Les écosystèmes marins, d'une richesse et d'une complexité inouïes, sont aujourd'hui confrontés à de multiples menaces, dont une majeure et souvent sous-estimée : la pollution par les engrais. Loin des images de nappes de pétrole, cette forme de pollution, plus insidieuse, engendre des bouleversements profonds et durables, impactant la biodiversité, la qualité de l'eau et, in fine, la santé humaine. Les engrais, qu'ils soient minéraux ou organiques, sont des substances essentielles à l'agriculture moderne, fournissant aux plantes les nutriments nécessaires à leur croissance. Cependant, leur utilisation excessive ou inappropriée conduit à un lessivage et un ruissellement des éléments nutritifs excédentaires vers les cours d'eau, et de là, vers les océans. Ce phénomène, baptisé pollution par les nutriments, a des répercussions désastreuses sur l'équilibre écologique des milieux aquatiques, en particulier sur les mers et les littoraux.
L'Azote et le Phosphore : Des Nutriments Essentiels Devenus Polluants
Les engrais peuvent polluer l'eau par un processus appelé pollution par les nutriments. Lorsque des quantités excessives de nutriments, tels que l'azote et le phosphore provenant des engrais, pénètrent dans les masses d'eau, ils peuvent provoquer une croissance excessive d'algues, appelée prolifération algale. Ces proliférations peuvent nuire à la qualité de l'eau, aux ressources alimentaires et aux habitats, et diminuer l'oxygène dont les poissons et d'autres formes de vie aquatique ont besoin pour survivre. Les nutriments, tels que l'azote et le phosphore, arrivent en mer via les cours d'eau, les retombées atmosphériques, les eaux de ruissellement et par des rejets directs (stations d'épuration, etc.). Bien qu'indispensables pour les écosystèmes, les surplus d'azote et de phosphore sont à l'origine des pollutions des milieux aquatiques, de la dégradation de la qualité des eaux et conduisent, entre autres, à des phénomènes d'eutrophisation et de prolifération de macro-algues telles que les algues vertes.
L'Impact des Engrais Azotés : Du Sol à l'Océan
Les engrais azotés de synthèse ont profondément bouleversé l'agriculture. Avant leur arrivée, les agriculteurs étaient aussi éleveurs. Ils avaient donc à disposition les fumiers et lisiers riches en azote directement sur leur exploitation pour amender et nourrir leurs cultures. Ils cultivaient également des légumineuses pour capter l'azote de l'air et fertiliser les sols. Aujourd'hui, les zones d’élevage et les zones de culture sont souvent séparées, comme c'est le cas des grandes plaines céréalières de la Marne en monoculture et les zones d'élevage en Bretagne. L'azote organique n'étant plus facilement disponible pour les grandes cultures, les agriculteurs lui préfèrent les engrais de synthèse concentrés. Leurs effets sur les rendements sont là, mais les effets néfastes sur la qualité des sols et la biodiversité sont établis lorsqu'ils sont utilisés en excès. Sur les 2,2 millions de tonnes d’azote utilisées en France, seule la moitié sert véritablement aux plantes, tandis que l’autre moitié se perd dans l’environnement. Cette quantité non-assimilée témoigne de l'utilisation excessive d'engrais azotés et a montré ses impacts négatifs sur le sol, l'air et les écosystèmes aquatiques.
Parmi ces effets indésirables, il y a l’appauvrissement en matière organique des sols qui provoque une augmentation de l'érosion et des risques de lessivage. Lorsque seul l’azote minéral est utilisé pour fertiliser les sols, et qu'il n'y a pas d'apport de matières organiques, la structure du sol change, et la quantité de carbone diminue progressivement. Les sols s'appauvrissent peu à peu en matière organique et en nutriments, la vie du sol s'atrophie et les plantes développent des carences. Afin de pallier à cette carence, la surdose d'engrais est tentante pour l'exploitant agricole ce qui accélère le phénomène.
Le ruissellement de l'azote n'est pas seulement lié à la quantité d'engrais appliquée, mais également à d'autres variables telles que le moment et l'endroit où l'engrais est appliqué, l'irrigation, le type d'engrais, les pratiques agronomiques et la rotation des cultures. Les cours d’eau véhiculent de nombreux nutriments jusqu’à la mer en drainant l’ensemble du territoire. En 2019, 461 000 tonnes d’azote sous forme de nitrates et 11 900 tonnes de phosphore total ont été rejetés en mer via les cours d’eau métropolitains. Les nitrates arrivant en mer sont issus majoritairement de l’agriculture (lessivage du surplus des engrais minéraux et organiques apportés aux cultures et migrant en partie vers les eaux souterraines et les cours d’eau). Sur la période de 2000 à 2019, les flux d’azote lié aux nitrates arrivant en mer demeurent stables avec une moyenne de 495 000 tonnes/an. Durant l'année 2021, près de 571 000 tonnes d'azote sous forme de nitrates et 17 600 tonnes de phosphore total ont été rejetées en mer via les cours d'eau métropolitains. Les nitrates sont issus majoritairement de l'agriculture (lessivage du surplus des engrais minéraux et organiques apportés aux cultures et migrant en partie vers les eaux souterraines et les cours d'eau). Entre 2000 et 2021, les flux des nitrates rejetés en mer demeurent stables autour d'une moyenne de 503 000 tonnes par an (t/an).
Les Dangers du Phosphore et l'Eutrophisation
Associés aux phosphates, les nitrates contribuent en outre aux phénomènes d'eutrophisation. Les phosphates ne s'infiltrent pas dans les sols, mais jouent un grand rôle dans les cours d'eau. Normalement limitant, ce composé émis en masse par les engrais dans l'environnement déséquilibre le bilan nutritif dans les eaux et provoque une prolifération d’algues. Celles-ci finissent par se minéraliser, n'étant pas assez consommées par les organismes présents. La décomposition de la matière organique favorise la prolifération de bactéries dans le fond, et les algues à la surface de l'eau inhibe cache le fond de la lumière solaire. La forte concentration de nitrates dans l'eau perturbe l'équilibre des écosystèmes aquatiques, réduisant leur biodiversité. En effet, l'excès d’azote dans l’eau nourrit des algues qui ont alors la possibilité de proliférer et d'asphyxier le milieu, au détriment de la vie aquatique. C’est ce qu’on appelle l’eutrophisation.
Les rejets d’engrais ont diminué dans la mer Baltique, selon une étude suédoise. Les rejets d’azote et de phosphate étaient tels que certains écosystèmes souffraient d’un manque d’oxygène et du développement d’une algue toxique, rapporte The Local du 12 mai. « Depuis quelques années, l’écosystème est entré dans une phase d’eutrophisation », affirme le journal. Mais, la Suède, le Danemark et la Pologne ont pris des mesures pour restaurer l’écosystème, même si leurs effets ne seront visibles qu’à long terme. Pour la première fois, ces pays sont parvenus à réduire les rejets de phosphate de 3 000 tonnes et ceux d’azote de 50 000 tonnes. La Pologne a aussi, depuis son entrée dans l’Union Européenne, construit des usines de retraitement des eaux.
Les flux annuels de phosphore total ont diminué sur les trois façades entre 2000 et 2019. Sur cette période, la façade Atlantique a reçu en moyenne annuelle la moitié du phosphore rejeté en mer par les cours d’eau en métropole. Ceux du phosphore ont diminué de 68 % sur la période (36 900 tonnes en 2000 contre 11 900 tonnes en 2019). Les flux de phosphore ont diminué de 66 % entre 2000 et 2006 (- 70 % en Méditerranée, - 66 % en Atlantique et - 63 % en Manche-Mer du Nord), ce qui s'explique par l'amélioration de la performance des stations d'épuration, l'interdiction de l'utilisation des phosphates dans les lessives depuis 2007, l'augmentation du nombre d'habitants raccordés à un assainissement collectif et, dans une moindre mesure, la diminution de l'utilisation d'engrais phosphatés en agriculture.
Les Marées Vertes : Une Manifestation Visible de l'Eutrophisation
Sur le littoral, la prolifération massive d’algues vertes est une manifestation de l'eutrophisation. L’échouage de ces algues vertes est communément appelé "marée verte". C'est 50 à 60 mille tonnes d'algues qui s'échouent chaque année sur nos côtes et requièrent des opérations de ramassage. En plus de détruire la biodiversité aquatique, ces algues entraînent des risques sanitaires dès qu’elles sont amoncelées en tas. En effet, après 24 à 48h, la fermentation dégage un gaz toxique : le sulfure d’hydrogène. Le ramassage est donc nécessaire pour protéger les écosystèmes, le public et les animaux. Ces phénomènes sont les conséquences de l’agriculture intensive.
Comment se forment les marées ? 🌊
Les Engrais et la Pollution Atmosphérique : Une Double Menace
Les engrais azotés participent à la pollution atmosphérique pour plusieurs raisons. En amont, c'est d'abord leur production qui rejette 2,6 milliards de tonnes équivalent CO2, soit environ 5 % des émissions annuelles mondiales de gaz à effet de serre (GES). Lors de l'épandage - plus particulièrement les engrais sous forme uréique et ammoniacale -, une partie s’échappe sous forme de GES ou d'ammoniac dans l’atmosphère, c’est ce qu’on appelle la volatilisation. L'ammoniac et le protoxyde d'azote sont les deux principaux gaz émis lors de la volatilisation. En ce sens, leurs niveaux d’émissions sont réglementés et plafonnés à l’échelle de la France et de l’Europe. L’ammoniac n'est pas un gaz à effet de serre mais bien un polluant atmosphérique. Lors de l’épandage d’engrais, une partie de l'ammonium (NH4+) n'est pas absorbée par les plantes. Elle entre en contact avec le complexe argilo-humique du sol et, selon certaines conditions, est transformée en ammoniac gazeux (NH3) qui se volatilise dans l'air. La volatilisation ammoniacale fait en général parler d'elle au printemps, l'ammoniac étant à l’origine des pics de particules fines consécutifs aux épandages de sortie d’hiver, dont 29% sont liées à l'épandage des engrais minéraux. L'ampleur de ce phénomène est cependant très variable car dépendante des conditions environnementales, du mode d'épandage et de l'engrais utilisé, mais surtout du climat. En effet, par temps chaud, sec et venteux, la volatilisation de l’azote ammoniacal issu des engrais est maximale.
Le protoxyde d’azote est, quant à lui, un gaz à effet de serre. Trois-cents fois plus puissant que le CO2, il est le 3ème gaz à effet de serre avec le plus d’impact sur le réchauffement climatique. Ce gaz est émis lors de la transformation des engrais azotés en une forme assimilable par les bactéries présentes dans le sol. Ces émissions directes ont lieu par réactions de nitrification-dénitrification, la principale cause de cette pollution avec, à elle seule, 70% des émissions de protoxyde d’azote, dont 29,3% liées à l'épandage d'engrais minéraux. Les concentrations actuelles de ce gaz commencent à dépasser les niveaux projetés dans la plupart des scénarios d'émissions par le GIEC.
Pollution des Sols et des Eaux Souterraines : Un Risque pour l'Eau Potable
En agriculture, les engrais chimiques sont administrés en vue d'augmenter le rendement des cultures. Ils sont responsables d'une pollution massive des sols, mais sont surtout la cause majeure de pollution des eaux souterraines, principaux réservoirs d'eau potable. Il existe trois principaux types d'engrais chimiques : les azotés, les phosphatés et les potasses. Ils apportent les éléments nutritifs dont les plantes ont besoin pour se développer et qui peuvent manquer dans les sols trop exploités. La pollution des sols est souvent due à d’anciennes industries ayant rejeté des polluants sur leur terrain d'exploitation ou à l’utilisation agricole d’engrais et de pesticides. L'épandage des cultures fournit des doses massives d'engrais azotés. Les nitrates étant très solubles dans l'eau, lorsqu'ils ne sont pas consommés par les plantes, s'infiltrent aisément dans le sol et atteignent progressivement les eaux souterraines.
Avant les années 1950, la teneur en nitrates par litre d'eau n'excédait pas 1 mg. De nos jours, elle dépasse facilement les 50 mg/l, limite fixée par l'OMS pour considérer une eau comme étant potable. La forte concentration de nitrates dans l'eau perturbe l'équilibre des écosystèmes aquatiques, réduisant leur biodiversité.
Pollution aux nitrates : Du "Sang Bleu" pour les Nourrissons
Les nitrates en tant que tels ne sont pas dangereux pour la santé, mais ingérés par l'Homme, ils sont dégradés par une bactérie et se transforment en nitrites. Au-delà d'un certain seuil, ces nitrites peuvent empoisonner le sang en oxydant l'hémoglobine. Le fluide fixe alors mal l'oxygène et engendre des troubles respiratoires. On appelle cet empoisonnement la maladie bleue, ou la méthémoglobinémie. Les nourrissons y sont particulièrement sensibles.
Au-delà des Engrais : L'Impact des Pesticides sur le Milieu Marin
Chaque année, 55 000 à 70 000 tonnes de pesticides sont vendues en France métropolitaine et dans les Outre-mer. Ces pesticides sont très majoritairement utilisés à terre mais on retrouve les molécules qui les composent jusque dans les océans. L’Ifremer étudie les effets de cette pollution chimique sur les organismes marins et la persistance des pesticides dans l’environnement marin. Ce sont les organismes vivants (insectes, rongeurs, microorganismes…) qui causent des dégâts sur les plantes cultivées et les plantes adventices (celles qu’on appelle souvent les « mauvaises herbes »). Ils sont utilisés en agriculture mais aussi pour la protection du bois, dans l’industrie ou encore en médecine vétérinaire.
Les molécules qui composent les pesticides peuvent se retrouver dans l’eau de mer sous leur forme initiale. Elles peuvent aussi avoir été transformées par les microorganismes, ou par réaction chimique. Ces molécules issues des pesticides sont présentes partout dans l’océan, de l’équateur aux pôles et de la surface aux abysses. L’Ifremer suit une dizaine de pesticides dans le milieu marin, en application de la Directive Cadre sur l’Eau. Cette directive harmonise la réglementation européenne et oblige à protéger la qualité des eaux et des milieux aquatiques. L’Ifremer développe des méthodes d’analyses et des dispositifs d’observation des contaminants chimiques. Les mesures sont réalisées par l’institut ou sous-traitées à des laboratoires accrédités.
Dans l’eau de mer, les pesticides sont fortement dilués et difficiles à quantifier. Pourtant, ils peuvent s’accumuler : dans les sédiments des fonds marins, dans les végétaux et les animaux. L’Ifremer développe donc des méthodes d’analyse des contaminants plus poussées. Les scientifiques accumulent les pesticides sur des membranes immergées pendant plusieurs semaines, afin de faciliter leur analyse (échantillonneurs passifs, mollusques bivalves, sédiments). Les usages de pesticides à terre évoluent. L’Ifremer anticipe les pollutions marines de demain et traque l’apparition de nouvelles molécules.
Un exemple notable est celui du chlordécone, un insecticide, reconnu toxique et très persistant dans l'environnement, utilisé dans les bananeraies en Martinique et en Guadeloupe de 1972 à 1993. Très présent à terre, il contamine le milieu marin par ruissellement et infiltration. Certaines zones les plus contaminées font l’objet d’interdictions de pêche, totales ou partielles, par les pouvoirs publics. L'Ifremer a cartographié depuis 2002 la présence de la molécule dans la faune marine pêchée. Une cartographie renouvelée à partir de 2025 pour suivre l’évolution de la contamination.
Le Réseau d’observation de la contamination chimique du littoral (ROCCH) assure le suivi dans le temps des niveaux de contamination chimique du littoral. Les analyses portent sur le sédiment fin, qui piège certaines molécules, et les mollusques (huîtres creuses, moules), qui concentrent les polluants dans leur chair. Jusque récemment, les études de l’impact des pesticides sur les écosystèmes marins ont été peu nombreuses. Le travail est encore vaste pour appréhender les conséquences sur la reproduction, le comportement et la longévité des organismes marins. L’Ifremer développe des travaux sur différentes espèces animales marines depuis plus de 20 ans et a été précurseur dans ce domaine. L’institut étudie l’impact des pesticides sur le phytoplancton, les poissons ou bien encore les huîtres. Les herbicides ciblent les plantes aquatiques et notamment le phytoplancton qui est à la base des chaînes alimentaires marines, mais ont aussi des effets sur les animaux marins.
Au fil des années, les produits les plus toxiques ont été interdits. Ils sont remplacés par des produits réputés moins nocifs et du contrôle biologique (par des insectes, virus…). Les méthodes d’application se sont améliorées pour limiter les pertes dans l’environnement. On retrouve encore des molécules interdites depuis plusieurs dizaines d'années.
Conventions Internationales et Actions Nationales pour la Protection des Milieux Marins
Les territoires métropolitains, dont les exutoires correspondent aux espaces maritimes suivis dans le cadre des conventions Ospar et Medpol, représentent 520 000 km2, soit 95 % de l’ensemble du territoire. Depuis plusieurs années, la France évalue tous les ans les flux de polluants à la mer d’azote et de phosphore via les cours d’eau au titre des conventions Ospar pour la Manche, la mer du Nord et l’Atlantique (programme Riverine Input Discharges), et Medpol pour le pourtour méditerranéen. La commission Ospar met à disposition un logiciel de calcul des flux, RTrend®, sur lequel s’appuient les résultats présentés ici. Les flux sont calculés sur le total (phase dissoute et particulaire) d’azote ou de phosphore. Il s’agit d’estimations en raison du nombre parfois restreint d’analyses d’une part et du fait que les épisodes de crue, pouvant transférer d’importantes quantités de polluants, sont peu couverts d’autre part. Le flux d’une substance chimique vers la mer est calculé en multipliant le débit du cours d’eau par la concentration de cette substance dans ce dernier. Trois types de cours d’eau sont distingués : les fleuves principaux, les cours d’eau secondaires ou tributaires et les zones d’apport diffus qui ne sont pas drainées par un cours d’eau significatif. Avec 270 000 t/an en moyenne, la façade Atlantique reçoit plus de la moitié (54 %) des flux arrivant en mer.
Heureusement, il existe des pratiques permettant de réduire le recours aux engrais azotés de synthèse. Le Ministère de l'Agriculture et les Chambres d’agriculture régionales proposent d’ailleurs des recommandations techniques et des aides financières pour aider les agriculteurs à adopter des pratiques de fertilisation plus durables et responsables.