a été d'analyser l'impact de ces rejets dans les ruisseaux.

Travail simultané de plusieurs forces

Dans la nature, il est courant que de nombreuses sources de stress incitent simultanément les êtres vivants. Dans les ruisseaux, la pénurie d'eau est de plus en plus importante en raison des changements climatiques et de l'extraction d'eau. En outre, la pénurie d'eau réduit la capacité de dilution de la rivière. Dans les cas les plus graves, le ruisseau lui-même s'épuise et l'eau qui circule dans le lit est un écoulement purement épurant. Par conséquent, dans un premier temps, j'ai étudié les rivières naturelles qui recevaient les rejets pour observer les conséquences de l'interaction entre la pénurie d'eau et la pollution des eaux d'épuration.

Pour obtenir une photo aussi précise que possible de la réalité, j'avais besoin de larges gradients de la concentration et de la pénurie d'eau, et je les ai trouvés en Catalogne dans les 13 affluents de l'Èbre : des rivières s'épuisaient en été, d'autres non, certains recevaient beaucoup de pollution, d'autres encore. Pour caractériser l'affection des rejets, j'ai défini deux zones dans tous les ruisseaux, l'une au-dessus et l'autre au-dessous du point de rejet (Figure 2) et je l'ai étudiée pendant toute une année. La qualité de l'eau et le fonctionnement de l'écosystème étaient mes sujets d'étude (respiration de l'écosystème, recyclabilité des nutriments, etc.). ).

Les déversements analysés ont considérablement réduit la qualité de l'eau, réduisant la concentration en oxygène et augmentant les concentrations de nutriments et de médicaments. L'affection, logiquement, était beaucoup plus grande quand les eaux non épurées atteignaient les rivières épuisées. Les changements de qualité de l'eau ont affecté la plupart des fonctions analysées. Cependant, la réponse n'était pas uniforme: certains processus ont été accélérés (par exemple, la respiration), d'autres ont été réduits (par exemple, la capacité d'absorption des nutriments) et il y avait des processus qui n'ont pas été modifiés (par exemple, la décomposition de la matière organique).

Mais quelles sources de stress ont provoqué le plus dans le fonctionnement des rivières: la pénurie d'eau ou la pollution? Pour ce faire, toutes les variables mesurées dans les ruisseaux (plus de 100!) Je les ai classées en quatre groupes, selon leur nature et leur mode d’action : caractéristiques chimiques « normales » de l’eau, composés pharmaceutiques biocides (antibiotiques et antifongiques), autres médicaments et variables hydrologiques. Dans les processus mesurés, l'influence du côté chimique a prédominé, notamment par des interactions entre biocides et non biocides (Figure 3). L'hydrologie, quant à elle, a laissé des conséquences claires sur les rivières, mais n'a pas fortement conditionné son fonctionnement.

Contagion par la science

En raison d'un climat et d'une meilleure gestion, en Euskal Herria on peut difficilement trouver des ruisseaux sales semblables à ceux observés en Catalogne. Ici, la plupart des rejets sont bien épurés et, comme le climat est moins sec, ils sont plus dilués. Cependant, sommes-nous sûrs que l'eau épurée n'affecte pas le milieu ? C'est difficile à mesurer puisque tous les ruisseaux qui reçoivent les eaux épurées sont déjà assez punis.

Pour faire face à ce manque, on a obtenu l'autorisation de polluer une rivière propre avec les rejets d'une épuratrice (Figure 4). C'était la première fois qu'un fleuve était spécifiquement pollué dans le monde ! Pour ce faire, on a sélectionné la station d'épuration d'Apraiz d'Elgoibar, l'une des meilleures stations d'épuration du Pays Basque qui verse les eaux épurées au fleuve Deba. Pour la recherche, nous dégageons une partie de l'eau (grâce à une ingénierie importante ! ) pour libérer le ruisseau Apraiz qui longe la station d'épuration et polluer ses 100 derniers mètres. Pour isoler les effets du déversement, j'ai encore défini deux zones dans la rivière, au-dessus et au-dessous de la nouvelle entrée du déversement, et je l'ai étudié pendant deux ans, un an avant de libérer le déversement et un an après. Au cours de ces deux années, j'ai analysé tous les deux mois les fonctions clés de la rivière, avec l'aide d'une équipe de 10 personnes à chaque fois. La même dilution que celle de l'épuratrice d'Apraiz à Deba, mise en œuvre expressément pour la recherche, a montré que les conclusions de cette étude peuvent refléter la situation de nombreux autres ruisseaux d'Euskal Herria.

L'eau épurée, bien que diluée jusqu'à 3% dans le ruisseau récepteur, a eu des répercussions écologiques importantes sur la structure et le fonctionnement du ruisseau, qui a modifié la plupart des processus analysés. L'eau épurée a modifié la plupart des fonctions de la rivière. Par exemple, la capacité de rétention des nutriments des algues a été considérablement réduite (figure 5). Les résultats de l'expérience révèlent un message important qui peut avoir des implications importantes tant dans la gestion des écosystèmes que dans la société : les eaux usées bien traitées peuvent aussi avoir des effets complexes sur les rivières récepteurs.

Amener les ruisseaux au laboratoire

Les deux travaux précédents ont montré que les eaux épurées peuvent avoir une influence très variable sur les rivières, tant dans la qualité des rejets que dans le degré de sécheresse du ruisseau récepteur. Cela suggère que la concentration de l'eau purifiée dans le récepteur peut être déterminante. Et la question suivante de la thèse était comment les processus écosystémiques répondraient à une contamination gradiente?

Impossible de trouver un gradient de ce genre dans la nature, j'ai décidé de le simuler dans le laboratoire. Encore une fois, je suis allé en Catalogne, aux ruisseaux artificiels de l'Institut catalan de recherche de l'eau de Gérone (Figure 6). Pour aménager les rivières artificielles, je profiterai des sédiments et des pierres d'un ruisseau non pollué près de la résidence, ainsi que des eaux épurées dans une station d'épuration. Ainsi, dans les 24 ruisseaux artificiels disponibles, j'ai fixé 8 niveaux de dilution, du ruisseau propre à l'eau pure traitée dans l'épurateur. De cette façon, nous avons pu analyser la réponse des processus liés à la communauté des algues au gradient de contamination. Dans ce cas, l'objectif était d'analyser la forme ou le modèle de chaque réponse, de sorte que les résultats obtenus ont été adaptés à différents modèles mathématiques, dont il était adapté pour mieux analyser (Figure 7).

Encore une fois, les eaux épurées ont donné lieu à des réponses complexes dans le fonctionnement de la communauté des algues. Mes hypothèses initiales prédisaient que dans la concentration la plus élevée on noterait toxicité, mais à ma grande surprise la plupart des processus mesurés s'accélèrent, ne s'atténuèrent pas. Cependant, face à une telle dynamique générale, les processus ont montré des modèles très différents (Figure 8). Certains processus, tels que la respiration ou la décomposition de la communauté, ont accéléré sans limites (même dans les plus hautes concentrations! ), mais les réponses d'autres processus tels que la production primaire brute ou la biomasse ont été saturées à partir de niveaux intermédiaires de pollution. En outre, la rétention des nutriments a ralenti. Il convient de noter les résultats qui suggèrent que l'activité des algues peut être l'un des processus les plus sensibles du fonctionnement des ruisseaux, en particulier la capacité de rétention des nutriments des algues, ce qui peut être un bon indicateur des effets de la pollution.

Indices de performances passées

Les résultats de cette thèse montrent que les eaux usées urbaines et urbaines, y compris les eaux épurées, peuvent donner lieu à des réponses complexes dans le fonctionnement des écosystèmes. Il y a actuellement de plus en plus de progrès technologiques dans la résolution de la pollution, mais quand les dommages à l'environnement disparaissent ? La dernière question de ma thèse a été, par conséquent, comment les indices de pollution du passé affecteront-ils la récupération de l'écosystème?

Pour répondre à cette question, j'ai ajouté une nouvelle section à l'expérience précédente. Dans cette deuxième phase, une fois que les régates ont été contaminées pendant un mois, elles ont été laissées dans de l'eau propre pendant un mois de plus et les mêmes réponses de l'écosystème ont été analysées pour voir si une fois la pollution a disparu, les modèles de réponse étaient maintenus. Les ruisseaux, malgré un mois d'eau propre dans la rivière, montraient encore une influence notable de la phase précédente. Les réponses de tous les processus étaient les mêmes que celles affichées dans la première phase. Cela montre que les effets des eaux épurées peuvent être maintenus pendant une longue période.

Printemps silencieux

Dans les années 60, Rachel Carson a alerté la société des dommages qui peuvent souffrir de la pollution chimique dans la santé des êtres vivants. Depuis lors, les scientifiques se sont ajoutés à cette revendication et, aujourd'hui, la pollution chimique est l'un des aspects les plus importants du changement global. Les résultats de cette thèse vont dans la même direction, car les épurateurs éliminent la pollution la plus grave ou évidente, mais ils peuvent encore causer de nombreux dommages tacites sur la santé et le fonctionnement des ruisseaux. Il est clair que pour affronter les problèmes environnementaux il faut améliorer la gestion. Mais pour cela, il est indispensable que toute la population prenne conscience du problème. Ces dernières années, nous avons tous vu de grandes améliorations dans la qualité des régates du Pays Basque, mais nous devons encore améliorer ! Et maintenant plus que jamais il est entre nos mains !

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