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 à cause d'activités récréatives comme la natation et la navigation de plaisance parce que l'eau est contaminée. Beaucoup ne relient pas leur maladie à l'eau qu'ils ont touchée. Cependant, l'impact de la pollution de l'eau sur les écosystèmes aquatiques s'étend bien au-delà de 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 "International Journal of Environmental Research and Public Health", les eaux usées peuvent être "définies comme tout ruissellement des eaux pluviales, ainsi que les eaux usées industrielles, domestiques ou commerciales ou toute combinaison de celles-ci transportées par l'eau."
Les quatre principaux types d'eaux usées sont 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 ménagères comme le bain, la lessive, la cuisine et le jardinage. Les eaux usées industrielles se composent de déchets industriels tels que la pâte, le papier, les eaux de ruissellement pétrochimiques, les produits chimiques, les sels et les acides. Les eaux usées agricoles proviennent des activités agricoles, des eaux souterraines contaminées et des techniques agricoles, notamment liées aux engrais et aux pesticides. Les eaux usées urbaines sont définies comme une combinaison d'eaux usées domestiques et industrielles combinées à des infiltrations d'eaux usées et d'eau de pluie.
Évacuation des eaux usées et des eaux usées
Le traitement des eaux usées comporte 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 comme les graisses et les huiles flottent vers le haut. Ces matériaux peuvent ensuite être retirés. La deuxième phase ou traitement secondaire élimine les matières biologiques dissoutes et en suspension. La plupart des systèmes de traitement secondaire utilisent des bactéries aérobies pour consommer la matière organique des 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 d'accumulation de polyphosphates. Les bactéries nitrifiantes peuvent être utilisées pour éliminer l'azote. Une méthode appelée lagunage stocke l'eau dans un lagon 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 éliminés 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 utilisé comme combustible. Ou, les boues peuvent être incinérées. Une autre méthode de traitement des boues commence par condenser les boues, les chauffer pour les désinfecter et enfin utiliser les boues traitées comme engrais.
Malgré la Clean Water Act de 1972 exigeant un traitement secondaire des eaux usées, certaines municipalités américaines ont déposé et obtenu des exemptions. Dans le monde, environ 2,5 milliards de personnes manquent d'installations sanitaires améliorées. L'augmentation de la population, le vieillissement des infrastructures et les catastrophes naturelles ont également un impact 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 contiennent également les eaux de ruissellement des égouts pluviaux. Les égouts pluviaux transportent des polluants provenant des cours et des parcs (terre, 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 d'autres produits chimiques, des acides, des matières radioactives et des sels. Des découvertes récentes montrent qu'une variété de médicaments contaminent également les eaux usées.
L'Université du Michigan note que dans un rapport de 2018, l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis a déclaré que « 53 % des milles de rivières et de ruisseaux, 71 % des acres de lacs, 79 % des milles carrés estuariens et 98 % des milles riverains des Grands Lacs qui ont été évalués sont classés comme dégradés (inacceptables pour au moins un utiliser)."
Risques biologiques en milieu aquatique
Les dangers biologiques trouvés dans les eaux usées comprennent les bactéries, les champignons, les parasites et les virus. Les bactéries et les maladies bactériennes vont de E. coli, la fièvre typhoïde, la salmonelle, le choléra et la shigellose. Les champignons comprennent les aspergillus. Les parasites comprennent le cryptosporidium, la giardia et les vers ronds. Des virus comme l'hépatite A peuvent également être trouvés dans les eaux usées. Les problèmes de santé causés par la pollution des eaux usées affectent environ 3,5 millions d'Américains chaque année. On estime que 50 pour cent des eaux usées entrant dans la 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 plus d'impact que les humains.
Les bactéries et autres organismes d'eau douce utilisent de l'oxygène pour métaboliser les eaux usées qu'ils accompagnent. En décomposant les eaux usées, ces micro-organismes peuvent provoquer des zones mortes hypoxiques (appauvries en oxygène). Ces zones mortes manquent d'oxygène dont les poissons et autres organismes indigènes ont besoin pour survivre. Les coquillages infectés par des bactéries liées aux eaux usées rendent les gens malades dans le monde entier. Dans les environnements marins, les bactéries intestinales humaines peuvent infecter les coraux et provoquer la maladie du blanchissement des coraux. Lorsque les coraux perdent leurs bactéries et algues naturelles, ils meurent, créant des zones où l'écosystème corallien, des bactéries aux populations de poissons, meurt.
Des drogues allant des hormones (qui affectent le développement reproducteur des poissons et des amphibiens) aux amphétamines légales et illégales en passant par les antidépresseurs ont pénétré les écosystèmes aquatiques. Certaines drogues passent dans le système d'égouts dans l'urine et les matières fécales des utilisateurs, tandis que d'autres ont été jetées dans les égouts. Une étude contrôlée des effets des amphétamines sur les organismes aquatiques a montré une reproduction accélérée des insectes, une diminution des populations d'algues et des changements dans la diversité des diatomées et des microbes.
Dangers des nutriments dans les milieux aquatiques
Les matières riches en nutriments provenant des engrais, en particulier l'azote et le phosphore, et les déchets provoquent l'eutrophisation des écosystèmes frais et marins. Les proliférations d'algues dues à l'excès de nutriments diminuent 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. À mesure que les algues meurent, les bactéries décomposeurs consomment encore plus d'oxygène dissous. Dans les cas extrêmes, la perte d'oxygène entraîne de grandes zones mortes. Le ruissellement d'engrais et de matières riches en nutriments du Midwest des États-Unis a causé 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 ménagers. Les déchets industriels contiennent souvent une variété de produits chimiques et peuvent également contenir des métaux lourds comme le plomb, le mercure, le cadmium et l'arsenic. Tous ces produits chimiques ne sont pas complètement éliminés dans les usines de traitement des eaux usées, de sorte que les produits chimiques sont rejetés dans les rivières, les lacs et les eaux marines. De plus, 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 tout au long de la chaîne alimentaire.
Les métaux lourds s'accumulent dans les tissus des poissons lorsque les poissons consomment du plancton, des algues et des proies plus petites contenant ces métaux. Ce processus est appelé bioamplification. Comme d'autres animaux, y compris les humains, mangent 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 les poissons.
Le contrôle des rejets d'eaux usées industrielles comme les produits pétroliers, les déchets radioactifs et les polluants organiques persistants s'est amélioré, les déchets huileux ayant été réduits de 90 % entre les années 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 les animaux.
Pollution de l'air 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 le ruissellement diminuent le pH aquatique, ce qui interfère avec la capacité des poissons à absorber l'oxygène, les sels et les nutriments. Un pH bas interfère également avec l'absorption du calcium. Un mauvais équilibre calcique pour de nombreux poissons signifie que leurs œufs ne se développent pas correctement, devenant trop cassants ou faibles. Une carence en calcium provoque également des épines et des os faibles chez les poissons et des exosquelettes faibles pour les écrevisses. Les pluies acides lixivent également l'aluminium des sols, interférant avec la reproduction des crustacés et des poissons. De plus, lorsque le pH descend en dessous de 6, les insectes comme les éphémères et les phlébotomes ne peuvent pas survivre, ce qui a un impact sur la chaîne alimentaire.
Déchets dans les écosystèmes aquatiques
Les eaux usées urbaines comprennent les déchets rejetés dans les égouts pluviaux et éventuellement dans les cours d'eau. On estime que 70 pour cent de ces déchets finissent sur les fonds marins, environ 15 pour cent atterrissent sur les plages et environ 15 pour cent flottent dans l'océan. La plupart des déchets, 70 pour cent, sont en plastique, le métal et le verre constituant la majorité des 30 pour cent restants. Des études montrent que plus de 1 200 espèces aquatiques interagissent avec la litière en la mangeant, en vivant dedans ou sur celle-ci, ou en s'y emmêlant. Une grande partie du plastique se présente sous la forme de microplastiques, de minuscules morceaux provenant de la décomposition de plastiques plus gros. Des animaux aussi divers que des mammifères, des poissons, des crustacés et autres sont impactés par cette litière.
