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DIU Toxicologie Médicale
1
POLLUTIONS HYDRIQUES
Régis Moilleron
13 janvier 2017
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Préambule
L’eau : un élément fondamental…
1 400 millions km3
363 millions km²
(mers & océans)80 %
matière vivante
71 % surface
2,4 milliards de personnes
sans accès à l’eau potable(Le Monde, mai 2013 – OMS)
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3
Les ressources en eau
Eau salée97,5 %
1 365 106 km3
Eau douce2,5 %
35 106 km3
0,3 % Lacs et rivières
30,8 % Eaux souterraines
68,9 % Glaciers et neiges
Un monde salé !Estimation globale des ressources en eau salée et douce
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4
Le cycle de l’eau
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5
Le cycle de l’eau
De la ressource…
Vers la ressource ?
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6
La pollution des eaux
IntroductionDéfinition de la pollution par l’Agence de l’eau Seine-Normandie
Introduction, directe ou indirecte, par l'activité humaine, de substances ou dechaleur dans l'eau, susceptibles de contribuer ou de causer : un danger pour lasanté de l'homme, des détériorations aux ressources biologiques, aux écosystèmesou aux biens matériels, une entrave à un usage de l'eau.
Conséquences• Une diminution de la concnetration en oxygène dissous• La présence de produits toxiques• Une modification physique du milieu récepteur• La présence de bactéries ou virus dangereux
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7
La pollution des eaux
Introduction
On ne voit que ce que l’on cherche…
Pendant des décennies, l’analyse chimique a été consacrée aux produits des activitéshumaines à grande échelle : activités industrielles (produits manufacturés et effluentsassociés) vs activités agricoles (pesticides)
Polluants « prioritaires » « conventionnels » :• HAP,• PCB,• pesticides…
désormais micropolluants émergents
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8
La pollution des eaux
Introduction
Pollution diffuse
� Concentrations faibles
� Surfaces élevées
�Origine mal définie
�Risque à court et long terme…
Exemples
�Nitrates
�Métaux lourds
� Pesticides
Pollution ponctuelle
� Concentrations très élevées
� Surfaces affectées faibles
�Origine bien définie
�Risque à court terme
Exemples
� accident industriel
� pollution chronique
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La pollution des eaux
99
Alimentation
Médicaments
Produitscosmétiques
Agriculture
Industrie
Originenaturelle
RejetsIndustriels& Urbains
RejetsDomestiques
1970
1980
1990
2000
2010
Pollutiondes eaux
Directive Cadre Européenne2000 => LEMA 2006
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10
Les différents polluants des eauxTYPES DE POLLUTION NATURE SOURCES
Physique
pollution thermique rejets d'eau chaude centrales thermiques
pollution radioactive radio-isotopes installations nucléaires
Matière organique glucides, lipides, protides effluents domestiques, agricoles...
ammoniac, nitrates élevages et piscicultures
Chimique
fertilisants nitrates, phosphates agriculture, lessives
métaux et métalloïdes Hg, Cd, Pb, Al, As... industries, agriculture, pluies acides pesticides insecticides, herbicides... agriculture, industries
organochlorés PCB, solvants industries
composés org. de synthèse nombreuses molécules industries
détersifs agents tensio-actifs effluents domestiques
hydrocarbures pétrole et dérivés industrie pétrolière, transports
Microbiologique bactéries, virus, champignons effluents urbains et d'élevage
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Pollution des eaux – origines naturelles
1111
CO2 - Lac Nyos (Cameroun)21 août 1986 : dégagement de 1 km3 de CO2 couvrant jusqu'à 8 km autour du lac –provoquant la mort de 1800 personnes environ ainsi que de nombreux animaux
Les 845 survivants souffrirent des poumons (œdème) et des yeux (conjonctivite).
Hypothèses :Eruption volcanique (Haroun Tazieff)Dégazage des eaux du lac chargées en CO2 (Haraldur Sigurdsson)
11http://www.peuplesawa.com/ http://www.journalducameroun.com/http://mhalb.pagesperso-orange.fr/nyos/
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Pollution des eaux – origines naturelles
1212
Pollution par l’Arsenic
http://redskynews.com/
http://www.bgs.ac.uk/
http://periodictable.com//
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Pollution des eaux – origines naturelles
1313
Radon (France)Radioactivité naturelle (222Rn) – 1,4 mSv/an (37,8 %, IRSN, 2010)radionucléide gazeux� dès que l’eau est en contact avec l’air, dégazage (soutirage de l’eau au robinet,dans les châteaux d’eau ou dans les installations de traitement).� Voie d’atteinte : système respiratoire plutôt que le système digestif.�Bilan 1977-2003 (IRSN) : 4 % des ressources en eau > 1 000 Bq/L
(recommandation Commission Européenne du 20/12/2001).
Sources : La qualité radiologique de l’eau du robinet en France 2008-2009 (février 2011)
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Pollution des eaux – origines naturelles
1414
Radioactivité (France)Dose Totale Indicative (DTI) : dose annuelle efficace résultant de l’ingestion deradionucléides présents dans l’eau
Sources : La qualité radiologique de l’eau du robinet en France 2008-2009 (février 2011)
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Pollution des eaux – origines industrielles
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Origines et natureL’industrie rejette :
• des matières organiques (susceptibles de consommer l'oxygène lors de leurdégradation, provoquant la mort des poissons) � substances prioritairesde la DCE
• et environ 90 % des métaux toxiques.
Les rejets les plus polluants proviennent• de l'industrie électronique,• de l’ensemble sidérurgie-métallurgie-fonderie,• des usines de traitement des déchets,• des activités d’assemblage et de l’imprimerie.
Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)
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Pollution des eaux – origines industrielles
1616
Origines et natureMalgré des progrès réalisés par l'industrie depuis trente ans,• le flux de matières organiques rejeté dans le bassin reste significatif�des efforts importants restent à faire• l'industrie principal responsable des rejets de métaux toxiques (Pb, Cd, Zn,
Cu, Ni, Cr et Hg).
Transfert vers les boues de stationd’épurationContamination des boues d'épuration par lesmétaux� rend problématique, voire impossible,leur épandage.
Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)
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Pollution des eaux – origines industrielles
1717
Origines et natureOutre le rejet d’eaux usées, l'industrie est à l'origine de :• 1,2 million de tonnes de déchets industriels dangereux (DID) par an (éliminées
à 80%)• 450 000 tonnes de boues industrielles/an (50 % épandues, 25 % enfouies,
le reste valorisé ou éliminé).
Cas particuliers des déchets toxiques en quantité dispersée (DTQD) :• pour beaucoup, mélangés aux déchets banals ou déversés dans les égouts,• transfert vers les STEP non équipées pour leur traitement (solvants chlorés
des pressings, bains chimiques des petits laboratoires photographiques et desimprimeries, peintures, huiles, produits chimiques de laboratoire, liquides defrein et de refroidissement...) � transfert vers le milieu récepteur
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Pollution des eaux – origines industrielles
1818
Origines et natureComparaison entre la demande en éléments métalliques et la contamination des boues de station d’épuration (STEP)
Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)
Evolution relative de la demande
annuelle française en métaux
Contamination des boues de STEP
Impact de la réglementation
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Pollution des eaux – origines industrielles
1919
Origines et natureTransfert des éléments traces métalliques dans le bassin de la Seine – approche théorique
Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)
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Pollution des eaux – origines industrielles
2020
Origines et nature
Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)
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Pollution des eaux – agriculture
2121
PesticidesUne consommation importante : France – 3e consommateur mondial & 1er marché européen…
Source : http://www.uipp.org/
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Pollution des eaux – agriculture
2222
Pesticides – pollution des cours d’eauo 2011 : sur 2360 stations de surveillance de la qualité dans les eaux
souterraines en France (outre-mer compris) :• 70 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 30 % avec 0,5 < [ΣPesticides] < 5 µg/L• < 1% avec [ΣPesticides] > 5 µg/L
o Métropole : 550 molécules – 377 décelées au moins une fois ;• 7 % des points de mesure n’ont pas mis en évidence la présence de
pesticides (contre 9 en 2010)• 19 % des points présentent plus de 20 pesticides (contre 15 en 2010) ;• 4 % des points dépassent les normes de qualité environnementale fixée
dans le cadre de la directive cadre sur l’eau (DCE) ;o Molécules les plus observées : AMPA, Glyphosate, Atrazine déséthyl
Source : Agences et offices de l’eau, 2011 / Source : Contamination des cours d’eau par les pesticides SOeS, 2013
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Pollution des eaux – agriculture
2323
Pesticides – pollution des cours d’eauo Martinique, Guadeloupe et Réunion : 550 molécules – 377 décelées au moins
une fois ;• 15 % des points de mesure n’ont pas mis en évidence la présence de
pesticides ;• 5 % des points présentent plus de 20 pesticides (contre 15 en 2010) ;• 74% des points dépassent les normes de qualité environnementale fixée
dans le cadre de la DCE en Martinique et 16 % en Guadeloupe
o Molécules les plus observées : β-Hexachlorocyclohexane, Chlordécone (interditdepuis 1993), Chlordécone 5b hydro,
Source : Agences et offices de l’eau, 2011 / Source : Contamination des cours d’eau par les pesticides SOeS, 2013
chlordéconeβ-hexachlorocyclohexane
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Pollution des eaux – agriculture
2424
Pesticides – pollution des plans d’eauo 2007-2009, sur 204 stations de surveillance de la qualité des plans d’eau en
France (outre-mer compris) :• 25 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 38 % avec [ΣPesticides] < 0,1 µg/L ;• 25 % avec 0,1 < [ΣPesticides] < 0,5 µg/L• 12 % avec [ΣPesticides] > 0,5 µg/L
o Métropole : 485 molécules recherchées dans l’eau des plans d’eau demétropole – 82 % jamais quantifiées
o Outre-mer : 69 molécules recherchées – 7 quantifiées dans les plans d’eau.
Source : Agences et offices de l’eau, 2007 à 2009 / Source : Bilan de présence des micropolluants dans lesmilieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011
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Pollution des eaux – agriculture
2525
Pesticides – pollution des nappes phréatiqueso 2011 : sur 1922 points de surveillance de la qualité dans les eaux souterraines
en France (outre-mer compris) :• 36,7 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 37,2 % avec [ΣPesticides] < 0,1 µg/L ;• 21,2 % avec 0,1 < [ΣPesticides] < 0,5 µg/L• 4,7 % avec [ΣPesticides] > 0,5 µg/L• 0,2 % avec [ΣPesticides] > 5 µg/L
o 597 molécules recherchées au moins une fois dans les eaux souterraines enmétropole et 182 en outre-mer
o 23 molécules quantifiées au même point (maximum !)
Source : ADES (BRGM) - Agences et offices de l’eau, Collectivités, Syndicats d’eau – Réseaux RCS-RCO, 2012 /Source : Contamination globale des eaux souterraines par les pesticides, SOeS, 2013
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Pollution des eaux – agriculture
2626
Pesticides – les plus quantifiés (2007 -2009)o Métropole: atrazine (interdit depuis 2003) présente dans
• 45 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 10 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau• 38 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines
o DOM : atrazine (interdit depuis 2003) présente dans• 3 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 14 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines
Source : Agences et offices de l’eau - RCO, RCS et Réseaux complémentaires, 2007 à 2009 / Source : Bilan deprésence des micropolluants dans les milieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011
atrazine
http://www.fertilome.com/
déséthylatrazine
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Pollution des eaux – agriculture
2727
Pesticides – les plus quantifiés (2007 -2009)o De la même manière, en métropole, déséthylatrazine présente dans:
• 50 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 19 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau• 52 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines
o AMPA (produit de dégradation du glyphosate - herbicide - ou de détergents)• 85 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 16 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau
Source : Agences et offices de l’eau - RCO, RCS et Réseaux complémentaires, 2007 à 2009 / Source : Bilan deprésence des micropolluants dans les milieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011
AMPA
http://www.fertilome.com/
glyphosate
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Pollution des eaux – agriculture
2828
Nitrates2012-2013 : 3272 stations de surveillance des nitrates d’origine agricole dans les cours d’eau
2012-2013 : 2197 stations de surveillance des nitrates d’origine agricole dans les nappes phréatiques
Source : Synthèse - Concentrations en nitrates d’origine agricole dans les cours d’eau et les eaux souterraines(données 2012-2013), Onema/OIEau, 2015
25 40 50[NO3
-]
mg/l
79 % 16 % 3 % 2 %
0
25 40 50[NO3
-]
mg/l
52 % 26 % 11 % 11 %
0
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Pollution des eaux – milieu rural
2929
Dégradation de la ressourceLa qualité de l’eau du robinet de votre commune au regard de 6 contaminants :
• Nitrates• Pesticides• Sélénium• Qualité bactériologie• Radioactivité• Aluminium
Causes de la dégradation1. Mauvais traitement
• Bactériologie• Aluminium
2. Pollutions agricoles• Nitrates• Pesticides
3. Pollutions naturelles• Radioactivité• Sélénium Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/
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Pollution des eaux – milieu rural
3030
Dégradation de la ressource
Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/
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Pollution des eaux – milieu rural
3131
Dégradation de la ressource
Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/
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Pollution des eaux – milieu rural
3232
Dégradation de la ressource
Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/
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33
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Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments
3434
Eaux en milieu urbain
Réseau unitaire
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Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments
3535
Eaux en milieu urbain
Réseau séparatif
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Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments
3636
Eaux en milieu urbainMatrices suivies
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Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments
3737
Eaux en milieu urbainTraitement en station d’épuration
STEP
DO
Traitement tertiaire
Boues
Traitement primaire
Traitement secondaire
Traitement primaire
Traitement secondaire
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Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration
3838
Cas des stations d’épurationDes rendements épuratoires bons voire très bons (> 80 %) pour la majorité desparamètres :
• paramètres généraux (données SIAAP)• éléments traces métalliques (données SIAAP)• micropolluants organiques (programmes OPUR, AMPERES, ARMISTIQ)
Mais apparition de perturbations endocriniennes et d’antibiorésistance en aval desrejets de STEP…
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Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration
3939
Cas des stations d’épuration
Source : Geara-Matta (2012), Gasperi et al. (2014)
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Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration
4040
Cas des stations d’épuration
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41
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Production d’eau potable
4242
Les grands principes
Ressource
Usine
de potabilisation
Réseau
distribution
Stations de surveillance
Mesure en continu des
principaux paramètres de l’eau
dans la rivière
Analyseurs automatiques
Suivi , tout au long de la filière,
de chaque phase du traitement
Suivi de la qualité au niveau
• des réservoirs
• du réseau de distribution,
• jusqu’aux robinets des
consommateurs
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Production d’eau potable
4343
Quelques chiffres
Ressource
Usine
de potabilisation
Réseau
distribution
29330 captages pour 6.5 milliards de m3/an
• 27782 eau souterraine (95 % des
captages - 2/3 des volumes)
• 1 368 eau de surface
• 90 autre (eau de mer…)
15 250 stations de traitement d’eau potable (16
millions de m3/j)
Traitement = f(qualité de la ressource)
27 000 unités de distribution d’eau potable
• 4 % de la population desservis par 61 %
des unités de distribution
• 60 % de la population desservis par 4 %
des unités de distribution
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Production d’eau potable
4444
La règlementation
Ressource
Usine
de potabilisation
Réseau
distribution
Directive 98/83/CE
fixe les exigences à respecter au sujet de la qualité
des eaux destinées à la consommation humaine.
� code de la santé publique, aux articles R. 1321-1
à R. 1321-66
Arrêté du 11 janvier 2007 relatif aux limites et
références de qualité des eaux brutes et des eaux
destinées à la consommation humaine
mentionnées aux articles R. 1321-2, R. 1321-3, R.
1321-7 et R. 1321-38 du code de la santé publique
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Production d’eau potable
4545
Un exemple – Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
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Production d’eau potable
4646
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Ressource
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Production d’eau potable
4747
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
4848
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
4949
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
5050
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
5151
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
5252
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
5353
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Usine
de potabilisation
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Production d’eau potable
5454
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
Réseau
distribution
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Production d’eau potable
5555
Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)
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57
Consommation en eau par foyer (France) - http://www.eaufrance.fr/
Données 2006o Consommation personnelle (137 l) :
- 49 litres pour les bains et les douches 35,8 %- 25 litres pour les WC 18,2 %- 25 litres pour le linge 18,2 %- 12 litres pour la vaisselle 8,8 %- 8 litres pour le ménage 8,8 %- 8 litres pour l’arrosage des plantes 5,8 %- 9 litres pour la préparation de la nourriture 6,6 %- 1 litre pour la boisson 0,7 %
o Consommations collectives (63 l) (écoles, hôpitaux, lavage de la voierie, milieu professionnel, restaurants, ...)
Sources : Enquête C.I.EAU, 2006 / Source : L’eau du robinet dans notre quotidien, C.I.EAU, 2006
200 litres/jour/habitant
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58
La consommation mondiale en France
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59
Le cycle de l’eau