al7sn11tepa0007 sequence 01

Une ressource indispensable : l’eau

>

Séquence 1 – SN11 5

© Cned – Académie en ligne

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Chapitre 1 > L’eau sur la planète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

A L’eau douce, une ressource indispensable à l’homme :les différents usages de l’eau

B L’eau douce : une ressource finie, recyclée à l’échelle de la planète

C Les modifications anthropiques des flux naturels d’eauet leurs conséquences

Chapitre 2 > La gestion de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

A Des normes de potabilité garantissent la qualité de l’eau distribuée

B L’eau est prélevée dans des réservoirs naturels situés en surfaceou en profondeur

C L’eau de surface est particulièrement sensible aux pollutions

D Les eaux usées doivent donc être épurées avant d’être rejetéesdans l’environnement

7Sommaire séquence 1 – SN11


Séquence 1 – SN118

L’eau est un des constituants majeurs des enveloppes superficielles de la Terre. La Terre est en effet, la seule planète du système solaire à être recouverte aux trois quarts par de l’eau. L’homme a un besoin vital d’eau, en particulier d’eau douce potable. Les activités humaines sont de plus grandes consommatrices d’eau. Quelles sont à l’échelle du globe les ressources en eau utilisables par l’homme ?

Les acquisEn classe de sixième Les êtres vivants ne sont pas répartis au hasard ; leur répartition dépend des caractéristiques de l’en-vironnement. On distingue dans notre environnement :- des composantes minérales (roches, air, eau) ;- divers êtres vivants en relation les uns avec les autres et avec leur support ; - des manifestations de l’activité humaine.Dans notre environnement, les conditions de vie et la répartition des êtres vivants varient en fonction decauses locales : par exemple,la présence d’un sol, la présence d’eau, selon l’exposition, selon l’heure du jour.

En classe de cinquième L’action de l’homme, dans son environnement géologique influe sur l’évolution des paysages.L’homme prélève dans son environnement géologique des matériaux qui lui sont nécessaires tout en essayant de prendre en compte les conséquences de son action sur le paysage.L’homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion.

En classe de troisième L’homme en général, chaque citoyen en particulier, a une responsabilité à l’égard de l’environnement, à l’échelle de la planète, garant de sa santé.

En classe de seconde La structure et l’évolution des enveloppes externes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère et biosphère) s’étudient à partir d’images satellitales. L’effet de serre résulte comme sur Mars et Vénus de la présence d’une atmosphère.Les mouvements des masses atmosphériques et océaniques résultent de l’inégale répartition géographi-que de l’énergie solaire parvenant à la surface de la Terre et de la rotation terrestre. Ces mouvements ont des conséquences sur l’évolution de l’environnement planétaire. Les masses océaniques sont animées de mouvements de deux types : les courants de surface (couplés à la circulation atmosphérique) et les courants profonds (liés aux différences de température et de salinité de l’eau de mer). Ces deux types de courants ont des vitesses de déplacement différentes. Ces vitesses sont plus faibles que celle de l’atmosphère et disséminent moins rapidement les polluants à l’échelle planétaire.Les cycles de l’oxygène, du CO2 et de l’eau : ils montrent comment la lithosphère, l’hydrosphère, l’at-mosphère et la biosphère sont couplées. L’Homme intervient au niveau de ces cycles.

�

La Terre en quelques chiffres

• Sphère aplatie aux deux pôles• Diamètre moyen : 12 750 km• Âge : 4,55 milliards d’années• Surface totale : 510 millions de km2 dont les 4/7 océaniques• Masse : 6.1024 kg• Volume (4 /3 π R3)• Température moyenne de surface : 15° C

8

ntroduction


� La Terre et son environnement

• Planète du système solaire• Gravite autour d’une étoile : le Soleil• Un satellite : la Lune• Atmosphère : épaisse, riche en diazote et dioxygène, animée par des mouvements• Eau sous trois états : liquide (océans, lacs...), gazeux (vapeur : nuages), solide (glace : pôles)• Surface solide rocheuse marquée par des reliefs• Existence d’une biosphère depuis au moins 3,85 milliards d’années• Caractérisée par des climats

Les courants atmosphériques

L’énergie solaire est inégalement répartie à la surface de la Terre. Le bilan énergétique ou bilan radiatif (différence entre l’énergie solaire absorbée par la Terre et celle qu’elle réémet sous forme de rayonne-ment infrarouge) est excédentaire à l’équateur et déficitaire dans les régions polaires.

Le moteur principal des mouvements atmosphériques est le soleil. Celui-ci réchauffe la surface de la Terre, qui réchauffe à son tour l’air ambiant. Des mouvements ascendants se créent, mais en s’élevant, l’air se refroidit, environ 1° C tous les 100 m dans l’atmosphère. L’air redescend alors vers le sol. De telles boucles de circulation porte le nom de cellules. Les différentes cellules sont disposées en bandes selon les latitudes.

La circulation générale atmosphérique ainsi définie, assure 70 % à 80 % du transfert de l’énergie entre les régions à bilan radiatif excédentaire et celles à bilan radiatif déficitaire. Elle joue un rôle considérable dans le cycle de l’eau, assurant le transport d’énormes quantités de vapeur d’eau. Le déplacement des masses d’air conditionne par conséquent le climat des diverses régions de la planète.




� L’eau, un aliment des êtres vivants (documents 1 et 2)

L’eau (douce) est un constituant essentiel des êtres vivants. Un homme peut résister à une privation de nourriture de plusieurs semaines, en revanche, il ne survit que quelques jours à une privation d’eau. En effet, l’eau douce, aliment commun à tous les êtres vivants est indispensable à la vie. Elle est le constituant essentiel des cellules et le solvant de la plupart des réactions du métabolisme.

� L’eau douce, une molécule intervenant dans des activités humaines variées (document 3)

Pour la plupart des nations, le développement économique est inextricablement lié à la disponibilité et à la qualité des ressources en eau douce. En effet, les activités humaines sont très souvent grandes consommatrices d’eau. On peut ainsi distinguer différents types d’usages de l’eau :• des usages domestiques avec une consommation en eau en constante augmentation ;• des usages agricoles avec un développement important et régulier de l’irrigation ;• des usages industriels également très consommateurs d’eau.

Par exemple, chaque année la France reçoit en moyenne 440 milliards de m3 de précipitations. Les prélèvements annuels sont d’environ 32 milliards de m3. Les prélèvements correspondent à la quantité d’eau prise dans le milieu naturel, tandis que la consommation évalue les quantités d’eau prélevées mais non renvoyées dans la nature après usage.

Prélèvements Consommations réelles d’eau

Eau potable 18 % 24 %

Énergie 59 % 3 %

Industrie 12 % 5 %

Agriculture 11 % 68 %

� Un prélèvement et une consommation inégalesuivant les pays

L’Homme prélève chaque année 4430 km3 d’eau douce. Il n’en consomme que 2300 km3. Ainsi environ la moitié du volume d’eau prélevée est perdue à cause de l’évaporation mais aussi à cause de plus ou moins bonnes méthodes de gestion. l’Afrique consomme plus des trois quarts de ce qu’elle prélève alors que l’Amérique du Nord en consomme un tiers seulement. L’Asie abritant plus de la moitié de la population mondiale et la majorité des terres irriguées représente à elle seule 70 % de la consommation mondiale.Les pays industrialisés consomment en moyenne 10 fois plus d’eau douce que les pays en voie de développement. Plus d’un milliard d’Hommes, dont une majorité en Afrique et en Asie, n’ont pas accès à l’eau potable et 2,4 milliards d’habitants n’ont pas de système d’assainissement satisfaisant. D’autre part, 60 % des ressources en eau du Nord sont consommées par l’industrie tandis que au Sud 82 % de l’eau disponible sert à l’irrigation des cultures.

Questions autocorrectives :

10

L’eau sur la planète Terre

A L’eau douce, une ressource indispensable à l’homme : les différents usages de l’eau


� Recherchez les teneurs en eau par exemple d’une laitue, d’une tomate, d’un poisson, d’une méduse.

� Expliquez pour un être humain (être vivant) la nécessité qu’il y a d’absorber de l’eau.� Estimez votre consommation quotidienne d’eau en prenant en compte les différents usages domes-

tiques. Recherchez quelle quantité d’eau est utilisée lors de la construction d’une voiture.� Représentez sous forme graphique les prélèvements et les consommations annuelles de la France.

Quelles explications peut-on proposer aux disparités observées ?

Cerveau 78%

Dent 10%

Poumon 70%

Foie 70%Bile 97%

Suc Gastrique 90%

Sueur 99%

Peau 69%

Salive 95%

Sang 80%

Muscles 75%

Rein 80%

Urine 95%

Os 25%

eau : 500 mlCO2 : 920 g

eau : 500 mls.m. : 3 gm.o. : 2 g

eau : 150 mls.m. et m.o. : en

quantités variables(dont 1 g sousforme d'azote

et 45 g de carbone)

eau : 1330 mls.m. : 27 gm.o. : 40 g(dont 14 g sousforme d'azote)

RESPIRATIONÉVAPORATION

CUTANÉE

DÉFÉCATION

EXCRÉTIONURINAIRE

Perte de matière

s.m. sels minérauxm.o. matières organiques

Document 3Évolution des prélèvements d’eau douce à l’échelle mondiale

1900 1980 2015(prévisions)

Population de la Terre (milliards d’hommes) 1,5 4,7 7

Consommation d’eau moyenne annuelle par habitants (m3) 230 640 1000

Utilisation domestique annuelle (milliards de m3) 20 130 500

Utilisation agricole annuelle (milliards de m3) 350 2100 4200

Utilisation industrielle annuelle (milliards de m3) 30 600 2300

Total des prélèvements (milliards de m3) 400 2830 7000


Document 1Teneurs moyennes en eau des organes et de quelques liquides du corps humain.

Un organisme humain adulte est formé de 65 % d’eau, soit 45 litres d’eau pour un individu de70 kg.

Document 2Pertes journalières en eau et matières d’un homme de 65 kg et d’1m70.


� Les réservoirs hydriques de la planète Terre (documents 1 et 2)

La quantité d’eau sur Terre est estimée à 1,4 milliards de km3, mais l’essentiel de cette ressource est constituée d’eau salée et de glaces qui ne sont pas directement utilisables par l’homme.Les volumes d’eau présents dans l’atmosphère et la biosphère sont relativement faibles : l’atmosphère contient une part variable d’eau (13000 km3 environ) sous forme de vapeur d’eau ou condensée dans les nuages ; la biosphère retient une partie de l’eau qu’elle prélève ( 700 km3 environ).

� La circulation de l’eau douce entre tous les réservoirs : le cycle de l’eau

Les changements d’état de l’eau, vaporisation, condensation, fusion et cristallisation permettent sa circulation entre tous les réservoirs. Cette circulation constitue le cycle de l’eau. L’eau se déplace des continents vers les océans sous l’effet de la gravité et de la surface de la Terre vers l’atmosphère grâce à l’énergie produite par le Soleil, moteur principal du cycle hydrologique.L’eau ne disparaît jamais. En effet, il s’agit toujours de la même eau qui depuis son apparition à la surface de la Terre au tout début de son histoire est recyclée en permanence. L’eau est par conséquent une ressource finie (documents 3 et 4).

Les principaux transferts d’eau s’effectuent entre continents et océans :• l’évaporation de l’eau océanique est la source d’eau douce principale de la planète ;• l’eau transportée à l’état de vapeur d’eau par les vents se condense et précipite sur l’océan (les 4/5)

et sur les continents (1/5) ;• une partie des précipitations au niveau des continents retourne dans l’atmosphère par évapotrans-

piration, l’autre partie ruisselle ;• de l’eau est immobilisée dans les réservoirs souterrains et dans les glaciers et calottes glaciaires ; elle

peut être ainsi pendant un temps exclue du cycle de l’eau.

Un volume total d’environ 577 000 km3 est annuellement recyclé, ce qui ne représente que 0,04 % du stock hydrique mondial.

� L’eau douce disponible pour les êtres vivantsDans une région donnée du globe, l’eau disponible en terme de flux dépend du bilan entre les quantités d’eau précipitées et les quantités d’eau évaporées, la différence entre les deux représentant l’écoulement. L’eau disponible correspond à de l’eau liquide, non salée, accessible et non pol-luée. Elle représente en fait 0,01 % de l’eau douce de la planète peut être moins (0,007 %) selon certaines estimations. En effet, l’homme effectue essentiellement des prélèvements dans les lacs, les cours d’eau et les nappes souterraines facilement accessibles, mais qui subissent aussi des pollutions de toutes sortes.

� Une ressource inégalement répartie à la surface de la Terre

La présence d’eau douce accessible dépend de conditions variables suivant les régions :• tout d’abord le climat avec des précipitations plus ou moins abondantes dépendant de la circulation

atmosphérique, de la latitude et de facteurs orographiques (relatifs aux reliefs, par exemple une chaîne de montagnes) ;

• la structure géologique de la région permettant ou non l’existence de réserves souterraines plus ou moins importantes et accessibles ;

• la démographie et l’économie conditionnant enfin l’ampleur des prélèvements.


B L’eau douce, une ressource finie recycléeà l’échelle de la planète


Questions autocorrectives :� Représentez sous forme graphique la réserve d’eau douce de la planète.� Tracez de façon simplifié le cycle de l’eau (représentez les réservoirs sous forme de rectangles et les

flux d’eau entre les réservoirs sous forme de flèches).

Document 1 : L’hydrosphère, un monde essentiellement salé

Volume total d’eau estimé 1 400 000 000 de km3

Volume d’eau salée 1 365 000 000 de km3 soit 97,5 %

Volume d’eau douce 35 000 000 de km3 soit 2,5 %

Document 2 : Les différents réservoirs d’eau de la planète Terre

Les différents réservoirs d’eauVolume d’eau estimé de chaque réservoir

(en km3)

Océans et mers occupant une surface de près de 361 millions de km3 1 365 000 000

Eaux de surfaces continentales au niveau des lacs et des rivières 130 000

Eaux souterraines dans les nappes souterraines et humidité du sol et des marécages 8 000 000

Calottes glaciaires dans l’Arctique et l’Antarctique, glaciers et couverture neigeuse persistante de certaines régions de montagnes

24 000 000

Atmosphère 13 000

Biosphère 700

Document 3 : Le cycle de l’eau

L’évapotranspiration se compose de l’évaporation à partir de sols humides et des différents plans d’eau, et de la transpiration des végétaux (l’eau du sol est captée par les racines, une fois parvenue aux feuilles, une partie s’évapore et l’autre sert à la photosynthèse).

Document 4 : Les flux d’eau entre réservoirs (estimés en milliers de km3)

Évaporation des eaux marines 42,5Transfert d’eau vers les continents 35Précipitations sur les océans 390

Évapotranspiration continentale 75Précipitations sur les continents 110Écoulement total vers les océans 35



L’homme modifie les flux naturels à son profit : les activités anthropiques (du grec anthropôs, « homme ») prélèvent l’eau dans les différents réservoirs, modifiant ainsi les équilibres naturels, et rejettent des masses importantes d’eaux dites usées, c’est-à-dire polluées. Les modifications des flux sont essentiellement liées à l’urbanisation et aux pratiques agricoles d’irri-gation.

� Des modifications liées à l’urbanisation En effet, le rassemblement de populations de plus en plus nombreuses dans les métropoles pose entre autre le problème de l’approvisionnement en eau potable qui est prélevée dans les eaux superficielles et souterraines. De plus, l’extension des zones urbaines « imperméabilise » le sol : l’eau des précipitations s’infiltre difficilement et tend à ruisseler ce qui en cas de fortes pluies peut être d’ailleurs à l’origine d’inondations.

� Des modifications liées aux pratiques agricoles

La déforestation entraîne une désertification (document 1)

Les arbres jouent un rôle dans la pluviosité d’une région. Lorsque trop d’arbres sont abattus, le régime des pluies diminue, le ruissellement augmente ainsi que l’érosion des sols : la désertification s’installe.

Par exemple, la déforestation actuelle en Amazonie (20 000 à 25 000 km2 détruits par an) affecte le climat localement et pourrait bien avoir des répercussions mondiales. En effet, les Tropiques reçoivent les 2/3 des précipitations mondiales et sont source d’une évaporation importante qui permet la redis-tribution dur Terre de la chaleur (voir les acquis de seconde). Une modification du taux de boisement de l’Amazonie en raison de sa localisation pourrait par conséquent entraîner des modifications des échanges de chaleur assurés par le cycle de l’eau et perturber le climat de la planète.

L’irrigation nécessite des quantités importantes d’eau pouvant entraîner desprélèvements qui dépassent parfois les possibilités de renouvellement de la ressource (document 2)

L’eau prélevée pour assurer les productions agricoles est détournée de son cycle naturel et irrigue souvent des zones déficitaires en eau, où l’évaporation est forte. Les quantités prélevées ne sont pas négligeables aux regards des flux naturels, puisqu’ils représentent environ les 2/3 de la consommation totale d’eau douce. Certaines méthodes détournent tellement d’eau que l’équilibre qui devrait existé entre les apports d’eau et l’évaporation est modifié. Cela peut être à l’origine d’une véritable catastrophe écologique comme celle observée au niveau de la région de la mer d’Aral (voir exercice 1).


� À partir des informations contenues dans le document 1, construisez :• un schéma simplifié visualisant le rôle des arbres au niveau du cycle de l’eau• un schéma simplifié montrant les conséquences de la déforestation.

Dégagez les principales méthodes d’irrigation et leurs conséquences sur les flux naturels d’eau.


C Les modifications anthropiques des flux naturels d’eau et leurs conséquences


Document 1La déforestation

« Quelque 150 000 km2 de forêts, soit plus du quart de la surface de la France, disparaîtraient chaque année dans le monde.

Or, les arbres jouent un rôle important dans les processus de ruissellement, d’infiltration et d’évapotrans-piration et par voie de conséquence dans la pluviosité d’une région, car leurs racines retiennent l’eau dans les sols, et leurs feuilles en transpirant produisent et maintiennent une certaine humidité dans l’air. Ainsi, lorsque trop d’arbres sont abattus, le régime des pluies diminue, le ruissellement augmente et l’érosion des sols s’accélère, la terre n’étant plus retenue par les racines. Toute déforestation participe donc localement à la perturbation du cycle de l’eau, contribuant à la désertification de certaines régions peu arrosées du globe […]

Enfin, la disparition des forêts alluviales, qui jouent un rôle de filtre entre le milieu terrestre et les rivières, supprime un moyen naturel d’épuration des eaux, notamment vis-à-vis des nitrates. Une épaisseur de 30 mètres de forêt alluviale, par exemple, suffit en effet à empêcher la quasi-totalité des nitrates d’atteindre les eaux de la rivière.

Le remembrement, en cours depuis trois décennies, favorise lui aussi et pour les mêmes raisons le ruissel-lement et l’érosion des sols. Destiné à réduire la parcellisation des terres agricoles, et ainsi à favoriser la mécanisation, il consiste en effet à détruire haies, talus et fossés autrefois mis en place par les agriculteurs pour limiter ces effets néfastes… »

Document 2Les méthodes d’irrigation

« Certaines méthodes se contentent de mobiliser les eaux de crues des rivières ou les eaux de pluie. Elles interviennent peu sur le cours des rivières et déplacent peu les eaux dans l’espace […] Très utilisée en Asie, mais également en Afrique, notamment pour la culture du riz, la construction de tout un réseau de petits canaux et de digues permet de récolter les eaux de crue des rivières, de les distribuer en contrôlant leur niveau dans chaque parcelle et de les y retenir. […]

D’autres méthodes cependant consistent à pratiquer de véritables détournements d’eau. Le recours aux puits, notamment, permet de prélever toute l’année l’eau de certaines nappes souterraines, en d’autant plus grandes quantités que l’on sait aujourd’hui forer jusqu’à de grandes profondeurs et pomper l’eau mécaniquement. Une autre pratique consiste à détourner l’eau des rivières, et à la transporter par canaux, parfois très loin de son lieu de prélèvement, jusqu’à des régions moins bien dotées où elle manque. Enfin, une technique qui s’est beaucoup développée au cours du XXe siècle est la construction, sur le cours des rivières, d’immenses barrages capables de stocker d’énormes réserves d’eau. De tels aménagements offrent un accès quasi permanent à l’eau.

Mais, si elles permettent de bénéficier toute l’année de grandes quantités d’eau, de telles pratiques ne vont pas sans présenter des inconvénients : ainsi, la multiplication de canaux et réservoirs en tout genre accroît-elle la perte d’eau par évaporation ; en outre, les grands barrages modifient les régimes hydrauliques, la qualité des eaux et les équilibres de la flore et de la faune des cours d’eau sur lesquels ils sont établis. […] »



� La qualité biologique de l’eau est une priorité sanitaire

Dans la nature, l’eau n’est pas toujours source de vie, loin s’en faut. Elle véhicule en particulier nombre de micro-organismes, bactéries, virus et protozoaires en tout genre, qui y vivent et s’y développent, ainsi que nombre de parasites dont les hôtes ont besoin d’eau pour vivre ou se reproduire. Or de tels organismes peuvent engendrer des maladies parfois graves lorsqu’ils pénètrent dans le corps humain. L’eau est ainsi le vecteur de transmission privilégié de nombreuses maladies. Les micro-organismes abondent dans les eaux souillées par les déjections animales et humaines, et leur transmission à l’homme se fait par simple ingestion d’eau infectée. Ils se propagent donc rapidement dans les pays qui ne disposent pas de bonnes conditions d’hygiène.

• Certaines bactéries, notamment le colibacille responsable des colibacilloses (document 1) et le vibrion cholérique responsable du choléra, et certaines amibes, véritables parasites du corps humain, déclen-chent de fortes diarrhées. Si aucun soin n’est dispensé, ces pertes d’eau peuvent conduire à une déshydratation importante de l’organisme et entraîner la mort.

• La fièvre typhoïde est due elle aussi à une bactérie qui, outre des troubles digestifs, provoque une forte fièvre.

• L’Europe a beaucoup souffert par le passé d’épidémies dues à la mauvaise qualité de l’eau. La dernière d’entre elles fut une épidémie de choléra qui sévit au cours du XIXe siècle faisant des milliers de victimes. Mais aujourd’hui, ces épidémies sont surtout le drame des pays chauds qui ne disposent pas de latrines septiques, ni de traitements des eaux. Dans ces conditions en effet, les matières fécales des personnes malades contaminent rapidement les eaux de boisson consommées par les personnes saines…

• Les parasites pullulent dans les régions chaudes et humides, lieux de prédilection de leurs hôtes, mollusques ou larves d’insectes, dont certains affectionnent les canaux d’irrigation quand d’autres préfèrent les eaux courantes ou encore les eaux stockées. Ces parasites sont transmis à l’homme par pénétration à travers la peau. La bilharziose par exemple, endémique en Afrique et en Asie, provoque des troubles graves du foie, de la vessie et des intestins. Elle est due à un tout petit ver, le schistosome, qui vit aux dépens de certains mollusques se développant dans les eaux stagnantes. Ces mollusques prolifèrent dans les champs irrigués où ils infectent les paysans qui y travaillent sans protection.

• L’agent responsable du paludisme, le plasmodium, est un protiste qui ne vit pas dans l’eau. Il parasite un moustique qui lui en a besoin et qui se satisfait de la moindre eau stagnante. Cette maladie, trans-mise à l’homme par la simple piqûre d’un moustique infecté, se traduit par des accès intermittents de fortes fièvres.

Dans le monde, environ 6 millions d’enfants meurent chaque année des suites de gastro-entérites, 100 millions de personnes souffrent en permanence de gastro-entérites hydriques, 260 millions d’individus sont atteints de bilharziose, 2 à 3 millions de décès sont observés chaque année parmi les 700 et 800 millions de sujets impaludés. La raison principale de cette situation catastrophique est la pau-vreté. Nombre de populations ne disposent pas d’eau potable, les aménagements indispensables aux traitements des eaux usées et à la fabrication d’eau potable étant trop coûteux, ni même des soins que ces affections nécessitent, les infrastructures médicales n’étant pas suffisantes.

L’accès à une eau de qualité semble donc être un enjeu socio-économique majeur du XXIe siècle.


A Des normes de potabilité garantissent la qualité de l’eau distribuée

La gestion de l’eau


Document 1

La colibacillose est une infection digestive liée au colibacille ou Escherichia coli. Cette bactérie est normalement présente dans l’intestin, où elle prolifère sans donner aucun trouble et participe aux pro-cessus d’assimilation digestive. L’infection digestive peut se déclencher si les défenses immunitaires sont affaiblies ou si le germe est particulièrement virulent : la source de l’infection est alors généralement liée à la consommation d’eau ou de nourriture contaminée. Dans certains cas extrêmes, si la muqueuse intestinale est altérée, le colibacille peut passer dans la circulation sanguine et envahir divers organes. Il se comporte alors comme un virulent agent d’infection.

Document 2Ce que dit la loi en France :Une eau potable est une eau que l’on peut boire sans risque pour la santé.

Afin de définir une eau potable, des normes ont été établies qui fixent les teneurs à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives et pouvant être présentes dans l’eau.

Les paramètres pris en compte sont les paramètres microbiologiques et deux paramètres physico-chimiques : les nitrates et les pesticides.

Les paramètres microbiologiques : l’eau contient naturellement des microorganismes issus de l’activité biologique. Certains de ces microorganismes sont pathogènes pour l’homme. Le contrôle de la qualité biologique de l’eau est basée sur la recherche des « germes témoins de contamination fécale » non directement pathogènes mais dont la présence laisse supposer l’existence de microorganismes pathogènes pour l’homme.

Une eau est conforme aux limites de qualité microbiologique quand il y’ absence d’Escherichia coli et d’entérocoques dans un échantillon de 100 mL d’eau.

Les nitrates :

La présence de nitrates peut avoir plusieurs origines : une origine liée aux activités humaines (rejets industriels, agricoles, urbains) ou une origine naturelle.

La limite de qualité est fixée à 50 mg/L. Elle est fondée sur les recommandations de l’organisation mondiale de la santé (OMS)

Les pesticides :

L’exposition chronique aux pesticides constitue le principal facteur de risque. Il s’agit d’un risque à long terme difficile à estimer car lié à la consommation de doses très faibles mais répétitives. Il pourrait être à l’origine de cancers, de troubles du système nerveux ainsi que des troubles de la reproduction. L’OMS a défini des valeurs guides pour certains pesticides dans l’eau potable (exemple : atrazine : 2µg/L)

D’après ministère de la santé et de la solidarité (la qualité de l’eau potable en France).




� Interpréter l’analyse de l’eau distribuée dans votre commune

Le Code de la santé publique impose de manière générale aux gestionnaires d’un réseau public de distribution d’eau le respect de normes de qualité qui garantissent la potabilité de l’eau fournie au robinet de l’usager.

Pour atteindre cet objectif, le distributeur est d’abord astreint à une surveillance continuelle de la qualité des eaux brutes prélevées dans les milieux naturels à des fins d’alimentation humaine (art. R. 1321-5 et annexe 13-2 du Code de la santé publique, issue de la directive 75/440/CEE). En effet, des eaux brutes trop polluées ne peuvent pas servir à cet usage. Les autres eaux brutes doivent subir un traitement de potabilisation, adapté à leurs caractéristiques, afin de satisfaire aux références de qualité auxquelles doit satisfaire l’eau distribuée au robinet (art. R. 1321-2 et annexe 13-1 du Code de la santé publique).

Chaque commune de France doit pouvoir vous tenir informer des analyses effectuées le mois précé-dent (voir document). Ce sont donc des informations fournies a posteriori. Elles répondent aux normes européennes en vigueur depuis 1975, et dans le cas d’une pollution quelconque qui ne garantisse plus la potabilité, il incombe aux élus de prendre des mesures pour informer la population et assurer l’approvisionnement en eau potable.

Sept catégories de paramètres sont ainsi définies pour garantir la qualité de l’eau distribuée :

• Les paramètres organoleptiques :Il s’agit de la saveur, de la couleur, de l’odeur et de la transparence de l’eau. Ils n’ont pas de signification sanitaire mais par leur dégradation peuvent indiquer une pollution ou un mauvais fonctionnement des installations de traitement ou de distribution. Ils permettent au consommateur de porter un jugement succinct sur la qualité de l’eau.

• Les paramètres en relation avec la structure de l’eau :Ce sont eux qui font l’identité de base de l’eau. Ils sont essentiellement représentés par les sels minéraux (calcium, sodium, potassium, magnésium, sulfates...).On mesure la conductivité, le titre alcalimétrique, la quantité de chlorures et de sulfates.

• Les paramètres indésirables :Sont dites indésirables certaines substances qui peuvent créer soit un désagrément pour le consomma-teur : goût (matières organiques, phénols, fer...), odeur (matières organiques, phénols...), couleur (fer, manganèse...), soit causer des effets gênants pour la santé (nitrates, fluor).L’exemple des nitrates : Nombre guide : 25 mg/l, concentration maximale : 50 mg/l En France, actuellement, une eau contenant plus de 50 mg/l de nitrates est officiellement non potable. Cependant, on estime que la consommation d’une eau ayant une teneur en nitrates comprise entre 50 et 100 mg/l peut être tolérée, sauf pour les femmes enceintes et les nourrissons. Au-delà de 100 mg/l, l’eau ne doit pas être consommée. Les populations concernées doivent être informées dans les meilleurs délais et par tous les moyens adaptés. Les effets néfastes des nitrates sur la santé : l’ingestion de nitrates à fortes doses est susceptible, sous certaines conditions, de perturber l’oxygénation du sang chez les nourrissons (« maladie bleue », ou méthémoglobinémie). Par ailleurs, ils sont suspectés de participer à l’apparition de cancers digestifs. Les effets néfastes des nitrates sur l’écosystème : associés au phosphore, les nitrates modifient le comportement de certaines espèces végétales. Dans les eaux douces, ils participent aux phénomènes de prolifération d’algues microscopiques (eutrophisa-tion), préjudiciables aux traitements de potabilisation et à la sécurité des baignades (diminution de la transparence de l’eau). Dans les eaux de mer, cette eutrophisation se manifeste par des accumulations importantes d’algues vertes sur les plages.

• Les paramètres toxiques :Une pollution industrielle du captage ou une dégradation des réseaux de distribution peut entraîner la présence d’éléments toxiques dans l’eau, dangereux pour la santé en cas de consommation régulière. Ils sont essentiellement représentés par les métaux lourds (plomb, nickel, mercure, chrome, cyanure, cadmium, arsenic...).

18


Ana

lyse

s lé

gale

s de

l’ea

u di

spon

ible

s da

ns le

s m

airi

es

IDEN

TIFI

CATI

ON

DE

L’ÉC

HA

NTI

LLO

N

Com

mun

e :

Dépa

rtem

ent :

Lieu

de

prél

èvem

ent :

- So

urce

Orig

ine

de l’

eau

: sou

rce

capt

éeEa

u br

ute

Eau

prél

evée

le 1

6/08

/199

8 à

10h0

0Pr

élev

eur :

M.

Eau

reçu

e le

16/

08/1

998

à 11

h30

Préc

ipita

tions

dep

uis

10 jo

urs

: zér

oTe

mpé

ratu

re a

tmos

phér

ique

: 25

° C

Tran

spor

t pré

lève

men

t bac

tério

. : g

laci

ère

Anal

yse

com

men

cée

le 1

6/08

/199

8 à

11h3

5

Sulfa

tes

en S

O42-

Calc

ium

en

Ca2+

Mag

nési

um e

n M

g2+

Fer t

otal

en

FeCo

ntrô

le c

him

ique

de

la p

ollu

tion

Mat

. org

an. e

n m

ilieu

alc

alin

Amm

onia

que,

sel

s am

mon

iaca

ux e

n N

H 3N

itrite

s en

NO

2-

Nitr

ates

en

NO

3-

Phos

phat

es e

n P 2O

5

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

109,

0014

0,00

11,6

00,

42

12,4

0né

ant

néan

t3,

65né

ant

AN

ALY

SE C

HIM

IQU

E

Exam

en p

hysi

que

Turb

idité

Coul

eur

Ode

urDé

pôt :

asp

ect-

natu

rePH

éle

ctro

mét

rique

Rési

stiv

ité à

20

degr

és c

elsi

usD

egré

s et

tit

res

dive

rsDe

gré

hydr

omét

rique

tota

l (TH

)De

gré

hydr

omét

rique

mag

nési

enTi

tre

alca

limét

rique

sim

ple

(TA)

Titr

e al

calim

étriq

ue c

ompl

et (T

AC)

Min

éral

isat

ion

Carb

onat

es e

n CO

32-

Hydr

ogén

ocar

bona

tes

en H

CO3-

Chlo

rure

s en

CI-

gout

tes

mas

tic

Ohm

.cm

-1

mg.

1-1

mg.

1-1

mg.

1-1

330

inco

lore

inod

ore

nota

ble

7,56

1280

39,7

54,

75 nul

29,7

5

néan

t36

9,95

55,0

0

AN

ALY

SE B

ACT

ÉRIO

LOG

IQU

E

Résu

ltat

s da

ns 1

ml

Ger

mes

tota

ux a

près

24

h à

37 d

egré

s

200

Ger

mes

tota

ux a

près

72

h à

22 d

egré

s

750

Résu

ltat

s da

ns 1

00 m

lBa

ctér

ies

colif

orm

es

9

Esch

eric

hia

coli

néan

tSt

rept

ocoq

ues

féca

ux

4Cl

ostr

idiu

m s

ulfit

oréd

ucte

urs

néan

tRe

cher

che

de b

acté

riop

hage

s fé

caux

nég

ativ

eBa

ctér

ioph

ages

col

i (da

ns 5

0 m

l)

nég

ativ

eBa

ctér

ioph

ages

shi

gella

(dan

s 50

ml)

n

égat

ive

• La

turb

idité

mes

ure

l’abo

ndan

ce d

e pa

rtic

ules

en

susp

ensi

on d

ans

l’eau

(arg

iles,

mat

ière

s or

gani

ques

…),

par u

ne m

étho

de u

tilis

ant l

e m

astic

.•

Le d

egré

hyd

rom

étriq

ue e

st la

dur

eté

de l’

eau.

TH e

st la

som

me

des c

once

ntra

tions

ca

lciq

ue e

t mag

nési

enne

. Le

degr

é hy

drom

étriq

ue m

agné

sien

est

la te

neur

en

sels

de

mag

nési

um.

• Le

s tit

res

alca

limét

rique

s TA

et T

AC s

ont l

iés

à la

tene

ur d

e l’e

au e

n hy

drox

ydes

(O

H- ), c

arbo

nate

s (C

O32-

), hy

drog

énoc

arbo

nate

s (H

CO3- ).



Si vos canalisations sont en plomb (installations anciennes), l’eau, surtout si elle est acide, peut le dis-soudre. Le plomb expose au risque de saturnisme, intoxication chronique pouvant modifier l’humeur (irritabilité), le sommeil et une diminution des capacités intellectuelles. La teneur en plomb est limitée actuellement à 50 microgrammes/litre. La prochaine directive européenne (attendue pour la fin 98) fixera cette limite à 10 microgrammes/l (à échéance 10 ans). La France devra rénover environ 40 000 km de canalisations pour se mettre aux normes...

• Les paramètres microbiologiques :L’eau ne doit contenir ni microbes, ni bactéries pathogènes, ni virus qui pourraient entraîner une conta-mination biologique et être la cause d’une épidémie.Les pollutions microbiologiques ne sont pas rares : d’après l’Institut Français de l’Environnement, plus de 17 millions de personnes ont consommé en 1997 une eau ponctuellement polluée par des streptocoques fécaux ou des coliformes. Dans ce domaine, on manque encore d’études épidémiologiques.

• Les paramètres concernant les pesticides :Souvent due à l’utilisation de produits destinés à la lutte contre les parasites, les insectes ou comme herbicides, la présence de pesticides et des produits apparentés dans l’eau est limitée à des doses infimes, à titre préventif pour la santé. La réglementation fixe à 0,1 microgramme/l la concentration maximale par substance individuelle et à 0,5 microgramme/l le total des substances mesurées. À forte dose, la toxicité sur l’homme (travailleurs exposés professionnellement) et les animaux est largement prouvée. Les pathologies les plus souvent décrites sont des cancers. En revanche, les effets liés à l’ingestion de faibles teneurs, aussi bien dans l’alimentation que dans l’eau distribuée, restent encore peu connus. On suspecte les pesticides de « perturber les régulations hormonales et d’accroître le risque de cancers du sein, de la prostate et du testicule » (étude de De Hayo et Van der Werf citée par Eurêka no 36 octobre 98), et de diminuer la fertilité masculine.

• Les paramètres concernant les eaux adoucies :Des seuils de teneurs en calcium et en magnésium (dureté) et d’alcalinité (pH) ont été fixés pour que l’eau adoucie convienne à la consommation humaine.


Indiquer ce qu’est une eau potable� Expliquer quelles peuvent être les conséquences d’une pollution biologique de l’eau.




Sché

ma

du s

ystè

me

d’ap

prov

isio

nnem

ent

en e

au p

otab

le e

t as

sain

isse

men

t de

s ea

ux u

sées

(L. B

eaud

ouar

d)


� Les réservoirs sont en relation :l’eau est en mouvement

• Les eaux superficielles sont constituées par les eaux des ruisseaux, rivières, fleuves, étangs, lacs, barrages-réservoirs et glaciers. Mais il ne faut pas oublier que c’est l’eau des précipitations (eau météo-rique) qui est à l’origine des eaux superficielles, et qu’elles se trouvent en contact étroit avec le sol d’un côté et l’atmosphère de l’autre. La frontière entre eau souterraine, eau superficielle et eau atmosphérique est donc passablement floue, les eaux de sources venant encore compliquer le problème !Les fleuves et les rivières, outre les eaux de pluie, sont alimentés par les nappes souterraines, surtout mises à contribution en été quand les pluies sont beaucoup plus faibles. Les débits des fleuves et des rivières vont donc varier entre deux extrêmes : étiages et crues. En période de sécheresse annuelle, leur débit est minimum et quasiment exclusivement fourni par les eaux souterraines (période d’étiage). Dans le cas de la Seine et de la Marne, l’étiage débute en juillet et passe par un maximum en octobre pour ne terminer réellement que fin novembre. Les pluies recommençant et la fonte des neiges venant aggraver le processus, on arrive ensuite dans la période des crues, dont le maximum se situe généralement vers le mois de février. Le débit diminue ensuite jusqu’à l’étiage suivant. Le débit peut ainsi varier de façon considérable ; dans le cas de la Seine à Paris, il peut aller de 45 m3.s-1 en étiage sévère à 2 403 m3.s-1 en période de crue maximale, soit un facteur 50.L’Homme se trouvant donc parfois trop riche en eau, et parfois trop pauvre, les besoins ne peuvent être assurés et régulés que par la construction de barrages-réservoirs et par la réutilisation des eaux prélevées.

Les réserves d’eaux superficielles peuvent être naturelles (lacs) ou artificielles (barrages-réservoirs). Le fonctionnement des étangs et des lacs fait partie du régime naturel des cours d’eau et leur effet de régulation est donc très limité. Ils peuvent cependant être utilisés pour la création de réserves artificielles. Les barrages présentent en outre l’avantage de réguler les crues en hiver car ils se remplissent à ce moment là. Ils jouent aussi un rôle très important dans la production d’énergie électrique et trouvent leur utilité dans l’alimentation des voies navigables qui, sans eux, seraient inutilisables une bonne partie de l’année. Contrairement à leur réputation, leur rôle dans l’écrêtement des crues importantes reste très modeste et la région parisienne reste très vulnérable aux grandes inondations.Ce sont les eaux de source et superficielles qui vont être captées (par drains, à l’exutoire naturel, par puits ou par prise d’eau dans le cas des eaux superficielles), à partir de leur gisement souterrain, d’un lac ou d’un cours d’eau, et amenées (on parle d’adduction d’eau) dans les usines de traitement pour être transformées en eau potable.Lorsque l’eau superficielle pénètre dans le sol, une partie est retenue à la surface des grains de terre (capacité de rétention du sol) et l’autre partie percole en direction du sous-sol sous l’action de la pesanteur. Cette percolation dépend de la perméabilité du terrain et peut se dérouler lentement et régulièrement (perméabilité en petit) ou de façon plus irrégulière, dans des larges fissures ou des cavernes (perméabilité en grand), comme dans le cas de l’Aven Armand, du gouffre de Padirac ou des grottes des Causses. L’eau qui a ainsi pénétré dans le sol forme des nappes souterraines.

• Les eaux souterraines (document 1) proviennent de l’infiltration des eaux de pluie dans le sol. Celles-ci s’insinuent par gravité dans les pores, les microfissures et les fissures des roches, humidifiant des couches de plus en plus profondes, jusqu’à rencontrer une couche imperméable. Là, elles s’accumulent, remplissant le moindre vide, saturant d’humidité le sous-sol, formant ainsi un réservoir d’eau souterraine appelé aquifère ou nappe phréatique. La nappe chemine en sous-sol sur la couche imperméable, en suivant les pentes, parfois pendant des dizaines voire des centaines de kilomètres, avant de ressortir à l’air libre, alimentant une source ou un cours d’eau. Les nappes d’eaux souterraines peuvent être de deux types selon qu’elles circulent sous une couche perméable ou non. Les nappes phréatiques situées sous un sol perméable sont dites libres. Au-dessus de la nappe en effet, les pores du terrain perméable ne sont que partiellement remplis d’eau, le sol n’est pas saturé, et les eaux de pluie peuvent toujours l’imprégner davantage. Aussi, le niveau de la nappe peut-il monter ou baisser à son aise. De telles nappes peuvent donc contenir des volumes d’eau variables.


B L’eau est prélevée dans des réservoirs naturels situés en surface ou en profondeur



Doc

umen

t 1

Dans

la re

char

ge d

e la

nap

pe, l

e so

l et l

es ê

tres

viv

ants

joue

nt u

n rô

le im

port

ant.

L’eau

de

plui

e (P

) sat

ure

tem

pora

irem

ent l

a co

uche

supe

rfici

elle

du

sol.

Une

par

tie d

e ce

tte

eau

est f

ixée

par

le

s org

anis

mes

, une

aut

re e

st re

stitu

ée à

l’at

mos

phèr

e (E

TP :

évap

otra

nspi

ratio

n). U

ne a

utre

enf

in re

ste

dans

le so

l et s

’infil

trer

a lo

rs d

es p

réci

pita

tions

abo

ndan

tes.

L’eau

s’ac

cum

ule

dans

un

aqui

fère

por

eux

et p

erm

éabl

e si

tué

au-d

essu

s d’

un s

ubst

rat i

mpe

rméa

ble.


En revanche, les nappes phréatiques situées entre deux couches imperméables sont dites captives car leur niveau ne peut monter, l’eau ne pouvant s’insinuer dans un sol imperméable. Ces nappes n’ont qu’un lien ténu avec la surface par où elles sont alimentées et qui correspond à la zone où la couche perméable affleure. De telles nappes se renouvellent donc plus lentement que les nappes libres. Elles sont en général profondes, quelques centaines de mètres et plus, et si leur pente est forte, l’eau y est sous pression. La pression est même parfois suffisante pour que le creusement d’un puits permette à l’eau de jaillir en surface : une telle nappe est alors dite artésienne.

L’eau remplit progressivement les moindres interstices, les pores de la craie, les petites fissures des granites ou des calcaires durs, ou encore les vides laissés entre les grains de sable ou de graviers. Les nappes ainsi formées ne sont jamais des étendues d’eau libre, mais des couches de terrain saturées d’eau. Leur écoulement est paresseux et les distances parcourues peuvent être très longues. Ce lent voyage permet au flux de l’eau de se régulariser, et aux nappes d’alimenter de manière régulière les cours d’eau, malgré le caractère erratique des pluies. Même en période de sécheresse, elles peuvent parfois continuer à ravitailler les cours d’eau pendant des années. Sous nos latitudes, les aquifères sont alimentés principalement en hiver car durant cette période le phénomène d’évaporation est faible, l’humidité des sols favorise l’infiltration, et les plantes, qui vivent au ralenti, consomment peu d’eau. Les eaux souterraines reconstituent donc leurs réserves à cette époque de l’année. En été en revanche, elles n’accumulent plus d’eaux nouvelles et leur niveau baisse (document 2). Mais elles continuent à alimenter les cours d’eau sauf lorsque l’hiver a été trop sec, auquel cas elles peuvent se tarir. Il n’est donc pas recommandé de puiser dans une nappe sans en connaître au préalable le comportement, si l’on ne veut pas risquer un épuisement irréversible. Certaines nappes, notamment, ne sont plus du tout approvisionnées en eau aujourd’hui : leur exploitation, comme celle de n’importe quel gisement fossile (pétrole, charbon, gaz,…), ne peut donc que conduire à leur assèchement progressif. C’est le cas par exemple des nappes profondes et captives de certains bassins sédimentaires qui ne sont quasiment plus en relation avec le réseau hydrologique superficiel et que les eaux de pluie ne peuvent atteindre. C’est aussi le cas de certaines nappes libres des régions désertiques, comme celles des grès nubiens du nord de l’Afrique ou celle de l’Alti Plano en Bolivie : ces nappes se sont formées alors que ces régions bénéficiaient d’un climat plus clément mais aujourd’hui les pluies sont trop rares pour pouvoir les alimenter.


� Indiquer les réservoirs exploités par l’Homme. Expliquer comment fonctionne une nappe phréatique.



Document 2Relations entre une source et une nappe en Bretagne

A : Répartition des pluies sur 26 mois. Hauteurs en mètres. En sombre, la fraction qui s’infiltre et/ou qui ruisselle.

B : Saturation du sol en mm.C : Profondeur du toit de la nappe en mètres, dans un forage situé à 400 m de la source.D : Quantité d’eau exhaurée par mois (103.m3).

Le fonctionnement de la source suit les variations de la pluviométrie mais avec un certain retard.La nappe se recharge en hiver.

Remarque : cette source est située dans une région très agricole et fournie une eau trop riche en nitrates pour être potable.



L’exploitation d’une nappe souterraine et ses conséquences : la gestion quantitative d’une nappe.

L’alimentation en eau des grandes villes fait largement appel aux eaux souterraines. Ainsi, 77 % de l’eau qui approvisionne l’agglomération bordelaise est fournie par 3 aquifères (formations éocènes perméables) exploitées par 96 forages. Les 23 % restants proviennent du captage de 13 sources.L’exploitation d’une nappe provoque de profondes perturbations hydrogéologiques, qu’une gestion rigoureuse doit prendre en compte sous peine d’une dégradation qualitative et quantitative de la ressource.

Document 1


B

A

M

Bordeaux

5

0

-5

05

10

15

20

3025

2015

10

25

10

5

2,5

2,5

510

1520 25 30

Leyre

Garonne

Dordogne

30

Océan Atlantique La Leyre La GaronneBordeaux

SO NE

BA

0 m

-500 m

Oc

éa

n

At

la

nt

iq

ue

Sables

courbe hydro-isohypse(altittude en m)

ligne d’écoulementdes eaux

abscence de terrainseocènes (voir coupe)

localisationde la coupe

crête piezométrique

Calcaires, grès, marnes

Calcaires, grès formations éocènes perméablesSables

Marnes

Calcaires secondaires

10

M

A B0 25 km

0 10 20 km

La nappe de Bordeaux. Surface piézométrique (se dit du niveau atteint par l’eau dans un forage, un puits, réalisé dans une nappe) de la nappe des sables éocènes de Gironde. Les formations perméables de l’éocène (début de l’ère tertiaire,-55 à -40 millions d’années) sont localisées sur la coupe géologique schématique réalisée selon A-B.


Document 2

Effet de pompages excessifs dans la nappe de Bordeaux entre 1965 et 1984 : Le pompage provoque un abaissement local (ou cône de rabattement) de la nappe. La surexploitation d’une nappe peut modifier l’écoulement de celle-ci, ce qui est parfois grave au voisinage d’un fleuve ou en bordure de mer, lorsque l’abaissement de la surface permet l’arrivée dans la nappe, jusqu’alors protégée, d’eaux fluviatiles plus ou moins polluées ou d’eaux salées. On dit alors que la nappe est contaminée.


A

BBordeaux

1965

92 000 m3.j-1

N3025201510

5

101520

25

30

5

A

B

1984

142 500 m3.j-1

3025201510

5

-5

10

-10

15

2025

0

5

SO NEABm

+10

0

-10

niveau piézométrique en 1965niveau piézométrique en 1984

forages d'exploitation

Garonne



� Des traitements sont nécessaires pour rendre l’eau potable

Pour devenir potables, les eaux prélevées doivent êtres traités en fonction des polluants et des risques, qui sont différents suivant les lieux.

1. Dégrillage et tamisageL’eau passe à travers des grilles. Les grosses particules (branches, feuilles…) y sont retenues.

2. FloculationAprès l’ajout de produits coagulants, les particules s’agglomèrent pour former une masse appelée flocons ou floc.

3. DécantationDevenus plus lourds que l’eau ces flocons de particules s’accumulent dans le bac de décantation.

4. Rééquilibrage physique et minéralLa présence du calcaire est indispensable à la fois pour donner du goût à l’eau et lui assurer des quali-tés nutritionnelles, mais aussi protéger les canalisations. Le calcaire doit être en quantité limitée. Il est parfois nécessaire d’en ajouter ou d’en enlever.

5. FiltrationLes particules qui n’ont pas été retenues en décantation restent sur un filtre de sable fin. Le contact avec la flore bactérienne contenue dans le sable a pour effet de les détruire (oxydation de la matière organique).

6. OzonationL’injection d’ozone (O3) dans l’eau détruit les dernières bactéries et les virus (voir tableau en dessous). Le goût est restauré. Cet oxygène activé est fabriqué dans un ozonateur au moment de son utilisation. Diffusé dans l’eau, il détruit tous les germes, restaure le goût et donne à l’eau un aspect bleuté sur une grande profondeur.

7. Reminéralisation (rééquilibrage)Les pesticides sont retirés de l’eau grâce à une filtration sur charbons actifs. En fonction de la qualité obtenue alors, on ajuste la quantité de sels minéraux en trop ou manquants.

Applications potentielles des principaux désinfectants

Agent désinfectant Chlore Chloramines Dioxydede chlore Ozone UV

Inactivation des bactéries ++ + ++ +++ ++

Inactivation des virus +++ + ++ +++ ++

Inactivation des kystes de protozoaires 0 0 0 + +++

Effet rémanent + ++ + 0 0

0 sans effet, + effet positif faible, ++ effet positif moyen, +++ effet positif excellent

28



1. D

égri

llage

et

tam

isag

eL’e

au p

asse

à tr

aver

s des

gril

les.

Les g

ross

es p

artic

ules

(bra

n-ch

es, f

euill

es…

) y s

ont r

eten

ues.

2. F

locu

lati

onAp

rès

l’ajo

ut d

e pr

odui

ts c

oagu

lant

s, le

s pa

rtic

ules

s’a

gglo

-m

èren

t pou

r for

mer

une

mas

se a

ppel

ée fl

ocon

s ou

floc

.

6. O

zona

tion

L’in

ject

ion

d’oz

one

dans

l’e

au d

étru

it le

s de

rniè

res

bact

érie

s et

les

ger

mes

pa

thog

ènes

. Le g

oût e

st re

s-ta

uré.

Cet

oxy

gène

act

ivé

se fa

briq

ue a

u m

omen

t de

son

utili

satio

n. D

iffus

é da

ns

l’eau

, il d

étru

it to

utes

les

bact

érie

s, in

activ

e le

s viru

s, re

stau

re le

goû

t et d

onne

à

l’eau

un

aspe

ct b

leut

é su

r un

e gr

ande

pro

fond

eur.

7. R

emin

éral

isat

ion

Rééq

uilib

rage

Les

pest

icid

es s

ont

retir

és d

e l’e

au a

près

lafil

trat

ion

par

pass

age

dans

des

filt

res

à ch

arbo

n ac

tif e

toz

onat

ion.

Les

étap

es d

e tr

aite

men

t de

s ea

ux d

esti

nées

à

la c

onso

mm

atio

n hu

mai

ne (b

assi

n de

Ren

nes)


La pollution de l’eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et (ou) perturbe l’éco-système aquatique. Elle peut concerner les eaux superficielles (rivières, plans d’eau) et/ou les eaux souterraines.

Elles ont comme principales origines : l’activité humaine, les industries, l’agriculture (document 1), les décharges de déchets domestiques et industriels.

Elle se manifeste principalement, dans les eaux de surface, par :

• Une diminution de la teneur en oxygène dissous (documents 1 et 2)Les matières organiques, essentielles à la vie aquatique en tant que nourriture, peuvent devenir un élément perturbateur quand leur quantité est trop importante. En effet, elles vont être dégradées par des bactéries et consommer naturellement de l’oxygène dissous des rivières, privant ainsi les organismes aquatiques. Parmi les substances qui entraînent une importante consommation d’oxygène, notons en particulier les sous-produits rejetés par l’industrie laitière, le sang rejeté par l’industrie de la viande, les déchets contenus dans les eaux usées domestiques… Cette diminution de l’O2 dissous peut provoquer dans certains cas des mortalités importantes de poissons.

• La présence de produits toxiquesRejetées sous différentes formes, ces substances provoquent des effets qui peuvent être de deux formes :- Effet immédiat ou à court terme conduisant à un effet toxique brutal et donc à la mort rapide de différents organismes,- Effet différé ou à long terme, par accumulation au cours du temps, des substances chez certains

organismes.La plupart des produits toxiques proviennent de l’industrie chimique, de l’industrie des métaux, de l’activité agricole et des décharges de déchets domestiques ou industriels.

La pollution des eaux de surface se manifeste également par :

• Une prolifération d’alguesBien que la présence d’algues dans les milieux aquatiques soit bénéfique pour la production d’oxygène dissous, celles-ci peuvent proliférer de manière importante et devenir extrêmement gênantes en démar-rant le processus d’eutrophisation. Les algues se nourrissent de matières minérales : phosphore sous forme de phosphate, ainsi qu’azote (ammonium, nitrates et azote gazeux), carbone (gaz carbonique) et d’autres éléments minéraux. La présence excessive de ces éléments est essentiellement liée aux activités humaines, à l’agriculture et à l’industrie.

• Une modification physique du milieu récepteurLe milieu peut être perturbé par des apports aux effets divers :- Augmentation de la turbidité de l’eau (ex. lavage de matériaux de sablière ou de carrière),- Modification de la salinité (ex. eaux d’exhaure des mines de sel),- Augmentation de la température (ex. eaux de refroidissement des centrales nucléaires).

• La présence de bactéries ou virus dangereuxLes foyers domestiques, les hôpitaux, les élevages et certaines industries agro-alimentaires rejettent des germes susceptibles de présenter un danger pour la santé. L’ensemble des éléments perturbateurs décrits ci-dessus parviennent au milieu naturel de deux façons différentes :- Par rejets bien localisés (villes et industries) à l’extrémité d’un réseau d’égouts,- Par des rejets diffus (lessivage des sols agricoles, des aires d’infiltration dans les élevages, décharges…)

L’introduction de rejets dans le sous-sol provoque une pollution des eaux souterraines qui est carac-térisée par :- Une propagation lente et durable (une nappe est contaminée pour plusieurs dizaines d’années)- Une grande difficulté de résorption ou de traitement.


C L’eau de surface est particulièrement sensible aux pollutions


Document 1

Les rejets d’origine industrielle ou domestique sont susceptibles d’êtres rejetés dans les cours d’eaux. On observe alors une modification transitoire de la qualité de l’eau. Ici, la source de pollution est d’origine organique, après une laite-rie. Dans les écosystèmes, de nombreux micro-organismes sont capables de minéraliser la matière organique, ce qui donne aux milieux aquatiques une capacité d’autoépuration. Cependant, un apport excessif de matières organiques appauvrit le milieu en oxygène (consommé en excès par les bactéries) et déclenche le processus d’eutrophisation, conduisant à court terme à une modification de la faune et de la flore puis à plus long terme à la mort de l’écosystème.

Une pollution peut être détectée par l’analyse physico-chimique de l’eau. Mais les substances polluantes ne sont parfois déversées que par intermittence, ou bien que nocives, sont en quantité trop faibles pour être aisément décelables.Ces inconvénients conduisent à utiliser une autre méthode d’appréciation de la qualité biologique des eaux, fondée sur des inventaires zoologiques et phytologiques, une pollution se traduisant toujours par une raréfaction, voire par la disparition d’espèces animales ou végétales parmi les plus sensibles.L’identification précise d’une espèce est souvent difficile et de peu d’intérêt pour le but recherché. On se limite à des critères de détermination simples qui conduisent à distinguer des unités de classification, correspondant selon les cas, à une espèce, un genre, une famille ou un ordre. Le tableau-type ci-dessous (document 2) s’appuie sur des ensembles d’animaux de la faune classique des cours d’eau. Ils sont classés par ordre de sensibilité décroissante à la pollution, dont ils constituent de bons indicateurs.



Un exemple : La pollution des eaux par les produits phytosanitaires en France

En France, plus de 200 substances actives différentes de produits phytosanitaires sont observées dans les eaux superficielles et souterraines, à des teneurs variables, sans toutefois permettre de conclure sur les tendances globales d’évolution de la pollution.

Le réseau d’observation des cours d’eau et plan d’eau a travaillé en 2002 sur 624 points de mesure en France, avec au minimum 4 prélèvements par an, donnant les résultats suivants :

3% des points de mesure sans détection de pesticides, 51% des points de mesure considérés comme de qualité très bonne à bonne pour la vie des organismes et la production d’eau potable, 38% des points de mesure considérés comme de qualité moyenne à médiocre et 8% des points de mesure considérés comme de qualité mauvaise qui ne peut plus satisfaire à la production d’eau potable et met en danger les équilibres écologiques. Les principaux pesticides observés sur ces sites sont des herbicides dont plusieurs ont été interdits depuis lors (atrazine et diuron, interdits depuis 2003).

L’origine de ces produits phytosanitaires est principalement agricole. ll convient d’ajouter que l’utilisation de désherbants à usages autres qu’agricoles contribue aussi à la pollution des eaux par les produits phytosanitaires : les services espaces verts des municipalités, les jardiniers amateurs, la SNCF, les DDE, les golfs, les VNF (Voies Navigables de France), les terrains de l’armée, etc. sont aussi des utilisateurs non négligeables. D’autant plus que les surfaces traitées sont soit très peu perméables, soit très drainées et en contact presque direct avec les réseaux d’eaux superficielles.

Depuis 1989 s’applique en France une directive européenne qui limite à 0,1 microgramme par litre la concentration de produits phytosanitaires admissible dans les eaux destinées à la consommation humaine. L’utilisation de zones tampons pour retenir la migration des produits vers les cours d’eau est alors envisagée, en complément des bonnes pratiques de traitement. L’efficacité des surfaces enherbées est aujourd’hui démontrée expérimentalement, en revanche l’intérêt des zones boisées et humides reste à examiner. Par ailleurs, le devenir de ces substances dans les fossés est également très mal connu ; toutefois une première expérience sur le rôle des fossés s’est révélée prometteuse. Les recherches sur le rôle joué par ces connexions hydrauliques et la rivière s’intensifient.

Des travaux ont également mis en évidence une efficacité certaine des zones enherbées pour retenir des produites aux propriétés variées. Des essais ont été menés en Loire-Atlantique sur des bandes herbeuses de différentes largeurs ; ils ont démontré que le transfert d’eau diminue de 43 à 87 % avec une bande de 6 m de large, et de 85 à 99 % lorsque la largeur est portée à 18 m ; les matières en suspension sont également piégées, jusqu’à plus de 99 % dans certains essais ; enfin les six produits testés voient leur transfert limité de 44 à 99 % par la présence d’une bande de 6 m.

Ces molécules se retrouvent adsorbées à la surface des particules en suspension. Mais probablement aussi, et ceci reste à démontrer aujourd’hui, fixées sur la matière organique à la surface de ces bandes. Cet effet est particulièrement notable à l’occasion des premières pluies provoquant un ruissellement après traitement, qui engendre l’essentiel des transferts.



On recherche parmi les animaux récoltés, ceux qui sont le plus sensibles à la pollution. Ils déterminent le groupe faunistique. La richesse des groupes 1,2,3 est estimée en considérant le nombre d’unités systématiques qui s’y rattachent.On compte alors le nombre total d’unités systématiques du prélèvement, ce qui détermine la colonne.

Par exemple : Dans une station, on a échantillonné une seule espèce de Plécoptères, accompagnée de 13 types d’animaux différents : on se situe donc dans le groupe 1, ligne 2, colonne 11 à 15 . L’indice biotique du prélèvement est donc de 8 ce qui signifie une bonne qualité.

Document 2Indicateurs biotiques de la qualité des eaux




D Les eaux usées doivent donc être épurées avant d’être rejetées dans l’environnement

Dans les stations d’épuration biologique, des micro-organismes sont utilisés pour dépolluer les eaux usées urbaines. Ils forment des boues activées où la pollution sert de nourriture. Si la plupart des stations éliminent bien la pollution carbonée, l’azote et le phosphore ne sont traités que dans les plus performantes.

En France, chaque habitant produit à lui seul plus de 100 litres d’eaux usées par jour. Elles sont constituées à 95 % de matières biodégradables. Pour éliminer cette pollution organique, les stations d’épu-ration vont utiliser des micro-organismes qui s’en nourrissent. Ces organismes microscopiques sont surtout constitués de bactéries initialement présentes dans les eaux usées et maintenues en très grand nombre dans un bassin. L’apparence de la mixture lui a valu le nom de boues activées.

90 % de l’eau des villes est épuréeEn France, 95 % des stations d’épuration comportent un traitement biologique. 60 % fonctionnent selon le principe des boues activées. Le carbone, présent dans toutes les molécules biologiques (protides, lipides et glucides) est le polluant le plus éliminé. Les boues activées vont s’en nourrir et quelques heures suffisent pour retirer 90 % de la pollution carbonée. Une partie est transformée en gaz carbonique et en eau. Le reste permet de reformer de nouveaux micro-organismes. Pour agir, les boues activées consomment de l’oxygène et il faut donc les aérer convenablement. Souvent plus de 60 % de l’énergie dépensée dans une station d’épuration est consacrée à l’aération. Dans le même temps, ces bactéries vont enlever des eaux usées 20 à 30 % d’azote et de phosphore. Pour en éliminer encore plus, un traitement biologique spécifique sera appliqué dans les stations d’épuration les plus performantes. L’eau épurée est séparée des boues activées par décantation.

Enlever l’azote et le phosphoreL’azote des eaux usées se présente surtout sous forme ammoniacale (NH4+). Pour enlever la pollution azotée, il faut un traitement biologique plus long où les boues activées sont alternativement aérées puis privées d’oxygène. Dans un premier temps, les bactéries nitrifiantes vont oxyder l’ammoniaque en nitrates (NO3-) puis des bactéries dénitrifiantes prennent le relais pour réduire (en absence d’aé-ration) les nitrates en azote atmosphérique non polluant (N2). Au bout du compte, 90 % de l’azote est éliminé des eaux usées. Pour les phosphates, il faut d’abord priver d’oxygène les bactéries afin qu’elles relarguent leurs propres phosphates intracellulaires. C’est une étape indispensable pour ensuite faire consommer des phosphates en plus grandes quantités. Dès qu’elles sont à nouveau aérées, les bactéries réabsorbent non seulement leurs phosphates mais aussi 50 à 60 % de ceux apportés par les eaux usées. Dans les stations d’épuration à boues activées, le phosphore peut également être éliminé par un trai-tement physico-chimique (ajout d’un coagulant métallique).

Quand les bactéries forment des filamentsUne station d’épuration sur deux connaît des problèmes de prolifération de bactéries filamenteuses. C’est leur principal problème. Comme leur nom l’indique, ces bactéries comportent des filaments per-turbant la séparation de l’eau épurée des boues activées. Elles se développent dès que les conditions deviennent difficiles : carence en oxygène ou en nutriments par exemple. L’eau épurée est alors riche en bactéries. Environ 40 espèces de bactéries filamenteuses sont impliquées. Elles sont peu connues et s’avèrent encore difficilement contrôlables.

Une meilleure qualité de l’eau des grands fleuvesLa plupart des eaux usées passent par des stations d’épuration aujourd’hui. Résultat, depuis vingt ans, la qualité des grands cours d’eau français s’est largement améliorée. Certains poissons jusque là disparus réapparaissent dans les fleuves comme le gardon, la brème, la perche, le chevaine ou l’ablette. A cela, plusieurs raisons : les industries et les collectivités se sont dotées de stations d’épuration performantes même s’il manque encore certains équipements. En revanche, en dessous de mille habitants, les procé-dés utilisés par les grosses stations sont difficiles à exploiter et souvent trop chers. La gageure pour la recherche consiste à mettre au point de nouveaux procédés, protégeant le milieu de rejet tout en étant économiquement supportable.



� Expliquer ce qu’est l’autoépuration de l’eau.� Expliquer pourquoi l’autoépuration n’est pas toujours efficace.� Expliquer comment sont assainies les eaux usées.


Que deviennent les eaux usées ?

1 : Dégraissage, 2 : Désablage et dégrillage, 3 : Décantation, 4 : Traitement biologique, 5 : Clarification, 6 : Retour dans la nature



Une ressource indispensable : l’eau

L’eau est une ressource finie, recyclable et inégalement répartie.

L’eau sur la planète

L’eau douce est une ressource indispensable aux êtres vivants et aux activités humaines. L’eau de la planète est répartie dans différents réservoirs (océans, glaciers et calottes polaires, atmos-phère, lacs et rivières, nappes phréatiques, sol, biosphère).Les transferts quantitatifs entre les différents réservoirs constituent le cycle de l’eau.L’eau douce est inégalement répartie à l’intérieur des continents. Son utilisation par l’homme (urbanisation, irrigation) modifie le flux de l’eau entre les différents réser-voirs et peut aboutir à la désertification.

Gestion de l’eau

L’eau douce utilisée est puisée dans les lacs, les cours d’eau et les réservoirs souterrains. Elle peut être stockée temporairement dans des réservoirs superficiels. Les réservoirs souterrains et superficiels sont sensibles aux pollutions biologiques ou chimiques (nitrates, pesticides, radionucléides...). La protection des réservoirs et un traitement des eaux usées sont indispensables. Les matières organiques polluantes peuvent être dégradées sous l’action de micro-organismes . L’homme utilise les propriétés de ces micro-organismes dans le traitement des eaux usées.

es notions esentielles à retenir



L’eau : un enjeu à partager

La gestion des ressources en eau reste un des défis majeurs de l’humanité, et la coopération interna-tionale y consacre une part importante de ses moyens. Les enjeux de cette gestion sont importants et les thèmes qu’elle traite sont typiques du développement. Les enjeux de la gestion de l’eau peuvent être décrits en termes sanitaires, alimentaires, sociaux, économiques, financiers, environnementaux, politiques et géopolitiques.

• Enjeux sanitaires

L’eau est la première cause de mortalité et de morbidité au monde de façon directe ou indirecte. Trois millions d’enfants meurent chaque année avant l’âge de cinq ans du fait du manque d’accès à une eau potable (la ville de Paris rayée de la carte chaque année). Les épidémies de paludisme et de dengue sont les plus grandes épidémies mondiales en termes de population touchée (plusieurs centaines de millions de personnes). Ces maladies sont transmises par des moustiques dont les larves se développent dans les eaux stagnantes présentes en grand nombre dans les milieux mal assainis. Elles sont ainsi une conséquence indirecte d’une mauvaise maîtrise de l’eau.

• Enjeux alimentaires L’eau est un élément essentiel pour la production de cultures vivrières. On estime que 40 % de l’ali-mentation mondiale est produite par des systèmes d’agriculture irriguée. A l’avenir, la croissance de la population et l’évolution des modes d’alimentation nécessiteront une augmentation de production agricole qui ne pourra provenir que d’une meilleure utilisation de l’eau en agriculture.

• Enjeux sociaux Plus d’un milliard d’individus n’ont pas accès à l’eau potable ; 2,4 milliards d’individus ne bénéficient pas de structures d’assainissement fiables. Les populations les plus pauvres localisées dans les zones rurales et périurbaines des pays en développement sont les plus touchées. Au sein de ces populations, ce sont les femmes et les enfants qui assurent la plupart du temps la corvée d’eau. Les populations des quartiers défavorisés paient l’eau plus cher, jusqu’à vingt fois le prix payé en centre ville, pour un service de mauvaise qualité.

• Enjeux économiques Les inondations représentent 32 % des catastrophes naturelles, 55 % de la mortalité et 31 % des coûts liés à ces catastrophes. La consommation mondiale d’eau payée par les usagers, essentiellement dans les centres urbains, est d’environ 300 milliards de dollars par an, ce qui représente 1 % du produit mondial brut.

• Enjeux financiers Les investissements actuels dans le domaine de l’eau sont d’environ 75 milliards d’euros par an, se répartissant comme suit : gouvernements et secteur public national 48 milliards, secteur privé national, y compris les communautés 14 milliards, aide publique au développement 9 milliards, multinationales 4 milliards. Les besoins de financements totaux sont eux estimés à 180 milliards d’euros par an pour les 25 prochaines années.

• Enjeux environnementaux La moitié des grands fleuves et lacs mondiaux sont pollués. La moitié des zones humides a disparu depuis le début du XXe siècle. La biodiversité a diminué de moitié dans les eaux douces. Les aquifères sont de plus en plus surexploités et pollués. L’eau est une ressource naturelle limitée. Cependant la demande augmente et la ressource est de plus en plus dégradée. Les perspectives laissent entrevoir une aggravation de ces tendances. Enfin, les problèmes liés aux changements climatiques concerneront au premier chef la ressource en eau.

our approfondir


Séquence 1 – SN1138 Séquence 1 – SN1138

• Enjeux politiques et géopolitiques Deux sur trois des grands fleuves ou aquifères (soit plus de 300 dans le monde) sont partagés entre plusieurs pays. Deux personnes sur cinq dépendent de ces eaux partagées. 15 % des pays reçoivent plus de 50 % de leur eau de pays situés en amont. Peu d’accords internationaux de gestion existent. Toutefois la Convention de Genève de 1949 interdit toute attaque armée sur des barrages.La poussée urbaine continue : 16 % de la population mondiale en 1900, 45 % en 1990 et près de 320 villes de plus d’un million d’habitants en 2000. Cela représente 5 % de la surface du globe pour 25% des besoins des populations (compte tenu des besoins des industries concentrées dans les zones urbaines).Ainsi, même si les actions dans ce domaine doivent être envisagées aux niveaux régionaux et locaux, l’eau apparaît comme un problème global qui concerne des domaines comme le changement climatique, la sécurité alimentaire mondiale ou encore la santé.Par ailleurs, le secteur de l’eau illustre bien les questions qui sont liées aux programmes d’aide que ce soit la place des femmes, la participation des populations, la bonne gouvernance, l’amélioration de la santé, l’impact du développement sur l’environnement, la prévention des conflits, le développement du secteur privé, le partenariat public-privé, le renforcement des capacités. La question de l’eau se situe ainsi au coeur des grands courants structurants que sont la démocratisation, la décentralisation, l’organisation de la société civile, la gestion durable, la lutte contre la pauvreté ou encore les réflexions sur les biens publics mondiaux. A cet égard, il peut fournir une illustration de la façon dont ces questions peuvent se traduire en pratique.[…]

D’après Ministère des Affaires Etrangèreshttp://www.eau-international-france.fr/article.

Sites Internet

Généraux • Dossier scientifique

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/rubrique.html

• Rapport “Water, use with care” (format .pdf)http://www.unep.fr/pc/sustain/reports/advertising/scp_resource_kit/pdf_final_uk/water.pdf

• Année internationale de l’eau douce (2003)http://www.ird.fr/eau/

• Dossier thématique “L’eau, un enjeu vital pour les pays du sud”http://www.mpl.ird.fr/suds-en-ligne/fr/eau/eau.htm#suds

• « Les méandres de l’eau », article du journal en ligne Sciences au sud, numéro spécial, juillet 2003http://www.ird.fr/fr/actualites/journal/speciaux/eau/

• La main à la pâtehttp://www.lamap.fr

Traitement des déchets et des eaux uséeshttp://crdp.ac-clermont.fr/crdp/ressources/dossierpeda/environnement/formation_info_choix.htm

Désertification • Comité scientifique français de la désertification

http://www.csf-desertification.org/

• Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculturehttp://www.fao.org/desertification/default.asp?lang=fr

Eutrophisation http://www.thonon.inra.fr/bassinversant/restaurationlacs/eutrophisation.htm

Lac Tchad http://www.fao.org/ag/agl/aglw/aquastat/countries/chad/indexfra.stm


Séquence 1 – SN11 39 Séquence 1 – SN11 39

Réponses aux questions autocorrectives du chapitre 1

� La teneur en eau des êtres vivants est variable :

Teneur en eau

Laitue 95 %

Tomate 91 %

Pomme de terre 78 %

Viande 60 %

Œuf 75 %

Poisson 80 %

Méduse 98 %

� Un être humain est constitué en très grande partie d’eau (environ 65 % pour un individu adulte de 1m70, c’est-à-dire 45 litres). Son organisme perd quotidiennement de l’eau contenue dans la sueur, l’air expiré, l’urine, les matières fécales et dans les larmes. Ses pertes doivent par conséquent être compensées. Pour cela un Homme doit absorber en moyenne 2 litres d’eau par jour : 1 litre sous forme de boissons, le reste étant apporté par les aliments. Ceci est valable pour tous les êtres vivants.

� On considère qu’en Europe occidentale, l’essentiel de l’eau que nous consommons à la maison soit 93 % est utilisée pour l’hygiène et le nettoyage, alors que la boisson et la préparation des aliments ne représentent que 7 % de notre consommation totale.

Boisson 1 %

Cuisine 6 %

Voiture, jardin 6 %

Vaisselle 10 %

Linge (Lave linge : 70 à 120 L) 12 %

Sanitaires (chasse d’eau : 6 à 12 L) 20 %

Bains (150 à 200 L pour un bain), douches 39 %

Divers 6 %

La construction d’une voiture nécessite environ 10 000 L d’eau.

� Les prélèvements d’eau

Industrie

Prélèvements

Énergie

Eau potable

Agriculture59%

12%

18%

11%



Les consommations réelles d’eau

Industrie

Consommations réelles d'eau

Énergie

Eau potable

Agriculture

24%

5%3%

68%

� La réserve d’eau douce de la planète (2,5 % de l’hydrosphère)

Zones humides

La réserve d'eau doucede la planète (2,5% de l'hydrosphère)

Lacs et rivières

Nappes

Glaciers

29,9%

0,9%0,3%

68,9%


� Le cycle de l’eau


Atmosphère : vapeur d'eau (gaz)

Évapotranspiration Précipitations

Évaporation

Infiltration

Évaporation

Ruissellement

Précipitations

Réservoirs

Flux d'eau

Circulation sousl'effet de l'énergie solaire

Circulation sousl'effet de la gravité

GlaciersEau douce

solide

Cours d'eau,lacs

Eau douce

Roches :Nappes

souterrainesEau plus oumoins douce

Biosphère :surtout végétation

Eau douce

OcéansEau salée

Transpiration


� Le rôle des arbres au niveau du cycle de l’eau

La présence d'arbres

Évapotranspiration

Maintien de l'humidité de l'air Diminution de l'érosion des sols

Maintien des pluies

Diminution du ruissellement Infiltration et maintiende l'eau dans le sol

Entraîne

Les conséquences de la déforestation

Déforestation

Diminution des pluies

Pertubations du cycle de l'eau

Désertification

Augmentation du ruissellement :augmentation des nitratesdans les eaux de ruissellement

Augmentation de l'érosiondes sols

Entraîne




Les principales méthodes d’irrigation et leurs conséquences sur les flux naturels d’eau

On peut considérer deux grands types de méthodes :

• Des méthodes qui mobilisent les eaux de pluies ou l’eau de crues des rivières et qui ont moins de conséquence.

• Des méthodes à l’origine d’un « véritable détournement de l’eau » :• Les puits permettent de prélever l’eau des nappes souterraines de plus en plus profond ; ceci

entraîne une diminution de la ressource en eau de cette dernière et des problèmes peuvent survenir quand les prélèvements sont supérieurs à l’alimentation de la nappe ;

• Le détournement de rivières est à l’origine d’une augmentation de l’évaporation (dans les systèmes d’irrigation l’eau couvre une plus grande surface ce qui favorise l’évaporation)

• La construction de barrages est aussi à l’origine d’une augmentation de l’évaporation et entraîne de plus une modification du régime des eaux de ruissellement, une modification de la qualité de l’eau et une modification des équilibres de la faune et de la flore dans la région considérée.

Réponses aux questions autocorrectives du chapitre 2

Une eau potable est une eau qui peut être bue sans danger.

� La pollution biologique est la présence dans l’eau de microorganismes, bactéries et virus, dont certains sont des vecteurs de graves maladies humaines.

Les pollutions bactériologiques, virales, et parasitaires, issues des déjections humaines ou animales, sont responsables de maladies comme le choléra, la poliomyélite, les hépatites A et E et la fièvre typhoïde.

� L’eau douce est prélevée dans les nappes souterraines, dans les cours d’eau ou les lacs, c’est-à-dire les réservoirs facilement accessibles. Cette eau peut être stockées provisoirement dans des réservoirs construits par l’Homme.

L’eau stockée dans une nappe phréatique se trouve dans les lacunes situées entre les grains des roches poreuses ou dans les fissures des roches fracturées. Une couche imperméable se trouve sous la roche stockant l’eau. Grossièrement, le niveau supérieur de la nappe phréatique suit celui du relief. L’eau de ruissellement et l’eau d’infiltration chargent la nappe phréatique au moment des fortes pluies saisonnières. À l’endroit où la surface de la nappe recoupe la surface du sol, une source peut apparaître et permettre à l’eau de s’écouler en surface.

� Les matières organiques sont dégradées naturellement par des micro-organismes qui oxydent ces matières alors minéralisées. Des ions sont alors libérés. Les végétaux aquatiques utilisent les ions miné-raux pour se développer, ainsi le taux des ions diminue, il y a autoépuration.

� L’autoépuration n’est plus efficace quand l’environnement contient trop de matières organiques. Les bactéries minéralisant celles-ci consomment alors trop de dioxygène : le taux de ce gaz devient trop faible dans le milieu, ce qui provoque la disparition d’un certain nombre d’espèces.

� Les eaux usées sont collectées. Diverses techniques permettent d’en retirer les graviers et les sables ainsi que les graisses. L’eau subie ensuite des décantations qui permettent de retirer des particules plus fines qui étaient en suspension. On récupère par ailleurs des boues.Les eaux sont ensuite brassées dans des bassins d’aération où les mouvements entraînent une bonne oxygénation et favorisent l’activité des micro-organismes minéralisateurs. D’autres traitement permettent d’éliminer le cas échéant les nitrates et les phosphates. On récupère les eaux épurées qui sont déversées dans la nature tandis que les boues sont soit épandues dans les champs soit brûlées.



Exercice n° 1

la catastrophe écologique de la mer d’Aral

La mer d’Aral est une mer intérieure d’Asie centrale. Alimentée par deux fleuves au débit impressionnant, l’Amou Daria et le Syr Daria, la mer d’Aral constituait il y’ a peu de temps encore la 4éme plus grande mer intérieure du monde.

En 1960, elle couvrait 66000 km2, le volume d’eau était de 1064 km3 et le niveau de la mer atteignait 53,4m.

La pêche occupait alors une place importante.

A la fin des années 80 le niveau de la mer avait baissé jusqu’à la côte de 32,5m entraînant la séparation en 2 de la mer d’Aral : la petite mer au nord et la grande mer au Sud pour une surface totale de 32 000 km2. Ses côtes ont reculé de 80 km laissant un désert salin de plusieurs millions d’hectares.

La concentration en sel a été multipliée par 2 et depuis 1983 la mer d’Aral a cessé d’être un lieu de pêche ruinant l’économie des régions côtières. Loin du littoral actuel, on trouve les épaves échouées de l’ancienne flotte de pêche.

Le vent soulève alors du fond desséché de la mer d’Aral des tonnes de sable et de sel qu’il transporte sur des centaines de km.

Aujourd’hui la Grande mer s’est elle aussi scindée en un profond bassin à l’Ouest, un bassin peu profond à l’Est et un petit golfe isolé au Nord. Le volume de la Grande mer est passé de 708 kilomètres cubes à seulement 75, et la salinité a été multipliée par sept, pour dépasser 100 grammes par litre.

La mer d’Aral en 2005. En trait noir les limites de la mer d’Aral en 1960. L’origine de cette catastrophe écologique remonte aux années 60.

Afin d’intensifier la culture du coton et du riz, dans une région ou le climat est désertique.

de grands travaux d’irrigation sont mis en place .7 millions d’hectares ont été ainsi aménagé en 1980. L’irrigation prélève 60% du débit des fleuves.

Avant 1960 les deux fleuves apportaient 60 Km3 d’eau par an à la mer d’Aral ; a la fin des années 80 cet apport n’est plus que de 1,3 km3…

50 ans après, le bilan est lourd.

Les eaux sont polluées par les engrais et les pesticides, la flore et la faune ont été victimes de l’augmentation de la salinité et le climat a changé.

A cet impact écologique s’ajoute des problèmes de santé affectant les populations riveraines de la mer d’Aral : l’eau potable est saline et polluée, une augmentation des maladies des reins, du foie est constatée et le taux de mortalité infantile est l’un des plus élevé du monde.

5 millions de personnes sont ainsi touchées.

Première question : Saisir des informations

À partir de ce texte montrer les conséquences de l’action de l’Homme au niveau de la région de la mer d’Aral.



Deuxième question : Utiliser des connaissances et les mettre en relation avec des infor-mations du document

Sur une représentation du cycle de l’eau, figurer les phénomènes naturels ou provoqués responsables de l’assèchement de la mer d’Aral.

Exercice n° 2

Vers une nouvelle sécheresse ? (Mai 2005)

Les experts sont inquiets. Le niveau des nappes phréatiques est bas.

La situation pluviométrique est jugée inquiétante sur 50 % du territoire. L’Aquitaine, le Limousin et le Poitou -Charentes sont les régions les plus touchées. Dans cette dernière région des mesures de restriction ont déjà été mises en place.

Début 2004, les débits des rivières et les niveaux des nappes étaient faibles par rapport aux moyennes annuelles.

Afin de reconstituer les ressources en eau, les précipitations d’octobre à mars devaient être supérieures à la moyenne.

En effet sous nos latitudes, c’est durant cette période que les nappes se rechargent :

l’activité des végétaux est réduite et leur demande en eau est donc minimale ,

le bilan précipitation/évapotranspiration est positif. (Une grande part de l’eau de pluie retourne vers l’atmosphère par les plantes et l’évaporation : c’est le phénomène d’évapotranspiration)

Les pluies survenant au printemps alors que la végétation est très active ne contribue quasiment pas à la recharge des nappes. Il en est de même des pluies d’orage l’été qui ne s’infiltrent pas dans le sol mais ruissellent sur le sol sec.

Or dans la région Poitou-Charentes, les précipitations efficaces d’octobre à mars (différence entre pré-cipitation totale et évapotranspiration) c’est-à-dire l’eau disponible pour l’écoulement et la recharge des nappes représente tout au plus 30% de la moyenne sur les 50 années précédentes

En avril, les précipitations se rapprochent de la normale mais sont surtout profitables à la végétation et ne contribuent pas à la recharge des nappes phréatiques.

Si la situation devait persister, la production de céréales pourrait être en baisse. . Il faut se souvenir qu’à la suite de la sécheresse de 2003, la production de blé était en recul de 22% par rapport à l’année précédente et de 30% pour le Maïs.

Faute de précipitations les besoins en eau d’irrigation par hectare de mais cultivé augmentent.

Les sécheresses successives pourraient contraindre les producteurs de mais à réduire les surfaces culti-vées. De leur coté, les éleveurs assurent que la production de fourrage sera nettement insuffisante.

Parallèlement à la faible recharge des nappes phréatiques, les niveaux des débits des cours d’eau dépendant en partie de cette recharge, sont restés faibles durant l’hiver.

A titre d’exemple, les niveaux des débits du mois de Mars observés en Poitou-Charentes sont équivalents à ceux observés habituellement aux mois de Juillet ou août.

Ce phénomène favorise le développement des algues et une diminution du taux d’02 dans le milieu. Cela pourrait conduire à une forte mortalité piscicole au cours de l’été. D’ores et déjà le faible niveau hivernal des cours d’eau a limité la reproduction des salmonidés.

Question :

En utilisant les informations du texte ci-dessus, indiquer les causes et conséquences possibles de la sécheresse de 2005.



Exercice n° 3

L’eau en périlD’après sujet Amérique du Nord, juin 2002

L’eau en péril

L’eau est le constituant terrestre le plus caractéristique : elle a permis l’apparition de la vie et lui est indis-pensable ; c’est peut-être même la ressource la plus précieuse que la Terre offre à l’homme. On pourrait supposer qu’il la respecte, l’économise et préserve sa pureté, mais non, les hommes de tous les pays ont été négligents et imprévoyants. Si l’on n’améliore pas considérablement la gestion des ressources en eau, l’avenir de l’espèce humaine et de bien d’autres espèces est compromis.

L’eau douce des lacs, des ruisseaux, des rivières et des fleuves du monde entier représente moins de 0,01 % des réserves en eau du Globe. Ce réservoir est continuellement ravitaillé par la vapeur d’eau atmosphérique, qui précipite sous la forme de pluie ou de neige, mais cette eau est contaminée par les gaz et les particules que l’homme rejette dans l’atmosphère.

L’eau douce s’écoule sur la Terre et entraîne, sur son chemin vers l’océan, des particules ou des substances qui se dissolvent, détritus naturels ou déchets des sociétés humaines. Quand la densité de population dans le bassin hydrographique est faible, les déchets contenus dans l’eau sont naturellement dégradés par les micro-organismes, par autoépuration. Cependant, quand la capacité d’épuration de la zone de captation des eaux est dépassée, les déchets s’accumulent dans les océans, où ils nuisent à la vie aquatique. L’eau s’évapore des océans et entre dans l’atmosphère sous la forme de vapeur d’eau pure, dont une grande partie retourne à l’océan ; l’eau qui retombe sur les continents est la ressource renouvelable dont la vie terrestre dépend.

Première question : Saisir et traiter des informations

À partir des seules informations contenues dans le texte, construisez un schéma du cycle de l’eau et relevez les causes possibles des changements de la qualité de l’eau.

Deuxième question : Faire preuve d’une culture scientifique

Quand la densité de population est forte, citez les interventions possibles de l’Homme visant à offrir une eau de qualité et à sauvegarder l’environnement après avoir utilisé cette eau.

Exercice n° 4

La pollution des eaux souterrainesD’après sujet national, juin 2002

Des études ont montré que les nappes phréatiques peuvent être contaminées par divers agents.

Document 1 :

Le tableau ci-dessous montre les valeurs des teneurs en nitrates mesurées dans l’eau du sous sol de diverses zones.

Occupation de la zone Nombre de points étudiésGamme des teneurs en

nitrates observées en mg par litre d’eau du sous-sol

Forêt ancienne 30 0-8

Bocage 80 1,5-15

Polyculture-élevage 30 3-19

Culture intensive 200 15-130

Zone agricole semi-urbanisée 50 20-150

Zone industrielle et urbaine 20 25-150

Rapport du groupe de travail « activités agricoles et qualité des eaux »,Ministère de l’Agriculture et de l’Environnement.



Document 2 :

Un institut de recherche agronomique a étudié les pertes en sels minéraux de diverses parcelles culti-vées. Il a aussi mesuré les concentrations en sels minéraux dans les eaux de drainage de parcelles où sont réalisées diverses cultures (maïs seul ou maïs associé à une plante fourragère : le ray-grass) ; les résultats sont donnés par le tableau suivant :

Sels minérauxPertes moyennes (kg par hectare)

en sels minérauxComposition moyenne des eaux

de drainage en mg par litre

Maïs Maïs et ray-grass Maïs Maïs et ray-grass

Nitrates 31 22 7,7 6,1

Phosphates 0,2 0,17 0,051 0,047

Potassium 43 11 10,6 209

Première question : Exploiter des documents

En utilisant les informations fournies par ces documents, rechercher les facteurs pouvant dégrader ou améliorer la qualité de l’eau du sous-sol.

Deuxième question : Mobiliser des connaissances

L’Homme prélève une partie de l’eau potable dont il a besoin dans les nappes phréatiques.Après avoir expliqué ce qu’est une nappe phréatique, indiquez les précautions à prendre pour maintenir la potabilité de l’eau.

■


al7sn11tepa0007 sequence 01

Documents