Les altérations physico-chimiques sont des modifications des caractéristiques des milieux, comme la salinité, l’acidité ou la température de l’eau. Passé un certain seuil, ces modifications deviennent toxiques pour les organismes vivant dans le milieu.

Parmi tous les paramètres qui constituent la physico-chimie, l’oxygène est particulièrement déterminant pour la faune et la flore. Une quantité d’oxygène dissous trop faible pour assurer la vie des êtres vivants est qualifiée d’hypoxie. L’anoxie est le stade ultime, où il n’y a plus d’oxygène dissous dans l’eau. Les épisodes d’hypoxie peuvent être la conséquence d’un apport trop important de matières organiques (en savoir plus sur les matières organiques). Celles-ci sont dégradées par les bactéries du milieu, qui consomment  l’oxygène dissous dans l’eau lors de ce processus. Toutefois, l’hypoxie peut avoir d’autres origines : augmentation de la température de l’eau (l’oxygène étant moins soluble dans l’eau chaude), stagnation de l’eau, rejet d’eau désoxygénée, eutrophisation etc.

Les phénomènes d’hypoxie et d’anoxie ont de lourds impacts sur la biodiversité, essentiellement du fait des épisodes de mortalités qu’ils provoquent. Les poissons sont particulièrement touchés, mais globalement tous les animaux et les plantes pâtissent d’un manque d’oxygène.
De nombreux autres paramètres physico-chimiques sont déterminants : par exemple, de nombreux organismes d’eau douce (poissons, amphibiens, etc.) ne sont pas capables de survivre à une salinité supérieure à 3 grammes de sel par litre d’eau.

Tous les usages de l’eau et des milieux qui dépendent du vivant peuvent être impactés par les altérations physico-chimiques si elles conduisent à des mortalités : la pisciculture, la conchyliculture, la pêche professionnelle comme la pêche de loisir, etc.

L’eutrophisation est l’ensemble des symptômes que présente un écosystème aquatique à la suite d’un apport excessif de nutriments - en particulier le phosphore et l’azote - d’origine humaine (en savoir plus sur l’azote et le phosphore). L’apport de substances qui contiennent ces nutriments - comme par exemple les nitrates et les phosphates - stimule fortement la croissance des organismes végétaux, entraînant le développement soudain de plantes ou d’algues, qualifié de “prolifération végétale”. Ce phénomène est accentué par les températures élevées, l’abondance de lumière et le faible renouvellement de l’eau.

Les proliférations végétales impactent les milieux et leur biodiversité. Elles entraînent une augmentation de la consommation d’oxygène, notamment la nuit (par la respiration des végétaux) ou lorsque des grands volumes de plantes se décomposent. Des mortalités soudaines d’organismes vivants peuvent alors se produire à cause d’un manque d’oxygène.

L’eutrophisation peut aussi avoir des conséquences sur la santé : certaines espèces d’algues proliférantes produisent des toxines dangereuses, et peuvent par exemple nécessiter l’interdiction de la baignade en cas de prolifération (cas des cyanobactéries). De plus, la décomposition de volumes importants de plantes mortes produit des gaz toxiques : c’est un phénomène régulièrement observé sur les plages des eaux côtières victimes de l’eutrophisation (cas des algues vertes).

Enfin, ce phénomène peut impacter de nombreux autres usages : les proliférations végétales peuvent rendre impossible l’accès aux milieux, contraignant la pratique de la navigation par exemple. Elles peuvent obstruer le matériel utilisé pour les prélèvements d’eau. Les risques toxiques liées aux proliférations peuvent aussi impacter la pisciculture ou l’élevage, lorsqu’ils provoquent des mortalités d’animaux.

À partir d’une certaine dose, les substances polluantes ont un effet toxique sur les êtres vivants. Cela signifie que, lorsqu’elles pénètrent dans l’organisme (essentiellement par ingestion, mais parfois par respiration), elles sont néfastes à sa survie ou sa santé. Une distinction est faite entre la toxicité aigüe et la toxicité chronique.

La toxicité aiguë est la réaction soudaine de l’organisme à une quantité importante d’une substance toxique. Elle peut entraîner la mortalité partielle ou totale des différents êtres vivants dans le milieu pollué. Parfois, elle ne provoque pas de mortalité mais réduit fortement la capacité des organismes à survivre à une autre perturbation.

La toxicité chronique est la réaction d’un organisme exposé sur une longue période à de petites quantités de substances polluantes. Elle fait suite à la présence régulière (voire permanente) de ces substances en faible concentration dans l’eau. Elle peut provoquer des maladies, des déficiences physiologiques (le dysfonctionnement d’un organe par exemple), mais peut aussi affecter la reproduction.

En outre, certains polluants ne sont pas biodégradables et s’accumulent tout au long de la chaîne alimentaire. Pour ces substances, même si elles se trouvent en petites quantités dans le milieu, sans conséquences sur les organismes, des effets toxiques peuvent s’observer chez les espèces prédatrices situées en haut de la chaîne alimentaire.

La santé humaine peut ainsi être menacée en cas d’ingestion d’eau polluée. Toutefois, les traitements de potabilisation visent à éviter ce risque, en éliminant les substances toxiques de l’eau potable. Si la pollution de l’eau est trop forte, il est néanmoins parfois impossible de respecter les normes de potabilisation en dépit des traitements : l’eau ne peut alors pas être distribuée (en savoir plus sur l’eau potable).

Le risque pour les êtres humains peut ainsi provenir de la consommation d’organismes aquatiques ayant été au contact de l’eau - poissons, mollusques, crustacés, etc. - car susceptibles d’accumuler les polluants dans leurs tissus.
Des contrôles existent avant la commercialisation des produits pour éviter les risques : lorsqu’une pollution est avérée, la vente des produits est interdite. La santé est protégée, mais les activités économiques - la conchyliculture, la pisciculture, la pêche professionnelle - sont fortement impactées.
Dans le cas de la pêche de loisir, il n’y a pas de commercialisation, donc pas de contrôle : c’est au pêcheur lui-même de s’informer sur les risques éventuels dans les secteurs où il pêche.

Une contamination microbiologique correspond à la présence dans l’eau de bactéries, de parasites ou de virus pathogènes, c’est-à-dire capables de provoquer des maladies. Essentiellement d’origine fécale, leur présence dans l’eau est principalement liée au rejet d’eaux usées insuffisamment épurées dans le milieu. D’autres types de microbes peuvent aussi être transmis par la présence de cadavres d’animaux - dans un ruisseau par exemple. Dans les milieux stagnants, comme les plans d’eau, existent aussi des cyanobactéries : ces algues microscopiques ne transmettent pas de maladies, mais elles peuvent produire des toxines potentiellement mortelles.

Les organismes pathogènes transmis par l’eau provoquent généralement des diarrhées et des gastro-entérites, mais parfois des maladies dangereuses comme le choléra ou la salmonellose. La transmission à l’homme se fait par ingestion (lors de l’alimentation ou d’une baignade) ou à travers des blessures de la peau en contact avec de l’eau contaminée. Elle peut aussi intervenir en cas de consommation de coquillages - comme les moules ou les huîtres - qui concentrent les microorganismes dans leur chair. La surveillance de la qualité de l’eau destinée à l’alimentation en eau potable ou à la baignade permet heureusement de limiter fortement les transmissions à l’homme.

Le site Baignade du ministère en charge de la santé répertorie les zones de baignade de France et leur qualité d’eau actuelle et passée. Consultez les données sur l’ensemble des sites.

Les impacts des contaminations microbiologiques sont surtout économiques : interdiction de la baignade en secteur touristique, interdiction de commercialisation de fruits de mer, interdiction de la pêche à pied, coûts supplémentaires de potabilisation, etc.

L’atlas des zones de production et de reparcage de coquillages présente l’ensemble des zones professionnelles françaises de production et de reparcage de coquillages ainsi que leurs classements et statuts sanitaires.

Certaines substances sont capables d’interagir avec le système hormonal, en particulier les fonctions reproductrices ou le métabolisme. En effet, leur structure moléculaire est suffisamment proche de certaines hormones naturelles - la testostérone par exemple - pour perturber le fonctionnement naturel du système hormonal. Ainsi, l’effet de ces polluants n’est pas directement toxique mais provoque des modifications d’ordre physiologique, appelées perturbations endocriniennes. Par ailleurs, ces substances peuvent avoir un effet même à de très faibles doses, comme les micropolluants. Elles sont susceptibles d’avoir des effets différents, ou renforcés, lorsqu’elles sont en mélange.

Dans la mesure où les systèmes hormonaux existent chez les animaux comme chez les végétaux, les perturbations endocriniennes peuvent affecter toute la biodiversité des milieux. Les conséquences peuvent être très variées, mais conduisent globalement à un déclin des populations. Par exemple, le tributylétain (biocide contenu dans les peintures des coques de bateaux) a été interdit parce qu’il provoque chez certains mollusques une masculinisation des femelles (croissance des organes reproducteurs mâles), les rendant stériles.

Les traitements de potabilisation de l’eau visent à éliminer les substances polluantes contenues dans l’eau, afin de protéger la santé des personnes.