La pollution actuelle des eaux est héritière de l’agriculture d’hier

Une étude dirigée par des chercheurs de l’Université de Montréal a déterminé pour la première fois quelle quantité maximale de nutriments ‒ le phosphore plus exactement ‒ peut s’accumuler dans un bassin hydrographique avant d’atteindre les écosystèmes aquatiques.

Une étude dirigée par des chercheurs de l’Université de Montréal a déterminé pour la première fois quelle quantité maximale de nutriments ‒ le phosphore plus exactement ‒ peut s’accumuler dans un bassin hydrographique avant d’atteindre les écosystèmes aquatiques.

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La qualité des eaux est menacée par l’utilisation historique des engrais sur les terres.

Une étude dirigée par des chercheurs de l’Université de Montréal a déterminé pour la première fois quelle quantité maximale de nutriments ‒ le phosphore plus exactement ‒ peut s’accumuler dans un bassin hydrographique avant d’atteindre les écosystèmes aquatiques.

Le phosphore, un composant des engrais, est indispensable à la croissance des plantes. Mais le minéral s’avère également nocif lorsqu’il est surutilisé. Une fois dans les eaux de surface, il peut entraîner une croissance excessive des plantes dans les lacs et les rivières, ainsi qu’une prolifération d’algues toxiques.

Le seuil critique moyen établi par les chercheurs dans leur étude publiée aujourd’hui dans Nature Geoscience est de 2,1 tonnes par kilomètre carré de terre. Au-delà de cette limite, les entrées supplémentaires dans les bassins hydrographiques provoquent une accélération marquée du nutriment dans le ruissellement des eaux.

Cette quantité est extrêmement basse, selon les chercheurs. En effet, étant donné le rythme d’utilisation actuel des nutriments à travers le monde, ce seuil de saturation pourrait être atteint dans certains cas en moins d’une décennie.

«Il faut voir la terre comme une éponge, dit Roxane Maranger, professeure au Département de sciences biologiques de l’UdeM. Après un certain temps, une éponge qui absorbe trop d’eau commence à fuir. Dans le cas du phosphore, la terre l’absorbe année après année et, à terme, sa capacité d’absorption est réduite. C’est à ce moment que les apports historiques de phosphore contribuent davantage à ce qui atteint nos eaux.»

L’étude a été menée par Jean-Olivier Goyette, doctorant en biologie à l’UdeM supervisé par Mme Maranger et Elena Bennett, professeure à l’Université McGill.

Vingt-trois bassins hydrographiques examinés

Afin de calculer la quantité de phosphore accumulée depuis un siècle, les chercheurs ont reconstitué les pratiques historiques d’utilisation des terres de 23 bassins hydrographiques qui alimentent le fleuve Saint-Laurent.

Les deux principales sources de phosphore dans les terres drainées par les affluents du Saint-Laurent proviennent de l’agriculture (les engrais et le fumier animal) et des autres activités humaines (notamment par les eaux usées).

À l’aide de données gouvernementales du Québec, les chercheurs ont comparé l’accumulation estimée avec les concentrations de phosphore relevées dans l’eau depuis 26 ans. Puisque les bassins hydrographiques étudiés présentaient des parcours historiques divers ‒ certains étant exploités intensivement depuis des décennies et d’autres étant peu perturbés par les activités humaines ‒, cette méthodologie a permis aux chercheurs d’établir un gradient d'accumulation de phosphore dans les différents lieux examinés. Ainsi, ils ont pu observer le seuil d'accumulation au-delà duquel le phosphore est plus facilement transféré aux eaux de surface.

«Une contribution très importante»

«C’est une découverte très importante, affirme Elena Bennett. On se sert de nos connaissances sur les engrais et la pollution agricole à l’échelle restreinte de la ferme et nous les appliquons à grande échelle pour comprendre l’évolution historique des bassins hydrographiques.»

L’étude révèle par ailleurs que, même si l’agriculture intensive a débuté seulement dans les années 50 au Québec, certains des bassins hydrographiques avaient passé le seuil critique 30 ans plus tôt, dans les années 20.

Les chercheurs estiment que, même si les surplus d'apports en phosphore cessaient immédiatement, il faudrait de 100 à 2000 ans pour éliminer le phosphore accumulé dans les bassins hydrographiques saturés du Québec.

Dans certains pays, comme la Chine ou les États-Unis, et ailleurs au Canada, l’utilisation actuelle du phosphore est tellement massive que le point de saturation pourrait être atteint d’ici 5 ans. «Des stratégies de gestion des nutriments incorporant de nouvelles approches créatives […] sont nécessaires de toute urgence pour assurer la durabilité de nos ressources en eau», exhortent les chercheurs dans leur étude.

Recycler et réutiliser

«Certains pays européens ont déjà adopté des mesures d’atténuation, indique Jean-Olivier Goyette. Ainsi, au lieu d’ajouter plus de phosphore pour aider la croissance des plantes, on peut accéder au phosphore déjà emmagasiné dans le sol en employant de nouvelles approches. De plus, on peut recycler et réutiliser le phosphore en tant qu’engrais au lieu d’en produire davantage.»

Le dilemme vient du fait que la production alimentaire a besoin du phosphore, mais qu’un excès de ce minéral pollue l’eau quand il sort du bassin hydrographique et contamine les écosystèmes aquatiques adjacents.

«Est-ce que certains de nos bassins hydrographiques agricoles en plus mauvais état peuvent être restaurés? demande Roxane Maranger. Difficile de répondre, puisqu’il s’agit d’un problème de société. Il existe des solutions et il ne faut pas désespérer, mais c'est un enjeu majeur.»

À propos de l’étude

«Low buffering capacity and slow recovery of anthropogenic phosphorus pollution in watersheds», par J.-O. Goyette, E. M. Bennett et R. Maranger, a été publié le 8 octobre 2018 dans Nature Geoscience. doi: 10.1038/s41561-018-0238-x.

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