P O L L U T I O N D E L’ E A U

ETATS PHYSIQUES DE L’EAU


Sur terre, l’eau existe dans les états physiques suivants:

Liquide: les océans, les cours d’eau, les eaux côtières, les nappes phréatiques



Solide: les glaces des couches polaires



Gazeux: c’est l’un des constituants de l’atmosphère.

LES PRINCIPALES ESPECES CHIMIQUES DE L’EAULES PRINCIPALES ESPECES CHIMIQUES DE L’EAU


Les Gaz dissous: essentiellement O2,

CO2, CH4

et azote


Les substances minérales sous formes d’ions dissous:

Cations (ions positifs): Calcium,Magnésium, Sodium et Potassium

Anions (ions négatifs): CO3

2-; HCO3

-; SO4

2-; Cl- et NO3

.


D’autres éléments se trouvent à l’état de traces As, Cu,Cd,Mn, Fe, Zn, Co et Pb.


Les matières organiques:

•Sous formes dissoutes comme les carbohydrates•D’origine artificielle (hydrocarbures, pesticides)•En suspension comme les déchets végétaux

Principaux Constituants de l’EauPrincipaux Constituants de l’EauEt Leurs Effets sur la SantéEt Leurs Effets sur la Santé


Principaux constituants de l'eau


IMPORTANCE DE L’EAUIMPORTANCE DE L’EAU


L’eau est nécessaire à la vie


Dans l’industrie, elle peut avoir de multiples fonctions

• Fluide de refroidissement

• matière première

• alimentation et évacuation


L’eau exerce une influence fondamentale sur le climat: elle joue le rôle de régulateur de chaleur important pour l’atmosphère


L’eau joue aussi un rôle important dans la photosynthèse: transformation des plantes.

L’eau dans le corps humain

L’eau dans le corps humain

L'eau qui circule dans le corps doit être continuellement remplacée

Besoins quotidien pour un adulte

environ 35 g/Kg soit : 2,5 litres pour une personne de 70 Kg.


L’être humain utilise en moyenne 150 à 200 litres d’eau par jour pour ses besoins


L’utilisation de l’eau en France est répartie comme suit:

70 litres pour l’industrie

15 litres pour l’agriculture

15 litres pour les ménages

Répartition journalière de la consommation

L’être humain utilise en moyenne 150 à 200 litres d’eau par jour.

LES RESERVES EN EAU DE LA TERRELES RESERVES EN EAU DE LA TERRE


L'eau est abondante sur terre.L'eau est abondante sur terre.

Elle représente entre 1409 et 1380 millions Elle représente entre 1409 et 1380 millions de kmde km33. .


Comment sont constituées ces Comment sont constituées ces réserves d’eaux?réserves d’eaux?

L’eau de mer (97,2 %)L’eau de mer (97,2 %) , , inutilisable directementinutilisable directement


Comment sont constituées Comment sont constituées ces réserves d’eaux?ces réserves d’eaux?

-La glace (2,15 %)La glace (2,15 %) inutilisables directement.inutilisables directement.


Comment sont constituées ces Comment sont constituées ces réserves d’eaux?réserves d’eaux?

L'eau douceL'eau douce, facilement disponible , facilement disponible (lacs, fleuves, certaines eaux (lacs, fleuves, certaines eaux souterraines).souterraines).

Elle ne représente que 0,67 % de la Elle ne représente que 0,67 % de la quantité totale des eauxquantité totale des eaux


Les nappes phréatiques constituent le réservoir le plus important d’eau potable


Comment est répartie la Comment est répartie la réserve mondiale d’eau réserve mondiale d’eau

doucedouce


Comment est répartie la réserve mondiale d’eau Comment est répartie la réserve mondiale d’eau douce?douce?

La répartition de cette eau est très La répartition de cette eau est très inégale. inégale.

Dix paysDix pays se partagent 60 % des se partagent 60 % des réserves d'eau douce réserves d'eau douce

Vingt-neuf Vingt-neuf autres principalement en autres principalement en Afrique et au Moyen-Orient, sont au Afrique et au Moyen-Orient, sont au contraire confrontés à une pénurie contraire confrontés à une pénurie chronique d'eau douce. chronique d'eau douce.


Domaine de l’hydrosphèreDomaine de l’hydrosphère Volume de l’eau 10Volume de l’eau 106 6 KmKm33

Les mersLes mers Glace et neigeGlace et neige Nappes phréatiquesNappes phréatiques Eaux de surfaceEaux de surface Atmosphère Atmosphère BiosphèreBiosphère

13701370 2929 9,59,5 0,130,13 0,0130,013 0,00060,0006

TOTALTOTAL 14091409

Hydrosphère : c’est l’enveloppe aqueuse de la terre

Ces réserves sont limitées d’où la nécessité d’une bonne gestion de l’eau.

Les mers et les océans,

Les eaux continentales,

L’atmosphère et la biosphère,

l’échange d’eau est permanent et forme le cycle de l’eau.

Les grands réservoirs d’eau




C Y C L E DE L’ E A UC Y C L E DE L’ E A U


De quoi est constituée l’eau qui se trouve dans l’atmosphère?


Des mers

Des eaux de surface (retenues d’eau, lacs et fleuves)

Du sol

Des plantes.

De quoi est constituée l’eau qui se trouve dans l’atmosphère?


Comment cette eau atteint l’atmosphère?


Comment cette eau atteint l’atmosphère?

Océans (1370)

Glace,lacs, fleuvesNappes phréat. (38,63)

0,423 Evaporation

0,386 Précipitation

0,073 Evapora.

0,0110 Précipita.

Par évaporation


Elle est transportée sous forme de nuages, puis elle retourne vers la terre sous forme de précipitation.

C’est cette circulation de l’eau dans l’atmosphère et son écoulement sur les continents qui constituent le cycle de l’eau.

.


Les parties liées au cycle de l’eau


Partie atmosphérique qui concerne la circulation de l’eau dans l’atmosphère

Partie terrestre qui concerne l’écoulement de l’eau sur les continents

Les parties liées au cycle de l’eau

E A U PO T A B L EE A U PO T A B L E

De quoi dépend la qualité d’une eau potable?


Une eau totalement pure chimiquement comme l’eau distillée est nuisible pour la santé


- de la quantité de sels qu’elle renferme




- Être exempte de germes pathogènes

- bactéries - virus….

EE A U PO T A B L EA U PO T A B L E


Être exempte d’organismes parasites



Contenir en quantité limitée et supportable pour la santé humaine, certaines substances

chimiques



Présence souhaitée d’oligo-éléments ( bons pour l’organisme )



Contenir un minimum de sels minéraux dissous, pour donner un bon goût ( 0,1 à 0,5

g/l )



Ne corrode pas les canalisations


Provenance des eaux potables


des eaux souterraines

et des eaux de source

Provenance des eaux potables

Composition Chimique moyenne des eaux de surface naturellesComposition Chimique moyenne des eaux de surface naturelles

La composition chimique des eaux naturelles est étroitement liée à la nature des sols et à la végétation environnante.

ComposésComposés

Eaux Eaux doucesdouces

Eaux de Eaux de mermer

Concentrations en Concentrations en mmole/Litremmole/Litre

HCOHCO33

CaCa2+2+

HH44SiOSiO44

MgMg2+2+

ClCl--

NaNa++

HH++

0,25 à 4,00,25 à 4,0

0,05 à 3,00,05 à 3,0

0,06 à 0,60,06 à 0,6

0,02 à 1,60,02 à 1,6

0,02 à 2,00,02 à 2,0

0,02 à 2,50,02 à 2,5

3,20 à 0,33,20 à 0,3 1010-3-3

2,502,50

1010

0,080,08

5050

500500

500500

8 108 10-6-6

Une eau dure est une eau qui contient beaucoup de sels dissous: sels de Ca2+ et Mg2+

Indicateurs Chimiques de Qualité des Eaux de SurfaceIndicateurs Chimiques de Qualité des Eaux de Surface

Espèces Espèces ChimiquesChimiques

Situation Situation Normale/ Eau Normale/ Eau NormaleNormale

Situation Situation Douteuse/Douteuse/

Eau PolluéeEau Polluée

Situation Anormale/Situation Anormale/

Eau Fortement Eau Fortement PolluéePolluée

SO42- <20 20 à 120 >120

PO43- 300 à 500 >500

NO2- <0,01 0,01 à 0,1 >1

NH4+ <0,01 0,01 à 0,1 >1

Oxydabilité mg/l O2

>2 2 à 3 3 à 6

DBO5 (mg/l O2) <1 3 à 6 >6

Eau PotableEau Potable

Quelles sont les paramètres qui permettent d’apprécier la potabilité

d’une eau?


62 paramètres physico-chimiques et microbiologiques doivent être contrôler pour une eau destinée à la consommation humain et dont les plus importants sont:

Quelles sont les paramètres qui permettent d’apprécier la potabilité d’une eau?


Les paramètres organoleptiques

Il s'agit de la saveur, de la couleur, de l'odeur et de la transparence de l'eau.



Les paramètres en relation avec la structure de l'eau

Ils sont essentiellement représentés par :

-Les sels minéraux (calcium, sodium, potassium, magnésium, sulfates...)





-La conductivité électrique, qui permet d'avoir une idée de la salinité de l'eau,





-Et le titre alcalimétrique, qui permet d'apprécier la concentration de tous les carbonates et bicarbonates dans l'eau.




Les paramètres indésirables

Ce sont certaines substances qui peuvent créer:

- soit un désagrément pour le consommateur : + le goût (matières organiques, phénols, fer...), + l’odeur (matières organiques, phénols...), + la couleur (fer, manganèse...),

- soit causer des effets gênants pour la santé (nitrates, fluor).



Les paramètres indésirablesLa priorité?

On surveille la contamination des eaux par des matières organiques (mesurée par l'oxydabilité au

permanganate de potassium, la concentration en ammonium),

la présence de nitrites et de nitrates((50 milligrammes

par litre (valeur limite))

et la concentration en fer ((200 microgrammes par litre

(valeur limite))



Les paramètres toxiques

Ce sont essentiellement les métaux lourds plomb, nickel, mercure, chrome, cadmium, arsenic...

((1 à 10 microgramme par litre (valeur limite)), et le cyanure.



Les paramètres microbiologiques

L'eau ne doit contenir ni microbes, ni bactéries pathogènes, ni virus Ces paramètres pourraient entraîner une contamination biologique et être la cause d'une épidémie.

La rechercher des bactéries aérobies



Les paramètres concernant les pesticides et produits apparentés

La présence de pesticides et des produits apparentés dans l'eau est limitée à des doses infimes. (0,1 microgramme par litre (valeur limite) L’ingestion de faibles teneurs, aussi bien dans l'alimentation que dans l'eau distribuée, peut provoquer des maladies graves



La turbiditél'aspect trouble de l'eau. Cette altération est observée après des orages.



Les Hydrocarbures Poly Aromatiques (HPA)

(0,10 microgramme par litre (valeur limite)



Trichloréthylène Tétrachloroéthylène

10 microgrammes par litre (valeur limite)

Les Principaux Polluants de Les Principaux Polluants de l’Eaul’Eau

On appelle pollution de l’eau , toute modification chimique, physique ou biologique de la qualité de l’eau qui entraîne un effet nocif sur les êtres vivants.

Qu’est ce qu’une pollution de l’eau?


Quelles sont les différentes classes de polluants de l’eau?.

- Les agents provoquant des maladies: bactéries, virus, parasites….


Les déchets: consommateur d’oxygène



- Les composés inorganiques hydrosolubles: acides, sels, métaux…



- Les nutriments: nitrates et phosphates hydrosolubles



- Les composés organiques: pesticides, pétroles, matières plastiques….



- Les sédiments en suspension: diminution de l’adsorption de la lumière



- Les composés radioactifs hydrosolubles


Micropolluants ToxiquesMicropolluants Toxiques

Les Effets sur la Santé des Polluants de Les Effets sur la Santé des Polluants de l’Eaul’Eau

- Génotoxicité: dommage à l’ADN ( HPA, Chlorure de Vinyle, Aflatoxine.. )


- Cancérogénicité: Cancer chez l’humain


Neurotoxicité: Atteint le système nerveux (pesticides)


- perturbation des transferts d’énergie: Fatigue


- Effet de reproduction: perturbe le système endocrinien


- Effet sur le comportement: perte d’appétit, baisse de la reproduction

SS

STATION D’EPURATION DES EAUX USEES

EPURATION DES EAUX USEESEPURATION DES EAUX USEES

L’eau qui sort d’une station d’épuration peut rejoindre le cycle de l’eau sans inconvénients majeurs, mais elle ne peut être considérée comme une eau potable.


Origines?

Les stations d’épuration reçoivent dans la majorité des cas des effluents d’origine domestiques et industriels.Les eaux domestiques sont constituées pour l’essentiel: - de matières fécales - composés ammoniaqués - des eaux de lavage ( légumes, linge, vaisselle, hygiène corporelle… )

CompositionComposition


Toutes ces eaux contiennent: - des matières organiques fermentescibles - des graisses émulsionnées par les détergents - des matériaux insolubles ( terre, sable…)

CompositionComposition


Quelles sont les différentes étapes de traitement des eaux usées ?

- les traitements primaires

- les traitements microbiologiques

- le traitement gravitaire

TraitementTraitement


- les traitements primaires

ils consistent à débarrasser les eaux usées

- des matériaux insolubles et décantables ( sable ) - des substances émulsionnées et flottables ( graisses, colloïdes )



-les traitements primairesComment?

-L’utilisation d’une grille permet de retenir les plus gros déchets,- un dessableur permet aux matériaux insolubles de précipiter

-et un dégraisseur permet aux graisses mélangées à des bulles d’air d’être récupérées à la surface


EPURATION DES EAUX USEESEPURATION DES EAUX USEESTraitementTraitement

-les traitements microbiologiques

-ils font appel à des bactéries qui vontRespirer les polluants organiques dissous puis les minéraliser. Pour avoir des boues d’épuration stables, le temps de minéralisation doit être de 4 à 5 jours. Une dénitrification, par les bactéries ( O2 des nitrites et des nitrates ) et une déphosphatation, par des procédés physico-chimiques ou microbiologique, sont nécessaires.

EPURATION DES EAUX USEESEPURATION DES EAUX USEESTraitementTraitement

-le traitement gravitaire

cette étape consiste à séparer les eaux traitées des boues bactériennes. Les boues vont décanter naturellement et les eaux épurées sont soutirées vers le haut pour rejoindre le cycle de l’eau.

Le plus souvent les boues récupérées, contenant des matières fermentescibles,doivent subir des traitements avant d’être épandues dans les champs.

COMMENT MESURE-T-ON LES MATIERES POLLUANTES COMMENT MESURE-T-ON LES MATIERES POLLUANTES CONTENUES DANS LES EAUX USEESCONTENUES DANS LES EAUX USEES

Trois paramètres principaux:

Les Matières En Suspension (MES) mg/L:

ce sont toutes les matières, organiques et minérales non dissoutes (solides) contenues dans l’eau

Analyse Physico-Chimique de l’EauAnalyse Physico-Chimique de l’Eau

DBO (demande biochimique en oxygène).

La DBO (demande biochimique en oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire à la dégradation de la matière organique biodégradable d'une eau par le développement de micro-organismes.

Les conditions communément utilisées sont 5 jours à 20°C, à l'abri de la lumière et de l'air ; on parle alors de la DBO5.



La Demande Biochimique en Oxygène (DBO) mg d’O2/L:

elle exprime la quantité de matière organique biodégradable présente dans l’eau.C’est la quantité d’oxygène nécessaire à la destruction des matières organiques grâce aux phénomènes d’oxydation par voie aérobie.



Son Rôle

Cette mesure est très utilisée pour le suivi des rejets des stations d'épuration. Elle donne une approximation de la charge en matières organiques biodégradables.


Situation DBO5 (mg/l d'O2)

Eau naturelle pure et vive

< 1

Rivière légèrement polluée

1 < c < 3

Égout 100 < c < 400

Rejet station d'épuration efficace

20 < c <40

Échelle de valeurs de DBO5

Elle est exprimée en mg de O2 consommé



La demande chimique en oxygène (DCO) mg d’O2/L:

Elle représente la teneur totale des matières oxydables contenues dans l’eau

C’est aussi la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder par voie chimiques toutes les matières organiques contenues dans l’eau.


DCO (Demande Chimique en Oxygène)

La DCO (demande chimique en oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique d'une eau à l'aide d'un oxydant, le bichromate de potassium.



Que caractérise t-il ?

Ce paramètre caractérise les matières oxydables présentes dans l'échantillon.

La DCO peut être réalisée plus rapidement que la DBO (oxydation " forcée ") et donne une image de la matière organique présente, même quand le développement de micro-organismes est impossible.Le résultat s'exprime en mg/l d'O2.

Procédés de traitement des Procédés de traitement des eauxeaux

Qu’est ce qu’une membrane?

La membrane est constituée d’une surface plane dont la perméabilité est sélective.

Procédés Membranaires


Son rôle?

Son objectif principal est d’éliminer les composants indésirables dans l’eau, comme: - les sels contenus dans l’eau de mer - les micro algues et les microorganismes - les micropolluants organiques - la turbidité ( eaux troubles



-La séparation membranaire ou filtration sur membrane

-L’ultrafiltration

-La nano filtration


Procédés de traitement des eauxProcédés de traitement des eaux

La séparation membranaire ou filtration sur membrane

C’est une technique qui consiste à extraire les micropolluants dissous dans une eau polluée sans traitement chimique ( filtration mécanique )



L’ultrafiltration

C’est un procédé membranaire, utilisant des fibres dont la taille est de l’ordre de 0,01micronmètre.Ce procédé permet d’éliminer toutes les particules en suspension, les bactéries, les virus ainsi que les grosses molécules organiques. Pour les molécules de faibles tailles ( les pesticides ), l’utilisation d’un adsorbant comme le charbon actif est recommandé.


Procédés de traitement des eauxProcédés de traitement des eaux

La nano filtration

C’est le même procédé que l’ultrafiltration sauf que la taille des fibres est de 0,001micronmètre.Tous les polluants dissous(biologiques , organiques et minéraux) sont retenus, quelque soit leurs concentrations. Les adsorbants ne sont pas nécessaire dans ce type de traitement. Pour une potable, il faut une reminéralisation et l’usage du chlore est notablement diminué.


Dessalement de L’eau de MerDessalement de L’eau de Mer

-Pour faire face à une pénurie d’eau annoncée

-2,5 milliards de personnes pourraient souffrir du manque d’eau dés 2025

- L’eau est abondante sur terre: Entre 1380 à 1409 millions de Km3

- 97% eau de mer - 2,15% glace - 0,07% eau douce

- Technique prometteuse

Pourquoi?


- 10 pays se partagent 60% des réserves mondiales d’eau douce

- 29 pays ( Afrique et Moyen orient ) sont confrontés à une pénurie chronique

- 250 millions d’individus ne disposent pas du minimum vital d’eau ( 100 m3/H/A ).

Répartition des réserves mondiales d’eau douce


La principale caractéristique de l’eau de mer est la salinité, c’est-à-dire la teneur globale en sels.

Caractéristiques des eaux marines


La salinité moyenne des eaux des mers et océans est de l’ordre de 35 g/l

Na Cl 27,2 g/lMgCl2 3,8 g/lMgSO4 1,7 g/lCaSO4 1,26 g/lK2SO4 0,86 g/l

Le pH moyen des eaux de mer est légèrement basique ( 7,5 à 8,4 )

Salinité moyenne des eaux marines


Salinité : cas des Mers fermées

MersMers Salinité ( g/l )Salinité ( g/l )

Mer MéditerranéeMer Méditerranée 36 à 3936 à 39

Mer RougeMer Rouge 4040

Mer CapsienneMer Capsienne 1313

Mer MorteMer Morte 270270

Golf Arabo Golf Arabo PersiquePersique

36 à 3936 à 39


Les Principales Technologies de Dessalement des Eaux

- Les Procédés Thermiques, faisant intervenir un changement de phases:

- Congélation - Distillation



-

- Les Procédés Membranaires:

- L’osmose inverse - L’électrodialyse



La congélation et l’électrodialyse sont des procédés qui demandent de gros investissements, en plus ils consomment beaucoup d’énergie


Les Principales étapes de dessalement de l’eau

Toutes les installations de dessalement comportent quatre étapes

- Une prise d’eau de mer avec une pompe et une filtration grossière



- Un prétraitement avec une filtration fine et une addition de composés biocides et de produit antitartre



- Le procédé de dessalement lui-même (Thermique ou Membranaire)



- Le post traitement avec une éventuelle reminéralisation de l’eau dessalée produite

A l’issue de ces quatre étapes, l’eau de mer est rendue potable (salinité inférieure à 0,5 g/l)


L’OSMOSE INVERSE ( Membranaire )

L’osmose inverse est un procédé de séparation de l’eau et des sels dissous au moyen de membranes semi-perméables sous l’action de la pression ( 54 à 80 bars )

Principe



-Dans ce procédé, les membranes polymères utilisées laissent passer des molécules d’eau et retiennent toutes les particules, sels dissous et molécules organiques dont la taille est supérieure à 10-7 mm

Principe/Fonctionnement


Éléments Constitutifs d’une Unité d’Osmose Inverse

Le dessalement par osmose inverse nécessite:

- Un prétraitement, pour éviter le dépôt de matières en suspension sur les membranes



- Une pré filtration grossière, suivi d’une filtration sur sable pour retenir toutes les particules de dimensions supérieures à 10 - 50 µm et d’éliminer les particules en suspension les plus grosses



- Un traitement biocide et acidification, pour éviter le développement de microorganismes sur la membrane et éviter aussi la précipitation carbonates



- Filtration sur cartouches, pour retenir les particules de tailles de dizaines de µm



La pompe haute pression permet ensuite d’injecter l’eau de mer dans le module d’osmose inverse dans lequel se trouve les membranes.

Pour éviter les risques de précipitation de composés retenus d’un seul côté de la membrane, on balaie celle-ci du côté de la solution salée par un flux d’eau continu.




Les Procédés de Distillation ( Thermique )

Dans les procédés de distillation, l’eau de mer est chauffée et une partie est vaporisée. La vapeur produite ne contient pas de sels, il suffit alors de condenser cette vapeur pour obtenir de l’eau douce liquide (2250 KJ/Kg ).

Afin de réduire la consommation d’énergie deux procédés industriels ont été développés: - la distillation à détentes étagées - et la distillation à multiples effets

Principe



Distillation à détentes étagées ( MSF )Ce procédé appelé Flash consiste à maintenir l’eau sous pression pendant toute la durée du chauffage. La vaporisation de l’eau est ainsi réalisée par détentes successives dans une série d’étages où règnent des pressions de plus en plus réduites ( on peut avoir jusqu’à 40 étages dans une installation ).



Distillation à détentes étagées ( MSF )

Ce procédé ne permet pas une flexibilité dans l’exploitation, il est surtout utilisé pour les grandes capacités de production, des centaines de milliers de m3/jour


Les Procédés de Distillation

Distillation à multiples effets (MED) Ce procédé est basé sur le principe de l’évaporation, sous pression réduite, d’une partie de l’eau de mer préchauffée à une température comprise entre 70°C et 80°CL’évaporation a lieu sur une surface d’échange, contrairement au cas du procédé MSF, où elle est assurée par détente au sein des étages successifs


Les paramètres à analyser sont choisis en fonction de l'objectif recherché


Température

- Elle permet de corriger les paramètres d'analyse dont les valeurs sont liées à la température (conductivité notamment).


Température

- Elle met en évidence des contrastes de température de l'eau sur un milieu, il est possible d'obtenir des indications sur l'origine et l'écoulement de l'eau.


Le pH mesure la concentration en ions H3O+ de l'eau. pH = - Log(H3O)+

Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une échelle de 0 à 14.7 étant le pH de neutralité.

pH


Ce paramètre caractérise un grand nombre d'équilibre physico-chimique et dépend de facteurs multiples, dont l'origine de l'eau.

pH

Analyse Physico-Chimique de l’EauAnalyse Physico-Chimique de l’EaupH

pH < 5 Acidité forte => présence d'acides minéraux ou organiques dans les eaux naturelles

pH = 7 pH neutre

7 < pH < 8

Neutralité approchée => majorité des eaux de surface

5,5 < pH < 8

Majorité des eaux souterraines

pH = 8 Alcalinité forte, évaporation intense

classification des eaux d'après leur pH


Conductivité

Son Rôle?

La conductivité mesure la capacité de l'eau à conduire le courant entre deux électrodes.


Conductivité

Son importance?

-La mesure de la conductivité permet d'apprécier la quantité de sels dissous dans l'eau.

- Elle permet d'obtenir une information très utile pour caractériser l'eau.

- La conductivité est également fonction de la température de l'eau : elle est plus importante lorsque la température augmente.


Conductivité

Pourquoi?

-La plupart des matières dissoutes dans l'eau se trouvent sous forme d'ions chargés électriquement.

- Des contrastes de conductivité permettent de mettre en évidence des pollutions, des zones de mélanges ou d'infiltration…


Oxygène, DBO, DCO et Oxydabilité

Ces paramètres permettent d'estimer la quantité de matière organique présente dans l'eau.



•Oxygène dissous•Son importance

- L'oxygène dissous est un paramètre utile dans le diagnostic biologique du milieu eau.

- La concentration en oxygène dissous est un paramètre essentiel dans le maintien de la vie, et donc dans les phénomènes de dégradation de la matière organique et de la photosynthèse.



Oxygène dissousSon importance

Une eau très aérée est généralement sursaturée en oxygène , alors qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par des micro-organismes est sous-saturée. En effet, la forte présente de matière organique, dans un plan d'eau par exemple, permet aux micro-organismes de se développer tout en consommant de l'oxygène.



•Oxygène dissous

L'eau absorbe autant d'oxygène que nécessaire. La solubilité de l'oxygène dans l'eau est fonction

- de la pression atmosphérique (donc de l'altitude), - de la température - et de la minéralisation de l'eau La saturation en O2 diminue lorsque la température et l'altitude augmentent.Au niveau de la mer à 20°C, la concentration en oxygène en équilibre avec la pression atmosphérique est de 8,8 mg/l d'O2.



La DBO (demande biochimique en oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire à la dégradation de la matière organique biodégradable d'une eau par le développement de micro-organismes.

Les conditions communément utilisées sont 5 jours à 20°C, à l'abri de la lumière et de l'air ; on parle alors de la DBO5.



Son Rôle

Cette mesure est très utilisée pour le suivi des rejets des stations d'épuration. Elle donne une approximation de la charge en matières organiques biodégradables.


Situation DBO5 (mg/l d'O2)

Eau naturelle pure et vive

< 1

Rivière légèrement polluée

1 < c < 3

Égout 100 < c < 400

Rejet station d'épuration efficace

20 < c <40

Échelle de valeurs de DBO5

Elle est exprimée en mg de O2 consommé



La DCO (demande chimique en oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique d'une eau à l'aide d'un oxydant, le bichromate de potassium.



Que caractérise t-il ?

Ce paramètre caractérise les matières oxydables présentes dans l'échantillon.

La DCO peut être réalisée plus rapidement que la DBO (oxydation " forcée ") et donne une image de la matière organique présente, même quand le développement de micro-organismes est impossible.Le résultat s'exprime en mg/l d'O2.


Turbidité

Son Rôle?

La mesure de la turbidité permet de préciser les informations visuelles sur l'eau.

La turbidité traduit la présence de particules en suspension dans l'eau (débris organiques, argiles, organismes microscopiques…).


Turbidité

Pourquoi?

une turbidité forte peut permettre à des micro-organisme de se fixer sur des particules en suspension.


Turbidité

NTU < 5 Eau claire

5 < NTU < 30 Eau légèrement trouble

NTU > 50 Eau trouble

NTU La plupart des eaux de surface en Afrique atteignent ce niveau de turbidité

Classes de turbidité usuelles (NTU, nephelometric turbidity unit)


Ions majeurs

La minéralisation de la plupart des eaux est dominée par huit ions appelés couramment les ions majeurs. On distingue

•les cations : calcium, magnésium, sodium et potassium,•et les anions : chlorure, sulfate, nitrate et bicarbonate.


Autres éléments dissous

•Le fer

La présence de fer dans les eaux souterraines a de multiples origines : le fer, sous forme de pyrite (FeS2), (marnes, argiles). Les dalles de forages ou puits sont alors colorées en brun/rouille


•Le fluor

Les sources principales de fluor dans les eaux souterraines sont les roches sédimentaires. Les zones de thermalisme sont aussi concernées. Le fluor est reconnu comme un élément essentiel pour la prévention des caries dentaires (dentifrices fluorés). Cependant, une ingestion régulière d'eau dont la concentration en fluor est supérieur à 2 mg/l (OMS) peut entraîner des problèmes de fluorose osseuse et dentaire (coloration en brun des dents pouvant évoluer jusqu'à leurs pertes).

Autres éléments dissous



- Ce procédé fonctionne à température ambiante- Ce procédé n’implique pas de changement de phaseLa teneur en sels de l’eau osmosée est de l’ordre de 0,5 g/l

Principe/Fonctionnement

Origine des Eaux Souterraines sur la TerreOrigine des Eaux Souterraines sur la Terre

La plupart des eaux souterraines ont pour origine les eaux pluviales (pluie ou neige).Ces eaux s’infiltrent dans le sol

Quantités des Eaux Souterraines sur la TerreQuantités des Eaux Souterraines sur la Terre

Sur la terre, approximativement 3% de toute l’eau est de l’eau douce.

Sur les 3%:•95% sont des eaux souterraines,•3,5% des eaux de surface•1,5% sous forme d’humidité dans les sols

Sur toute cette eau, seule 0,36% est prête à l’usage.

Qualité des eaux souterraines Qualité des eaux souterraines

Sa composition chimique peut être modifiée soit par :

-un processus naturel ( lessivage des dépôts géologiques )

-un stockage des déchets

-des activités agricoles

Qualité des eaux souterraines Qualité des eaux souterraines

• la température de l'eau, • la quantité de solides dissous, • la teneur en polluants toxiques et biologiques,

Les nitrates, Les pesticides, Les chlorures, L’alcalinité, La valeur du pH, La conductivité électrique (avec une considération particulière sur les nitrates et les pesticides)

Quels sont les indicateurs?

POLLUTION PAR LES NITRATESPOLLUTION PAR LES NITRATES

Une eau est considérée comme polluée par les nitrates si la teneur dépasse 45 mg/L.

Les contaminants des eaux souterrainesLes contaminants des eaux souterraines

• des composés organiques

• des composés inorganiques

• des composés de synthèse, tels que des pesticides,

• et d'autres contaminants.

Altération des Eaux SouterrainesAltération des Eaux Souterraines

Altération « micropolluants organiques »

Qui sont ils?

● les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ● Les PCB polychlorobiphényles utilisés dans les dans les plastiques et les peintures ● Les composés organochlorés volatiles



Leurs effets sur la santé et l’environnement?

● Ils sont toxiques, cancérigènes

et très peu biodégradables.


Altération « micropolluants minéraux »

L’origine?

● naturelle industrielle

● ou agricole


Une altération est une dégradation de l'eau estimée à partir d'un regroupement de paramètres de même nature ou ayant le même effet.


Altération « particules en suspension »/« fer et manganèse »

L'altération est définie par la turbidité (l'aspect trouble de l'eau). Cette altération est observée après des orages.


Altération « matières organiques et oxydables »

L'origine principale est la décomposition des êtres vivants qui entraîne une consommation d'oxygène et une prolifération bactérienne. L'un des paramètres est le carbone organique dissous -COD.



● Ces micropolluants sont d'origine humaine, industrielle ou urbaine (circulation automobile)


Altération « micropolluants minéraux » Quels sont ces micropolluants minéraux?

● Quinze micropolluants sont pris en compte :

l'aluminium, l'antimoine,

l'argent, l'arsenic, le bore,

le cadmium, le chrome, le cyanure, le mercure,

le nickel, le plomb,

le sélénium, le zinc.

.


Altération « nitrates »

● Les nitrates proviennent de la décomposition des déchets organiques


Altération « pesticides »

● Les pesticides sont exclusivement d'origine humaine.

● Les familles de pesticides suivies dans les analyses d'eaux souterraines sont: - les triazines (atrazine...),

- les urées substituées (diuron), - les organochlorés (lindane).


Altération « matières azotées »

● Ammonium qui provient soit des nitrates soit de l’activité humaine ● Nitrites qui proviennent d'une transformation de l'ammonium par les bactéries.


Altération « minéralisation et salinité »

La minéralisation correspond à la quantité de sels minéraux contenus dans l'eau.



Comment l’évaluer?

A partir des paramètres suivants :

chlorures, sulfates,

dureté de l'eau, calcium, magnésium, potassium, sodium...



Origine de ces minéraux?

d'origine naturelle, en excès, ils peuvent provoquer des inconvénients (altération gustative, laxative) et des maladies (rénales...).

Sources de Pollution de Sources de Pollution de l'eau l'eau

L a pollution de l'eau est l'introduction de déchets industriels et institutionnels et d'autres matières nocives ou nuisibles, en quantité suffisante pour entraîner une dégradation mesurable de la qualité de l'eau.

Sources de pollution des eauxSources de pollution des eaux

Naturel: la nature du matériel géologique par lequel les eaux souterraines se déplacent, et de la qualité de l'eau de recharge..

Les différentes sources de contamination


Agricole: Les pesticides, les engrais, les herbicides et les déchets animaliers sont des sources agricoles de contamination des eaux souterraines.



Industriel: Les industries de fabrication ont des demandes élevées en eau pour les procédés de refroidissement, de traitement ou de nettoyage. La pollution des eaux souterraines se produit quand l'eau utilisée est retournée au cycle hydrologique.



Résidentiel: Les systèmes résidentiels d'eau usagée peuvent être une source de différents types de contaminants, y compris des bactéries, des virus, des nitrates, et des composés organiques.



des déchets urbains, • des déchets agricoles• et des déchets industriels

Ces déchets comportent de nombreuses substances toxiques que les processus naturels ne réussissent pas à décomposer. .

Provenance


• polluants non persistants ou dégradables : •eaux usées domestiques, •engrais, •certains déchets industriels.

Ces polluants peuvent être décomposés en substances simples.

Les différentes formes de polluants


• polluants persistants : •pesticides, •pétrole, •substances radioactives, •métaux (plomb, mercure, cadmium).

Ce type de pollution augmente rapidement, demeure dans le milieu aquatique et cause des dommages irréversibles.

Les différentes formes de polluants

Pollution de l’EauPollution de l’Eau

La pollution de l'eau est une dégradation physique, chimique ou biologique de ses qualités naturelles,provoquée par ses activités.

On distingue plusieurs types de pollution, qui peuvent avoir une origine

domestique, agricole ou industrielle. La pollution chimique altère la transparence de l'eau.

La pollution chimique est due à des substances indésirables: nitrate, phosphates ou dangereuses.

La pollution organique de l'eau provenant des eaux usées domestiques tels que l'eau des toilettes ,de lavage et l'eau d' écoulement des eaux de

pluie. De plus se rajoute la pollution des eaux collectives(lavage des rues, des

marchés, des commerces, bâtiment scolaire) qui peuvent être responsable de l'altération des conditions de transparence

et d'oxygénation de l'eau ainsi que du développement de l'eutrophisation * dans les rivières .

La pollution agricole : se développe depuis que l'agriculture est entrée dans un stade d'intensification,surtout dans le domaine des cultures.

Sources de pollution des eaux souterraines Sources de pollution des eaux souterraines

OrigineSources potentielles de contamination des eaux souterraines

Municipal Industriel Agricole Individuel

Sur ou près de la surface

pollution de l'airdéchets municipaux sel pour le dégivrage des routes

pollution de l'airProduits chimiques: stockage et flaquescarburants : stockage et flaques

pollution de l'airflaques chimiquesengrais pesticides

pollution de l'airEngrais, produits d'entretien détergents huile de moteur Peinture, pesticides

Sous la surface

décharge égout canalisationsréservoirs de stockage souterrains

stockage en souterrainréservoirs puits: mal construits ou abandonnés

Système septiquepuits: mal construits ou abandonnés


Il est à noter que les teneurs en azote (N) et en phosphore (P) sont également des paramètres dont il faut tenir compte.Trop d’azote et de phosphore contribue à la prolifération d’algues et à la diminution d’oxygène dissous.


Il y a aussi les contaminants microbiologiques dans les eaux usées:

Contaminants bactériologiques Les parasites

Traitement physico-chimique d’une eau polluéeTraitement physico-chimique d’une eau polluéed’un cours d’eau ou d’une nappe phréatiqued’un cours d’eau ou d’une nappe phréatique

L'eau, prélevée d'un cours d'eau ou d'une nappe souterraine, est acheminée vers une usine où elle subit divers traitements :

• réduction des matières en suspension,

Quelles sont les différentes étapes


• filtration à travers une ou plusieurs couches de sable retenant les matières en suspension et les matières organiques,



désinfection finale par l'ajout de chlore pour l'élimination des micro-organismes.


Techniques de dépollution des eaux souterrainesTechniques de dépollution des eaux souterraines

Dépollution naturelle : biodégradation, volatilisation.


Excaver et transporter le sol contaminé dans un site approprié


Biodégradation par l’oxygène


Pompage et traitement en exposant l’eau à l’air et en utilisant du carbone comme

adsorbant (les molécules de polluants sont retenues)


Traitement biologique


Extraction des composés volatiles en utilisant de l’air sous pression.

Documents

P O L L U T I O N D E L’ E A U