Phosphore

Qu’est-ce que le phosphore?

Le phosphore est un élément minéral nutritif essentiel à la vie. Il est présent dans toute matière organique, dont les tissus végétaux autant que les déjections animales ou humaines. Le phosphore n’est donc pas un élément toxique et est présent à l’état naturel dans tous les écosystèmes aquatiques. Dans un plan d’eau jeune et en santé, le phosphore est présent en faible concentration et assure une croissance normale des végétaux aquatiques. On dit qu’en milieu aquatique d’eau douce, le phosphore est l’élément limitant, c’est-à-dire que la croissance des plantes et des algues est limitée par la disponibilité du phosphore. Plus il y en aura dans le lac, plus il y aura de la matière organique qui sera produite. Le phosphore est présent dans tous les engrais, peu importe le type d’engrais.

D’où vient le phosphore?

Le phosphore que l’on retrouve dans nos écosystèmes aquatiques provient de deux types de sources : les sources naturelles, puis les sources anthropiques. De façon naturelle, le phosphore qui se trouve dans les roches se fait très lentement lessiver vers le réseau hydrique. De plus, comme la matière organique contient du phosphore, la décomposition des végétaux, par exemple les troncs d’arbres au fond d’un plan d’eau, libère une certaine quantité de phosphore. On considère que la majorité du phosphore présent dans le milieu aquatique ne provient pas de cet apport naturel. En effet, l’utilisation massive de phosphore dans les détergents et les engrais a conduit à l’exploitation minière importante de roches phosphatées. Par ruissellement ou percolation dans le sol, le phosphore introduit dans l’environnement se retrouve dans les plans et cours d’eau.

Quelles sont les sources anthropiques de phosphore?

La quantité de phosphore dans les eaux du bassin versant du lac Memphrémagog a augmenté de façon drastique depuis quelques décennies. Ces excès de phosphore proviennent de notre façon d’occuper le territoire et des activités domestiques, agricoles, forestières, industrielles et urbaines que l’on y pratique, peu importe où on se trouve dans le bassin versant. En effet, bien que les abords des lacs et cours d’eau soient particulièrement sensibles, tout le phosphore qui est relâché dans l’environnement est susceptible de se retrouver dans le réseau hydrique, par le truchement du lessivage et du ruissellement.

Comment le phosphore est-il transporté vers les écosystèmes aquatiques?

Le phosphore est un élément faiblement soluble, il a donc besoin d’une particule à laquelle s’accrocher pour être déplacé par le mouvement de l’eau. Lorsqu’il pleut, le phosphore accroché à sa particule sera véhiculé avec l’eau à travers le chemin qu’elle empruntera jusqu’au réseau hydrique, par le truchement du ruissellement. Si l’eau emprunte un tributaire, on dira que le phosphore provient des tributaires (charrié par les affluents), sinon il viendra des terrains avoisinants. Il faut garder en tête que tout le phosphore qui n’est pas absorbé par les végétaux terrestres ira rejoindre le réseau hydrique, par le truchement du lessivage et du ruissellement, où il engraissera les végétaux aquatiques.

Que devient le phosphore lorsqu’il atteint le lac?

Tout d’abord, une grande proportion du phosphore acheminé vers le lac sera consommée par la communauté végétale. Le reste du phosphore sortira du lac avec les eaux de décharge ou bien il ira se déposer dans le fond du lac. Si le fond du lac est bien oxygéné, le phosphore se liera aux sédiments et y sera emprisonné. Les sédiments peuvent ainsi accumuler une très grande quantité de phosphore ; on dit qu’il s’agit de la charge interne du lac. La charge interne du lac est normalement évacuée lors du retournement saisonnier des eaux dans le cas des lacs profonds ou lors de grands vents dans le cas de plans d’eau peu profonds. Lorsque les sédiments sont saturés en phosphore, ils ne peuvent en absorber davantage et tout nouveau phosphore reste en suspension dans l’eau et est disponible à la croissance des végétaux aquatiques. Aussi, lorsque le taux d’oxygène diminue près des sédiments, le phosphore peut être relargué dans la colonne d’eau et redevenir disponible pour la consommation par la communauté végétale. Or, la décomposition de la matière végétale dont la croissance est justement stimulée par une forte présence de phosphore, entraîne une diminution de la teneur en oxygène près des sédiments; on a donc affaire à une boucle de rétroaction. Le brassage des sédiments, notamment par les remous que peut occasionner le passage d’un bateau, peut aussi remettre le phosphore en suspension dans l’eau et disponible aux végétaux pour être consommé.

Pourquoi la présence d’une forte concentration en phosphore est-elle si dommageable pour les écosystèmes aquatiques?

S’il est présent en concentration excessive, le phosphore entraînera une croissance excessive des végétaux aquatiques et peut provoquer la prolifération des cyanobactéries. Or, les cyanobactéries représentent un grave danger pour la santé publique alors que la croissance excessive de végétaux aquatiques entraîne une foule de conséquences négatives et contribuent à l’eutrophisation accélérée du plan d’eau.

Quels sont les impacts négatifs d’une croissance excessive de végétaux aquatiques?

La croissance des végétaux entraîne des pertes d’habitats, une foule de processus qui sont dommageables pour l’écosystème.

Modification de la structure de l’écosystème et diminution de la diversité biologique (perte d’habitats)

La présence de concentrations excessives de phosphore dans les écosystèmes d’eau douce stimule la croissance des plantes et des algues, ce qui peut conduire à des changements dans la structure de l’écosystème, c’est-à-dire que l’espace qu’elles occupent ne peut plus être utilisé par la faune.

Augmentation de la matière organique

La croissance excessive de végétaux fait augmenter le volume de matière organique produite par l’écosystème. Toute cette matière organique finira tôt ou tard au fond du plan d’eau, où elle devra être digérée et dégradée par les microorganismes recycleurs.

Déplétion de l’oxygène dissous (modification et perte d’habitat)

Pour opérer cette décomposition, les microorganismes, comme tous les organismes vivants d’ailleurs, ont besoin d’oxygène. La dégradation d’une grande quantité de tiges mortes de plantes aquatiques absorbe donc une grande quantité d’oxygène, ce qui en fait baisser la concentration dans l’eau. Or, tous les autres occupants de l’écosystème souffriront de cette diminution du taux d’oxygène dans l’eau.

Disparition des espèces de poisson sportives (perte d’usage, de potentiel récréatif)

La diminution du taux d’oxygène dans l’eau peut mener jusqu’à l’asphyxie des poissons. Les espèces les plus sensibles devront partir ailleurs ou mourir. La plupart des espèces de poissons dites sportives sont très sensibles à ce manque d’oxygène : truites, achigans et brochets.

Dégradation des zones de baignade (perte d’usage, de potentiel récréatif)

Les masses de plantes aquatiques qui se développent dans les zones de baignade n’ont rien d’intéressant pour les utilisateurs.

Quelles sont les activités domestiques qui favorisent la présence d’un excès de phosphore dans le réseau hydrique?

L’utilisation d’engrais sur les terrains domestiques, l’utilisation de produits ménagers contenant du phosphore et un mauvais entretien des systèmes septiques sont des sources potentielles de phosphore.

Utilisation d’engrais sur les terrains résidentiels

L’utilisation d’engrais, peu importe le type d’engrais, pour la fertilisation des pelouses, plates-bandes et jardins domestiques, est une source de phosphore dans le réseau hydrique. Chaque demi-kilo de fertilisant peut engendrer la croissance de 500 kilos de végétaux aquatiques. Bien qu’ils relâchent leurs éléments nutritifs beaucoup moins rapidement que les engrais synthétiques, les engrais dits naturels (ex. compost et fumiers) n’en relâchent pas moins du phosphore. Or, si ce phosphore n’est pas absorbé par la végétation terrestre avant qu’il ne pleuve et qu’il soit entraîné vers le réseau hydrique par le ruissellement, il ira engraisser les végétaux aquatiques. L’application d’engrais près d’un cours d’eau ou d’un lac est certainement plus risquée, puisque le chemin qu’il devra parcourir avant d’atteindre le réseau hydrique est plus court, mais on se rappelle que toute l’eau d’un bassin versant ira tôt ou tard rejoindre le réseau hydrique. La destruction du couvert forestier, les grandes superficies de pelouse et l’imperméabilisation des sols, tous associés au phénomène de développement immobilier irresponsable, sont des facteurs aggravants, puisqu’ils favorisent le ruissellement de surface. L’eau qui circule en surface a plus de chances de rencontrer une particule de phosphore et l’entraîner vers le réseau hydrique que si elle s’infiltrait dans le sol. Encore, la dégradation ou l’absence de la bande riveraine est un autre facteur aggravant, puisqu’il est vrai que la végétation dense de la bande riveraine peut capter et consommer une certaine proportion du phosphore qui pourrait être transportée par les eaux de ruissellement en route vers le réseau hydrique.

Mauvais entretien des installations septiques

Les évacuations humaines sont bourrées de phosphore. Une installation septique en bon état retient la très grande majeure partie de cette matière organique. Par contre, une installation septique en mauvais état laissera fuir une grande quantité de phosphore vers le réseau hydrique.

Utilisation de produits ménagers contenant du phosphore

Encore aujourd’hui, certains produits d’entretien ménager, tels les détergents à lessive et les savons à vaisselle, contiennent une certaine quantité de phosphore. Ce phosphore est évacué avec les eaux usées et ira rejoindre l’installation septique. Or, les installations septiques conventionnelles ne sont pas conçues pour éliminer le phosphore en suspension dans l’eau. Si ce phosphore n’est pas consommé par les microorganismes du sol, il ira tôt ou tard rejoindre le réseau hydrique.

Quelles sont les activités agricoles qui favorisent une présence excessive de phosphore dans les écosystèmes aquatiques?

Épandage des fertilisants qui ne maximisent pas leur absorption par les cultures

Lorsque les fertilisants ne sont pas absorbés par les plantes cultivées, ils sont emportés par l’eau et déversent leur contenu en phosphore dans le réseau hydrique. Ceci se produit tout particulièrement lorsqu’un épandage est excessif, qu’il est pratiqué trop près d’un cours d’eau, ou encore lorsqu’il est réalisé durant la période de dormance des plantes ou sur un sol imperméable, particulièrement sur un sol gelé ou enneigé. Toutes les pratiques agricoles qui favorisent le ruissellement sont des facteurs aggravants, par exemple les cultures à grande interligne, en particulier le maïs et le soya. Il importe d’épandre les fertilisants agricoles selon des conditions qui favorisent leur absorption totale par les plantes terrestres et de maintenir une bande riveraine suffisante pour filtrer et consommer tout phosphore qui pourrait être contenu dans les eaux de ruissellement.

Mauvaise contention des déjections animales ou des eaux usées

Les déjections animales, comme toute matière organique, sont bourrées de phosphore. Depuis quelques années, un effort considérable a été consenti pour retenir les déjections animales dans des structures de confinement étanches, en attendant qu’elles soient utilisées comme fertilisants dans les champs agricoles, mais certaines petites installations échappent malheureusement encore à cet effort commun.

Gestion des déjections animales par fumier liquide plutôt que par fumier solide

Les fumiers et les composts relâchent leur phosphore beaucoup plus lentement que les lisiers ou les purins, ce qui laisse davantage de chance aux plantes de l’absorber avant qu’il ne rejoigne le réseau hydrique.

Traitement insuffisant des eaux usées provenant des infrastructures d’entreposage du fourrage et des cours d’exercice

Les eaux usées qui s’échappent des infrastructures d’entreposage du fourrage (silos, bunkers et autres) ou des cours d’exercice sont chargées de phosphore. Or, le confinement et le traitement de ces eaux usées sont très souvent inadéquats, puisque de nombreuses entreprises échappent à la mise en application des normes.

Quelles sont les activités urbaines susceptibles d’envoyer des quantités supplémentaires de phosphore dans le réseau hydrique du bassin versant du lac Memphrémagog?

Débordement des stations d’épuration des eaux usées

La plupart des systèmes de canalisation des eaux usées sont basés sur le principe des systèmes unitaires, c’est-à-dire que toutes les eaux usées, autant les eaux pluviales que les eaux d’égout, sont envoyées dans la même canalisation, jusqu’à la station d’épuration des eaux usées. Or, ceci fait en sorte que lorsqu’il pleut abondamment ou bien lors de la fonte des neiges, la station d’épuration peut être surchargée et ne plus fournir à la demande. Les eaux usées débordent donc directement vers les écosystèmes aquatiques. On a longtemps cru au principe de « la dilution est la solution », mais on s’aperçoit aujourd’hui que ces débordements fréquents sont une source importante de phosphore dans les écosystèmes aquatiques. Au Québec, en 2007 seulement, les villes ont déversé dans les cours d'eau et, notamment au fleuve, à 45 178 reprises des eaux usées non traitées, parce que leurs égouts débordaient (L.-J. Francoeur, 2009).

Absence de traitement des eaux pluviales

Dans le cas où les eaux d’égout et les eaux pluviales ne sont pas canalisées par le même système, seules les eaux d’égout sont envoyées à la station d’épuration, alors que les eaux pluviales sont rejetées directement dans l’environnement, sans traitement aucun. Or, ces eaux pluviales sont chargées de tous les sédiments et du phosphore qu’elles rencontrent lorsqu’elles ont ruisselé dans les rues, sur les stationnements ou sur les terrains résidentiels.

Problèmes d’interconnexion entre les systèmes de canalisation

Pour les systèmes à double canalisation, il arrive souvent qu’une inversion des connexions ait pour résultat que les eaux d’égout tombent dans la canalisation des eaux pluviales, envoyant quotidiennement des quantités d’eaux d’égout directement dans l’environnement, sans traitement aucun.

Imperméabilisation des surfaces

Tous les aménagements qui imperméabilisent le sol sont autant de facteurs qui favorisent le ruissellement de surface, ce qui augmente la quantité des eaux acheminées dans le système de collecte des eaux pluviales. L’aménagement de grands centres urbains et de stationnement, ainsi que le développement immobilier excessif sont tous des éléments qui imperméabilisent les sols.

Quelles sont les activités forestières susceptibles d’envoyer des quantités de phosphore supplémentaires vers le réseau hydrique?

Relargage du phosphore contenu dans les sols

Comme toute matière organique, le sol organique de la forêt contient des quantités importantes de phosphore. Lorsque les sols sont perturbés, par exemple lors du passage de la machinerie ou bien lorsque le couvert forestier est enlevé, ils libèrent une grande quantité du phosphore qu’ils contiennent.

Enlèvement du couvert forestier

De plus, l’enlèvement du couvert forestier et le drainage forestier altèrent l’hydrologie du bassin versant, ce qui fait en sorte qu’il y aura plus d’eau qui ruissellera en surface et moins d’eau qui s’infiltrera dans le sol. Or, lorsqu’elle ruisselle en surface, l’eau est plus susceptible de rencontrer des particules de sol auxquelles s’est accroché du phosphore; elle transportera ce phosphore vers le réseau hydrique.

Les terrains de golf : une source importante de phosphore

Utilisation massive de fertilisants

Les terrains de golf utilisent habituellement des quantités massives de fertilisants pour maintenir une verdure parfaite. De surcroît, les fertilisants utilisés sur les terrains de golf sont habituellement de types à relâchement rapide du phosphore, ce qui fait en sorte qu’ils se retrouvent toujours en quantité excédentaire par rapport aux besoins des plantes. Or, tout le phosphore qui n’est pas consommé par les végétaux terrestres ira engraisser les végétaux aquatiques.

Arrosage des verts de golf

L’arrosage des verts favorise le lessivage et donc le transport du phosphore vers le réseau hydrique.

Bande riveraine insuffisante

Encore aujourd’hui, plusieurs terrains de golf n’ont pas de bande riveraine pour filtrer et absorber une certaine proportion du phosphore qui pourrait être contenu dans les eaux de ruissellement provenant des verts.