Les éléments nutritifs dans l'environnement canadien
Points saillants

Rapport sur l'état de l'environnement au Canada

Les éléments nutritifs sont des éléments ou des composés essentiels à la croissance et à la survie des organismes. Leur apport dans un écosystème influe grandement sur l'abondance de la vie végétale et animale ainsi que sur le genre et la variété des espèces.

L'essor démographique et les activités humaines ont considérablement accru la biodisponibilité de deux éléments nutritifs clés dans l'environnement, soit l'azote et le phosphore. Lorsqu'ils sont présents en quantités excessives, ces éléments nutritifs peuvent hyperstimuler la production des végétaux au détriment d'autres espèces et sont associés à une gamme d'effets toxiques directs et indirects sur les organismes, dont les humains.

Le Rapport sur l'état de l'environnement relatif aux éléments nutritifs traite de la façon dont les rejets de composés azotés et phosphorés résultant des activités humaines affectent l'environnement canadien. Il décrit les mécanismes par lesquels les éléments nutritifs influent sur l'environnement, évalue leurs effets environnementaux, notamment leur rôle dans l'eutrophisation, ainsi que les dommages qu'ils peuvent causer dans l'avenir, et précise leurs principales sources. Il traite également des mesures qui ont été et peuvent être adoptées pour résoudre ces problèmes.

À l'heure actuelle, les problèmes environnementaux causés par des quantités excessives d'éléments nutritifs sont moins graves au Canada que dans de nombreux pays qui possèdent une plus longue histoire de peuplement et de production agricole. Cette situation est due en partie aux mesures de protection mises en œuvre par les gouvernements au cours des 30 dernières années. Néanmoins, malgré les progrès réalisés, des problèmes de santé humaine et de salubrité de l'environnement liés aux éléments nutritifs se manifestent partout au Canada.

On trouvera ci-après les points saillants du Rapport sur l'état de l'environnement.

Quelles sont les répercussions des apports d'éléments nutritifs?

Les répercussions des apports d'azote et de phosphore dans l'environnement au Canada comprennent les effets associés à l'enrichissement par les éléments nutritifs et les effets toxiques directs des composés azotés sur les organismes aquatiques et terrestres ainsi que sur les humains.

Effets d'enrichissement

• En eau douce, la croissance des algues est souvent limitée par la quantité de phosphore disponible, tandis que l'approvisionnement en azote est habituellement le facteur déterminant en milieu marin.
• Les charges de phosphore ont accéléré l'eutrophisation, ou la surfertilisation, de certains lacs, cours d'eau et milieux humides, ce qui s'est traduit par la destruction ou la dégradation de l'habitat et par des changements dans la biodiversité (p. ex. une diminution du nombre d'organismes benthiques dans les lacs).
• Les charges d'azote ont causé l'eutrophisation locale de certaines eaux côtières, y compris les estuaires, ce qui a entraîné une diminution de la teneur en oxygène dissous, une perte d'habitats et des changements dans la biodiversité (p. ex. la prolifération des algues nuisibles).
• Certains écosystèmes forestiers ont été saturés d'azote qui peut lixivier dans l'eau de surface ou l'eau souterraine et causer des changements dans la chimie du sol, notamment des déséquilibres dans le bilan des éléments nutritifs.
• Les charges d'azote ont contribué à l'acidification des sols et des lacs dans le sud de l'Ontario et du Québec.
• Les qualités esthétiques de l'eau peuvent être altérées par la turbidité, la décoloration, la formation de mousse et l'émanation d'odeurs, et les algues peuvent limiter la baignade, s'emmêler aux engins de pêche, endommager les moteurs de bateaux et restreindre la navigation.

Effets toxiques

• Au cours des dernières années, les rejets azotés associés notamment aux activités agricoles ont provoqué la mort de poissons.
• Les nitrates seraient au moins partiellement responsables du déclin des populations d'amphibiens au Canada. Parmi les effets néfastes, mentionnons une faible croissance larvaire, une taille corporelle réduite et des capacités natatoires affaiblies.
• L'apport d'éléments nutritifs a entraîné des risques accrus pour la santé humaine dus à l'utilisation récréative des eaux contaminées par des proliférations d'algues toxiques et à la consommation de mollusques et crustacés contaminés.
• Les préoccupations concernant la qualité de l'eau ont augmenté en raison de problèmes de goût et d'odeurs et de la contamination de certaines réserves d'eau par les nitrates et les toxines des algues. La teneur en nitrates des eaux souterraines au Canada a dépassé la valeur maximale prescrite dans les recommandations pour l'eau potable et ce, de façon plus fréquente et en un plus grand nombre d'endroits.
• Le fardeau économique des Canadiens a augmenté par suite de la fermeture de zones coquillières, de la nécessité de traiter l'eau contaminée et de la nécessité d'évacuer les eaux ménagères.

Quelles sont les principales sources d'éléments nutritifs?

Eaux usées municipales et rurales

• Les eaux usées municipales - en grande partie des eaux vannes - constituent la principale source ponctuelle de rejets d'azote et de phosphore dans l'environnement au Canada. En 1999, environ 82 750 tonnes d'azote total et 4 950 tonnes de phosphore total rejetées dans les lacs, les cours d'eau et les eaux côtières provenaient des égouts municipaux.
• En 1999, les charges d'azote dans les eaux douces canadiennes qui provenaient des usines de traitement des eaux usées municipales étaient de 24 % supérieures à celles de1983 en raison de la croissance démographique.
• Les rejets de phosphore dans les eaux douces ont diminué de 44 % en 1999, par rapport à 1983, en raison de l'application de méthodes perfectionnées d'élimination du phosphore dans de nombreuses usines de traitement des eaux usées municipales.
• Dans l'ensemble du Canada, le niveau de traitement des eaux d'égout augmente, car un nombre accru de municipalités améliorent leurs installations de traitement. Les eaux usées municipales déversées directement dans les eaux côtières, et dont la majeure partie n'est pas traitée ou ne subit qu'un traitement primaire, représentent toutefois une exception.
• Environ huit millions de Canadiens, soit un peu plus du quart de la population, sont desservis par des fosses septiques, qui ont rejeté une quantité estimative de 15 400 tonnes d'azote et de 1 900 tonnes de phosphore en 1996. Lorsque les sols récepteurs ne peuvent pas assimiler ces éléments nutritifs, ces derniers peuvent migrer vers les eaux souterraines et, de là, vers les eaux de surface.

Agriculture

• On ajoute des éléments nutritifs aux terres agricoles sous forme d'engrais chimiques et de fumier afin d'accroître le rendement des cultures. En 1996, 1 576 000 tonnes d'azote et 297 000 tonnes de phosphore ont été épandues sous forme d'engrais sur les terres arables du Canada. De plus, 384 000 tonnes d'azote et 139 000 tonnes de phosphore ont été appliquées sous forme de fumier.
• Les apports totaux d'éléments nutritifs (engrais, fumier, fixation de l'azote par les légumineuses, dépôts atmosphériques, épandage de boues d'épuration, etc.) sur les terres agricoles sont absorbés en grande partie par les récoltes. En 1996, les apports annuels d'azote (2,8 millions de tonnes) sur l'ensemble des terres agricoles du Canada ont dépassé de 10,7 % les prélèvements (2,5 millions de tonnes).
• En 1995, l'entreposage et la manutention du fumier et des engrais ont ajouté dans l'atmosphère 570 000 tonnes d'azote sous forme d'ammoniac.

Rejets industriels

• Environ 11 800 tonnes d'azote (sous forme de nitrates et d'ammoniac) et 2 000 tonnes de phosphore total sont rejetées annuellement dans les eaux de surface canadiennes par des industries détenant des permis d'exploitation.
• La plupart des industries légères rejettent leurs eaux usées dans les réseaux d'assainissement municipaux où elles sont acheminées vers des usines de traitement des eaux usées.
• Les émissions atmosphériques industrielles produites en 1995 comprenaient 27 000 tonnes d'azote ammoniacal, dont près d'un tiers provenait de fabriques d'engrais azotés.

Exploitations aquicoles

• Les rejets d'éléments nutritifs provenant des exploitations aquicoles sont dus à l'excrétion de déchets dissous ou solides par les poissons et aux aliments non consommés. L'aquiculture en cage dans les eaux de surface suscite les préoccupations les plus vives, car les déchets qu'elle produit sont rejetés entièrement dans les eaux environnantes.
• On estime que l'ensemble de l'industrie canadienne de l'aquiculture rejette annuellement 2 276 tonnes d'azote et 486 tonnes de phosphore dans les eaux intérieures et côtières.

Foresterie

• Les forêts sont la source d'une grande partie des eaux qui pénètrent dans les cours d'eau et les lacs, et les pratiques d'aménagement forestier peuvent augmenter les concentrations d'éléments nutritifs dans les cours d'eau. Actuellement, on ne possède pas suffisamment d'information pour procéder à des généralisations au sujet des répercussions des pratiques forestières sur les éléments nutritifs dissous dans les cours d'eau.

Émissions et dépôts atmosphériques

• En 1995, 1 471 000 tonnes d'azote, sous différentes formes, ont été émises dans l'atmosphère, dont 608 000 tonnes (41,3 %) provenaient du secteur agricole, 428 200 tonnes (29,1 %), de la combustion du combustible fossile destiné au transport et 329 400 tonnes (22,4 %), de l'industrie (émissions associées à la combustion et procédés industriels).
• Une bonne partie de l'azote rejeté dans l'atmosphère se redépose sur le sol ou dans l'eau. Au Canada, les dépôts atmosphériques dus au transport sur de longues distances contribuent, en moyenne, pour environ 2,5 kg d'azote par hectare par année sous forme de nitrates et d'ammonium, les deux seuls composés considérés en ce qui concerne l'azote atmosphérique. Ces dépôts sont considérablement plus élevés dans l'Est du Canada que dans l'Ouest du pays en raison des activités industrielles qui se déroulent dans le centre du Canada et le nord-est des États-Unis. Les dépôts atmosphériques de composés azotés contribuent à l'eutrophisation et à l'acidification des eaux de surface.
• Seulement de 1 % à 6 % du bilan du phosphore total dans les lacs canadiens est attribuable au phosphore atmosphérique, dont une bonne partie provient de l'épandage et de la production d'engrais.

Quelles mesures applique-t-on pour gérer les éléments nutritifs?

Une grande variété de mesures ont été prises au Canada pour réduire les apports d'éléments nutritifs dans l'environnement.

Eaux usées municipales et rurales

• Certaines installations de traitement municipales doivent utiliser des méthodes perfectionnées d'élimination du phosphore avant de déverser leurs eaux usées dans des cours d'eau sensibles.
• La réfection et le remplacement des réseaux d'assainissement ont réduit les fuites et les charges polluantes.
• Des réseaux d'égouts unitaires sont transformés en réseaux séparatifs ou les eaux pluviales (celles du premier rinçage, qui sont les plus toxiques) sont acheminées vers des installations ou des étangs de retenue en vue d'un traitement subséquent dans le but d'empêcher les eaux d'égout non traitées de se mêler aux eaux de surface.

Agriculture

• Il faut que les besoins en éléments nutritifs des cultures soient équilibrés par les apports provenant du sol et des engrais. La plupart des provinces ont élaboré des lignes directrices relatives à l'épandage de fumier sur les sols; celles-ci sont habituellement fondées sur les taux d'application d'azote.
• Les stratégies de gestion des éléments nutritifs (p. ex. le transport du fumier excédentaire produit par les éleveurs vers les exploitations de cultures en plein champ) amélioreront la capacité des agriculteurs à gérer plus efficacement les éléments nutritifs et à réduire finalement la surfertilisation.
• Le bétail assimile seulement de 20 % à 40 % de l'azote et du phosphore présents à l'origine dans leurs aliments. De nouvelles technologies sont maintenant mises au point pour ajouter des enzymes ou d'autres suppléments aux régimes du bétail afin d'accroître la rétention des éléments nutritifs par ce dernier.
• Dans les régions d'élevage intensif, le traitement des déjections animales pourrait réduire le risque de contamination de l'eau de surface et de l'eau souterraine par le fumier.

Exploitations aquicoles

• Entre 70 % et 80 % des éléments nutritifs ajoutés dans les exploitations aquicoles se perdent dans l'environnement sous forme de déchets métaboliques, d'excréments et de fragments de nourriture non consommés. La mise au point d'aliments pour animaux mieux équilibrés du point de vue nutritionnel et plus digestes réduira les rejets de déchets provenant de l'alimentation.
• On pourrait réduire les répercussions environnementales associées à la perte des éléments nutritifs dans les exploitations aquicoles en plaçant les cages loin des eaux et des rivages vulnérables, en recueillant et en traitant les eaux usées et en mettant en œuvre de bonnes pratiques de gestion.

Lacunes à combler en matière d'information

Les limites des données restreignent la capacité des scientifiques à évaluer les changements dans les écosystèmes qui sont dus aux quantités excessives d'éléments nutritifs. Ces limites sont : l'insuffisance de données sur la surveillance des émissions et des conditions ambiantes et le manque de connaissances ayant trait aux effets des ajouts d'éléments nutritifs sur l'écosystème et la santé humaine.

Insuffisance de données de surveillance

Lorsqu'on a tenté de définir l'état des écosystèmes canadiens du point de vue des éléments nutritifs, on disposait de moins en moins de données concernant leurs sources et leurs répercussions à mesure que l'on considérait progressivement les lacs et les cours d'eau, les milieux humides, les eaux souterraines, les eaux côtières et finalement les forêts. Parmi les sujets qui nécessitent une attention particulière, mentionnons les suivants :

• Peu de données sont disponibles sur l'azote et le phosphore dans le cas des industries non reliées aux usines de traitement des eaux usées municipales.
• Les données disponibles sur les charges d'azote et de phosphore concernant certaines usines de traitement des eaux usées municipales du Canada ne sont pas uniformes quant aux paramètres mesurés.
• On ne dispose pas d'estimations régionales ou nationales des apports agricoles d'éléments nutritifs dans l'eau de surface et l'eau souterraine, et l'on n'a pas pu en obtenir.
• Des estimations des dépôts atmosphériques d'azote nitrique et d'azote ammoniacal sont disponibles grâce à un réseau de sites de surveillance provinciaux et fédéraux; cependant, on ne possède pas de données similaires sur le phosphore ni d'estimations des rejets provenant de divers secteurs.
• Les programmes de surveillance de l'eau des puits sont répartis de façon irrégulière dans tout le pays.
• À l'heure actuelle, le signalement de mortalités chez le poisson dues à des déversements ou à des rejets accidentels de composés liés aux éléments nutritifs se fait sur une base volontaire.
• On comprend mal les répercussions potentielles du changement climatique sur les charges d'éléments nutritifs de même que les mesures connexes qui permettraient de gérer ces charges.

Effets de l'ajout d'éléments nutritifs sur les écosystèmes canadiens

Il est nécessaire d'effectuer d'autres recherches pour comprendre les effets des apports d'éléments nutritifs sur les écosystèmes au Canada. Les sujets qui nécessitent une attention particulière sont les suivants :

• Le rôle des éléments nutritifs dans les proliférations d'algues et la production de toxines.
• Le rôle des éléments nutritifs dans les problèmes de goût et d'odeur qui affectent les réserves en eau potable.
• Le transport et le devenir des éléments nutritifs dans divers écosystèmes (milieux humides, eaux côtières, forêts, rivières, lacs) et leurs effets sur le biote.
• Les effets cumulatifs et à long terme exercés sur les milieux aquatiques et terrestres par la combinaison de plusieurs sources d'éléments nutritifs à l'intérieur d'une région.

Que nous réserve l'avenir?

En ce qui concerne les éléments nutritifs, la préservation de la qualité de l'environnement atmosphérique, aquatique et édaphique constitue un élément important du développement durable. Néanmoins, des études ont déjà montré qu'une surabondance de composés azotés affecte les écosystèmes de certaines parties du globe. Cet azote, qui provient en partie d'engrais azotés synthétiques, ne peut plus être absorbé par les écosystèmes terrestres et se retrouve dans les cours d'eau, les lacs, l'eau souterraine, les estuaires et les océans.

Le Canada occupe une position qui lui permet de lutter contre la pollution due aux éléments nutritifs avant qu'elle ne devienne incontrôlable. Il existe des solutions scientifiques, et l'on est en train de mettre au point de nouvelles technologies qui peuvent aider à réduire encore davantage les apports d'éléments nutritifs dans l'environnement. La surveillance et la recherche continuent d'être nécessaires afin que les décisions soient fondées sur de bons principes scientifiques et que les progrès scientifiques les meilleurs et les plus avancés continuent d'être intégrés aux solutions pratiques pour faire en sorte que la qualité de l'environnement atmosphérique, aquatique et édaphique du Canada soit maintenue ou améliorée.