La pollution Thermique

La pollution Thermique
Introduction
Le développement, l'exploitation des ressource et l'urbanisation sont à la base de nombreuse sources
de pollution. Parmi elles, une pollution longtemps ignorée et encore relativement peu connu, la
pollution thermique
La pollution thermique
La pollution thermique correspond à l’augmentation ou la diminution de la température de l’eau par
rapport à la température «normale » suite à l’action de l’homme et qui affectera la vie aquatique.
Il s’agit d’une pollution diffuse, non visible et elle n’est donc pas toujours considérée comme une vraie
pollution.
Principales sources de pollution thermique
Les rejets thermiques dans le milieu aquatique ne sont pas un phénomène nouveau.
Les activités humaines sont cependant la source de nombreuses pollutions dont la pollution
thermique.
le rejet d’eaux usées
le drainage agricole
le rejet d’effluents industriels
L’eau est d'ailleurs utilisée depuis des milliers d’années pour le refroidissement dans certains
processus manufacturiers qui produisent des volumes importants de rejets thermiques:
Les aciéries
Les industries de pâtes et papier
les industries chimiques et pétrolières
Mais aujourd'hui, se sont les producteurs d’électricité qui sont considérés comme la principale source
de pollution thermique (tableau 1).
La chaleur perdue lors de la production est en grande partie rejetée directement dans les eaux de
o
surface sous forme de courant d’eau pouvant aller de 1 à 15 C plus chaud que le milieu ambiant.
Les centrales nucléaires, qui produisent environ 17 % de l'électricité mondiale (tableau 2), font face à
des pertes de chaleur encore plus importantes.
Catégorie
Royaume Uni
USA
%
%
Production d’électricité
89.0
80.3
Raffineries de pétrole
5.4
2.5
Industries chimiques
2.8
7.1
Industries Métallurgiques
0.3
7.3
Pâtes et papiers
1.4
1.4
Transformation alimentaire
0.5
0.9
Autres
0.6
0.5
6
VOLUME TOTAL
3
3.931 x 10 m /jour
6
3
516.3 x 10 m /jour
Tableau 1: Utilisation d'eau de refroidissement dans les diverses industries
Effets de la pollution thermique
Complexité des milieux estuariens et côtiers qualité du milieu est liée à un ensemble de facteurs inter
reliés
Une augmentation de température n'a pas nécessairement d'effet direct sur les vertébrés. Les effets
peuvent être au niveau:
caractéristiques physiques
caractéristiques chimiques
caractéristiques biologiques
Caractéristiques initiales du milieu
la température naturelle
la salinité
les courants etc...
la distance du site de rejet par rapport à la côte
la durée d’exposition et le panache de dispersion
Méthode de rejet
Lent écoulement de l'effluent à la surface
Rejet de l'effluent sous la surface des eaux réceptrices
Facteurs physiques
Température
Facteur écologique primordial
Modère, stimule et contrôle le métabolisme des organismes aquatiques
Affecte le taux de purification naturelle de l'eau
Avec une augmentation de température, les réactions métaboliques sont généralement accélérées du
moins, tant que la température demeure dans la zone de tolérance des organismes. Si la température
augmente au dessus du seuil critique, les réactions métaboliques ralentissent. Les effets thermiques
sont souvent subtils, et la létalité est, au mieux, un indice grossier des conséquences des
changements de température. Il n’est cependant pas du tout nécessaire de tuer directement les
poissons pour éliminer des populations d’une espèce donnée. On peut y arriver aussi facilement, si ce
n’est plus lentement, en agissant sur le potentiel de reproduction, la capacité d’éviter les prédateurs et
la sensibilité aux agents pathogènes et aux polluants.
Oxygène dissous
Par son rôle sur la faune aquatique, l’oxygène est un facteur essentiel à la vie aquatique. Une
modification de la teneur de l’oxygène dissous dans un milieu est susceptible d’influencer directement
le dynamisme d’une biocœnose fluviale. Cette mesure (influencée par la température) s’avère donc de
toute première importance afin de déterminer le degré de pollution d’un cours d’eau soumis à un
apport thermique.
augmentation de la To = diminution de O2 dissous
(moins soluble)
o
o
Dans l’eau saline (35 % de salinité), la solubilité de l’O2 passe de 11.22 (0 C) à 6.10 mg/l (30 C) mais la
constante de réoxygénation de l’eau par l’O2 atmosphérique s’accroît.
Facteurs chimiques
pH (influence de la température sur le pH)
Augmentation de température
Modification des constantes de vitesse et d'équilibre de plusieurs réactions chimiques
Déplacement de l'équilibre carbonate-bicarbonate
Augmentation de pH (environ 0.011 par degré)
Variation de l'équilibre ammoniac -ammonium
Augmentation de la quantité d'ammoniac (produit toxique)
Toxicité
L'effet d’une élévation de température sur les différents toxiques est encore la source de beaucoup de
discussion. Il semble cependant y avoir un accord sur le fait qu’une élévation de température
augmente la sensibilité des organismes aux substances toxiques et, que l'effet toxique des
substances chimiques est plus grande à haute température.
Demande biologique en oxygène (DBO)
L’effet indirect de l’augmentation de la température sur la demande biologique d’oxygène est un des
problèmes les plus sérieux créé par la pollution thermique.
Augmentation de To = augmentation de consommation
de l’O2 dissous
On dit d'ailleurs que la consommation d'oxygène des vertébrés va doubler pour une augmentation de
o
la température de l'eau de 10 C. Quoique le taux de réoxygénation augmente aussi, celui-ci demeure
plus lent que le taux d’utilisation. Il s’ensuit que le bilan déficitaire de l’O2 apparaît plus rapidement
dans la zone réceptrice d’eau chaude.
Conséquences sur le milieu
Les indices chimiques et physiques ne sont pas nécessairement révélateurs de l'impact réel sur le
milieu et les effets écologiques potentiels des rejets thermiques ne peuvent être vus simplement
comme un effet direct de l’augmentation de la température.
Il faut considérer celui-ci dans son ensemble, de même que l'influence sur les communautés
aquatiques.
Évolution des organismes selon le milieu
Modification de cet environnement = stress exercé sur les individus, sur les populations et sur
toute la communauté.
Les effets d'une variation de température sur les organismes peuvent être classés en quatre
catégories:
1. Effets létaux: Température entraînant la mort des organismes.
a. Cette température létale peut cependant être influencée par:
b. L'intervalle de tolérance thermique des individus
c.
L'importance de la variation de température
d. Durée de l'exposition
e. L'acclimatation
f.
Stade de développement
g. Santé des organismes
h. Stratégies adaptatives (comportement, etc.)
5. Micro-organismes:
Le taux de croissance des micro-organismes augmente généralement avec la température jusqu'à un
maximum puis diminue très rapidement par la suite. La température correspondant au taux de
croissance maximum correspond généralement à la température habituelle de l'habitat des
organismes.
On remarque aussi que la virulence de plusieurs virus et de bactéries pathogènes des poissons
augmente avec la température.
6. Algues
Le taux de croissance des algues dépend de la température, de la concentration des éléments nutritifs
et de l'intensité lumineuse. Dans une zone de rejet d'eau chaude, il y aura augmentation de la
biomasse et un déplacement des espèces dominantes vers celles qui sont les mieux adaptées aux
températures élevées.
Cette augmentation de la productivité des algues peut mener à une augmentation de la décomposition
bactérienne et donc, à une diminution de la concentration d'oxygène dissous.
On a aussi émis l'hypothèse que la formation de "marée rouges", résultant d'une production très élevée de
dinoflagellés marins, est favorisée par les élévations de température associées à l'augmentation de la vitesse
d'apport de matière organique par unité de surface.
7. Invertébrés
La vitesse de métabolisme et le taux de croissance augmentent généralement avec la température à l'intérieur
des limites de tolérance de l'organisme.
Les invertébrés sont considérés comme étant plus sensibles que les poissons puisque dans plusieurs cas, ils ne
peuvent s'éloigner d'une zone réchauffée et, par conséquent, ils sont exposés à des températures qui deviennent
létales. La distribution naturelle d'une espèce constitue d'ailleurs un bon indicateur des limites de température à
l'intérieur desquelles cette espèce peut se développer de façon optimale.
Composante biologique
Températures létales
Comportement
Métabolisme
Reproduction
Modifications et risques
Mortalité des poissons (selon la tolérance thermique des
individus) et particulièrement chez les larves et les alevins
qui ne sont pas en mesure de compenser métaboliquement
les variations de température (faible acclimatation).
Augmentation du taux d’activité,
modification de la vitesse de nage,
concentration de certaines espèces au niveau du site de
rejet, etc.
la distribution et la migration
Accélération des activités métaboliques, augmentation de la
consommation en oxygène, croissance plus rapide.
Modification des cycles saisonniers de développement des
gonades.
Diminution du succès reproducteur
Développement
embryonnaire et
larvaire
Le développement des embryons et des larves de certaines
espèces de poisson peut être décalé par rapport au rythme
normal et donc, confronté à un manque de nourriture ou à
des conditions non favorables.
Alimentation
L’augmentation du métabolisme augmente les besoins en
nourriture ce qui peut être désastreux s'il y a parallèlement
détérioration des lieux de nourrissage et de certaines
ressources alimentaires.
Croissance
Maladies parasites
Toxicologie
Inhibition de la croissance des alevins et des juvéniles si la
température dépasse un certain seuil.
Diminution de l’immunité naturelle des poissons en cas de
températures élevées
Accroissement de la bio concentration de certaines
substances (Hg) et de la toxicité d’autres (Zn, Cd,
NH4+,phénols)
Modification des proportions de l’abondance des espèces.
Populations
Changement dans la chaîne alimentaire
Tableau 3: Conséquences de l'augmentation de la température de l'eau sur les
poissons
Utilisations possibles des rejets thermiques
L’augmentation de la température de l’eau occasionnée par un effluent chauffé affecte la qualité de
l’eau mais, dans certain cas, peut aussi avoir un effet bénéfique.
Options d'utilisation des rejets thermiques comme ressource:
Utilisation de la chaleur en aquaculture
Croisements sélectifs de variants d’espèces résistantes à la chaleur
Aquaculture
Augmentation de la productivité primaire donc, augmentation des éléments nutritifs et
de leur disponibilité
Rôle efficace sur l’activité métabolique des organismes (Accélération de la croissance
et du développement des oeufs et jeunes).
Prolongation de la période de reproduction donc, augmentation de la population (plus
de génération par années)
On réalise donc de plus en plus que si les effluents thermiques peuvent être nocifs, ils peuvent aussi
constituer une ressource exploitable qui, si elle est bien gérée, permettrait d'augmenter la production
de poissons comestibles et d’autre populations. Pour en arriver là, il faudrait cependant améliorer la
conception et la gestion des installations
Il y a également certaines limites à l’utilisation des rejets thermiques:
Quantité et importance des rejets
Température des rejets
Rentabilité
Conclusion
Tout ceci démontre que quoique la pollution thermique ait longtemps été ignorée, elle
peut avoir des effets très néfastes pour le milieu et les ressources qu'il abrite. Toutefois,
ces effets étant souvent indirects et peu visibles, les variations de température du milieu
due à des activités humaines sont encore aujourd'hui peu reconnues comme de véritable
sources de pollution
Pourtant, la température du milieu est depuis longtemps considérée comme un facteur
de première importance pour la vie aquatique. Si on considère que la faune aquatique et
le milieu marin sont d'une grande importance tant au niveau social qu'économique, on se
doit de porter attention à cette source de pollution