Sauver l'eau douce du sel



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Des normes relatives aux ions spécifiques pour protéger la biodiversité >>> Avec Christophe Piscart (ECOBIO)

Une équipe internationale de chercheurs avec à sa tête Miguel Cañedo-Argu?elles (University of Vic - Central University of Catalonia, Espagne) et dans laquelle on retrouve Christophe Piscart, chercheur au labo ECOBIO de l'OSUR (CNRS, université de Rennes 1), vient de publier en février 2016 un article dans la revue Science sous le titre « Saving freshwater from salts. Ion-specific standards are needed to protect biodiversity »*. L’étude met en garde sur les dangers de la salinisation toujours plus grande de l’eau douce dans le monde ; elle fait en outre des préconisations pour l’établissement de normes relatives sur la présence d’ions spécifiques, préconisations indispensables selon les chercheurs pour protéger la biodiversité présente dans cette eau douce.

Constat
De nombreuses activités humaines comme l'agriculture et l'extraction de ressources naturelles augmentent la concentration totale de sels minéraux dissous (ou salinité) dans les eaux douces : ce phénomène est appelé ‘salinisation des eaux douces’. L'augmentation de la salinité peut avoir des effets particulièrement néfastes sur la santé humaine, elle augmente également les coûts de traitement de l'eau pour la consommation humaine, et endommage les infrastructures et limite les capacités d’irrigation. Elle affecte également la biodiversité dulçaquicole, altère les fonctions de l'écosystème, et conduit à une forte diminution de la production et des services rendus par les écosystèmes.
Malgré ces conséquences importantes, les dispositifs réglementaires qui s’appliquent à la qualité de l'eau, ne prennent que rarement en compte ce problème en se focalisant généralement sur l'eau potable et l’irrigation. Les conséquences sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes ne sont pas pris en compte. A titre d’exemple, des conductivités électriques spécifiques de 2mS/cm (équivalente à une salinité d’environ 1,4 gramme de sel par litre d’eau) qui peuvent être considérées comme acceptables pour la consommation et l'irrigation, sont suffisantes pour détruire de très nombreuses espèces d’invertébrés aquatiques. En outre, il n’existe pratiquement aucune réglementation sur les ions présents en solution alors que leur effet sur les écosystèmes sont extrêmement variables. Les auteurs de l’étude réclament une meilleure prise en compte de la salinité dans l’évaluation de la qualité des eaux douces à l’échelle mondiale et suggèrent, dans les pays développés, la mise en place de réglementations basées sur la composition ionique de l’eau afin de protéger la vie en eau douce et les services écosystémiques. L’étude identifie également les obstacles à l'établissement de ces normes, et propose des lignes directrices pour une meilleure gestion de l’environnement.
Les tentatives visant à réglementer la salinisation sur la base de critères écologiques ont été mis en place aux Etats-Unis et en Australie, où des recommandations de salinité totale ont été formulées : cependant, même ces critères se sont révélés insuffisants pour protéger la vie en eau douce, car une composition ionique différente peut avoir des effets très variables sur la faune d'eau douce. Ainsi, le Canada et les États-Unis sont les seuls pays au monde qui recherchent les concentrations d'un ion spécifique (en l’occurrence le chlorure) au-dessus duquel la vie aquatique est affectée. Globalement, les concentrations des autres ions (par exemple Mg2+, HCO3-, K+) restent exemptes de toute réglementation, et ce en dépit de leur toxicité potentielle.
C’est d’autant plus regrettable que la situation risque de s'aggraver à l'avenir du fait de l’augmentation prévue de la demande en eau douce, augmentation qui réduira du même coup la capacité des eaux de surface à diluer les sels et augmentera les intrusions d'eau de mer dans les aquifères côtiers ; il est à prévoir également une augmentation de l'extraction de ressources naturelles qui aura pour conséquence inévitable l’accroissement des effluents salins et leurs ruissellements. Enfin, le réchauffement climatique lui aussi devrait aggraver la salinisation puisque les climats secs (aride et semi-aride) reste la principale cause de salinisation des eaux douces qui affecte déjà 30% de l’ensemble des terres émergées.

La fixation de normes
La compréhension par les scientifiques des mécanismes qui amènent à l'augmentation des dommages de la salinisation dans les écosystèmes d’eau douce est à ses balbutiements, ce qui rend difficile l'élaboration et l'implémentation de normes de protection. Les défis techniques sont exacerbés par le fait que les risques de salinisation perçus par le public et les politiques peuvent être beaucoup plus faibles que ceux identifiés par les scientifiques. En outre, bien que l'apport des connaissances scientifiques nouvelles soit utilisé pour l’établissement de nouvelles normes, il n’y a pas toujours une bonne intégration des coûts engendrés par la salinité et les avantages de contrôles. Plusieurs pays ont d’ores et déjà des exigences spécifiques pour le développement et la mise en œuvre des normes sur la qualité de l'eau (par exemple, l'ANZECC et ARMCANZ en Australie et en Nouvelle-Zélande, la Clean Water Act aux États-Unis, la Directive cadre sur l'eau et la législation connexe dans l'Union européenne). Les auteurs de cette étude s’appuient sur ces expériences et recommandent une approche intégrée du développement et de la gestion des normes. Cette approche intégrée - "triple bottom line" (TBL) - exige un cadrage bien défini, avec la participation de l'ensemble des parties prenantes pour prendre en compte les impacts sociétaux, économiques, et environnementaux des choix de gestion potentiels. Les critères à prendre en compte :
1- Caractériser les masses d'eau dans laquelle les normes seront appliquées
2- Caractériser la composition ionique (i.e. les concentrations d’ions spécifiques et leurs ratios) des effluents générateurs de salinisation dans chaque région considérée
3- Quantifier les effets potentiels de chaque catégorie d'effluents salins dans la région et identifier les seuils d'effets toxiques
4- Veiller à ce que les normes intègrent les dernières connaissances scientifiques en mettant en évidence les coûts et les avantages afférents

Les mesures de gestion
Plusieurs mesures de gestion pourraient permettre de répondre à des normes existantes (ou à venir), voire prévenir ou réparer les dommages liés à la salinisation de l'eau douce. L'essentiel étant de créer des incitations pour réduire la salinisation, tels que des subventions pour le développement et la mise en œuvre de technologies adaptées, ou l’instauration de charges basées sur les effluents salins.
Voici des exemples de bonnes pratiques:
1- Mettre en œuvre des pratiques agricoles qui utilisent moins d'eau, ce qui permettra de réduire le chargement en sel des eaux douces
2- Réduire ou éliminer l'utilisation de sels pour le déneigement (salages des routes) en faisant une utilisation plus efficace des sels utilisés ou en utilisant des dégivreurs alternatifs
3- Réduire la production ponctuelle et le rejet d’eau douce chargée en sel : par exemple, des méthodes novatrices d’extraction des ressources minérales qui séquestrent les minéraux solubles en les tenant éloignés des sources d'eau, permettent de réduire sensiblement les rejets d'effluents salés
4- Mettre en œuvre des systèmes de plafonnement et d'échange : cette approche est utilisée en Australie (exemple avec la Hunter River), où les mineurs et les producteurs d'électricité ont l’autorisation de rejeter des effluents riches en sel de façon modérée, et à des périodes de fort débit
5- Élaborer des options de gestion spécifiques pour les effluents riches en sel : les rejets urbains riches en sels pourraient être acheminés vers des bassins de rétention plutôt que vers des stations d'épuration ou des cours d'eau. Même si actuellement le coût du dessalement de l'eau est prohibitif, il pourrait devenir viable, en utilisant l’énergie solaire, notamment au Moyen-Orient. La récupération du sel pourraient réduire les coûts, par exemple, en utilisant le magnésium pour fixer l'ammoniaque et le phosphate sous forme de struvite, qui lui a une valeur commerciale.
6- Promouvoir des pratiques qui réduisent la salinisation : la reconnaissance des produits économes en eau (via des éco-labels) ou les incitations économiques directes pour le développement de cultures qui demandent moins d'eau peuvent être aussi des outils utiles pour modifier les comportements.

Fort heureusement, à ce jour, peu de catastrophes écologiques à grande échelle ont été causées par la salinisation des écosystèmes d'eau douce. Néanmoins, des expériences malheureuses, comme par exemple l'effondrement de la pêche dans la mer d'Aral en Asie centrale, devraient néanmoins susciter une prise de conscience collective. La coopération internationale et le partage des connaissances scientifiques sont nécessaires pour développer des solutions qui peuvent être appliquées à l'échelle mondiale. Des expériences comme celle de la rivière Werra en Allemagne, où une maitrise globale de la charge ionique associée à une réduction ciblée de certains ions a permis la restauration de l'écosystème, montrent que la réhabilitation d’écosystèmes d'eau douce pollués par le sel est possible. La prévention des dommages par le sel est de fait beaucoup plus aisée si les gestionnaires de l'eau, les parties prenantes et les scientifiques travaillent ensemble pour identifier les coûts sociaux, économiques et écologiques d’une part, et d’autre part les avantages qui peuvent découler de la prévention et de la restauration.

Art Science Piscart Fev2016

Potash mine at the River Werra near Philippsthal, Hesse, Germany. Photo: EcoRing



*M. Cañedo-Argüelles et al. (2016). Saving freshwater from salts. Ion-specifi c standards are needed to protect biodiversity. Science, v 351 n 6276, pp. 914-916
DOI: 10.1126/science.aad3488



Contact OSUR :

Christophe Piscart (ECOBIO)

Alain-Hervé Le Gall (multiCOM) : @