La vie de tous les êtres vivants sur la terre (micro-organismes, animaux, plantes et être humains) dépend étroitement de l’eau. Bien que le volume total de l’eau contenu sur la terre est estimé à 1.4 milliards de 𝑘𝑚3, une estimation d’après le système mondial d’observation de cycle hydrologique (WHYCOS), montre que seulement 2.8 % du total des eaux sont des eaux douces. En Russie, le lac Baïkal renferme à lui seul 10.2 %du volume des eaux douces superficielles de la planète. Ceci signifie que l’eau représente l’une des ressources les plus mal réparties sur la pla-nète.
En effet, cette faible quantité d’eau est devenue de plus en plus sollicitée à cause de la croissance démographique. L’industrialisation et l’urbanisation, par ailleurs, ont aggravé les pro-blèmes de pollution. Le volume journalier des eaux usées produits dans la communauté euro-péenne était de l’ordre de 40 millions de mètres-cube au début des années 90 [Lens et Verstraete, 1992] et ne cesse de s’accroitre. Cette augmentation a entrainé à son tour l’accroissement des charges polluantes dans le milieu récepteur. Les écosystèmes naturels étaient largement asphyxiés au point que la vie aquatique était sérieusement menacée.
Afin de permettre au lecteur d’avoir une connaissance de l’étendue de ce grave problème, quelques aspects liés à la pollution (ses origines, classification des polluants, les mesures de la pollution…) feront l’objet du cet annexe.
C.1. Les sources de pollution
La pollution se définit comme la présence dans l’eau d’agents physiques, biologiques ou chimiques, qui perturbent les écosystèmes aquatiques et la rendent impropres pour l’homme.
La pollution des eaux arrivant au niveau des stations d’épurations peut avoir des mul-tiples origines :
− La pollution domestique : les rejets urbains regroupent les eaux « ménagères » (eaux de cuisine et de salle de bain) et les eaux des « vannes » (sanitaires). Ils peuvent être considérés comme la plus importante industrie en terme de masse matériaux bruts à traiter. En France, la consommation moyenne journalière par habitant est estimée à 150 litres en zone rurale et elle peut atteindre 250 litres en zone urbaine.
− La pollution industrielle : elle représente 10% de rejets arrivants aux stations d’épuration. Ce type de pollution peut avoir un effet toxique sur les organismes vivants (métaux, pesticides, radioactivités…).
− La pollution agricole : le problème de pollution agricole est du essentiellement aux cultures (pesticides et engrais) et déjections d’élevage (lisiers et purins).
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− La pollution d’origine naturelle : c’est la pollution causée par d’autres agents autre que l’homme à savoir (ruissellement des eaux de pluie, contact de l’eau avec des gaz, des papiers, des débris…).
C.2. Classification des polluants
Diverses classifications des polluants sont représentées dans la littérature :
La première classification consiste à répertorier les polluants en fonction de leur taille (tableau C.1).
Classification Diamètre
des
parti-cules (𝝁𝒎)
caractéristique Exemple de composé
Soluble < 0.08 Carbohydrates simples, acides aminés, acides gras volatils, protéines, polysaccharides (ami-don, cellulose), …
Colloïdale 0.08 − 1 Limite entre phase solide et so-luble
Graisses, bactéries libres, débris cellulaires, …
Supra-colloïdale 1 − 100 Matières fines en suspension, visibles à l’œil nu ; Contribue à la turbidité de l’eau
Fibres cellulosiques, agrégats lipidiques, flocs bactériens, ma-croprotéines,…
Particulaire > 100 Composés grossiers
Tableau C.1. Classification des composés de l’effluent suivant leur taille (Source : [Speran-dio, 1998]).
La deuxième classification proposée par [Ekma et al., 1986 ; Perrier et Dochain, 1993], est basée sur le pouvoir de dégradation des déchets polluants. On distingue deux catégories principales : − Matières biodégradables : elles sont soumises à plusieurs processus biochimiques de conversion par les micro-organismes. Cette fraction biodégradable peut être regroupée en deux classes :
• Matières aisément dégradables : ce sont des composés solubles qui ont la caracté-ristique d’être directement assimilés par les microorganismes [Mamais et al., 1993].
• Matières lentement dégradables : ces composés sont un mélange des substances organiques, colloïdales, solubles et solides. Afin d’être absorbées par les microor-ganismes, elles sont soumises à des processus intermédiaires [Kappeler et Gujer, 1992].
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− Matières non-biodégradables : ce sont les substances qui ne subissent aucun phéno-mène biologique de transformation [Orhon et al., 1989]. On peut citer comme exemple les métaux lourds ou les composés issus des phénomènes de mortalité des micro-organismes. La troisième classification dépend de la structure chimique. On distingue deux catégories princi-pales :
− Matières organiques : elles caractérisent les composés qui possèdent au moins un atome de carbone. Ils fournissent l’énergie nécessaire pour la croissance des micro-organismes.
− Matières inorganiques : elles ne contiennent pas de carbone. L’azote ammoniacal, les nitrates, les nitrites sont les principales matières inorganiques présentes dans les eaux ré-siduaires.
C.3. Les mesures globales de la pollution
D’après la section précédente, l’effluent est un liquide de composition hétérogène, chargé des matières organiques ou minérales, solubles ou en suspension. L’élaboration et la définition de ces paramètres qualitatifs de pollution ont conduit à élaborer les mesures globales de la pollution :
− Demande chimique en oxygène : c’est une procédure utilisée afin d’estimer la charge organique des eaux polluées. On désigne par 𝐷𝐶𝑂𝑝 la mesure des composés organiques particulaires, 𝐷𝐶𝑂𝑠 la mesure des composés organiques solubles et 𝐷𝐶𝑂 l’ensemble de ces deux derniers composés.
− Demande biochimique en oxygène (𝐷𝐵𝑂) : c’est une mesure de la pollution orga-nique. Elle quantifie la consommation de l’oxygène (en 𝑚𝑔 𝑂2/𝑙) resultant de la métaboli-sation de la pollution organique par la biomasse. La 𝐷𝐵𝑂 est souvent mesurée après 5 jours, la notation utilisée dans ce cas est généralement (𝐷𝐵𝑂5).
− Demande théorique en oxygène (DThO) : c’est la valeur de l’oxygène utilisée dans l’oxydation complète des matières organiques et elle peut être calculée théoriquement, si la formule chimique de la substance organique est connue.
− Azote global (NGL) : c’est l’azote total (exprimé en 𝑚𝑔 𝑁/𝑙) qui est la somme de l’azote Kjeldahl (azote organique et minéral), et des nitrates et nitrites (les formes miné-rales oxydées de l’azote).
− Les matières en suspension (MES) : cette fraction représente les matières solides organiques ou minérales.
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