Des eaux naturelles à l'eau potable

DES EAUX NATURELLES A L’EAU POTABLE

L’eau est présente sur Terre sous toutes ses formes physiques (liquide, solide et gaz). Elle est répartie dans trois réservoirs (océans, continents et atmosphère) dont l’ensemble constitue l’hydrosphère. Les océans représentent le plus important de ces réservoirs, ils recouvrent environ les ¾ de la surface terrestre. Ils sont suivis par les dépôts de glace ou de neige (calottes polaires, icebergs et glaciers), les eaux terrestres (lacs, rivières et nappes phréatiques), l’atmosphère (nuages) et la biosphère (ensemble des êtres vivants qui se développent sur la Terre).

Sans eau, la vie n’existerait pas sur Terre. Les premiers êtres vivants sont apparus dans l’océan il y a 3,8 milliards d’années.

La quantité d’eau douce sur Terre devrait être suffisante pour satisfaire aux besoins des six milliards d’hommes. Pendant des millénaires, l’eau a été considérée comme un bien inépuisable. Aujourd’hui, une consommation excessive et mal contrôlée ainsi que de nombreuses pollutions nous amènent à réfléchir sur le devenir de l’eau. Il ne suffit pas d’avoir de l’eau, encore faut-il qu’elle soit de qualité et mieux partagée par les habitants de la Terre.

Nous savons que l’eau sur Terre et dans l’atmosphère est présente sous forme gazeuse, liquide et solide.

Dans la nature, l’eau passe d’un état à l’autre en fonction de la température.

Remarque : on peut agir sur un autre paramètre, la pression.

Remarques : le passage gaz-liquide s’appelle aussi liquéfaction. Le passage liquide-vapeur, en chauffant l’eau jusqu’à sa température de changement d’état s’appelle la vaporisation.

Le cycle de l’eau :

1. Evaporation
2. Infiltration
3. Ruissellement
4. Fusion
5. Nappe phréatique
6. Précipitations
7. Condensation
8. Solidification

Chauffée par le Soleil, l’eau des océans, des rivières et des lacs s’évapore et monte dans l’atmosphère. Le Soleil est également à l’origine de la transpiration animale et végétale (évapotranspiration).

Au contact des couches d’air froid de l’atmosphère, la vapeur d’eau se condense en minuscules goutelettes qui, poussées par les vents, se rassemblent et forment des nuages. Si l’air est vraiment très froid, les goutelettes se solidifie sous forme de cristaux de glace.

Les nuages précipitent leur contenu sous forme de pluie, de neige ou de grêle.

La neige et la grêle fondent et l’eau liquide formée s’ajoute à l’eau de pluie.

La plus grande partie de cette eau arrive directement dans les océans. Le reste s’infiltre dans le sol (pour former des nappes souterraines) ou ruisselle à la surface du sol pour aller grossir lacs, fleuves, mers et océans.

Et le cycle recommence….

La quantité totale d’eau sur la planète est constante depuis 4,4 milliards d’années.

Nos besoins en eau nous ont fait passer de l’emploi des eaux de source et de nappe à une utilisation de plus en plus poussée des eaux de surface.

En France, 60% de l’eau potable provient des eaux souterraines et 40% est produite à partir de l’eau des fleuves, des rivières et des lacs.

L’eau naturelle n’est pas directement consommable : il faut la traiter afin de la rendre potable. Avant d’arriver à nos robinets, l’eau captée dans la nature doit subir une série d’opérations dans une usine de traitement.

L’eau doit subir régulièrement une série de 63 analyses différentes qui permettront de tester 7 groupes de paramètres :

• Les paramètres organoleptiques : couleur, saveur, odeur et transparence
• Les paramètres physico-chimiques : température, pH et conductivité électrique
• Les paramètres concernant les substances « indésirables » : teneur maîtrisée en nitrates, sulfates, chlorures, sodium, fluor……
• Les paramètres concernant les substances toxiques : doses infimes en plomb, chrome, mercure, arsenic, ……
• Les paramètres microbiologiques : absence de parasites, de bactéries et de virus pathogènes
• Doses infimes en pesticides et produits apparentés
• Les paramètres concernant les eaux adoucies et déminéralisées : teneur minimale en calcium, magnésium, hydrogénocarbonates.

Quelques exemples de critères de potabilité :

• Le sodium

Le sodium est un élément vital. Les risques dus à un excès de sodium intéressent principalement les nourrissons et les personnes atteintes de troubles cardiaques, vasculaires et rénaux qui doivent suivre un régime sans sel.

Valeur limite réglementaire : 150 mg/L

• Les sulfates

Les sulfates peuvent avoir un effet purgatif et entraîner une déshydratation et une irritation gastrique. Ils donnent mauvais goût à l’eau et peuvent entraîner des effets de corrosion des canalisations.

Valeur limite réglementaire : 250 mg/L

• Les chlorures

Les chlorures interviennent dans la désinfection de l’eau. Ils ne présentent aucun risque pour la santé mais donnent à l’eau un goût fort désagréable d’eau de Javel.

Valeur limite réglementaire : 200 mg/L

• Les nitrates

Les nitrates peuvent provoquer un mauvais transfert de l’oxygène vers le sang, surtout chez les nourrissons de moins de 6 mois.

Valeur limite réglementaire : 50 mg/L

• Le fluor

Le fluor est un oligo-élément bénéfique pour la santé mais un excès peut entraîner des risques de fluorose dentaire (taches brunes sur l’émail des dents).

Valeur limite réglementaire : 1,5 mg/L

• Le plomb

Le plomb est un métal très toxique. L’organisme le stocke et cela peut provoquer, chez les enfants, un retard psychomoteur et des troubles du comportement (saturnisme).

Valeur limite réglementaire : 0,05 mg/L

Dans l’esprit du public, le mot « traitement » est souvent associé à l’idée de produits chimiques, mais dans les faits, le traitement de l’eau fait appel pour une très large part à des processus naturels ou biologiques.

Les procédés de base peuvent être classés en plusieurs catégories :

¨      Les procédés physiques comme le dégrillage (l’eau passe à travers des grilles pour arrêter les corps flottants et gros déchets), la décantation ,la flottation (inverse de la décantation), la filtration sur lit de sable ou avec des filtres à charbon actif.

¨      Les procédés physico-chimiques avec la coagulation-floculation où l’eau reçoit un réactif destiné à provoquer l’agglomération des particules en suspension en gros flocons de boue appelés « le floc ».

¨      Les procédés chimiques où des agents tel que le chlore agit sur les métaux, les matières organiques.

¨      Les procédés biologiques où des cultures bactériennes appropriées éliminent certains éléments indésirables.

Le traitement des eaux s’effectue dans des usines et débute par un pompage en nappe ou en rivière. Le schéma classique de traitement comprend six étapes.

a) Dégrillage et tamisage

Les débris et les déchets solides, plus ou moins volumineux, sont retenus par des grilles ou des tamis qui sont plus fins.

b) Floculation et décantation

Sous l’action d’un réactif, les particules en suspension, non retenues par les tamis, forment des flocons (floculation), plus gros et plus lourds, qui se déposent par décantation.

c) Filtration sur sable ou nanofiltration

L’eau traverse une couche de sable ou un nanofiltre qui retient les dernières particules en suspension.

d) Ozonation

Pour détruire les virus et les bactéries, on fait agir un oxydant puissant : l’ozone.

e) Filtration sur charbon actif

L’eau traverse un filtre qui retient les matières organiques responsables d’odeurs et de goût désagréables.

f) Injection de chlore

Une petite quantité (1 goutte pour 1000 L) d’un désinfectant puissant, le chlore, est ajouté à l’eau pour détruire tous les germes et pour la protéger lors de son stockage et sa distribution.

Lorsque l’eau est trop dure c’est-à-dire lorsqu’elle contient trop d’ions calcium et magnésium, il faut l’adoucir en la faisant passer sur une résine échangeuse d’ions. Les ions Ca²⁺ et Mg²⁺ sont remplacées par d’autres ions positifs suivant la nature de la résine (Na⁺ ou H⁺).

Dans certains pays, il est nécessaire de rendre l’eau de mer potable. Le procédé de dessalement le plus direct est la distillation.

On peut aussi distiller l’eau pour obtenir de l’eau pure, mais qui n’est pas bonne à boire car dépourvue de sels minéraux.

Pour voir que dans le distillat il n’ya plus d’ion Cl^-, on peut faire le test suivant :

- Verser de l’eau salée dans un tube à essais. Ajouter du nitrate d’argent : il se forme un précipité blanc. La formation du précipité blanc met en évidence la présence des ions chlorure venant du sel (chlorure de sodium).

- Verser dans le distillat  ans un tube à essais et ajouter du nitrate d’argent : il ne se forme pas de précipité blanc. Il n’y a plus d’ions chlorure donc plus de chlorure de sodium.

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