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Notions élémentaires d’écologie

L’homme et l’eau

Date de dernière mise à jour : p>/222006
  •  L’eau utilisable par l’Homme
  •  L’eau potable et ses normes de qualité
  •  Le cycle de l’eau de consommation
  •  Techniques de filtration « naturelle » et « technologique » de l’eau

    L’eau utilisable par l’Homme

    Malgré la très forte présence de l’eau sur Terre, près 99,2% de l’eau est salée ou gelée.
    L’eau facilement utilisable par l’Homme correspond à moins de 1% de toute l’eau présente sur la Terre : c’est l’eau douce des cours d’eau, des lacs et des nappes souterraines, soit 14 millions de km3. De plus, cette eau douce utilisable est inégalement répartie sur la planète, et dans chaque pays.
    Cette petite quantité d’eau douce doit pourtant satisfaire l’ensemble des besoins en eau de l’humanité, pour les usages domestiques, l’agriculture, la production industrielle, l’énergie, etc. De plus, la restitution au milieu naturel de l’eau prélevée par les différents usages diffère suivant ces usages. Ainsi, cette restitution est faible pour l’agriculture et différée dans le temps, une partie de l’eau étant évaporée, retenue par les plantes, en transfert dans le sol vers les nappes. Ainsi, en consommation nette, pour un volume de 100 prélevé, 30% sont restitués au milieu naturel (65% pour l’eau domestique, 93% pour l’eau industrielle).
    La France possède des ressources en eau douce suffisantes pour couvrir ses besoins, et est donc de ce point de vue un pays favorisé, même si ces ressources ne sont pas uniformément réparties sur le territoire national. Ces ressources sont néanmoins soumises à de fortes pressions anthropiques qui peuvent dégrader sa qualité et porter atteinte aux milieux aquatiques (assecs des cours d’eau entraînant des mortalités piscicoles).
    En effet, même si en France la pluviométrie annuelle est largement suffisante pour couvrir tous les besoins actuels, de nombreux bassins sont confrontés chaque été à un régime d’étiage sévère, l’activité économique étant en effet fortement dépendante de l’eau.
    Dans le cas de l’irrigation agricole par exemple, les prélèvements atteignent leur maximum alors que le débit et les niveaux des ressources sont déjà en général naturellement faibles.
    Dans ces conditions, la vie des milieux aquatiques, l’alimentation en eau potable peuvent être mises en péril. De très faibles apports d’eau douce des fleuves côtiers sur la frange littorale ont également des conséquences sur les milieux et les activités économiques ostréicoles (ralentissement de la croissance des huîtres notamment).
    Les besoins en eau liés à l’augmentation estivale des populations dans les secteurs touristiques peuvent également peser sur la ressource.

    Cependant, toutes ces eaux ne sont pas consommables directement, seules certaines, le plus souvent souterraines, peuvent être considérées de qualité potable. Les eaux souterraines étaient principalement utilisées par l’Homme il y a encore peu de temps. Mais, avec l’accroissement de la population notamment, elles ne suffisaient plus.
    Pour avoir de l’eau potable en quantité, il est nécessaire de nos jours de la prélever également dans les rivières et les fleuves, et de la traiter pour la rendre potable. En France, 60% des eaux prélevées sont issues des eaux souterraines et 40% sont pompées dans les rivières, les lacs...

    Enfin, du fait de la répartition de l’eau sur Terre, toute la population ne bénéficie pas du même accès à la ressource, que ce soit en quantité ou en qualité. Ainsi, 1,1 milliard de personnes n’ont pas accès à l’alimentation en eau potable, et chaque année, les maladies liées à l’eau font plus de 5 millions de morts dans le monde.

    L’eau potable et ses normes de qualité

    Les eaux de la nature ne sont pas toutes bonnes à boire.
    Une eau qui semble claire et limpide peut transporter en son sein toutes sortes de substances inertes et vivantes, dont certaines peuvent être nocives pour l’organisme humain.
    Ces substances proviennent soit des milieux naturels (rivières, roches et zones humides) dans lesquels l’eau a circulé, soit des rejets de certaines activités humaines qui se sont répandus dans l’eau. L’eau peut être ainsi le vecteur de transmission de nombreuses maladies, qu’elles soient bactériennes, virales ou parasitaires. On peut citer : la typhoïde, le choléra et la poliomyélite.
    Ainsi dans le monde, 1,1 milliard de personnes n’ont pas accès à l’alimentation en eau potable, et chaque année, les maladies liées à l’eau font plus de 5 millions de morts dans le monde.

    Une eau potable est une eau que l’on peut boire sans risque pour la santé.
    L’eau potable est aujourd’hui un produit répondant à des normes exigeantes et précises, soumis à des contrôles très stricts.
    Ces normes fixent les teneurs limites à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives et susceptibles d’être présentes dans l’eau. Ces teneurs limites fondées d’une manière générale sur les recommandations de l’organisation mondiale de la santé garantissent au vu des connaissances scientifiques et médicales disponibles, un très haut niveau de protection sanitaire aux consommateurs.

    En France, les eaux destinées à la consommation humaine doivent remplir trois conditions :

  •  Ne pas contenir un nombre ou une concentration de micro-organismes, de parasites ou de toutes autres substances constituant un danger potentiel pour la santé des personnes ;
  •  Etre conformes aux limites de qualité qui sont des valeurs obligatoires (valeurs réglementaires fixées pour les paramètres dont la présence dans l’eau induit des risques immédiats ou à plus ou moins long terme pour la santé du consommateur. Ces limites de qualité concernent d’une part les paramètres microbiologiques et d’autre part une trentaine de paramètres chimiques) ;
  •  Atteindre les références de qualité (valeurs réglementaires fixées pour une vingtaine de paramètres indicateurs de qualité qui constituent des témoins du fonctionnement des installations de production et de distribution d’eau. Ces substances, qui n’ont pas d’incidence directe sur la santé peuvent mettre en évidence un dysfonctionnement des installations de traitement ou être à l’origine d’inconfort ou de désagrément pour le consommateur).
    (Source : Site DRASS Poitou-Charentes)

    L’eau demeure l’un des produits alimentaires les plus étroitement surveillés.

    Le cycle de l’eau de consommation

    La distribution publique permet de fournir dans les habitations de l’eau potable, dont la qualité est surveillée par les exploitants et par les services sanitaires (Directions Départementales des Affaires Sanitaire et Sociales –DDASS) à chaque étape de la distribution.

    Le cycle de l’eau de consommation suit plusieurs étapes :

    1. Captage et pompage : l’eau brute destinée à la consommation humaine est prélevée dans un cours d’eau ou une nappe d’eaux souterraines.
    2. Transport : l’eau brute est ensuite acheminée vers une usine de production d’eau potable.
    3. Traitement : dans cette usine, selon sa qualité elle subit divers traitements physiques, chimiques et biologiques qui la rendent potable.
    4. Stockage et distribution : l’eau potable est ensuite stockée dans des réservoirs surélevés (châteaux d’eau) ou dans des bâches au sol, puis distribuée aux utilisateurs en fonction de leurs besoins, via un réseau enterré de canalisations.
    5. Collecte des eaux usées et dépollution : Après usage, les eaux usées sont recueillies pour être conduites vers les stations d’épuration des eaux usées avant d’être enfin rendue à la nature.

    Le cycle de l’eau de consommation nécessite des infrastructures conséquentes. Pour distribuer l’eau à l’ensemble de la population française, pas moins de 30 000 captages, 700 000 kilomètres de canalisations, et près de 16 000 usines de production d’eau potable sont nécessaires. À ceci, il faut encore ajouter les installations de collecte et de dépollution des eaux usées, soit 180 000 kilomètres de canalisations et 12 000 usines de dépollution.

    Ce n’est pas l’eau que l’on paie, c’est le service de l’eau.

    Techniques de filtration « naturelle » et « technologique » de l’eau

    Dans la nature, le cycle de l’eau et la filtration par les écosystèmes garantissent une épuration complète de l’eau.

    Au cours de ce cycle, la surface de l’océan fonctionne comme un immense distillateur. Cet évaporateur à basse température joue le rôle d’une station d’épuration qui débarrasse l’eau de tous les déchets, toxines et bactéries qui la polluent et remet l’eau douce à la disposition de la biosphère. Cependant, au cours de leurs précipitations les gouttes d’eau peuvent se charger en particules nocives, polluantes et poussières qui sont présentes dans l’air à cause des activités humaines polluantes.
    Après les précipitations, l’eau est absorbée par le sol et atteint les nappes phréatiques en quelques jours à quelques années. Pendant ce temps l’eau est filtrée et s’enrichit naturellement en minéraux, en acidité et en diverses composantes, au contact des roches qui la contiennent.

    De plus, certains écosystèmes aident à la filtration de l’eau. Par exemple, les zones humides contribuent au maintien et à l’amélioration de la qualité de l’eau en agissant comme un filtre épurateur. Un écosystème aquatique dispose d’une capacité propre à éliminer la pollution qu’il subit : c’est sa capacité "d’autoépuration". Cependant, lorsque l’apport de substances indésirables est trop important, cette capacité épuratoire est saturée, et les pollutions subsistent.

    Telle qu’elle est définie par les exigences actuelles, l’eau potable ne se rencontre quasiment pas à l’état naturel. Il faut donc pour en obtenir, traiter une eau brute, prélevée dans une rivière, un lac ou une nappe souterraine. Cependant, l’eau prélevée peut contenir des substances chimiques et toutes sortes de particules nocives qui sont difficiles et coûteuses à traiter tels les nitrates et les pesticides, d’où l’importance de préserver les ressources en eau des polluants anthropiques afin de pouvoir s’approvisionner en eaux brutes de qualité.

    La potabilisation classique de l’eau brute se déroule en général en trois grandes étapes :

    1. La clarification : Cette étape consiste notamment à éliminer les matières en suspension présentes dans l’eau par coagulation puis décantation (ou flottation).
    2. La filtration : Une couche de sable retient les particules restantes et peut, à l’occasion, traiter les matières organiques et l’ammoniac, grâce à des bactéries. La filtration sur charbon actif permet de fixer les micropolluants tels que les pesticides et hydrocarbures.
    3. La désinfection : Une oxydation chimique détruit la toute faune microbienne susceptible de transmettre des maladies. L’injection de chlore est le procédé le plus courant. Mais l’ozone est de plus en plus utilisé car c’est un excellent désinfectant. Dans ce cas l’ozone ne remplace pas le chlore, mais est appliqué avant la chloration.

    La potabilisation des eaux souterraines nécessite souvent moins d’étapes de traitement. Les paramètres à traiter, fréquemment rencontrés et d’origine naturelle, sont le fer, le manganèse, les fluorures. Ces eaux sont également souvent contaminées par des teneurs excessives en nitrates et par une grande variété de molécules de pesticides, liés aux activités humaines, qui nécessitent des mélanges d’eau ou des traitements coûteux pour respecter les normes en vigueur.

    Pour faire durer la désinfection jusque dans le verre du consommateur, il faut renouveler la chloration en cours de distribution, en divers points choisis du réseau ainsi que sur les lieux de stockage (réservoirs, châteaux d’eau, etc.).

    Des traitements spécifiques peuvent s’appliquer à certains paramètres physico-chimiques (nitrates, métaux, etc.), mais ces traitements sont très coûteux.

    De la même façon, les eaux usées doivent être traitées, car la proportion eaux usées/eau de bonne qualité augmente dans les cours d’eau, et la capacité d’épuration naturelle n’est plus suffisante pour préserver la qualité de nos ressources en eau, entraînant des dégradation des écosystèmes aquatiques. Elles peuvent être ainsi traitées soit par un dispositif individuel (fosse toutes eaux et épandage), soit par un dispositif collectif (station d’épuration) avant rejet dans un cours d’eau. Les stations d’épuration qui transforment la matière organique en matière minérale doivent parfois être complétées par un traitement plus poussé évitant des rejets de nitrates et de phosphates qui entreraient des dégradations des écosystèmes aquatiques.

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