Hypoxie

L'hypoxie signifie simplement une faible teneur en oxygène. Cela peut s'appliquer à un manque d'oxygène dans l'air, mais dans le contexte de l'hydroélectricité, l'hypoxie fait référence à de faibles concentrations d'oxygène dissous dans l'eau. Un cas extrême d'hypoxie est l'anoxie, lorsqu'il n'y a pas d'oxygène. Lorsqu'il y a une faible concentration d'oxygène dans l'eau, cela pose un problème pour les écosystèmes qui dépendent de cette eau. L'eau qui manque d'oxygène est appelée eau hypoxique. En général, les eaux hypoxiques ont des concentrations en oxygène dissous inférieures à 2 ou 3 ppm. Lorsque de grandes étendues d'eau deviennent hypoxiques, elles ne peuvent pas maintenir la vie et sont connues comme des zones mortes. Même si les poissons vivent sous l'eau, ils ont encore besoin d'oxygène pour survivre.

Une zone hypoxique particulièrement inquiétante est le Golfe du Mexique, qui est la zone morte la plus vaste des États-Unis. Chaque été, l'eau douce du Mississippi, chargée en nutriments, se déverse dans le golfe. L'eau douce est moins dense et reste au-dessus de l'eau du golfe, ce qui entraîne une stratification. Cela empêche l'eau de surface, riche en oxygène, de se mélanger à l'eau dépourvue d'oxygène en bas, créant ainsi des conditions d'hypoxie.

Figure 1. Une carte montrant les zones hypoxiques dans le monde. Les zones hypoxiques sont représentées par des points rouges, tandis que les zones eutrophes (expliquées ci-dessous) sont représentées par des points jaunes. Les zones de récupération sont en vert.

Causes

La quantité d'oxygène dans une masse d'eau varie naturellement en raison de l'apport d'oxygène de l'atmosphère et de divers procédés biologiques et chimiques. La réduction de la concentration en oxygène peut résulter de la stratification, c'est-à-dire du processus par lequel de l'eau douce moins dense se dépose sur l'eau de mer plus lourde. L'absence de mélange réduit la circulation de l'oxygène dans les couches inférieures, ce qui crée des conditions d'hypoxie profonde.

Cependant, l'hypoxie est le plus souvent le résultat de facteurs d'origine humaine. Par exemple, si un excès de nutriments est introduit dans l'eau - en particulier, un excès d'azote ou de phosphore - l'eau peut devenir hypoxique. L'introduction de ces nutriments se produit dans un processus appelé eutrophisation, où un excès de nutriments est introduit dans un système et favorise la croissance des algues. L'hypoxie se produit lorsque les algues meurent et se décomposent, car le processus de décomposition consomme de l'oxygène. Il en résulte un appauvrissement des niveaux d'oxygène dans l'eau. Il existe plusieurs sources d'excès de nutriments, notamment:

• Engrais provenant de l'agriculture, des terrains de golf et des pelouses de banlieue
• Érosion des sols riches en nutriments
• Rejets des stations d'épuration des eaux usées
• Dépôt d'oxygène atmosphérique

Hydroélectricité

Étant donné que les centrales hydroélectriques agissent comme une obstruction de la rivière, ces barrages affectent le débit et la qualité de l'eau. En particulier, ces centrales peuvent modifier les niveaux normaux d'oxygène dissous dans les rivières. Les eaux détournées par une installation hydroélectrique ont tendance à être moins riches en oxygène dissous que le reste de l'écosystème et sont par conséquent hypoxiques. Lorsque cette eau hypoxique est rejetée en aval, elle réduit la teneur d'oxygène dans le reste de la rivière. Cela menace la vie aquatique sous le barrage. Pour cette raison, des systèmes de surveillance de l'oxygène dissous sont installés pour s'assurer que les niveaux d'oxygène en dessous et au-dessus du barrage sont relativement similaires.

Les installations du type « retenue d'eau » ont tendance à poser des problèmes parce qu'elles créent un réservoir. Dans ces eaux calmes, il est facile pour l'eau de se stratifier et de créer deux environnements. La strate inférieure est souvent hypoxique en raison d'une mauvaise aération. Cette eau dépourvue d'oxygène est ensuite rejetée en aval.

Impacts environnementaux

L'oxygène existe naturellement dans l'eau et est extrêmement important pour la vie aquatique. L'oxygène peut pénétrer dans l'eau de façon naturelle par divers mécanismes, le plus fréquent étant le processus par lequel l'oxygène atmosphérique se dissout et se mélange à la surface de l'eau. De plus, la présence de quantités modérées d'algues entraîne une libération d'oxygène et sa dissolution dans l'eau pendant la photosynthèse. Enfin, les rivières rapides mélangent l'air à l'eau par un processus d'aération.

Comme on pouvait s'y attendre, l'appauvrissement de l'oxygène dans l'eau n'est pas favorable aux écosystèmes qui dépendent de cette eau. Les effets directs de l'hypoxie comprennent la mort de nombreux animaux aquatiques, dont les poissons, les moules ou les crabes. Bien que cela semble contraire à l'intuition, les poissons et autres organismes aquatiques se noient s'il n'y a pas d'oxygène adéquat dans l'eau. Malgré le fait qu'ils passent leur vie dans l'eau, les poissons absorbent l'oxygène dissous dans l'eau en faisant passer cette eau par leurs branchies. S'il n'y a pas d'oxygène adéquat dans l'eau, ils ne peuvent pas en obtenir d'oxygène et suffoquent. En général, l'hypoxie diminue la durée de vie dans les zones hypoxiques. De plus, l'hypoxie réduit la capacité des jeunes poissons de trouver la nourriture et l'habitat nécessaires pour grandir et devenir adultes. Ainsi, les réserves de poissons peuvent être réduites ou devenir moins stables. De ce fait, tous les animaux qui dépendent des poissons pour la nourriture seraient affectés et probablement forcés à se déplacer ou à mourir de faim.