Le lac Leman est malade

Il souffre d’une grosse indigestion

par

Olivier Gonet

Dr. es Sciences

 

Les pirates du Léman

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Depuis toujours et jusqu'au début du XXième siècle, les gens qui habitaient au bord du lac ont bu de son eau directement et sans traitement particulier.

En 1894, et par acquis de conscience, les autorités genevoises ont confié au Docteur Massol, un hygiéniste fort distingué de l'époque, la charge de contrôler les installations de pompage et la qualité de l'eau. Ses conclusions furent catégoriques : "Genève est une ville privilégiée car l'eau qui sert à son alimentation est non seulement une des plus belle mais aussi une des plus pures qui existent" !

Quelques années plus tard, en 1904, le célèbre François-Alphonse Forel, père de la limnologie moderne, ajoutait : "Le Léman fournit une eau d'alimentation de qualité excellente égale ou supérieure aux eaux de source. L'eau du lac est très recommandable au point de vue hygiénique."

Une régate sur le lac Léman au début du siècle

vue par
O.Gonet (huile sur toile 30x40cm)

A cette époque, le long des rivages, les promeneurs en chapeau de paille, les promeneuses à petites ombrelles de soie, vont tremper le bout du pied dans une eau merveilleusement limpide. Ils regardent, en transparence la lumière que les vaguelettes font danser sur le fond de sable clair.

Le long des plages, le peintre Bocion dessine des lavandières qui frottent du linge dans les eaux claires. Derrière elles, la lessive se balance à une ficelle tendue entre deux peupliers. Au large, les dernières barques à voiles latines s'inclinent sous la brise. Les choses et les gens sont restés, à peu de choses près, ce qu'ils sont depuis des siècles.

Embouchure de la Vuachère 

vue par le peintre vaudois
F.Bocion (1828 -1890)

Mais, dix ans plus tard, on compte déjà cent cinquante mille habitants dans le bassin du Léman.

Dans le très petit monde des pêcheurs et des rares navigateurs de plaisance, on s'étonne de voir que les prairies d'algues sont plus fournies qu'autrefois. C'est étrange mais ce n'est pas bien grave.

Voici la première guerre mondiale. Une page d'histoire militaire se tourne dans la gloire. Après quoi, les années recommencent à filer leur train-train quotidien.

La population augmente.

En parlant du lac aux amateurs de sciences naturelles, quelques savants mâchonnent de l'inquiétude. Personne ne les écoute.

Une nouvelle guerre mondiale éclate. Une nouvelle page militaire se tourne en grinçant.

Le lac sert maintenant à l'alimentation de quatre cent mille personnes.

Réparation du filet

vu par O.Gonet (dessin à la plume)

Et brusquement... la catastrophe !

L'eau se trouble, de la vase  envahit les plages, parfois,  une masse compacte de végétaux se balance lourdement sur les vagues. En été, les promeneurs, horrifiés, trempent le bout du pied dans une affreuse soupe verdâtre faite d'algues pourrissantes, de poissons morts et de ces instruments de caoutchouc qui intriguent les enfants. Certains jours, le grand lac malade exhale une haleine fétide sur les jolis quais soigneusement balayés par les employés municipaux. Les vaguelettes soulevées par les joyeux petits vents du soir, brassent et rebrassent l'ignoble vase noire des égouts.

Dans l'affolement, on consulte les ingénieurs qui se grattent la tête dans un silence prudent. C'est que la nature et ses inépuisables fantaisies ne se laissent pas enfermer facilement dans les rigueurs de la pensée technique. Personne ne décrira jamais les grâces du Palais de Versailles avec des cotes d'arpenteurs, jamais personne n'expliquera le lac Léman avec des chiffres. Comment ferait-on pour entasser, à l'intérieur de quelques formules, tous les extraordinaires bourgeonnement de sa vie ? Or, c'est justement la vie dans le lac qui a été perturbée.

On a tort de parler de pollution. D'abord, c'est un vilain mot. Ensuite il est très embrouillé par un usage médiatique ridiculement excessif. Enfin, et pour autant qu'il ait gardé quelques vague signification générale, on serait tenté de dire que notre pauvre Léman souffre du mal opposé : Il n'est pas du tout moribond, (dans ce cas, il serait parfaitement limpide !) il subit, au contraire, une formidable explosion de vie.

On appelle cela une "eutrophisation" et c’est une maladie très inquiétante.

Tout commence par l'enrichissement des eaux du lac en produits fertilisants. Ils nourrissent la végétation fixée près des rivages et surtout les nuages, les traînées vertes ou brunes, des minuscules organismes planctoniques qui vivent en flottant près de la surface. De proche en proche, toute la chaîne alimentaire s'en trouve animée. Même les poissons se multiplient.

Au début, les pêches deviennent abondantes et faciles. Puis les espèces nobles, les salmonidés, se stabilisent au profit des tanches, barbeaux, goujons etc...

Un exemple spectaculaire de zooplancton commun dans le Léman:
Daphnia hyalina,
environ 1,5 mm

A ce moment, les couches d'eau superficielles se troublent. En été, près de la surface, la teneur en oxygène augmente, alors qu'elle diminue en profondeur. De leur côté, les chimistes chargés des contrôles sanitaires, constatent que leurs échantillons contiennent chaque année un peu plus de phosphates et de nitrates fertilisants.

Voici venu le temps des déclarations tonitruantes sur le sujet des phosphates. Pendant quelques années, les riverains contribuables ne cessent d'en entendre parler et pour eux, naturellement, le mot "phosphore" devient synonyme de pollution. ( Chose amusante, devant un tel succès médiatique, les scientifiques à la recherche de nouveaux crédits, en profitent pour ajouter discrètement les mots clefs de leurs propres travaux... mercure ...ozone... cela n'a aucun rapport avec le lac mais peu importe, le public ne sait même pas ce que c'est !... enfin !... ne taquinons pas trop ces pauvres chercheurs, leur vie n'est pas si facile.)

Chatouillés par le grand courant de toutes les idées sérieuses ou saugrenues qui ruissellent sur le sujet de l'environnement, les archéologues, à leur tour, exhument le souvenir de villes orientales mortes, paraît il, d'avoir respiré les miasmes vénéneux de lacs trop gravement eutrophisés.

C'est le comble de l'horreur !

Les autorités politiques n'hésitent plus, elles se lancent dans la construction systématique de stations d'épuration.

C'est très très coûteux donc ce doit être très très efficace.

Mais, au fond, de quoi s'agit il exactement?

Une station d'épuration n'est rien d'autre que l'expression industrielle de la bonne vieille fosse septique. Elle minéralise les matières organiques et, dans le meilleur des cas, retient une partie du phosphore contenu dans les eaux d'égout.

C'est tout.

Or, il faut savoir que les sels minéraux fertilisants la végétation lacustres ont trois origines bien différentes les unes des autres: 

Il y a ceux d'origine naturelle. Ils proviennent des roches et des graviers que les eaux de pluie dissolvent lentement en ruisselant. Il n'existe évidemment pas de techniques capables de les éliminer.

Il y a aussi les sels minéraux d'origine "diffuse". Il s'agit, en particulier mais pas seulement, des engrais agricoles. Suivant la topographie et la nature des champs cultivés, les eaux de pluie en lessivent une partie et les versent dans les rivières puis dans le lac. Or, les méthodes de l'agriculture moderne ont entraîné une augmentation considérable de la consommation des engrais. Un rapport de l'UNESCO parle d'une augmentation de deux cent pour cent tous les dix ans en Suisse.

Il y a enfin les matières organiques d'origine "ponctuelle". Il s'agit de celles transportées par les eaux d'égouts. Elles seules sont traitées par les stations d'épuration.

Mais, il ne suffit pas de dissoudre les matières organiques, il faut ensuite les éliminer par voie chimique et  par filtration. Or, malheureusement, cette seconde phase essentielle de l'épuration est horriblement coûteuse et délicate.

C'est pourquoi, et pendant très longtemps, on y a procédé que... dans certains cas.

Aujourd'hui, heureusement, ce supplément d'épuration s'est généralisé. Grâce aussi à la discipline consentie par la population à l'égard des produits fertilisants, les concentrations dans l'eau du lac ont un peu diminué et cette relative limitation commence à porter ses fruits. Je crois pouvoir dire avec prudence et d'une manière générale, que l'eutrophisation du lac s'est un peu calmée ces dernières années.

 

dessin à la plume par O.Gonet

 

Pour essayer de mieux comprendre l'inquiétude légitime des naturalistes, il faut se résigner à patauger quelque peu dans les notions simples de limnologie scientifique. (Pour plus de précisions, consultez la documentation scientifique qui complète ce web)

Comme tout le monde le sait, la surface du lac se réchauffe au printemps. Sa température passe de quatre ou cinq degrés en hiver à vingt ou vingt-cinq en plein été. Mais les amateurs de plongée sous-lacustre savent bien que ce réchauffement ne concerne que les couches superficielles. Au-delà de quelques dizaines de mètres, la plus grande masse du lac reste froide toute l'année. Un peu plus de cinq degrés suivant la saison et la minéralisation de l’eau.

La persistance de cet énorme contraste pendant de nombreux mois s'explique très simplement par les caractéristiques physiques de l'eau elle-même : Sa transparence à la lumière dépend de la couleur de cette lumière (de sa longueur d'onde). Le bleu, le vert, le jaune pénètrent relativement bien alors que le rouge et l'infrarouge, seuls porteurs de chaleur, sont tout de suite arrêtés.

C'est pourquoi, la lumière du soleil, qui est un vaste mélange de toutes les couleurs, pénètre dans le lac assez profondément pour le teindre en bleu mais ne peut réchauffer que ses couches superficielles.

D'autre part, l'eau est un assez mauvais conducteur de chaleur. Les échanges de calories entre la surface et le fond ne peuvent pas se faire par simple contact. Pour que la chaleur pénètre dans le corps même du lac, il faudrait que les différentes masses d'eau se mélangent mais, pour cela, il faudrait l'intervention d'une formidable quantité d'énergie. Or, sauf à l'embouchure des rivières et dans la zone agitée par les vagues, cette énergie n'existe pas. La plus grande masse du lac se trouve dans un état de repos quasi complet. Il n'y a donc aucune raison pour que la chaleur pénètre en profondeur au cours de l'été.

Le réchauffement superficiel entraîne, bien entendu, des contrastes de densité : L'eau de la surface devient d'autant plus légère qu'elle est plus chaude. Elle s'est dilatée. Le lac se stratifie donc en couches d'eau rigoureusement classées par ordre de densité croissante vers la profondeur.

Elles flottent les unes sur les autres.

Dès lors, en été, on ne peut plus considérer le Léman comme une seule grande masse d'eau. C'est, au contraire, un empilement de fines couches parfaitement individualisées par leur température et leur densité. Et ces couches n'ont plus guère de rapports entre elles : Elles ne se mélangent pratiquement plus et n'échangent plus leurs produits chimiques dissous.

Pendant toute la belle saison, la vie du lac dépend de cette rigoureuse stratification.

L 'une des formes les plus exubérante et spectaculaire de la vie dans le Léman est le "phytoplancton". Il s'agit de minuscules végétaux, unicellulaires pour la plupart, qui vivent librement en suspension dans l'eau, sans attache avec le sol. Lorsqu'ils se multiplient, ils donnent au lac ce très vilain aspect de soupe verdâtre.

Comme toutes les plantes vertes, le phytoplancton a besoin de la lumière du soleil. Il se trouve donc concentré tout près de la surface, dans une couche d'eau réchauffée de quelques mètres d'épaisseur seulement. Là, il consomme toutes sortes de sels minéraux dissous dans l'eau. Or, si ces produits sont extrêmement variés et nombreux, certains d'entre eux sont à la fois indispensables à la vie des plantes et relativement peu abondants dans le lac. C'est le cas justement des phosphates et des nitrates et c'est pourquoi ces produits jouent un rôle si important dans les efforts de lutte contre l'eutrophisation.

J'ai moi-même essayé d'observer et de mettre en évidence les relations qui existent entre ces produits et la vie du phytoplancton.

Pour cela, j'ai ancré mon vieux voilier, provisoirement transformé en laboratoire, au large du joli delta de la Promenthouse, près de Nyon et je n'en ai pas bougé pendant trois mois d'été.

Une escale sur le Léman
Huile sur toile de
O.Gonet

 

Depuis cet agréable point fixe, j'ai observé, jour et nuit, l'évolution de la stratification thermique et j'ai prélevé, jusqu'à trente mètres de profondeur, de très nombreux échantillons d'eau sur lesquels j'ai analysé la teneur en phosphate, en nitrates, en oxygène etc... J'ai complété toutes ces données par l'analyse au microscope des espèces planctoniques dominantes et les plus courantes.

Puis, j'ai reporté tous les résultats sur un graphique : En verticale, la profondeur à laquelle j'avais prélevé les échantillons, en horizontale la date du prélèvement... et je n'ai obtenu qu'une incompréhensible soupe de données sans signification intelligible !

Heureusement, je m'y attendais. Je savais que l'eau du lac est continuellement "écrémée" par les vents. L'eau chaude s'accumule "sous le vent", l'eau froide émerge "au vent" ; Lorsque souffle la bise, par exemple, les couches d'eau chaudes s'épaississent à Genève et s'amincissent à Villeneuve. Lorsque le vent tourne et souffle de l'ouest, c'est le contraire.

Pour comparer ce qui est comparable, il fallait donc replacer toutes les mesures obtenues à une profondeur théorique, celle d'un lac qui n'aurait pas subi cet effet de bascule animé par les vents.

Je ne veux pas entrer dans les détails d'une technique assez compliquée que j'ai décrite et publiée ailleurs. (voir documentation scientifique) Je ne l'évoque ici que pour expliquer le graphique "profondeur théorique - temps" que j'ai finalement obtenu depuis mon bateau ancré au large de la Promenthouse, après trois mois de patience. Il illustre parfaitement le rôle joué par les fertilisants dans l'eutrophisation de notre lac.

 

En mai, la stratification thermique du lac est encore fragile. Au gré des variations météorologiques, il peut encore y avoir des échanges entre la surface et la profondeur. Mais, dès le début juin, les barrières thermiques se mettent solidement en place.

 Vers le 15 juin, apparaît la première forte poussée planctonique (il s'agit d'Eudorina elegans).

Eudorina elegans

Le phosphore dissous dans l'eau est rapidement consommé par l'algue planctonique qui meurt quelques jours plus tard. Elle ne laisse pour tout souvenir que l'augmentation de la concentration superficielle en oxygène.

Suivent alors quelques jours tranquilles. Le lac retrouve une partie de sa transparence mais la teneur en phosphore augmente de nouveau. A partir du 5 juillet, c'est l'explosion : une forte poussée d 'Asterionella formosa. Sous le microscope, c'est une petite algue ravissante. Une étoile aux longues branches fragiles.

Asterionella formosa

Elle va rester très abondante jusqu'à la fin du mois et sa durée de vie correspond exactement à la période pendant laquelle l'eau est riche en phosphore. A partir du 22 juillet, l'eau s'éclaircit lentement, la concentration en fertilisant diminue, Asterionella meurt.

A la mi-août, un gros orage d'été lessive les rivages alentours et la Promenthouse recharge le delta en phosphore. En quelques heures une nouvelle floraison planctonique se développe. Cette fois, c'est Ceratium hirundinella.

Ceratium hirundinella

 

Inutile d'insister : les phosphates et les nitrates apparaissent bien comme étant deux des facteurs principaux qui animent l'exubérance anormale de la végétation lémanique.

Il apparaît aussi que la simple minéralisation des matières organiques par les stations d'épuration ne limitent pas du tout cette exubérance. Le phytoplancton est parfaitement capable de se nourrir de fertilisants dissous dans une eau d'apparence limpide. Il faut les éliminer chimiquement et... bien réfléchir avant de les recycler n'importe où !

*   *   *

L 'eutrophisation du lac ne présente pas que des inconvénients esthétiques. Elle déclenche aussi une série de phénomènes aux conséquences  fâcheuses.

L'un d'eux, par exemple, touche les réserves du lac en oxygène :

Comme toutes les plantes, le phytoplancton consomme du gaz carbonique et libère une partie de son oxygène. Dans les couches superficielles colonisées par les végétaux vivants, la concentration en oxygène croît. Lorsqu'ils meurent, les petits cadavres coulent doucement vers le fond où ils forment une couche qui entre en putréfaction. Or, les bactéries qui se nourrissent de cette putréfaction consomment énormément d'oxygène. Malgré le volume considérable du lac, ses réserves n'y suffisent plus .

L'oxygène est un facteur biochimique fondamental. Sa raréfaction commence par perturber les équilibres délicats qui contrôlent la vie dans le lac. De leur côté, les mécanismes normaux de la putréfaction aérobie sont ralentis puis interrompus faute d'oxygène et le sol du lac se recouvre d'une vase ignoble, gorgée de matières organiques.

Avec l'arrivée de l'hiver, la stratification thermique du lac se démolit. Les premières nuits fraîches refroidissent les particules d'eau de la surface qui s'alourdissent et coulent pour rejoindre les couches plus profondes, celles qui correspondent à leur nouvelle température et densité. Dans leur chute, ces particules provoquent des remous microscopiques mais suffisants pour homogénéiser le lac sur une épaisseur de plus en plus grande.

Ces mélanges entre couches d'eau font évidemment remonter une partie des produits fertilisants maintenus tout l'été dans les zones plus profondes. Cela déclenche une nouvelle prolifération végétale. C'est la dernière de l'année, plus tard, la température trop basse empêchera de nouveaux développements phytoplanctoniques.

Tout l'hiver, le lac gardera sa belle limpidité.

Si ce grand mélange de couches d'eau provoque la remontée des produits fertilisants, il entraîne au contraire vers la profondeur l'oxygène accumulé près de la surface par la vie des plantes.

En arrivant sur les vases organiques du fond, cet oxygène réactive immédiatement la putréfaction aérobie. Les bactéries reprennent vie et transforment la matière organique pour en faire du gaz carbonique et des sels minéraux, ceux consommés par le phytoplancton de la surface. (voir documentation scientifique)

Alors, le drame se précise. L'eutrophisation commence à se nourrir d'elle-même :

A la surface du lac, les végétaux utilisent l'énergie solaire pour transformer les sels minéraux et le gaz carbonique en matières organiques. Sur le fond, la putréfaction récupère l'énergie en libérant le gaz carbonique et les sels minéraux. Pendant les grands mélanges de l'hiver, ceux-ci retournent alimenter une nouvelle génération végétale et, dès le printemps, le cycle recommence.

Bientôt, il suffira de très peu d'apports supplémentaires en fertilisants pour entretenir l'eutrophisation. Juste assez pour compenser les pertes de la sortie du Rhône à Genève ou celles dues à l'enfouissement des vases du fond sous l'abondance des précipitations organiques.

* * *

Ainsi vont les choses... et les années passent ...même si pour des raisons météorologiques (hiver plus froid ou plus doux, été sec ou pluvieux...) il y a des périodes de rémissions, notre pauvre lac ne retrouvera pas de si tôt la santé qu'il a connu au temps de Forel.

Aujourd'hui, le moment est venu : Il faut améliorer la politique d'assainissement du lac Léman mise en oeuvre ces dernières années. Bien sûr, il ne s'agit pas de tout changer et de tout critiquer. Il s'agit plutôt de perfectionner ce qui est déjà réalisé en se basant sur les résultats effectivement obtenus jusqu'à présent et sur un intelligent programme de recherches scientifique global.

Avec l'immense éventail des techniques modernes, lorsque les problèmes sont clairement posés, ils sont souvent bien près d'être résolus.

Malheureusement, les sujets qu'il faut traiter pour en arriver là sont presque tous d'un abord difficile et peu spectaculaire. Faute de crédits suffisants, faute de compréhension et de confiance, la recherche scientifique risque fort de s'endormir doucement à l'ombre maternelle d'une ébouriffante Commission Internationale ou sous un trop grand nombres d'études de détails, généralement très bien faites, mais dont la somme constitue un ensemble confus et d'accès très difficile aux gens non spécialisés qui, dans notre pays, décident finalement des mesures pratiques qu'il faudrait prendre.

Et pourtant, quel beau sujet de synthèse, quel bel idéal scientifique pour un jeune riverain du lac !

Le Vieux Rhône en hiver

huile sur toile par O.Gonet

 

Comme l'a dit le vieux Juste Olivier à propos du Léman : " Une ligne où la grâce et la pureté rivalisent, a dessiné ses bords. Elle se courbe, se brise, se gonfle et s'étend, s'élance ou se cache, sans heurter ni s'effacer jamais. Harmonie ! harmonie ! ce lac est à toi. D'autres auront autant d'éclat, de fraîcheur, de transparence et d'azur, des rivages escarpés, des ombrages, des glaciers et des fleurs. Aucun n'a ses aspects changeants, son harmonie. Aucun n'a tant d'amour"

Au lecteur de ce web : N'hésitez pas à me critiquer, à me suggérer d'autres points de vue, à compléter ma documentation ou éventuellement... à me complimenter (chose toujours bien agréable). Soyez sûr que je vous répondrai. e-mail : ogonet@ctv.es

 

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