Contenu
- Qu'est-ce que les eaux usées?
- Eaux usées et évacuation des eaux usées
- Eaux usées en milieu aquatique
- Risques biologiques en milieu aquatique
- Risques liés aux nutriments dans les environnements aquatiques
- Déchets industriels en milieu aquatique
- Déchets dans les écosystèmes aquatiques
Les eaux usées et les eaux usées pénètrent dans les systèmes aquatiques à partir de sources allant des eaux de ruissellement et des fosses septiques aux installations de traitement des eaux usées et aux exutoires des égouts pluviaux. Chaque année, environ 3,5 millions d'Américains tombent malades d'activités de loisirs, comme la natation et la navigation de plaisance, car l'eau est contaminée. Beaucoup ne relient pas leur maladie à l'eau qu'ils ont touchée. L’impact de la pollution de l’eau sur les écosystèmes aquatiques ne se limite toutefois pas à la maladie humaine.
Qu'est-ce que les eaux usées?
Les eaux usées peuvent être définies comme les déchets liquides et solides généralement emportés par les égouts. Selon le "Journal international de la recherche environnementale et de la santé publique", les eaux usées peuvent être "définies comme tout écoulement d'eaux pluviales, ainsi que les eaux usées industrielles, domestiques ou commerciales ou toute combinaison de celles-ci transportées par voie d'eau".
Les quatre principaux types d'eaux usées sont les eaux domestiques, industrielles, agricoles et urbaines. Les eaux usées domestiques sont constituées d’eaux noires contenant des matières fécales humaines et animales ainsi que d’eaux grises provenant d’activités domestiques telles que le bain, la lessive, la cuisine et le jardinage. Les eaux usées industrielles sont composées de déchets industriels tels que la pâte à papier, le papier, les effluents pétrochimiques, les produits chimiques, les sels et les acides. Les eaux usées agricoles proviennent d’activités agricoles, d’eaux souterraines contaminées et de techniques de culture, en particulier d’engrais et de pesticides. Les eaux usées urbaines sont définies comme une combinaison d'eaux usées domestiques et industrielles, associées à une infiltration des eaux usées et à de l'eau de pluie.
Eaux usées et évacuation des eaux usées
Le traitement des eaux usées comprend trois phases. La première phase ou traitement primaire place les eaux usées dans des bassins de rétention. Les déchets solides se déposent au fond et les matériaux à faible densité tels que les graisses et les huiles flottent vers le haut. Ces matériaux peuvent ensuite être enlevés. La deuxième phase ou traitement secondaire élimine le matériel biologique dissous et en suspension. La plupart des systèmes de traitement secondaire utilisent des bactéries aérobies pour consommer des matières organiques dans les eaux usées. Le traitement tertiaire ou de troisième phase nettoie davantage les eaux usées qui seront éventuellement rejetées dans des environnements sensibles. Le traitement tertiaire peut être réalisé par plusieurs méthodes, en fonction des contaminants restants. La filtration sur sable élimine les particules. Les phosphates peuvent être éliminés à l'aide de bactéries appelées organismes polyphosphates. Les bactéries nitrifiantes peuvent être utilisées pour éliminer l'azote. Une méthode appelée lagooning stocke l'eau dans une lagune où les plantes, les bactéries, les algues et le zooplancton consomment les contaminants restants par le biais de processus naturels.
Les déchets solides appelés boues éliminées lors du traitement primaire reçoivent également un traitement secondaire. Les boues peuvent être traitées avec des bactéries. Parfois, les bactéries génèrent suffisamment de méthane pour être utilisées comme carburant. Ou bien, les boues peuvent être incinérées. Une autre méthode pour traiter les boues commence par condenser les boues, en les chauffant pour les désinfecter, puis en utilisant les boues traitées comme engrais.
Malgré le Clean Water Act de 1972 exigeant un traitement secondaire des eaux usées, certaines municipalités américaines ont déposé et obtenu des exemptions. On estime que 2,5 milliards de personnes dans le monde ne disposent pas d'installations d'assainissement améliorées. L'augmentation de la population, le vieillissement des infrastructures et les catastrophes naturelles ont également une incidence sur l'efficacité des systèmes de traitement des eaux usées.
Eaux usées en milieu aquatique
Les eaux usées domestiques contiennent des polluants allant des risques biologiques et des particules microplastiques aux savons et aux graisses. Les eaux usées agricoles contiennent des risques biologiques, des sels, des pesticides et des engrais. Les eaux usées urbaines comprennent les eaux usées domestiques et industrielles, mais également les eaux de ruissellement provenant des égouts pluviaux. Les égouts pluviaux transportent des polluants provenant des cours et des parcs (saleté, déchets d'animaux domestiques, pesticides, herbicides et engrais), ainsi que des rues et des parkings (huile, essence, saleté et déchets). Les eaux usées industrielles contiennent un large éventail de produits chimiques, notamment des produits pétrochimiques et autres, des acides, des matières radioactives et des sels. Des résultats récents montrent qu'une variété de médicaments contaminent également les eaux usées.
L'Université du Michigan note que dans un rapport de 2018, la US Environmental Protection Agency (EPA) a déclaré que "53% des rivières et cours d'eau, 71% des acres de lacs, 79% des milles carrés estuariens et 98% des rives des Grands Lacs les miles qui ont été évalués sont classés comme ayant été altérés (inacceptable pour au moins un usage désigné). "
Risques biologiques en milieu aquatique
Les risques biologiques présents dans les eaux usées incluent les bactéries, les champignons, les parasites et les virus. Les bactéries et les maladies bactériennes vont de E. coli à la fièvre typhoïde en passant par la salmonelle, le choléra et la shigellose. Les champignons comprennent aspergillus. Les parasites incluent cryptosporidium, giardia et les vers ronds. Des virus tels que l'hépatite A peuvent également être trouvés dans les eaux usées. Les problèmes de santé causés par la pollution des eaux usées touchent environ 3,5 millions d'Américains chaque année. On estime que 50% des eaux usées entrant en Méditerranée sont des eaux usées non traitées. Les déchets biologiques des fermes, des maisons, des parcs et des plages causent des problèmes de santé qui ont un impact plus important que celui des humains.
Les bactéries et autres organismes présents dans les eaux douces utilisent l’oxygène pour métaboliser les eaux usées qu’ils accompagnent. Lors de la décomposition des eaux usées, ces micro-organismes peuvent créer des zones mortes hypoxiques (appauvrissement en oxygène). Ces zones mortes manquent d'oxygène dont ont besoin les poissons et autres organismes indigènes pour survivre. Les mollusques et les crustacés infectés par des bactéries liées aux eaux usées attirent des personnes dans le monde entier Dans les environnements marins, les bactéries intestinales humaines peuvent infecter les coraux et provoquer une maladie du blanchissement des coraux. Lorsque les coraux perdent leurs bactéries et algues naturelles, ils meurent, créant ainsi des zones dans lesquelles l’écosystème de coraux, des bactéries aux populations de poissons, meurt.
Des médicaments allant des hormones (qui affectent le développement de la reproduction des poissons et des amphibiens) aux amphétamines légales et illégales et aux antidépresseurs ont pénétré dans les écosystèmes aquatiques. Certains des médicaments passent dans le système d'égout dans l'urine et les excréments des utilisateurs, tandis que d'autres ont été vidés. Une étude contrôlée sur les effets des amphétamines sur les organismes aquatiques a montré une reproduction accélérée des insectes, une diminution des populations d’algues et une modification de la diversité des diatomées et des microbes.
Risques liés aux nutriments dans les environnements aquatiques
Les matières riches en nutriments provenant des engrais, en particulier l'azote et le phosphore, et les déchets, provoquent une eutrophisation dans les écosystèmes marins et frais. La prolifération d'algues due à l'excès d'éléments nutritifs diminue la transmission de la lumière dans l'eau, ce qui a un impact sur les plantes et le plancton, tout en réduisant la quantité d'oxygène dans l'eau. Lorsque les algues meurent, les bactéries du décomposeur consomment encore plus d'oxygène dissous. Dans les cas extrêmes, la perte d'oxygène entraîne la création de grandes zones mortes. Le ruissellement d'engrais et de matières riches en nutriments provenant du centre-ouest des États-Unis a provoqué l'apparition d'une zone morte appauvrie en oxygène de 7 728 milles carrés dans le golfe du Mexique.
Déchets industriels en milieu aquatique
Les déchets industriels passent souvent par les mêmes installations de traitement des égouts que les déchets domestiques. Les déchets industriels contiennent souvent une variété de produits chimiques et peuvent également contenir des métaux lourds tels que le plomb, le mercure, le cadmium et l'arsenic. Tous ces produits chimiques ne sont pas complètement éliminés dans les stations d'épuration, ils sont donc rejetés dans les rivières, les lacs et les eaux marines.En outre, certains déchets peuvent être rejetés ou déversés dans les écosystèmes aquatiques sans aucun traitement. Les effets de la pollution par les eaux usées sur la vie marine ont un impact sur les organismes de la chaîne alimentaire.
Les métaux lourds s'accumulent dans les tissus des poissons car ils consomment du plancton, des algues et des proies plus petites contenant ces métaux. Ce processus s'appelle la bioamplification. Comme les autres animaux, y compris l'homme, consomment ces poissons, les métaux lourds peuvent atteindre des concentrations suffisantes pour empoisonner le consommateur. Ces métaux lourds peuvent également s'accumuler en quantités toxiques pour le poisson.
Le contrôle des rejets d'eaux usées industrielles, tels que les produits pétroliers, les déchets radioactifs et les polluants organiques persistants, s'est amélioré et les déchets d'hydrocarbures ont été réduits de 90% entre 1980 et 2006. Ces polluants ont eu des effets immédiats et à long terme sur les écosystèmes en empoisonnant ou en étouffant le plancton, les plantes et des animaux.
Pollution atmosphérique et écosystèmes aquatiques
La suie et la fumée industrielles ont également un impact sur les écosystèmes aquatiques. Par exemple, le dioxyde de soufre combiné à la vapeur d'eau forme de l'acide sulfurique ou des pluies acides. Les pluies acides et les eaux de ruissellement réduisent le pH aquatique, ce qui nuit à l'aptitude des poissons à absorber l'oxygène, les sels et les nutriments. Un pH bas interfère également avec l'absorption du calcium. Un équilibre en calcium inadéquat pour de nombreux poissons signifie que leurs œufs ne se développent pas correctement, deviennent trop fragiles ou trop faibles. La carence en calcium provoque également des épines et des os faibles chez les poissons et des exosquelettes faibles pour les écrevisses. Les pluies acides lessivent également l'aluminium des sols, ce qui nuit à la reproduction des crustacés et des poissons. En outre, lorsque le pH tombe en dessous de 6, les insectes comme les éphémères et les phlébotomes ne peuvent plus survivre, ce qui a un impact sur la chaîne alimentaire.
Déchets dans les écosystèmes aquatiques
Les eaux usées urbaines comprennent les déchets entraînés dans les égouts pluviaux, puis dans les cours d’eau. On estime que 70% de ces déchets se retrouvent sur le fond marin, environ 15% sur des plages et environ 15% dans l'océan. La plupart des déchets, 70%, sont en plastique, le métal et le verre constituant la majorité des 30% restants. Des études montrent que plus de 1 200 espèces aquatiques interagissent avec la litière en la mangeant, en y vivant ou en s'y emmenant ou en s'y emmêlant. Une grande partie du plastique se présente sous la forme de microplastiques, minuscules pièces résultant de la décomposition de plastiques plus gros. Des animaux aussi divers que les mammifères, les poissons, les crustacés et autres sont touchés par cette litière.