Bridget McGlynn est candidate à la maîtrise en développement durable au Centre de recherche sur la durabilité environnementale de l'Université Brock et s'intéresse aux systèmes socioécologiques et à la durabilité de l'eau. Avant de fréquenter Brock, elle a suivi le programme de sciences intégrées de l'Université McMaster, où elle a étudié les proliférations d'algues dans le lac Érié et a appris l'importance de la recherche interdisciplinaire et de la reconnaissance de l'interconnexion des systèmes.

« Les Grands Lacs sont une ressource extraordinaire pour les Canadiens : ils fournissent de l’eau douce, un habitat pour la faune, des possibilités économiques et des activités récréatives. Ayant grandi sur les rives du lac Ontario, j’étais consciente dès mon plus jeune âge de certains des problèmes auxquels ces lacs sont confrontés, comme la pollution et les espèces envahissantes. Cependant, en apprenant l’urgence liée à l’eau potable survenue à Toledo en 2014, j’ai pu comprendre clairement comment la qualité de l’eau des Grands Lacs affecte la santé publique dans la région. Les proliférations d’algues incontrôlées dans le lac Érié constituent une menace pour la santé publique et les changements climatiques vont exacerber ce problème. La description des mesures à prendre pour atténuer les proliférations d’algues contribuera à protéger la qualité de l’eau du lac Érié et servira d’exemple d’adaptation concrète aux changements climatiques pour un public plus large. »

Le lac Érié fournit de l’eau douce à plus de 11 millions de personnes et génère près de 50 millions de dollars d’activité économique grâce au transport maritime, à la pêche et au tourisme [1] ; cependant, les proliférations modernes d’algues bleu-vert (cyanobactéries) de fin d’été dans le bassin occidental du lac Érié présentent un risque grave pour les services écosystémiques, les résultats économiques et la santé publique [2].

Dans les années 1960 et 70, la pollution par les nutriments du phosphore et de l’azote a entraîné une prolifération d’algues, dominée par les algues vertes. La mise en œuvre du plan d’action décrit dans l’Accord relatif à la qualité de l’eau dans les Grands Lacs (AQEGL) de 1972 a entraîné une diminution significative de la pollution par le phosphore provenant de sources ponctuelles, comme les usines de traitement des eaux usées [3]. Les lignes directrices de l’AQEGL portaient principalement sur le phosphore en tant que nutriment limitant la croissance des algues et, par conséquent, sur la principale cible des stratégies d’atténuation. Cette réduction du phosphore a entraîné une réduction des proliférations d’algues au début des années 1990 [4,5]. Cependant, au milieu des années 1990, les proliférations d’algues ont repris dans le lac Érié. Les proliférations d’algues actuelles du lac Érié sont principalement constituées de cyanobactéries du genre Microcystis. Les proliférations d’algues vertes précédentes auraient modifié les services écologiques et les possibilités récréatives, mais n’ont pas eu d’impact sur la santé humaine. Cependant, les proliférations de Microcystis créent un danger pour la santé publique en raison de la production de microcystine, une toxine hépatique. En 2014, 500 000 habitants de Toledo, dans l'Ohio, ont été confrontés à un avis de « ne pas boire ni faire bouillir l'eau » en raison de niveaux nocifs de microcystines dans l'eau du robinet.

Alors que la limitation de la pollution au phosphore était l’un des principaux moyens de contrôler la prolifération d’algues vertes dans les années 1970, le phosphore semble n’être qu’un des multiples facteurs influençant la prolifération de cyanobactéries dans le lac Érié depuis le milieu des années 2000, car les niveaux de phosphore sont inférieurs à ceux de 1972, mais les proliférations dépassent les records établis 40 ans auparavant [6].

Des recherches ont démontré que les proliférations modernes de Microcystis sont limitées par le phosphore et l'azote [2,7,8]. Des expériences ont également montré que des concentrations insuffisantes d'azote entraînent une régulation négative de tous les gènes producteurs de toxines de microcystine chez Microcystis, ce qui a entraîné des concentrations de toxines inférieures aux niveaux détectables dans tous les échantillons [9]. Cela suggère que des limitations supplémentaires de l'azote réduiraient les concentrations d'azote dans l'environnement à des niveaux qui entraveraient non seulement la croissance mais aussi la production de toxines. Cependant, la compréhension de l'impact de la pollution azotée est relativement récente et n'a pas encore été reflétée dans les politiques, même si des populations de Microcystis échantillonnées dans d'autres plans d'eau ont également montré une limitation de l'azote [10,11].

Une évaluation récente a prédit que les proliférations d’algues incontrôlées pourraient coûter au Canada 5.3 milliards de dollars au cours des 30 prochaines années [12]. Étant donné que la concentration excessive de microcystines dans l’eau du lac a déjà créé une urgence de santé publique à Toledo en 2014, les futures proliférations d’algues pourraient présenter des risques similaires [13]. Étant donné que le changement climatique entraînera probablement des proliférations d’algues plus importantes et plus graves, des mesures immédiates sont nécessaires pour protéger la qualité de l’eau du lac Érié.

Les mesures suivantes sont proposées pour élargir la portée des efforts d’élimination des nutriments afin de minimiser avec succès la gravité des proliférations d’algues modernes.

1. Reconnaissance de l'azote dans le GLWQA

Pendant des décennies, le phosphore a été la principale cible des stratégies de réduction des nutriments, tant dans le lac Érié que dans le reste du monde, car on estimait auparavant que la réduction de la pollution par l’azote serait une méthode d’atténuation inefficace [14]. L’accent mis sur la réduction de la pollution par le phosphore a fonctionné comme stratégie d’atténuation dans les années 1970 et 1980, et bien que cette même attention ait été transférée aux stratégies d’atténuation proposées pour les proliférations modernes, elles se sont révélées insuffisantes pour contrôler la taille et la toxicité des proliférations. Malgré des niveaux de phosphore inférieurs à ceux des années 1970, les proliférations sont nettement plus importantes [6]. Comme l’azote influence la production de microcystines et l’étendue des proliférations du lac Érié, la reconnaissance de l’azote comme nutriment limitant est essentielle pour le succès des futures politiques d’atténuation. Le rôle de l’azote doit être cité dans l’annexe 4 de l’AQEGL par la Commission mixte internationale (CMI). Sans cette étape préliminaire, les mesures d’atténuation suivantes pourraient ne pas être aussi efficaces pour obtenir des fonds pour la mise en œuvre.

2. Réduction de l'urée grâce aux meilleures pratiques en matière d'engrais

Les préférences de Microcystis pour des espèces d'azote spécifiques suggèrent que des stratégies de réduction de la pollution devraient être ciblées. La capacité de Microcystis à utiliser sélectivement l'urée comme seule source d'azote suggère qu'une réduction des concentrations d'urée dans l'environnement pourrait entraver le développement des proliférations de cyanobactéries dans le lac Érié [9]. Par conséquent, la réduction des concentrations d'urée devrait être un objectif dans les stratégies d'atténuation des proliférations d'algues. La réduction de la pollution par l'urée peut se produire via la mise en œuvre de meilleures pratiques dans l'utilisation d'engrais à base d'urée dans le bassin versant de la Maumee. Le bassin versant de la Maumee traverse le nord-est de l'Indiana jusqu'au nord-ouest de l'Ohio et est un contributeur majeur de pollution par les nutriments car il traverse des terres agricoles et des centres urbains bien fertilisés [8]. Étant donné que l'urée représente désormais plus de 50 % des sources d'azote dans les engrais et environ 15 % de l'azote biodisponible dans les eaux de surface, l'urée représente une espèce importante dans l'enrichissement en azote [15,16]. La mise en œuvre de meilleures pratiques de gestion pourrait réduire l'engrais emporté par le ruissellement. Les meilleures pratiques de gestion pour l'utilisation des engrais doivent suivre les quatre R : le bon produit, le bon dosage, le bon moment et le bon endroit [2]. Idéalement, les meilleures pratiques de gestion optimiseraient l'absorption des engrais et minimiseraient les pertes environnementales [17]. La mise en œuvre des meilleures pratiques diminuerait la concentration d'urée pénétrant dans les cours d'eau locaux en raison du ruissellement.

3. Restauration des zones humides

La restauration des zones humides réduirait la charge d'urée qui finit par pénétrer dans le bassin occidental du lac Érié. Environ 95 % des zones humides autour du bassin occidental du lac Érié ont été perdues [18]. Il a été démontré que les zones humides absorbent et transforment diverses espèces d'azote et de phosphore, les éliminant ainsi de la colonne d'eau [19]. Les marais peuvent éliminer les solides en suspension, les nutriments liés aux particules et la croissance excessive d'algues du lac connecté [20]. Environ 2 à 7 % du bassin versant de la Maumee devraient être convertis en une forme de zone humide pour réduire significativement la charge en nutriments [21]. La restauration des zones humides a été achevée dans d'autres bassins eutrophiques pour réduire les charges en nutriments et par conséquent la gravité de la prolifération d'algues. Le système de protection des eaux Kis (petit)-Balaton (KBWPS) a été construit à l'embouchure du principal affluent de charge en nutriments du lac Balaton, en Hongrie. Le KBWPS, une reconstruction de zone humide, retient les deux tiers du phosphate et plus de la moitié du nitrate dans l'eau entrante [22]. Le résultat global a été une amélioration de la qualité de l'eau du bassin auparavant hypereutrophique du lac Balaton [22]. La restauration partielle du Grand Marais Noir, la région humide qui englobait auparavant la rive ouest du lac Érié, pourrait produire des résultats comparables.