La chimie du phosphore dans l’eau est simple. Sa forme stable, est la forme ionique la plus oxydée PO4³- ‘( 1 atome de phosphore pour 4 atomes d’oxygène), qui présente une très grande affinité avec les cations du complexe argilo humique du sol, du sédiment. C’est pourquoi la dynamique du phosphore dans les eaux de surface est fortement corrélée avec le déplacement du sédiment et des matières en suspension (MES) solides. On parle alors de phosphore particulaire : c’est principalement des PO4³- liés plus ou moins fortement avec les cations de surface de ces particules solides. Le phosphore est l’un des éléments élémentaires de la structure de base de la matière organique. Le rapport de Redfield est communément utilisé pour définir les proportions moléculaires des éléments carbone (C), azote (N) et phosphore (P) d’une molécule de la matière vivante. Ce rapport C/N/P est selon Redfield 106/6/1. On peut résumer ce constat en soulignant qu’il suffit d’une quantité de P contre 6 d’azote pour produire une quantité élémentaire de matière organique. C’est de ce constat que la notion de facteur limitant le développement des algues en eaux douces a été avancée. Dans les eaux douces, le phosphore est normalement l’un des macro éléments le moins concentré, et ce rapport des formes disponibles de l’azote (N) et du phosphore (P) est, dans les conditions les plus fréquentes, largement supérieur à ce 6. (D’ailleurs, dans les eaux du grand ouest, les concentrations en N sont exprimées en mg/l alors que celles du phosphore sont présentées en µg/l).

 

 

Réseaux de fossés: charges en MES

 

 

 

 

Bloom de cyanobactéries (septembre 2012)

 

 

 

C’est pourquoi le phosphore est considéré comme le facteur limitant dans l’apparition des micro-algues en eaux douces. C’est en effet le stock de phosphore qui sera le premier consommé entièrement, lors d’une efflorescence d’algue, s’il n’existe pas une source supplémentaire de phosphore.

Pour faire simple, le phosphore, sous ses formes bio-disponibles (généralement sous la forme ortho phosphate) est considéré comme l’un des leviers pour lutter contre les développements intempestifs des micro algues ; et plus précisément contre les blooms de cyanobactéries.

Si la chimie est simple, la dynamique n’en est pas moins complexe. Les PO43- s’adsorbent et se désorbent allègrement des particules solides, passant de la forme libre (soluble) à une forme particulaire (sur MES et sédiment). Ce déplacement a été décrit par Mulholland comme le spiralling movment du phosphore dans les eaux douces. On mesure donc rarement ce que l’on souhaite à un instant t, dans un échantillon d’eau ; le phosphore attendu est souvent passé dans un autre compartiment. Il entre et sort également à plusieurs reprises du cycle biologique, intégrant la biomasse, puis est remis dans le système lorsque le végétal meurt, avant d’être réintégré dans un nouveau cycle.

 

Enfin, il est impossible d’étudier le phosphore sans étudier le sédiment. En effet si le phosphore a tendance à disparaitre dans la colonne d’eau, il se retrouve généralement dans le sédiment (au moins pour un instant). Ceci est d’autant plus vrai dans des eaux ralenties (mouilles de moulin, plan d’eau, réservoir de barrage …) où la sédimentation des particules (qui transportent le phosphore) sera favorisée. Le sédiment détient en grande partie la charge interne en phosphore de l’hydrosystème, mais ce phosphore ne sera pas complètement disponible pour les algues. La nature du sédiment, sa capacité à réguler les échanges sorption/désorption, et les conditions d’anoxie environnantes conditionnent le retour du phosphore ainsi stocké vers la colonne d’eau.

La notion d’auto-épuration des flux de phosphore par le cours d’eau n’est pas appropriée. Il faut parler d’accumulation dans le milieu aquatique et non de disparition. Le phosphore n’a pas d’exutoire gazeux comme l’azote.

Echantillon pour analyse d’EPCo sur sédiment

 

 

Image-phosphorePhosphore

phosphateLa chimie du phosphore dans l’eau est simple. Sa forme stable, est la forme ionique la plus oxydée PO4³- ‘( 1 atome de phosphore pour 4 atomes d’oxygène), qui présente une très grande affinité avec les cations du complexe argilo humique du sol, du sédiment.

image_module4Bassin Versant

Le bassin versant est aujourd’hui l’entité de réflexion, d’action et de gestion de la qualité des eaux de surface. Le bassin versant topographique est l’ensemble des terrains qui verse vers une même vallée. L’ensemble des eaux tombant sur cet espace est récolté via un réseau superficiel et souterrain pour alimenter un même cours d’eau.

image_qualite Qualité

La composition chimique des eaux superficielles est fortement dépendante des caractéristiques naturelles et de la pression humaine du bassin versant drainé par le cours d’eau que l’on étudie. On parle de Signature du bassin versant.

image_fluxFlux

Le flux est la quantité d’un élément transporté par un écoulement d’eau, pendant un temps donné. Il correspond au produit d’une concentration (dans l’eau) par un débit. On étudie généralement les flux de nitrates ou de phosphore véhiculés sur un cycle annuel, par un cours d’eau. Nous avons ainsi un résultat exprimé en tonnes d’azote ou de phosphore par an.

Nappe-Rivière

Les eaux souterraines et le fonctionnement des aquifères de socle : les aquifères de socle sont des nappes superficielles reposant sur un socle géologique peu perméable (granite, schiste). Ils constituent un type de réservoir de petites dimensions aux capacités modestes mais appréciables pour les petites collectivités et les agriculteurs.

image_nitrate3Nitrates

nitrateLe nitrate est l’élément emblématique de la problématique qualité de l’eau dans les régions agricoles du grand ouest. La source des nitrates est dans plus de 95% des cas le lessivage des sols arables. C’est bien notre mode d’exploitation des terres qui a été responsable de l’augmentation des concentrations.