Eutrophisation

L'eutrophisation est un terme général qui décrit un processus dans lequel les nutriments s'accumulent dans un plan d'eau, ce qui entraîne une croissance accrue de micro-organismes qui peuvent épuiser l' oxygène de l'eau. L'eutrophisation peut se produire naturellement ou à la suite d'actions humaines. L'eutrophisation anthropique, ou culturelle, se produit lorsque des eaux usées , des eaux usées industrielles , des ruissellements d'engrais et d'autres sources de nutriments sont rejetés dans l'environnement. Une telle pollution par les nutriments provoque généralement des proliférations d'algues et une croissance bactérienne, ce qui entraîne l'épuisement de l'oxygène dissous dans l'eau et provoque une dégradation substantielle de l'environnement .

Les approches de prévention et d’inversion de l’eutrophisation comprennent la réduction de la pollution ponctuelle provenant des eaux usées et de l’agriculture ainsi que d’autres sources de pollution diffuses . De plus, l’introduction de bactéries et d’organismes inhibiteurs d’algues tels que les coquillages et les algues peut également contribuer à réduire la pollution azotée, ce qui à son tour contrôle la croissance des cyanobactéries , principale source de prolifération d’algues nuisibles .

Le terme « eutrophisation » vient du grec eutrophos , qui signifie « bien nourri ». Les plans d'eau avec des niveaux de nutriments très faibles sont appelés oligotrophes et ceux avec des niveaux de nutriments modérés sont appelés mésotrophes . L'eutrophisation avancée peut également être appelée conditions dystrophiques et hypertrophiques. Ainsi, l'eutrophisation a été définie comme « une dégradation de la qualité de l'eau due à un enrichissement en nutriments qui entraîne une croissance et une décomposition excessives des plantes (principalement des algues) ».

L'eutrophisation a été reconnue comme un problème de pollution de l'eau dans les lacs et réservoirs d'Europe et d'Amérique du Nord au milieu du XXe siècle. Des recherches révolutionnaires menées dans la région des lacs expérimentaux (ELA) en Ontario, au Canada, dans les années 1970, ont apporté la preuve que les masses d'eau douce sont limitées en phosphore. L'ELA utilise l' approche écosystémique globale et des études à long terme sur l'ensemble du lac en eau douce, axées sur l'eutrophisation culturelle.

L'eutrophisation est causée par des concentrations excessives de nutriments, le plus souvent des phosphates et des nitrates , bien que cela varie selon les endroits. Avant leur élimination progressive dans les années 1970, les détergents contenant des phosphates contribuaient à l'eutrophisation. Depuis lors, les eaux usées et l'agriculture sont devenues les principales sources de phosphates . Les principales sources de pollution azotée sont le ruissellement agricole contenant des engrais et des déchets animaux, les eaux usées et les dépôts atmosphériques d'azote provenant de la combustion ou des déchets animaux

La limitation de la productivité dans tout système aquatique varie en fonction du taux d'apport (à partir de sources externes) et d'élimination (rinçage) des nutriments du plan d'eau. Cela signifie que certains nutriments sont plus répandus dans certaines zones que dans d'autres et que différents écosystèmes et environnements ont des facteurs limitatifs différents. Le phosphore est le facteur limitant pour la croissance des plantes dans la plupart des écosystèmes d'eau douce, et comme le phosphate adhère étroitement aux particules du sol et s'enfonce dans des zones telles que les zones humides et les lacs, en raison de sa prévalence actuelle, de plus en plus de phosphore s'accumule dans les plans d'eau douce. Dans les écosystèmes marins , l'azote est le principal nutriment limitant ; l'oxyde nitrique (créé par la combustion de combustibles fossiles ) et son dépôt dans l'eau depuis l'atmosphère ont conduit à une augmentation des niveaux d'azote, ainsi qu'à des niveaux accrus d'eutrophisation dans l'océan.

L'eutrophisation culturelle ou anthropique est le processus qui provoque l'eutrophisation en raison de l'activité humaine. Le problème est devenu plus apparent après l'introduction des engrais chimiques dans l'agriculture (révolution verte du milieu des années 1900). Le phosphore et l'azote sont les deux principaux nutriments qui provoquent l'eutrophisation culturelle car ils enrichissent l'eau, permettant à certaines plantes aquatiques, en particulier les algues, de croître rapidement et de fleurir en forte densité. Les proliférations d'algues peuvent faire de l'ombre aux plantes benthiques, altérant ainsi la communauté végétale globale. Lorsque les algues meurent, leur dégradation par les bactéries élimine l'oxygène, générant potentiellement des conditions anoxiques . Cet environnement anoxique tue les organismes aérobies (par exemple les poissons et les invertébrés) dans le plan d'eau. Cela affecte également les animaux terrestres, limitant leur accès à l'eau affectée (par exemple comme sources d'eau potable). La sélection d’espèces d’algues et de plantes aquatiques capables de prospérer dans des conditions riches en nutriments peut provoquer des perturbations structurelles et fonctionnelles d’écosystèmes aquatiques entiers et de leurs réseaux trophiques, entraînant une perte d’habitat et de biodiversité des espèces.

Il existe plusieurs sources d’excès de nutriments provenant de l’activité humaine, notamment le ruissellement des champs fertilisés, des pelouses et des terrains de golf, les eaux usées et les eaux usées non traitées et la combustion interne de carburants créant une pollution azotée. L’eutrophisation culturelle peut se produire dans les plans d’eau douce et d’eau salée, les eaux peu profondes étant les plus sensibles. Sur les rivages et les lacs peu profonds, les sédiments sont fréquemment remis en suspension par le vent et les vagues, ce qui peut entraîner la libération de nutriments des sédiments dans l’eau sus-jacente, ce qui renforce l’eutrophisation. La ​​détérioration de la qualité de l’eau causée par l’eutrophisation culturelle peut donc avoir un impact négatif sur les utilisations humaines, notamment l’approvisionnement en eau potable pour la consommation, les utilisations industrielles et les loisirs.

L'eutrophisation peut être un processus naturel et se produit naturellement par l'accumulation progressive de sédiments et de nutriments. Naturellement, l'eutrophisation est généralement causée par l'accumulation naturelle de nutriments provenant de minéraux phosphatés dissous et de matières végétales mortes dans l'eau.

L'eutrophisation naturelle a été bien caractérisée dans les lacs. Les paléolimnologues reconnaissent désormais que le changement climatique, la géologie et d'autres influences externes sont également essentiels pour réguler la productivité naturelle des lacs. Quelques lacs artificiels démontrent également le processus inverse (méiotrophisation ), devenant moins riches en nutriments avec le temps, car les apports pauvres en nutriments éluent lentement la masse d'eau plus riche en nutriments du lac. Ce processus peut être observé dans les lacs et réservoirs artificiels qui ont tendance à être très eutrophiques lors du premier remplissage, mais peuvent devenir plus oligotrophes avec le temps. La principale différence entre l'eutrophisation naturelle et anthropique est que le processus naturel est très lent, se produisant à des échelles de temps géologiques.

L'eutrophisation peut avoir les effets écologiques suivants : augmentation de la biomasse du phytoplancton , changements dans la composition et la biomasse des espèces de macrophytes , appauvrissement en oxygène dissous , augmentation des incidences de mortalité des poissons , perte d'espèces de poissons désirables.

Lorsqu'un écosystème connaît une augmentation de nutriments, les producteurs primaires en récoltent les bénéfices en premier. Dans les écosystèmes aquatiques, les espèces telles que les algues connaissent une augmentation de leur population (appelée prolifération d'algues ). Les proliférations d'algues limitent la lumière solaire disponible pour les organismes vivant au fond de l'eau et provoquent de larges variations dans la quantité d'oxygène dissous dans l'eau. L'oxygène est nécessaire à toutes les plantes et tous les animaux respirant de manière aérobie et il est reconstitué à la lumière du jour par les plantes et les algues photosynthétiques . Dans des conditions eutrophiques, l'oxygène dissous augmente considérablement pendant la journée, mais est fortement réduit après la tombée de la nuit par les algues qui respirent et par les micro-organismes qui se nourrissent de la masse croissante d'algues mortes. Lorsque les niveaux d'oxygène dissous diminuent jusqu'à des niveaux hypoxiques , les poissons et autres animaux marins suffoquent. En conséquence, des créatures telles que les poissons, les crevettes et surtout les animaux immobiles vivant au fond de l'eau meurent. Dans les cas extrêmes, des conditions anaérobies s'ensuivent, favorisant la croissance des bactéries. Les zones où cela se produit sont appelées zones mortes .

L'eutrophisation peut provoquer une libération compétitive en rendant abondant un nutriment normalement limitant . Ce processus entraîne des changements dans la composition des espèces des écosystèmes. Par exemple, une augmentation de l'azote peut permettre à de nouvelles espèces compétitives d'envahir et de supplanter les espèces habitantes d'origine. Cela s'est produit dans les marais salants de la Nouvelle-Angleterre . En Europe et en Asie, la carpe commune vit fréquemment dans des zones naturellement eutrophisées ou hypereutrophisées, et est adaptée à la vie dans de telles conditions. L'eutrophisation des zones situées en dehors de son aire de répartition naturelle explique en partie le succès du poisson à coloniser ces zones après son introduction.

Certaines proliférations d'algues nuisibles résultant de l'eutrophisation sont toxiques pour les plantes et les animaux. Les proliférations d'algues d'eau douce peuvent constituer une menace pour le bétail. Lorsque les algues meurent ou sont consommées, des neurotoxines et des hépatotoxines sont libérées, ce qui peut tuer les animaux et constituer une menace pour les humains. Un exemple de toxines algales pénétrant dans l'organisme humain est l' intoxication par les crustacés . Les biotoxines créées lors des proliférations d'algues sont absorbées par les crustacés ( moules , huîtres ), ce qui fait que ces aliments humains acquièrent la toxicité et empoisonnent les humains. Les exemples incluent l'intoxication paralysante , neurotoxique et diarrhéique par les crustacés. D'autres animaux marins peuvent être des vecteurs de telles toxines, comme dans le cas de la ciguatera , où c'est généralement un poisson prédateur qui accumule la toxine et empoisonne ensuite les humains.

L'eutrophisation et les proliférations d'algues nuisibles peuvent avoir des répercussions économiques en raison de l'augmentation des coûts de traitement de l'eau , des pertes de pêche commerciale et de coquillages, des pertes de pêche récréative (diminution des poissons et coquillages récoltables ) et de la réduction des revenus du tourisme (diminution de la valeur esthétique perçue du plan d'eau). Les coûts de traitement de l'eau peuvent augmenter en raison de la diminution de la transparence de l'eau (augmentation de la turbidité ). Des problèmes de couleur et d'odeur peuvent également survenir lors du traitement de l'eau potable.

Les effets de l'eutrophisation sur la santé humaine découlent de deux principaux problèmes : l'excès de nitrate dans l'eau potable et l'exposition aux algues toxiques. Les nitrates présents dans l'eau potable peuvent provoquer le syndrome du bébé bleu chez les nourrissons et peuvent réagir avec les produits chimiques utilisés pour traiter l'eau pour créer des sous-produits de désinfection dans l'eau potable. Le contact direct avec des algues toxiques par la baignade ou la consommation d'eau peut provoquer des éruptions cutanées, des maladies de l'estomac ou du foie et des problèmes respiratoires ou neurologiques.

L’une des réponses aux quantités supplémentaires de nutriments dans les écosystèmes aquatiques est la croissance rapide d’algues microscopiques, créant une prolifération d’algues . Dans les écosystèmes d’eau douce , la formation de proliférations d’algues flottantes est généralement due à des cyanobactéries fixatrices d’azote (algues bleu-vert). Ce résultat est favorisé lorsque l’azote soluble devient limitant et que les apports de phosphore restent importants. La pollution par les nutriments est une cause majeure de prolifération d’algues et de croissance excessive d’autres plantes aquatiques, entraînant une concurrence excessive pour la lumière du soleil, l’espace et l’oxygène. Une concurrence accrue pour les nutriments ajoutés peut entraîner une perturbation potentielle de l’ensemble des écosystèmes et des réseaux trophiques, ainsi qu’une perte d’habitat et de biodiversité des espèces.

Lorsque les macrophytes et les algues surproduites meurent dans des eaux eutrophiques, leur décomposition consomme davantage d'oxygène dissous. L'appauvrissement des niveaux d'oxygène peut à son tour entraîner la mort de poissons et une série d'autres effets réduisant la biodiversité. Les nutriments peuvent se concentrer dans une zone anoxique, souvent dans des eaux plus profondes isolées par la stratification de la colonne d'eau et ne peuvent être à nouveau disponibles qu'au moment du renouvellement automnal dans les zones tempérées ou dans des conditions d'écoulement turbulent. Les algues mortes et la charge organique transportée par les apports d'eau dans un lac se déposent au fond et subissent une digestion anaérobie libérant des gaz à effet de serre tels que le méthane et le CO ₂ . Une partie du méthane peut être oxydée par des bactéries d'oxydation anaérobie du méthane telles que Methylococcus capsulatus , qui à leur tour peuvent fournir une source de nourriture au zooplancton . Ainsi, un processus biologique auto-entretenu peut avoir lieu pour générer une source de nourriture primaire pour le phytoplancton et le zooplancton en fonction de la disponibilité d'oxygène dissous adéquat dans le plan d'eau.

La croissance accélérée de la végétation aquatique, du phytoplancton et des proliférations d'algues perturbe le fonctionnement normal de l'écosystème, provoquant divers problèmes tels qu'un manque d' oxygène , nécessaire à la survie des poissons et des crustacés . La croissance d'algues denses dans les eaux de surface peut ombrager les eaux plus profondes et réduire la viabilité des plantes-abris benthiques, ce qui a des répercussions sur l'écosystème dans son ensemble. L'eutrophisation diminue également la valeur des rivières, des lacs et de leur agrément esthétique. Des problèmes de santé peuvent survenir lorsque les conditions eutrophiques interfèrent avec le traitement de l'eau potable .

Le phosphore est souvent considéré comme le principal responsable de l'eutrophisation des lacs soumis à une pollution ponctuelle provenant des canalisations d'égouts. La concentration d'algues et l' état trophique des lacs correspondent bien aux niveaux de phosphore dans l'eau. Des études menées dans la région des lacs expérimentaux de l'Ontario ont montré une relation entre l'ajout de phosphore et le taux d'eutrophisation. Les stades ultérieurs de l'eutrophisation conduisent à des proliférations de cyanobactéries fixatrices d'azote limitées uniquement par la concentration en phosphore. L'eutrophisation due au phosphore dans les lacs d'eau douce a été étudiée dans plusieurs cas.

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  Carte de la zone d'hypoxie mesurée dans le Golfe, du 25 au 31 juillet 2021, LUMCON-NOAA
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  Zones de minimum d'oxygène (OMZ) (bleu) et zones d'hypoxie côtière (rouge) dans l'océan mondial

L'eutrophisation est un phénomène courant dans les eaux côtières , où les sources azotées sont les principales responsables. Dans les eaux côtières, l'azote est généralement le principal nutriment limitant des eaux marines (contrairement aux systèmes d'eau douce où le phosphore est souvent le nutriment limitant). Par conséquent, les niveaux d'azote sont plus importants que les niveaux de phosphore pour comprendre et contrôler les problèmes d'eutrophisation dans l'eau salée. Les estuaires , en tant qu'interface entre l'eau douce et l'eau salée, peuvent être à la fois limités en phosphore et en azote et présentent généralement des symptômes d'eutrophisation. L'eutrophisation dans les estuaires entraîne souvent une hypoxie ou une anoxie des eaux de fond, entraînant la mort des poissons et la dégradation de l'habitat. La remontée d'eau dans les systèmes côtiers favorise également une productivité accrue en transportant les eaux profondes riches en nutriments vers la surface, où les nutriments peuvent être assimilés par les algues .

Parmi les exemples de sources anthropiques de pollution riche en azote des eaux côtières, on peut citer l'élevage de poissons en cage et les rejets d' ammoniac provenant de la production de coke à partir du charbon. Outre le ruissellement terrestre, les déchets de l'élevage de poissons et les rejets industriels d'ammoniac, l'azote atmosphérique fixé peut être une source importante de nutriments en haute mer. Cela pourrait représenter environ un tiers de l'apport d'azote externe (non recyclé) de l'océan et jusqu'à 3 % de la nouvelle production biologique marine annuelle.

Les eaux côtières abritent une grande variété d' habitats marins , des estuaires fermés aux eaux libres du plateau continental. La productivité du phytoplancton dans les eaux côtières dépend à la fois de l'apport en nutriments et en lumière, ce dernier étant un facteur limitant important dans les eaux proches du rivage où la remise en suspension des sédiments limite souvent la pénétration de la lumière.

Les nutriments sont apportés aux eaux côtières depuis la terre ferme par l'intermédiaire des rivières et des eaux souterraines, ainsi que par l'atmosphère. Il existe également une source importante provenant de l'océan ouvert, via le mélange d'eaux profondes océaniques relativement riches en nutriments. Les apports de nutriments provenant de l'océan sont peu modifiés par l'activité humaine, bien que le changement climatique puisse modifier les flux d'eau à travers la rupture de la barrière de protection. En revanche, les apports d'azote et de phosphore depuis la terre ferme vers les zones côtières ont été augmentés par l'activité humaine à l'échelle mondiale. L'ampleur de cette augmentation varie considérablement d'un endroit à l'autre en fonction des activités humaines dans les bassins versants. Un troisième nutriment clé, le silicium dissous , provient principalement de l'érosion des sédiments dans les rivières et au large et est donc beaucoup moins affecté par l'activité humaine.

Ces apports croissants d'azote et de phosphore exercent des pressions d'eutrophisation sur les zones côtières. Ces pressions varient géographiquement en fonction des activités du bassin versant et de la charge en nutriments associée. Le cadre géographique de la zone côtière est un autre facteur important car il contrôle la dilution de la charge en nutriments et les échanges d'oxygène avec l'atmosphère. Les effets de ces pressions d'eutrophisation peuvent être observés de différentes manières :

1. Des données de surveillance par satellite montrent que les quantités de chlorophylle, en tant que mesure de l’activité globale du phytoplancton, augmentent dans de nombreuses zones côtières du monde entier en raison de l’augmentation des apports en nutriments.
2. La composition des espèces de phytoplancton peut changer en raison de l'augmentation des charges en nutriments et des changements dans les proportions des nutriments clés. En particulier, l'augmentation des apports d'azote et de phosphore, ainsi que des changements beaucoup plus faibles dans les apports de silicium, créent des changements dans le rapport azote et phosphore/silicium. Ces changements dans les rapports de nutriments entraînent des changements dans la composition des espèces de phytoplancton, désavantageant particulièrement les espèces de phytoplancton riches en silice comme les diatomées par rapport aux autres espèces. Ce processus conduit au développement de proliférations d'algues nuisibles dans des zones telles que la mer du Nord (voir également la Convention OSPAR ) et la mer Noire . Dans certains cas, l'enrichissement en nutriments peut conduire à des proliférations d'algues nuisibles (HAB). De telles proliférations peuvent se produire naturellement, mais il existe de bonnes preuves que celles-ci augmentent en raison de l'enrichissement en nutriments, bien que le lien de cause à effet entre l'enrichissement en nutriments et les HAB ne soit pas simple.
3. L'appauvrissement en oxygène existe dans certaines mers côtières comme la Baltique depuis des milliers d'années . Dans ces zones, la structure de densité de la colonne d'eau limite considérablement le mélange de la colonne d'eau et l'oxygénation associée des eaux profondes. Cependant, l'augmentation des apports de matière organique dégradable par les bactéries dans ces eaux profondes isolées peut aggraver cet appauvrissement en oxygène dans les océans . Ces zones de plus faible teneur en oxygène dissous ont augmenté à l'échelle mondiale au cours des dernières décennies. Elles sont généralement liées à l'enrichissement en nutriments et aux proliférations d'algues qui en résultent. Le changement climatique tend généralement à accroître la stratification de la colonne d'eau et donc à aggraver ce problème d'appauvrissement en oxygène. Un exemple d'un tel appauvrissement en oxygène côtier est celui du golfe du Mexique , où une zone d'anoxie saisonnière de plus de 5 000 milles carrés s'est développée depuis les années 1950. L'augmentation de la production primaire à l'origine de cette anoxie est alimentée par les nutriments fournis par le fleuve Mississippi . Un processus similaire a été documenté dans la mer Noire.
4. L'épuisement de l'oxygène dans l'hypolimnion peut entraîner des « mortalités estivales ». Au cours de la stratification estivale , les apports de matière organique et la sédimentation des producteurs primaires peuvent augmenter les taux de respiration dans l' hypolimnion . Si l'épuisement de l'oxygène devient extrême, les organismes aérobies (comme les poissons) peuvent mourir, ce qui entraîne ce que l'on appelle une « mortalité estivale ».

Des études ont montré que 54 % des lacs en Asie sont eutrophes ; en Europe , 53 % ; en Amérique du Nord , 48 % ; en Amérique du Sud , 41 % ; et en Afrique , 28 %. En Afrique du Sud, une étude du CSIR utilisant la télédétection a montré que plus de 60 % des réservoirs étudiés étaient eutrophes.

Le World Resources Institute a identifié 375 zones côtières hypoxiques dans le monde, concentrées dans les zones côtières d'Europe occidentale, sur les côtes est et sud des États-Unis et en Asie de l'Est , en particulier au Japon .

En tant que société, nous pouvons prendre certaines mesures pour garantir la minimisation de l’eutrophisation, réduisant ainsi ses effets nocifs sur les humains et les autres organismes vivants afin de maintenir un niveau de vie sain, dont voici quelques-unes :

Il existe plusieurs façons de remédier à l’eutrophisation des cultures, les eaux usées brutes étant une source ponctuelle de pollution. Par exemple, les stations d’épuration des eaux usées peuvent être modernisées pour éliminer les nutriments biologiques afin qu’elles rejettent beaucoup moins d’azote et de phosphore dans le plan d’eau récepteur. Cependant, même avec un bon traitement secondaire , la plupart des effluents finaux des stations d’épuration contiennent des concentrations importantes d’azote sous forme de nitrate, de nitrite ou d’ammoniac. L’élimination de ces nutriments est un processus coûteux et souvent difficile.

Les lois régissant le rejet et le traitement des eaux usées ont entraîné une diminution spectaculaire des nutriments dans les écosystèmes environnants. Les eaux usées domestiques non traitées étant l’un des principaux contributeurs à la charge diffuse en nutriments des masses d’eau, il est nécessaire de fournir des installations de traitement aux zones fortement urbanisées, en particulier celles des pays en développement , dans lesquelles le traitement des eaux usées domestiques est une rareté. La technologie permettant de réutiliser de manière sûre et efficace les eaux usées , qu’elles proviennent de sources domestiques ou industrielles, devrait être une préoccupation majeure des politiques concernant l’eutrophisation.

Il existe de nombreuses façons de remédier à l'eutrophisation des cultures causée par l'agriculture. Voici quelques recommandations émises par le ministère américain de l'Agriculture :

1. Techniques de gestion des nutriments – Toute personne utilisant des engrais doit appliquer la quantité appropriée d’engrais, au bon moment de l’année, avec la méthode et le placement appropriés. Les champs fertilisés de manière organique peuvent « réduire considérablement le lessivage nocif des nitrates » par rapport aux champs fertilisés de manière conventionnelle. Les impacts de l’eutrophisation sont dans certains cas plus élevés dans le cas de la production organique que dans celui de la production conventionnelle. Au Japon, la quantité d’azote produite par le bétail est suffisante pour répondre aux besoins en engrais de l’industrie agricole.
2. Couverture du sol toute l'année - une culture de couverture empêchera les périodes de sol nu, éliminant ainsi l'érosion et le ruissellement des nutriments même après la fin de la saison de croissance.
3. Planter des zones tampons dans les champs – La plantation d’arbres, d’arbustes et d’herbes le long des bords des champs peut aider à capter le ruissellement et à absorber certains nutriments avant que l’eau n’atteigne un plan d’eau voisin. Les zones tampons riveraines sont des interfaces entre un plan d’eau et la terre, et ont été créées près des cours d’eau pour tenter de filtrer les polluants ; les sédiments et les nutriments se déposent ici plutôt que dans l’eau. La création de zones tampons près des fermes et des routes est une autre façon possible d’empêcher les nutriments de se propager trop loin.
4. Travail de conservation du sol – En réduisant la fréquence et l’intensité du travail du sol, la terre aura plus de chances d’être absorbée par les nutriments.

Le cadre des Nations Unies pour les objectifs de développement durable reconnaît les effets néfastes de l'eutrophisation sur les environnements marins. Il a établi un calendrier pour la création d'un indice d'eutrophisation côtière et de densité de débris plastiques flottants (ICEP) dans le cadre de l'objectif de développement durable 14 (vie aquatique). L'ODD 14 a spécifiquement pour objectif de : « d'ici à 2025, prévenir et réduire considérablement la pollution marine de toutes sortes, en particulier celle résultant des activités terrestres, y compris la pollution par les débris marins et les nutriments ».

Les politiques et réglementations constituent un ensemble d’outils destinés à minimiser les causes de l’eutrophisation. Les sources diffuses de pollution sont les principales responsables de l’eutrophisation et leurs effets peuvent être minimisés par des pratiques agricoles courantes. La réduction de la quantité de polluants qui atteint un bassin hydrographique peut être obtenue en protégeant sa couverture forestière, réduisant ainsi la quantité d’érosion qui s’infiltre dans un bassin hydrographique. De plus, grâce à une utilisation efficace et contrôlée des terres en utilisant des pratiques agricoles durables pour minimiser la dégradation des terres , la quantité de ruissellement du sol et d’engrais à base d’azote atteignant un bassin hydrographique peut être réduite. La technologie d’élimination des déchets constitue un autre facteur de prévention de l’eutrophisation.

Étant donné qu'un plan d'eau peut avoir un impact sur un large éventail de personnes, bien au-delà du bassin hydrographique, la coopération entre différentes organisations est nécessaire pour empêcher l'intrusion de contaminants pouvant conduire à l'eutrophisation. Des organismes allant des gouvernements des États aux organismes de gestion des ressources en eau et aux organisations non gouvernementales, en passant par la population locale, sont responsables de la prévention de l'eutrophisation des plans d'eau. Aux États-Unis, l'effort interétatique le plus connu pour prévenir l'eutrophisation est celui de la baie de Chesapeake .

La réduction des apports de nutriments est une condition préalable essentielle à la restauration. Il y a cependant deux réserves à prendre en compte : tout d’abord, cela peut prendre beaucoup de temps, principalement en raison du stockage des nutriments dans les sédiments . Ensuite, la restauration peut nécessiter plus qu’une simple inversion des apports, car il existe parfois plusieurs états écologiques stables mais très différents. La restauration des lacs eutrophisés est lente, nécessitant souvent plusieurs décennies.

Dans le domaine de l'assainissement de l'environnement , les technologies d'élimination des nutriments comprennent la biofiltration , qui utilise des matières vivantes pour capturer et dégrader biologiquement les polluants. On peut citer comme exemples les ceintures vertes, les zones riveraines , les zones humides naturelles et artificielles et les bassins de traitement.

La National Oceanic Atmospheric Admiration des États-Unis a créé un outil de prévision pour des régions telles que les Grands Lacs, le golfe du Maine et le golfe du Mexique. Les prévisions à court terme peuvent aider à montrer l'intensité, la localisation et la trajectoire des proliférations afin d'avertir plus directement les communautés affectées. Des tests à plus long terme dans des régions et des masses d'eau spécifiques aident à prédire des facteurs à plus grande échelle comme l'ampleur des futures proliférations et les facteurs qui pourraient conduire à des effets plus néfastes.

La bioextraction de nutriments est une biorestauration impliquant des plantes et des animaux cultivés. La bioextraction de nutriments ou la biorécolte est la pratique de l'élevage et de la récolte de coquillages et d'algues pour éliminer l'azote et d'autres nutriments des plans d'eau naturels.

Il a été suggéré que l’élimination de l’azote par les récifs d’huîtres pourrait générer des avantages nets pour les sources confrontées à des restrictions d’émission d’azote, similaires à d’autres scénarios d’échange de nutriments. Plus précisément, si les huîtres maintiennent les niveaux d’azote dans les estuaires en dessous des seuils, elles évitent efficacement une réponse d’application de la loi et les coûts de conformité que les parties responsables des émissions d’azote devraient autrement supporter. Plusieurs études ont montré que les huîtres et les moules peuvent avoir un impact considérable sur les niveaux d’azote dans les estuaires. L’activité d’alimentation par filtration est considérée comme bénéfique pour la qualité de l’eau en contrôlant la densité du phytoplancton et en séquestrant les nutriments, qui peuvent être éliminés du système par la récolte de coquillages, enfouis dans les sédiments ou perdus par dénitrification . Des travaux fondamentaux sur l’idée d’améliorer la qualité de l’eau de mer par la culture de coquillages ont été menés par Odd Lindahl et al., en utilisant des moules en Suède. Aux États-Unis, des projets de restauration des coquillages ont été menés sur les côtes Est, Ouest et du Golfe.

Des études ont démontré le potentiel des algues à améliorer les niveaux d'azote. L'aquaculture d'algues offre une opportunité d'atténuer et de s'adapter au changement climatique. Les algues, comme le varech, absorbent également le phosphore et l'azote et sont donc utiles pour éliminer les nutriments excessifs des parties polluées de la mer. Certaines algues cultivées ont une productivité très élevée et pourraient absorber de grandes quantités de N, P, CO ₂ , produisant de grandes quantités d' O ₂ ayant un excellent effet sur la diminution de l'eutrophisation. On pense que la culture d'algues à grande échelle devrait être une bonne solution au problème de l'eutrophisation dans les eaux côtières .

Une autre technique de lutte contre l'hypoxie /eutrophisation dans des situations localisées est l'injection directe d'air comprimé, une technique utilisée dans la restauration de la zone des quais de Salford du canal maritime de Manchester en Angleterre. Pour les eaux à plus petite échelle telles que les étangs d'aquaculture, l'aération par pompe est la norme.

Français L'élimination du phosphore peut remédier à l'eutrophisation. Parmi les nombreux sorbants de phosphate, l'alun ( sulfate d'aluminium ) présente un intérêt pratique. ) De nombreux matériaux ont été étudiés. Le sorbant de phosphate est couramment appliqué à la surface du plan d'eau et il coule au fond du lac, réduisant le phosphate. De tels sorbants ont été appliqués dans le monde entier pour gérer l'eutrophisation et la prolifération d'algues (par exemple sous le nom commercial Phoslock ). Dans une étude à grande échelle, 114 lacs ont été surveillés pour l'efficacité de l'alun dans la réduction du phosphore. Dans tous les lacs, l'alun a efficacement réduit le phosphore pendant 11 ans. Bien que la longévité soit variable (21 ans dans les lacs profonds et 5,7 ans dans les lacs peu profonds), les résultats expriment l'efficacité de l'alun pour contrôler le phosphore dans les lacs. Le traitement à l'alun est moins efficace dans les lacs profonds, ainsi que dans les lacs présentant une charge externe importante en phosphore.

Les mesures finlandaises d'élimination du phosphore ont débuté au milieu des années 1970 et ont ciblé les rivières et les lacs pollués par les rejets industriels et municipaux. Ces efforts ont eu une efficacité d'élimination de 90 %. Pourtant, certaines sources ponctuelles ciblées n'ont pas montré de diminution du ruissellement malgré les efforts de réduction.