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Ions ammonium

Les ions ammonium ne sont pas très toxiques en eux-mêmes, mais selon le pH et la température, une partie se transforme en ammoniac (NH₃), qui endommage les branchies et stresse les poissons. Plus le pH et la température sont élevés, plus il y a d'ammoniac (Emerson et al. 1975). La directive abrogée 2006/44/CE donnait comme valeur guide au plus 0,04 mg/l d'ions ammonium pour les eaux salmonicoles et 0,2 mg/l pour les eaux cyprinicoles.

Nitrites

Les nitrites sont toxiques pour les poissons : ils passent par les branchies dans le sang et transforment l'hémoglobine en méthémoglobine, qui ne transporte pas l'oxygène, de sorte que les poissons « s'étouffent » même dans une eau oxygénée. Les salmonidés sont les plus sensibles ; les chlorures présents dans l'eau réduisent la toxicité (Lewis et Morris 1986). La directive 2006/44/CE donnait une valeur guide de 0,01 mg/l pour les eaux salmonicoles.

Nitrates

Les nitrates ne nuisent pas immédiatement aux poissons adultes, mais ils nourrissent les algues et les plantes, contribuant ainsi à l'eutrophisation et aux chutes nocturnes d'oxygène. Pour les animaux aquatiques sensibles (salmonidés, amphibiens, certains invertébrés), Camargo et al. (2005) recommandent de maintenir les nitrates sous 2 mg d'azote par litre, soit environ 9 mg/l de nitrates.

Oxygène

Les poissons, surtout les salmonidés, ont besoin de beaucoup d'oxygène. La directive 2006/44/CE fixait une valeur guide de 9 mg/l pour les eaux salmonicoles (dans au moins la moitié des mesures) et jamais moins de 7 mg/l. L'eau souterraine profonde en contient souvent moins et ne se réoxygène dans le cours d'eau qu'après son émergence.

Température de l’eau

L'eau souterraine a une température quasi constante toute l'année. L'apport des sources peut donc rafraîchir le cours d'eau en été et le réchauffer en hiver, offrant des refuges aux poissons d'eau froide (Hayashi et Rosenberry 2002).

pH

Les poissons tolèrent un pH d'environ 6 à 9 (directive 2006/44/CE). Hors de cette plage, les branchies sont lésées et la toxicité de l'ammoniac et des métaux varie.

Dureté de l'eau

Une eau plus dure (plus de calcium et de magnésium) est plus favorable aux poissons : le calcium protège les branchies, réduit la toxicité des métaux comme le cuivre et le zinc (Pagenkopf 1983) et stabilise le pH. L'eau douce est plus sensible aux métaux et à l'acidification.

Fer

Le fer est dissous dans l'eau souterraine profonde. Au contact de l'air, il s'oxyde et précipite en flocons bruns qui colmatent les branchies, recouvrent les graviers abritant œufs et invertébrés et détruisent les caches (Vuori 1995).

Manganèse

Le manganèse est naturellement présent dans les eaux souterraines profondes. Moins critique pour les poissons que le fer, sa norme vise surtout le goût et la couleur de l'eau potable.

Chlorures

Les chlorures proviennent du sel de déneigement, des engrais et des rejets. L'EPA américaine (1988) a fixé 230 mg/l pour la protection à long terme de la vie aquatique et 860 mg/l à court terme.

Sulfates

Les sulfates sont courants dans l'eau souterraine ; ils proviennent des roches (comme le gypse), des engrais et des mines. Avec les chlorures, ils augmentent la minéralisation de l'eau ; la norme de 250 mg/l vise l'eau potable.

Conductivité

La conductivité indique la quantité totale de sels dissous. Une valeur élevée dans l'eau souterraine est souvent naturelle (calcaires, gypse), mais une hausse brutale dans un cours d'eau signale un apport de sels provenant des routes, des mines ou des rejets.

Métaux et métalloïdes

Le cuivre, le zinc, le nickel, le cadmium et le mercure sont toxiques pour les poissons dès de faibles concentrations, davantage en eau douce qu'en eau dure (Pagenkopf 1983). La norme pour l'eau souterraine vise l'eau potable, pas les poissons.

Solvants et benzène

Les solvants chlorés (par exemple le tétrachloroéthylène) et le benzène proviennent de l'industrie, des stations d'épuration et des stations-service. Ils sont toxiques et se décomposent lentement dans les eaux souterraines.

Sources

1. Camargo, J. A., Alonso, Á., Salamanca, A. (2005): Nitrate toxicity to aquatic animals: a review with new data for freshwater invertebrates. Chemosphere 58, 1255–1267.
2. Lewis, W. M., Morris, D. P. (1986): Toxicity of nitrite to fish: a review. Transactions of the American Fisheries Society 115, 183–195.
3. Emerson, K., Russo, R. C., Lund, R. E., Thurston, R. V. (1975): Aqueous ammonia equilibrium calculations: effect of pH and temperature. Journal of the Fisheries Research Board of Canada 32, 2379–2383.
4. Directive 2006/44/CE concernant la qualité des eaux douces ayant besoin d'être protégées ou améliorées pour être aptes à la vie des poissons (abrogée en 2013 ; valeurs données ici à titre purement indicatif).
5. Vuori, K.-M. (1995): Direct and indirect effects of iron on river ecosystems. Annales Zoologici Fennici 32, 317–329.
6. Pagenkopf, G. K. (1983): Gill surface interaction model for trace-metal toxicity to fishes: role of complexation, pH, and water hardness. Environmental Science & Technology 17, 342–347.
7. U.S. EPA (1988): Ambient Water Quality Criteria for Chloride. EPA 440/5-88-001.
8. Hayashi, M., Rosenberry, D. O. (2002): Effects of ground water exchange on the hydrology and ecology of surface water. Ground Water 40, 309–316.