III/ La gestion de la qualité de l’eau.
1. Qu’appelle-t-on une eau potable ?
Une eau potable est une eau que l’on peut boire sans risque pour la santé.
Afin de définir précisément une eau potable, des normes ont été établies qui fixent notamment les teneurs limites à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives et susceptibles d’être présentes dans l’eau. Le fait qu’une eau soit conforme aux normes, c’est-à-dire potable, ne signifie donc pas qu’elle soit exempte de matières polluantes, mais que leur concentration a été jugée suffisamment faible pour ne pas mettre en danger la santé du consommateur.
Selon ces normes, une eau potable doit être :
Critères de potabilité Normes Exemples
Exempte de germes pathogènes car les risques sanitaires liés à ces micro-organismes sont grands.
bactéries, virus et organismes parasites.
Elle ne doit contenir certaines substances chimiques qu’en quantité limitée : substances qualifiées d’indésirables ou de toxiques.
Les nitrates et les phosphates, les métaux lourds, ou encore les hydrocarbures et les pesticides, pour lesquelles des "
concentrations maximales admissibles " ont été définies.
Innocuité sanitaire
À l’inverse, la présence de certaines substances peut être jugée nécessaire comme les oligo- éléments indispensables à
l’organisme.
Organoleptiques
Une eau potable doit aussi être
une eau agréable à boire. Elle doit être claire, avoir une bonne odeur et un bon goût : il lui faut contenir un minimum de sels minéraux dissous (de 0,1 à 0,5 gramme par litre), lesquels sont par ailleurs indispensables à l’organisme.
Physico-chimiques
Enfin, elle ne doit pas corroder les canalisations afin d’arriver
"propre" à la sortie des robinets et répondre à des critères stricts.
pH, Température, conductivité.
L’eau de cette source vous paraît-elle potable ?
http://acces.inrp.fr/EduTerre1/html/Ressources/Normes/normes.htm
2. Pollution de l’eau.
Un milieu aquatique est dit pollué lorsque son équilibre a été modifié de façon durable par l’apport en quantités trop importantes soit de substances plus ou moins toxiques, d’origine naturelle ou issues d’activités humaines, soit encore d’eaux trop chaudes.
Ces pollutions peuvent entraîner divers types de nuisances :
- Augmenter la mortalité de certaines espèces animales ou végétales jusqu’à parfois les faire disparaître, altérer leurs capacités physiologiques,
- Détériorer la qualité de l’eau au point de la rendre impropre à certains usages, comme l’alimentation humaine.
a) les principaux polluants : http://science-citoyen.u-strasbg.fr/dossiers/eau/
bac ES 2001 métropole - thème au choix
Une ressource indispensable : l'eau - Pollution de l'eau
Au cours de son cycle, l'eau est polluée deux fois. Premièrement elle se charge des déchets organiques traditionnels: les excréments d'origine humaine et animale, ainsi que les restes des fibres végétales cultivées (...).
Deuxièmement elle accumule les rejets industriels et des déchets libérés lors de la destruction des produits manufacturés plus ou moins anciens.(nos déchets domestiques : poubelles…)
Les déchets industriels contiennent parfois des métaux lourds et des quantités notables de produits chimiques de synthèse comme les pesticides. Ces substances toxiques et très stables, ne sont facilement dégradées ni dans la nature ni dans les stations d'épuration traditionnelles.
Bien que les déchets organiques soient totalement biodégradables, ils posent un problème important, voire crucial par endroit: une biodégradation excessive épuise l'oxygène de l'eau des lacs et des rivières (eutrophisation);
en outre, les excréments humains contiennent des contaminants particulièrement toxiques, comme certains micro- organismes pathogènes véhiculés par l'eau et vecteurs du choléra, de la fièvre typhoïde, de la dysenterie...
De nombreux polluants organiques s'infiltrent jusqu'à la nappe phréatique par la fuite des égouts et des citernes souterraines d'essence, le lessivage des décharges, des terres cultivées et des surfaces bitumées des zones urbaines.
Comme l'oxygène n'atteint pas les eaux souterraines, leur capacité d'auto épuration est très faible.
Les déchets qui se déversent dans les lacs et les rivières proviennent de sources localisées, comme les systèmes d'égouts ou d'écoulement des eaux usées, ou de sources plus diffuses, comme les pesticides et les engrais entraînés par les eaux de ruissellement (...) : l'eau qui lessive les sols contaminés emporte les polluants; les substances chimiques toxiques entreposées dans des décharges polluent les nappes phréatiques et les eaux de surface.
Novembre 1989. Pour La Science.
Première question (10 points) - saisir des informations d'un texte
En utilisant uniquement les informations données par le document, montrez la diversité et la gravité des pollutions.
b) L’origine des pollutions.
Les eaux peuvent être polluées accidentellement, mais le plus souvent, ces pollutions sont dues au retour dans le cycle d’eaux chargées de polluants liés aux activités humaines : agriculture, industrie, eaux domestiques…
Les polluants sont entraînés par les eaux courantes ou
d’infiltration et se retrouvent dans les nappes les eaux de surface puis la mer.
Ainsi une zone localisée de pollution peut s’étendre et avoir des conséquences sur de
grandes étendues géographiques.
bac ES 2002 métropole - thème au choix
Une ressource indispensable : l'eau - La pollution des eaux souterraines
Des études ont montré que les nappes phréatiques peuvent être contaminées par divers agents.
Le tableau ci-dessous montre les valeurs des teneurs en nitrates mesurées dans l'eau du sous sol de diverses zones.
Rapport du Groupe de Travail «activités agricoles et qualité des eaux» Ministère de l'Agriculture et de l'Environnent Occupation de la zone Nombre de points
étudiés
Gamme des teneurs en nitrates observées en mg.L-1 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(+++)
Document 1
Un institut de recherche agronomique a étudié les pertes en sels minéraux de diverses parcelles cultivées. 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 ci-dessous :
Pertes moyennes (kg.ha-1)
en sels minéraux Composition moyenne
des eaux de drainage (mg.L-1) Sels minéraux
Maïs Maïs et ray-grass Maïs Maïs et ray-grass Nitrates
Phosphates Potassium
31 0,20
43
<22
<0,17
>11
7,7 0,051
10,6
>6,1
>0,047
>2,9 Document 2
Première question (9 points) - exploiter un document.
En utilisant les informations fournies par ces documents, recherchez les facteurs pouvant dégrader ou
améliorer la qualité de l'eau du sous-sol.
Pollution des nappes en France : Pollution des rivières en France : Pollution des rivages en France :
3. Combattre la pollution.
a) Evaluer la pollution.
Les eaux rejetées sans traitements préalables sont source de pollution. Elles peuvent provoquer une accumulation de matières organiques qui peuvent être dégradées (oxydées) par des bactéries aérobies (qui ont besoin d’oxygène pour vivre), qui reminéralisent les matières organiques mais consomment l’oxygène du milieu ce qui peut être très néfaste à l’écosystème.
De même l’accumulation dans les milieux de minéraux propices au développement des végétaux (nitrates, phosphates) peut entraîner une prolifération de végétaux (des algues par exemple) :
eutrophisation, qui consomment l’oxygène puis meurent et sont dégradés par des bactéries anaérobies qui libèrent des substances toxiques.
bac ES 2004 Amérique du nord - thème au choix
Une ressource indispensable : l'eau - Fragilité des réservoirs d'eau Document
Des millions de tonnes de produits de lessive sont vendues dans le monde ; ils finissent déversés dans les eaux usées et trop souvent encore, en l'absence de traitement, directement dans les cours d'eau. (...)
La principale conclusion d'un rapport rend public le 29 mai 1990 est que les phosphates sont les principaux responsables de l'eutrophisation, c’est-à-dire de l'asphyxie des eaux de surface par la prolifération d'algues
microscopiques, et que leur utilisation dans des produits de grande consommation comme les lessives est nuisible pour l'environnement aquatique. Le professeur Roland Carbiener parle même de l'écotoxicité des phosphates, c’est- à-dire de leurs effets nocifs sur les populations constituant les écosystèmes aquatiques et terrestres. (...)
En eux mêmes, les phosphates n'ont aucune toxicité directe sur les êtres vivants. Ils font partie des éléments nutritifs très importants, absolument nécessaires à la vie, mais à cause de ce rôle, ils ont une responsabilité indirecte très claire dans l'écotoxicité des lessives. En augmentant la croissance des algues microscopiques, ils alimentent les bactéries qui décomposent la matière organique. Ces bactéries vont utiliser le dioxygène qui se trouve dans l'eau jusqu'au moment où le dioxygène viendra à manquer dans le fond du lac. (...) D'autres microorganismes anaérobies*
peuvent alors se développer produisant des toxines qui détruiront d'autres formes de vie (poissons, crustacés) et même pourront devenir gênantes pour l'homme qui utilise l'eau du lac comme eau de boisson.
* anaérobie : qui peut vivre en absence de dioxygène
d'après 1993. La Recherche, janvier.
Première question (10 points) - saisir et mettre en relation des informations
Présentez sous la forme d'un schéma l'enchaînement des phénomènes aboutissant à la dégradation de la
qualité des eaux de surface.
Pour évaluer une telle pollution on peut mesurer la DBO5 (Demande Biologique en Oxygène) qui correspond à l’évaluation de la présence de la matière organique polluante présente dans l’eau = quantité d’Oxy. Consommée en 5 jours par les microorganismes présents dans l’eau.
b) Prendre en compte les capacités d’épuration naturelle des eaux : autoépuration.
Définition : Capacité qu'a un cours d'eau à éliminer une pollution de lui-même. Les micro- organismes présents dans le cours d'eau vont dégrader la pollution au fil de l'eau en bénéficiant des conditions physico-chimiques du milieu (oxygénation, température, pH, etc.). Cette capacité
d'autoépuration du cours d'eau reste néanmoins limitée et dépend notamment de la quantité de pollution entrante ainsi que de l'importance du cours d'eau (largeur, débit, biodiversité, etc.)
bac ES SVT 2001 Martinique - thème au choix
Une ressource indispensable : l'eau - L'autoépuration des eaux
Les eaux de rivières peuvent être polluées par des rejets de matières organiques.
En 1965, l'eau d'un cours d'eau a été analysée en différents points, localisés P1, P2, P3 et P4 sur la carte ci-dessous.
Ces points sont situés en amont et en aval d'une laiterie qui rejette directement dans l'eau des substances organiques.
Les valeurs des paramètres mesurés à chaque point de prélèvement sont données dans le tableau.
P1 P2 P3 P4
température de l'eau
en °C 8 8 8 8
oxygène dissous en mg.L-1
12,2 3,4 7,4
12 ammo-
nium NH4+ en mg.L-1
0 0,75
0,35 0
matières organiques DBO en
mg.L-1
3 78
7,8 2
La quantité de matières organiques biodégradables est estimée par la quantité de dioxygène nécessaire à leur décomposition (Demande Biochimique en Oxygène : DBO).
Les ions ammoniacaux NH4+, proviennent de la décomposition des matières organiques azotées par les micro- organismes ; ils sont ensuite transformés en ions nitrites NO2- puis en nitrates NO3-.
première question (10 points) - saisir des données et les mettre en relation A partir des informations fournies dans ces documents :
1 - indiquez quelles sont les modifications de la qualité des eaux entraînées par les rejets de la laiterie.
2 - expliquez en quoi ce cours d'eau est le siège d'un phénomène d'auto-épuration.
L’état et l’efficacité de cette autoépuration peut être évalué par des analyses chimiques mais aussi
par l’étude des animaux qui peuplent le milieu et vivent plus ou moins bien dans un milieu pollué.
Malheureusement, souvent cette capacité se trouve dépassée : bac ES septembre 2004 Martinique - thème au choix
Une ressource indispensable : l'eau - La catastrophe écologique du lac de Grand-Lieu, des dizaines de milliers d'oiseaux meurent de botulisme
Document 1
Le lac de Grand-Lieu, un des plus grands lacs naturels de France (...) est le théâtre d'une épidémie de botulisme sans précédent (...). La maladie (...) est due à une bactérie (Clostridium botulinum), qui émet des neurotoxines* très
virulentes (...). Elles provoquent une paralysie qui immobilise l'animal avant d'entraîner son asphyxie en quelques jours ou, plus rapidement, sa noyade lorsqu'il s'agit d'oiseaux d'eau. (...)
Les raisons pour lesquelles le botulisme frappe soudainement un site sont largement méconnues (...). Le rôle des cadavres d'animaux a été proposé comme facteur essentiel de l'expansion du botulisme (...) mais, pour le moment, (...) tout concourt à attribuer l'origine du fléau à la conjonction des fortes températures estivales et des baisses de niveau d'eau (...). C'est que les bactéries ont besoin pour se développer et émettre des toxines, d'un milieu dépourvu d'oxygène (anaérobie), contenant des matières organiques en décomposition (notamment animales) et d'une chaleur suffisante (généralement au-dessus de 26°C).
Or, en juillet, la température du lac a dépassé 28 à 30°C dans toutes les zones de faible profondeur (trente centimètres à quelques millimètres), les vases sous-jacentes étant anoxiques dès les premiers centimètres. Les problèmes d'anoxie ont été aggravés par la baisse du niveau d'eau (...). La chaleur extrême de l'été n'était toutefois pas la seule cause de la faible profondeur du lac puisque la baisse des eaux a été imposée dès le printemps par des agriculteurs riverains, soucieux d'exploiter les prairies marécageuses riveraines le plus tôt possible (...).
Un autre facteur potentiel d'amplification provient de la très forte crue de l'hiver dernier qui a entraîné un lessivage du bassin versant de 70 000 hectares. Le taux de pollution de l'eau et la prolifération du phytoplancton qui en a résulté, ont été très élevés (...). Il s'agit essentiellement de cyanobactéries (...). La bactérie du botulisme pourrait profiter de la dégradation de l'environnement, à l'instar des algues toxiques (...) ou bien des cyanobactéries qui pourraient fournir la matière organique nécessaire au développement des bactéries (...).
* neurotoxine : substance toxique pour la communication nerveuse.
d'après 1996. La Recherche 283.
première question (10 points) - saisir des données
Le Lac de Grand-Lieu a vu des dizaines de milliers d'oiseaux mourir du botulisme.
Présentez sous forme d'un schéma, l'enchaînement des phénomènes à l'origine de la dégradation des qualités de l'eau du Lac de Grand-Lieu et donc de la mort des milliers d'oiseaux.
