L’eau est essentielle à la sécurité alimentaire, à la santé humaine et au développement économique. Cependant, tout au long du cycle hydrologique, la pollution gagne du terrain à mesure que la population augmente et que les changements climatiques s’intensifient.

Les polluants de l’eau se présentent sous plusieurs formes, souvent invisibles à l’?il nu. Parmi ceux que l’on retrouve le plus fréquemment figurent les engrais, le plastique, les eaux usées, les produits pharmaceutiques, les hormones, les produits chimiques industriels, les produits pétrochimiques, les métaux lourds et les produits issus du drainage minier.

Les pays qui cherchent à améliorer la qualité de l’eau se heurtent à un obstacle majeur?: le manque de données sur leurs ressources en eau. Les techniques nucléaires et isotopiques peuvent nous aider à comprendre l’origine de la pollution de l’eau et offrir des solutions fondées sur la science pour atténuer ce problème.

Le problème de l’azote

L’azote est l’une des principales sources de pollution de l’eau et peut avoir des effets graves sur la santé humaine et sur l’environnement. Les engrais, les eaux usées et les rejets industriels constituent des sources importantes de pollution azotée. Certes, l’utilisation d’engrais azotés a permis d’accro?tre la production alimentaire au cours des cent dernières années, mais 80?% de ces engrais se perdent dans l’environnement.

??La pollution azotée, en particulier la pollution par les nitrates, constitue une menace considérable pour les cours d’eau, les lacs, les eaux souterraines et les eaux c?tières??, affirme Ioannis?Matiatos, spécialiste en hydrologie isotopique au Centre hellénique de recherche marine (Grèce). ??Pour protéger les systèmes aquatiques et orienter les efforts de nettoyage des zones polluées, il est indispensable de trouver l’origine de la contamination par les nitrates.??

Les nitrates correspondent à la forme la plus soluble de l’azote, ce qui signifie qu’ils peuvent facilement s’infiltrer dans les eaux souterraines, les lacs et les cours d’eaux. En forte concentration dans l’eau potable, les nitrates peuvent diminuer la capacité du sang à transporter l’oxygène dans le corps. La pollution azotée provoque également une accumulation excessive de nutriments dans l’eau et, par suite, une prolifération néfaste d’algues et de plantes dans les lacs et les cours d’eau. Selon le Programme des Nations?Unies pour l’environnement, la pollution par l’azote est le troisième facteur principal de perte de biodiversité derrière la destruction des habitats et les émissions de gaz à effet de serre.

Les changements climatiques accentuent les effets de la pollution azotée. Compte tenu du réchauffement climatique de la Terre, le nombre de feux incontr?lés est en augmentation, ce qui mène à une utilisation accrue de produits ignifuges contenant de grandes quantités de composés chimiques à base d’azote qui s’infiltrent dans les sources. Par ailleurs, à mesure que la planète se réchauffe, la température des lacs et des cours d’eau augmente, favorisant ainsi la croissance de types de végétation susceptibles de nuire aux écosystèmes et à l’environnement. Des lacs plus chauds où prolifèrent les algues peuvent émettre de l’oxyde nitreux, un gaz à effet de serre, tandis que des lacs plus froids retirent l’azote du cycle de l’azote et le stockent pendant de longues périodes.

Comprendre la pollution azotée grace à l’analyse isotopique

L’AIEA recourt à des techniques isotopiques pour déterminer les différentes sources de pollution azotée. Dans le cadre de ces activités de recherche, elle a collaboré avec l’Université du Massachusetts pour mettre au point des méthodes moins onéreuses, plus s?res et plus rapides visant à déterminer l’origine de la pollution azotée des cours d’eau, des lacs et des mers.

??Les techniques isotopiques employées pour les nitrates constituent un outil très intéressant, car elles nous aident à déterminer l’origine de la pollution par les nitrates et à comprendre comment l’azote est utilisé et transformé dans la nature??, précise Ioannis?Matiatos.

Grace à son programme de coopération technique, l’AIEA aide les pays à renforcer leurs capacités en matière de techniques isotopiques pour étudier la pollution azotée partout où elle se produit, depuis les Alpes italiennes –?où l’eau de fonte des glaciers s’écoule dans les lacs voisins?– jusqu’à la mégalopole de Kolkata (Inde).

L’AIEA emploie également les techniques isotopiques et nucléaires pour aider les pays à mieux utiliser les engrais, à améliorer la capture du carbone et de l’azote dans les agroécosystèmes et à étudier la fa?on dont les cultures légumineuses ou des systèmes intégrés cultures-élevage contribuent à réduire les besoins en engrais chimiques.

Des composés chimiques qui suscitent de nouvelles inquiétudes

On détecte de plus en plus de polluants tels que des produits pharmaceutiques, des hormones, des produits chimiques industriels et des produits d’hygiène personnelle dans les systèmes d’eaux de surface. Ces polluants proviennent le plus souvent des eaux usées municipales, industrielles et domestiques. Connus sous la dénomination de ??nouveaux composés chimiques préoccupants??, ce n’est que récemment qu’ils ont été identifiés comme des menaces potentielles pour l’environnement et ils ne sont pas encore largement réglementés par les législations nationales ou internationales. Même si leurs effets sur l’eau douce ne sont pas encore bien compris, on pense qu’ils peuvent entra?ner des perturbations hormonales, contribuer à la résistance aux antibiotiques chez les êtres humains et les animaux et avoir un impact négatif sur les écosystèmes aquatiques.

Cependant, l’étude des nouveaux composés chimiques préoccupants peut permettre de mieux comprendre quelles sont les sources de pollution par les nitrates, car celle-ci va de pair avec la présence de ces contaminants dans les systèmes hydrologiques pollués. L’AIEA travaille avec des scientifiques du monde entier pour déterminer l’origine et les trajectoires de la pollution par les nitrates dans les eaux de surface et les eaux souterraines en reliant les isotopes des nitrates à ces composés chimiques.

??Les nouveaux composés chimiques préoccupants sont des traceurs idéaux dans le cas d’une contamination fécale, car ils sont généralement liés à une source spécifique et sont détectables dans des échantillons de l’environnement contaminés??, explique Yuliya?Vystavna, spécialiste en hydrologie isotopique à l’AIEA.

La technologie des rayonnements appliquée au traitement des eaux usées

Il est essentiel d’éliminer les micropolluants tels que les microplastiques, les contaminants organiques persistants et les produits pharmaceutiques des eaux usées pour obtenir une eau propre et préserver sa propreté. La technologie des rayonnements, notamment les faisceaux d’électrons et l’irradiation gamma, joue un r?le important dans le traitement d’un large éventail de polluants organiques présents dans les eaux usées et les boues d’épuration en décomposant ces molécules complexes en formes moins nocives ou plus faciles à éliminer.

Les microplastiques représentent un défi particulièrement difficile à relever, car ils résistent à la biodégradation et ont tendance à se fragmenter en particules encore plus petites.

Des microplastiques ont été retrouvés dans l’eau du robinet, l’eau en bouteille, l’air que nous respirons, les sédiments des cours d’eau et les sols. Ils contaminent les eaux souterraines et les eaux de surface et finissent par se retrouver dans l’océan. La surveillance de la pollution plastique exercée dans le cadre de l’initiative NUTEC Plastics (Technologie nucléaire au service de la lutte contre la pollution plastique) de l’AIEA a révélé la présence de microplastiques jusque dans les régions les plus intactes et les plus protégées de la planète, notamment les ?les?Galápagos et l’Antarctique.

Le recours à la technologie des faisceaux d’électrons pour le traitement des eaux usées est une solution prometteuse. Cette technologie permet d’agglomérer les microplastiques en paquets que l’on peut facilement éliminer des eaux usées. D’après des expériences menées récemment à l’Institut polonais de chimie et de technologie nucléaires, un centre collaborateur de l’AIEA dans le domaine de la technologie des rayonnements, 85 à 95?% des microplastiques peuvent être séparés des eaux usées par un traitement faisant appel à la technologie des faisceaux d’électrons.

??Les microplastiques sont difficiles à éliminer par les méthodes classiques de traitement de l’eau et des eaux usées??, explique Bumsoo?Han, spécialiste des rayonnements et consultant principal chez Bright Future Technologies (République de Corée). ??Bien que les recherches n’en soient encore qu’à leurs débuts, les études en cours devraient grandement contribuer à lutter contre la pollution de notre environnement par les microplastiques.??

NUTEC Plastics : lutter contre la pollution plastique

L’initiative phare de l’AIEA, NUTEC?Plastics, rassemble des pays et des partenaires du monde entier pour lutter contre la pollution plastique en tirant parti des technologies nucléaires afin d’améliorer la détection et l’identification des microplastiques et des nanoplastiques dans le milieu marin et de mettre au point des techniques efficaces de recyclage du plastique qui permettent de réduire la dépendance à l’égard des plastiques à base de combustibles fossiles. Le rayonnement peut être utilisé pour fabriquer des plastiques biosourcés qui constituent une solution plus durable que les plastiques conventionnels, car ils sont biodégradables et/ou sont con?us pour être faciles à recycler.

De nombreux pays souhaitent se diriger vers une économie plus durable du plastique. Lors de l’édition?2025 de la Conférence des Nations?Unies sur les océans, pendant laquelle les participants se sont surtout intéressés aux négociations menées en vue de parvenir à un accord international juridiquement contraignant sur la pollution plastique, l’AIEA a mis en lumière le r?le de la science nucléaire dans la lutte contre ce type de pollution.

??La science nucléaire contribue à protéger nos océans et la vie sous-marine??, a déclaré le Directeur général de l’AIEA, Rafael?Mariano?Grossi, à la conférence. ??Par l’intermédiaire de nos laboratoires de l’environnement marin à Monaco et de notre initiative NUTEC?Plastics, nous aidons les pays à lutter contre la pollution plastique en apportant à plus de 100?laboratoires dans le monde l’équipement dont ils ont besoin pour surveiller les microplastiques.??

Près de 80?% de la pollution marine par le plastique provient de la terre ferme, et l’intensification des efforts visant à améliorer le recyclage et le traitement des déchets plastiques avant qu’ils n’aboutissent dans les décharges et les systèmes hydrologiques contribuerait à relever ce défi mondial croissant.

Des zones humides artificielles pour assainir les eaux usées provenant du secteur minier

Les zones humides naturelles, où la filtration de l’eau douce implique des processus physiques, géochimiques et biologiques à l’?uvre dans le sol, les sédiments et les plantes, se sont révélées efficaces pour piéger les polluants présents dans les eaux contaminées. Des zones humides artificielles, c’est-à-dire des systèmes aménagés où interviennent les mêmes processus naturels, sont déjà utilisés dans le monde entier pour traiter les eaux usées. Leur fonctionnement et leur entretien sont généralement moins onéreux et nécessitent moins d’énergie que les systèmes classiques de traitement des déchets.

Les zones humides artificielles sont de plus en plus utilisées pour assainir les eaux contaminées par des sous-produits miniers, tels que les métaux lourds et autres éléments toxiques, qui peuvent subsister pendant des décennies après la cessation de l’exploitation minière et avoir des effets graves sur la santé humaine et les écosystèmes environnants.

Des contaminants radioactifs naturels tels que le radon et le radium sont souvent présents dans les eaux usées issues des activités d’extraction de l’uranium. Selon Hannah?Affum, experte en technologie industrielle à l’AIEA, ??il existe des lacunes dans les travaux de recherche concernant l’efficacité avec laquelle les plantes et les sédiments parviennent à éliminer les contaminants radioactifs dans les zones humides artificielles??.

Pour combler ces lacunes, l’AIEA a lancé récemment un projet de recherche coordonnée afin d’étudier, à l’aide de radiotraceurs, la fa?on dont le sol, le gravier et les plantes des zones artificielles humides retirent et transforment les contaminants présents dans les eaux usées issues de l’extraction de l’uranium, du cuivre et de l’or. étant donné que la capacité d’assainissement des zones humides artificielles peut diminuer au fil du temps, une étude de l’hydrodynamique des flux sera également menée dans le cadre du projet et des données seront collectées afin d’optimiser les futures conceptions de zones humides.

??En menant des recherches ciblées, nous pourrons acquérir des connaissances essentielles qui nous aideront à concevoir des systèmes durables et à améliorer la séquestration à long terme des contaminants??, précise Hannah?Affum.

Les polluants, de l’azote aux nouveaux composés chimiques préoccupants, en passant par les microplastiques et les métaux lourds, mettent de plus en plus à rude épreuve les systèmes hydrologiques dans le monde. La science nucléaire offre des solutions pour relever ce défi.