Les enjeux de la recherche sur l'eau

Comprendre et évaluer l’impact des activités humaines sur les écosystèmes aquatiques

L’utilisation des ressources en eau au cours du dernier siècle a augmenté de manière exponentielle, suivant la courbe démographique. Dans le même temps, les activités humaines, agricoles et industrielles en particulier, ont notablement porté atteinte à la qualité de l’eau douce et altéré les milieux aquatiques. Préserver la quantité et la qualité de l’eau pour satisfaire la consommation humaine et assurer le fonctionnement des écosystèmes est donc un enjeu de taille. Pour les chercheurs, il s’agit de mesurer les atteintes à la qualité de l’eau et évaluer leurs effets sur les organismes en fonction des concentrations en contaminants. A l’Université de Genève, ils analysent comment les contaminants se comportent dans les milieux naturels, sont incorporés dans la chaîne alimentaire, et modifient les biocénoses. Ils évaluent aussi l’effet de la restauration de milieux aquatiques sur les espèces qui les peuplent.

En ce début de 21è siècle, l’utilisation durable des ressources naturelles et la transition énergétique pour remplacer des énergies fossiles par des énergies renouvelable sont au centre des préoccupations environnementales mondiales. L’eau tient une place très particulière, car contrairement aux autres ressources, elle ne peut être substituée par aucune autre substance. Elle est la source de la vie. Le Terre vue de l’espace est bleue, car recouverte à 71% par de l’eau, mais de l’eau salée, qui représente 96.5% de l’eau présente à la surface de la Terre. L’eau douce, nécessaire aux êtres humains, se retrouve essentiellement dans les eaux souterraine et les zones glacées (permafrost, glaciers, neiges permanentes). Seule une très faible fraction de l’eau présente à la surface de la Terre est directement utilisable pour les besoins humains.

On estime qu’en 1900, l’Humanité consommait environ 700 km³ d’eau douce par année, quantité montant à près de 5000 km³ en 2000, soit 7 fois plus, essentiellement pour l’agriculture (70 %) et l’industrie (20%), l’usage domestique ne représentant que 10 % de la consommation mondiale. Ces valeurs peuvent varier en fonction de la situation climatique et économique de chaque région. L’accroissement de la population mondiale, conjuguée à une utilisation plus intensive des ressources en eau, augmente dans de nombreux pays les risques de manque chronique d’eau.

A la quantité d’eau disponible s’ajoutent les problèmes liés à la qualité des eaux. De nombreuses utilisations de l’eau (agricoles, industrielles, domestiques) dégradent les eaux par l’apport de substances ou éléments indésirables et les rendent impropres à la consommation. Historiquement les premières atteintes à la qualité des eaux concernent essentiellement des contaminations fécales des eaux usées non traitées. Encore actuellement près de 2 millions de personnes (dont 90% d’enfants de moins de 5 ans) meurent chaque année de maladies diarrhéiques, dont 90% sont imputables à une qualité sanitaire insuffisante des eaux de boisson. Les autres atteintes incluent les apports agricoles (nutriments, pesticides), les apports industriels (produits de synthèse, métaux lourds, nanoparticules, chaleur), les apports domestiques (pesticides, fongicides, substances médicamenteuses, produits de soin corporel, retardateur de flamme, microplastiques, etc.). Avec le perfectionnement des instruments de mesure, on trouve de plus en plus de substances dans les eaux. Par exemple dans le Léman, on mesurait jusqu’en 2003 4 ou 5 substances organiques (pesticides) dans les eaux, alors qu’on en dénombre plus de 50 actuellement. Dans quelles mesures ces atteintes réduisent-elles la qualité des eaux ? Il y a-t-il des limites de concentration acceptables ? Quel est le destin de ces contaminants ?

Les eaux continentales ne sont pas uniquement une ressource pour les humains, mais forment également des écosystèmes aquatiques dont le fonctionnement peut être perturbé par les activités anthropiques. Les principales recherches autour de ces milieux se concentrent sur le transport des contaminants dans le milieu aquatique, leur transfert dans la chaîne alimentaire, leur impact sur les organismes comme algues, bactérie, invertébrés, l’histoire de la contamination des milieux, les effets des mesures de restauration des milieux sur la biodiversité des peuplements, l’impact du transfert dans l’environnement de pathogènes et de bactéries résistantes aux antibiotiques des effluents domestiques et hospitaliers. L’étude des effets des changements climatiques sur le fonctionnement des écosystèmes marins et d’eau douce, en particulier la diversité microbienne, complète la gamme des recherches consacrées aux milieux aquatiques continentaux de surface.