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La qualité des eaux continentales

Dans tous les pays industrialisés, la démarche impérative d'adaptation de la ressource EAU à la demande sociale et à un développement économique "durable" est confrontée aujourd'hui à l'augmentation considérable des besoins en eau pour vivre et pour produire ainsi qu'à la restriction de nombreux usages dus à de multiples pollutions. La croissance régulière des besoins domestiques s'accompagne depuis quelques années d'une très forte demande de la part du secteur agricole avec le développement considérable de l'irrigation. Cette forte croissance n'est pas compensée par la relative stabilité des besoins industriels, secteur où une demande qualitative forte s'est progressivement ajoutée à la demande quantitative.

Lothaire Zilliox
CNRS Strasbourg

Lothaire ZILLIOX est Directeur de Recherche au CNRS. Il dirige l'Institut de Mécanique des Fluides de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg ainsi que l'antenne française de l'Institut Franco-Allemand de Recherche sur l'Environnement.

Responsable scientifique -coordinateur du programme "eau et environnement" du CNRS en Alsace depuis 1980, il a contribué à développer l'interdisciplinarité et le multipartenariat en Sciences et Ingénierie pour l'environnement.

Relative à des enjeux qui sont à fois scientifiques, économiques et de société, l'analyse de la situation est complexe. En effet, au-delà des capacités de contrôle des flux de pollutions -toutes origines confondues- se posent les problèmes de l'accumulation des polluants dans les "réservoirs naturels", à diverses échelles d'espace et aux conséquences quasi inconnues car n'apparaissant que graduellement dans le temps.

Représentation d'un hydrosystème continental
Pollution des eaux : Représentation d'un hydrosystème continental

Cette illustration fait apparaître (flèches) les zones de "contacts" entre cours d'eau et nappe, entre aquifère saturé et sol aéré. Milieux de transition entre compartiments de l'hydrosystème, ces "interfaces" à fort gradient hydraulique jouent un rôle clé dans la protection et la gestion des ressources en eau, menacées par les impacts négatifs des activités humaines.

Dans un tel système écologique (incluant l'homme) il est essentiel de prendre en compte la totalité de l'eau répartie dans les divers compartiments, ou "réservoirs", naturellement reliés par le cycle hydrologique : l'eau atmosphérique, les eaux de surface, l'eau du sol et les eaux souterraines.

La dégradation de l'un de ces "compartiments" de l'hydrosystème aura inévitablement des répercussions sur les autres compartiments.

Pollution des eaux : les principaux réservoirs

En traçant un parallèle entre l'organisation du milieu aquatique ainsi abordé et son exploitation planifiée, on constate qu'il existe souvent encore une discordance entre l'unité physique du système, d'une part, et la pratique administrative de sa gestion, d'autre part.

Il apparaît aussi que la solidarité amont-aval est une absolue nécessité dans la gestion de l'eau à l'échelle de l'hydrosystème global. L'unicité de la ressource doit s'affirmer à tous les niveaux.

Enfin, pour pouvoir évaluer la progression d'une pollution, il ne suffira pas de connaître le seul "transport" par l'eau, mais il faudra prendre en compte les diverses interactions entre le polluant et les milieux traversés, quel que soit le compartiment concerné du système.

Pollutions et protection : un tour d'horizon

La pollution des eaux de surface s'est très diversifiée à partir de nombreuses activités humaines comme la déforestation, l'érosion due aux activités humaines, la construction de barrages, la canalisation de rivières, le comblement de zones humides, l'extraction de granulats.

L'agriculture traditionnelle et l'assainissement individuel ont eu certains impacts sur la qualité des eaux que l'irrigation massive et l'agriculture industrielle ont fortement fait croître.

Les rejets d'eaux "usées" directement déversées dans le réseau hydrographique -avec plus ou moins d'épuration- proviennent des villes, d'industries, des mines, de centrales nucléaires aussi.

La pollution atmosphérique en provenance de sources multiples -usines, chauffage urbain, automobiles...- a un impact négatif plus ou moins intense sur la qualité des eaux et des sols.

L'eutrophisation affecte les lacs, les réservoirs et les cours d'eau. Les égouts d'orages, de multiples accidents de transport de produits toxiques, (par route, rail, voies d'eau, conduites enterrées, ...) provoquent des pollutions de durées aléatoires.

La contamination directe des sols et des eaux souterraines par l'agriculture, la ville et l'industrie ou les mines, finit aussi par atteindre les eaux de surface.

La protection des eaux souterraines -et notamment celle des nappes phréatiques- constitue un objectif majeur et doit prendre en compte les échanges avec les cours d'eau et les situations d'affleurement au niveau du sol.

L'introduction de polluants dans les sols et aquifères peut être le résultat :
- de rejets directs dans un puits, dans une gravière ;
- du "lessivage", par la pluie, d'un terril, d'une décharge ;
- d'épandages sur les sols et les couverts végétaux suivie de percolation en profondeur ;
- de l'infiltration d'un cours d'eau alimentant la nappe ;
- de fuites de réservoirs ou de conduites enterrées.
 

• La qualité de l'eau se définit par sa composition en sels et gaz dissous, en micro-organismes et matières en suspension.

La pollution peut se définir par rapport à des situations de référence variées :

- pour l'écologue, il s'agit de la dégradation du milieu EAU par l'introduction d'un agent altéragène. Cet agent, substance ou facteur (biologique, chimique ou physique), provoque, à partir d'une certaine concentration ou intensité, une altération gênante ou nuisible de ce milieu EAU.

- pour l'utilisateur, l'eau est polluée quand sa qualité ne correspond plus aux exigences de certains usages. Dans ses usages (domestiques, agricoles ou industriels) l'eau remplit de multiples fonctions. On peut distinguer, sans être exhaustif, l'eau pour la boisson, pour l'hygiène, pour l'irrigation, pour l'agro-alimentaire, pour l'énergie, pour le transport, pour les loisirs, etc... La définition de "classes de qualité" de l'eau permet de répondre aux exigences d'utilisation de l'eau comme par exemple les "critères" ou "normes" de potabilité.

• La pollution est multiple et on parlera "des pollutions de l'eau". Elle se distinguent grosso modo par leurs causes (accidents, éliminations de déchets et résidus, sollicitations excessives du milieu naturel, ...), par leur nature (physique, chimique, bactériologique, radioactive, ...) et par leur ampleur (locale ou étendue, occasionnelle ou saisonnière) dans l'espace et dans te temps. Certaines pollutions seront appelées "diffuses" à l'exemple de pollutions "salines" sur des régions entières (pollutions par les nitrates, les chlorures, les sulfates).

Pollution des eaux : tableau des types, nature chimique, causes ou sources

La connaissance fine de la dynamique de transfert de polluants vers les nappes est encore fragmentaire : un tel transfert est fonction à la fois de la spécificité du milieu traversé, du type de polluant et des conditions de son transport par l'eau.

Ces milieux ne sont le plus souvent décrits qu'en fonction d'une problématique intéressant une seule discipline scientifique et à une échelle donnée. L'état actuel des connaissances quant à leur structure in situ et leur rôle en tant que milieux actifs dans le transfert des polluants est insuffisant.

De plus, dans de nombreux cas de pollution, plusieurs contaminants peuvent simultanément être transportés par l'eau. Les effets d'interaction ou/et de synergie qui en résultent et qui modifient soit une seule, soit plusieurs des caractéristiques des substances concernées sont pratiquement inconnus dans de nombreux cas, en fonction des conditions locales.

La protection des eaux souterraines, intégrée dans les plans d'aménagement du territoire doit être impérativement à caractère préventif à l'échelle du bassin hydrologique.

Un facteur primordial : l'échelle du temps

Ce qui différencie les problèmes de pollution des eaux souterraines de ceux des eaux de surface est en première ligne l'échelle du temps. Pour une rivière où la vitesse de circulation de l'eau est de l'ordre du km/heure, la durée de renouvellement du volume d'eau contenu dans son lit se situe en moyenne autour de quelques jours, au plus de quelques semaines. Dans les alluvions où l'eau souterraine circule à des vitesses de l'ordre du km/année, l'indicateur de la durée de renouvellement du volume d'eau contenu dans le réservoir s'exprime en décennies, voire en siècles.

Par sa propagation rapide, la pollution d'un cours d'eau (dont les effets sont visibles le plus souvent) est susceptible d'être vite détectée. Par contre, la pollution d'une eau souterraine (circulant très lentement et quasi-invisible dans le compartiment souterrain) peut voir sa détection différée de plusieurs années et même au-delà.

Dès lors, les "temps de réaction" sont du même ordre lorsqu'il s'agit de dépolluer. Après l'arrêt de la source de pollution et la mise en oeuvre de techniques d'assainissement, la qualité originelle de l'eau de rivière sera retrouvée après un délai relativement court. Réduire la pollution dans le réservoir aquifère nécessitera des dizaines d'années. Dans des cas extrêmes, la situation peut même devenir irréversible.

Cette notion d'irréversibilité est en soi complexe car elle relève de critères de classification par familles de polluants, à la fois d'ordre physique (miscibilité à l'eau, volatilité...), d'ordre chimique (nature minérale ou organique, seuil de saturation...) et d'ordre biologique (degré de toxicité, taux de dégradation...). De plus, la "persistance" d'une pollution est une notion liée à la nature et au degré d'intensité de toutes les interrelations au sein de l'hydrosystème global. Entre les rivières en surface et la nappe souterraine se produisent des échanges d'eau variables en quantité selon les secteurs, les saisons, l'hydraulicité des rivières et la position relative de la surface de la nappe et de celle du fond du lit des cours d'eau.

POUR EN SAVOIR PLUS
 

Bornardis M.-A., Nasterolf A. (sous la direction de),1990
Le Grand Livre de l'Eau, La Manufacture et la Cité des Sciences et de l'Industrie, Paris (F).

Cola J.A., 1974,
Groundwater Pollution in Europe. Procedings of a Conference in Reading, England 1972, Ed. John A. Cole, Water Information Center Inc., Port Washington, New-York (USA).

Frejacques C., Guillamin C., (sous la présidence de), 1991,
Pollution des nappes d'eau souterraine en France. Rapport de l'Académie des Sciences n°29, Institut de France, nov. 1991, Paris (série Doc. BRGM, Orléans).

Meyback M., Chapman D., Helmer R., Ed.. 1989,
Global Freshwater Quality : A First Assessment. QMS - PNUE, Blackwell Reference, Oxford, (UK).

Ramada T., 1999,
"La pollution des eaux" in "Eléments d'Ecologie - Ecologie appliquée", Mc Graw Hill, Paris, 4è édition, 1989, pp 235-317.

SIGG L., STUMM W., BEHRA Ph., 1994
Chimie des Milieux Aquatiques, Chimie des eaux naturelles et des interfaces dans l'environnement. 2ème éd. corrigée, MASSON - Paris (F)

Zehnder A.J.B., Ed. 1995,
Soil and Groundwater Pollution. Fundamentals, Risk Assessment and Legislation Proceedings of thé SCOPE Workshop in Cesky Krumlov, Czech Rep., 1994. KLUWER Academic Publishers, Dordrecht, (NL)

J. Gibert, D.L. Danielpol, J.A. Stanford,
Ground Water Ecology Book, ouvrage collectif Academie Press San Diego (USA), 09/94.

Pour la prévention, on s'appuiera sur des critères communs de vulnérabilité regroupés selon :

- les caractéristiques hydrogéologiques et hydrodynamiques naturelles ;

- l'environnement industriel, agricole et humain (habitat),

- la nature et l'exploitation des ouvrages de prélèvements d'eau.

Une démarche pour le futur

La "technologie curative" est, certes, apte à colmater des brèches (traitement de pollutions accidentelles), elle n'est pas apte à "repenser le système" dans le sens de la prévention. Il s'agit surtout d'élargir la notion de "génie de l'environnement" qui consiste le plus souvent à la mise en œuvre de techniques de mesure et de contrôle d'une part, de technologies de traitement d'autre part. Pour cela, il faut améliorer la compréhension de la dynamique des systèmes écologiques liés à l'eau et l'évaluation du rôle des perturbations d'origine anthropique à différentes échelles.
 

dernière mise à jour : 05/10/2017

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