EAU (notions de base)

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Traitement et aménagements

Tributaires de l'eau pour la plupart de leurs activités, les sociétés lui paient de nos jours un lourd tribut. Il s'agit en effet de garantir la distribution d'un produit répondant à des critères d'utilisation stricts (abondance, potabilité), mais aussi de prévenir des situations dangereuses (sécheresses, crues, inondations). Ces deux objectifs complémentaires sont atteints, avec plus ou moins de réussite, grâce à des opérations complexes et coûteuses de traitement et d'aménagement.

Le traitement des eaux

L'utilisation de l'eau – voire la simple proximité de zones humides – peut représenter de graves dangers pour la santé. À l'état naturel, les milieux aquatiques peuvent abriter les larves d'insectes vecteurs du paludisme, de la leishmaniose ou de la fièvre jaune et favoriser la propagation d'épidémies de choléra ou de poliomyélite. Si, depuis le milieu du xixe siècle, les pays industrialisés ont aménagé les zones humides, développé une lutte efficace contre les insectes vecteurs de maladies et mis au point des techniques d'assainissement performantes contre leur propagation, il n'en va pas partout de même. À ces dangers s'ajoutent ceux des pollutions des eaux « usées » déversées par les activités domestiques, agricoles et industrielles. Ces pollutions constituent l'un des facteurs les plus graves de la crise de l'environnement, car les charges polluantes atteignent de tels niveaux que les micro-organismes présents dans les milieux aquatiques ne peuvent plus assurer leur fonction d'auto-épuration.

La dynamique de transfert des polluants est très variable : rapide pour un cours d'eau, elle est en revanche extrêmement lente pour les eaux souterraines. À l'air libre, certains polluants peuvent accélérer la prolifération du phytoplancton ou de certaines algues aquatiques au point de rendre impossible toute autre forme de vie dans ces eaux dites eutrophisées. Dans d'autres cas, la concentration d'éléments toxiques le long des chaînes trophiques peut être responsable d'empoisonnements qui atteignent l'homme. Les temps de dépollution étant comparables aux temps de transfert des polluants, le traitement des eaux fait appel à un ensemble de techniques variées et complexes que les usines d'épuration ont de plus en plus de difficultés à maîtriser à des coûts raisonnables.

Toute lutte sérieuse contre la pollution commence par des analyses chimiques et biologiques destinées à rechercher ses différentes composantes et leurs éventuelles synergies. Le traitement lui-même comporte plusieurs phases.

La première d'entre elles consiste à décanter et à filtrer les matières en suspension dans l'eau, tout en aérant cette dernière de façon à augmenter sa teneur en oxygène dissous et à faciliter l'écumage pour éliminer les matières flottantes diverses. Coagulation et floculation, suivies d'une nouvelle filtration, améliorent encore la limpidité de l'eau. Ces opérations peuvent, le cas échéant, être complétées par une stérilisation à l'aide d'ozone ou de chlore.

Dans une deuxième phase, les composés organiques sont minéralisés par voie biologique. Il s'agit d'imiter le fonctionnement des écosystèmes aquatiques dans lesquels des micro-organismes (surtout des bactéries) recyclent la matière organique. Plusieurs techniques sont utilisées. Celle des boues activées consiste à réaliser une oxydation ménagée des effluents par plusieurs passages dans une cuve ensemencée par une flore appropriée. Celle des lits bactériens fixe la biomasse des micro-organismes sur un support granuleux à travers lequel percolent les eaux à traiter, l'oxygénation étant assurée par une insufflation à contre-courant. Avec le lagunage, les eaux usées s'écoulent lentement dans plusieurs réservoirs peu profonds qui permettent le dépôt des métaux lourds et l'épuration microbiologique dans le premier bassin, puis l'édification, dans les derniers, d'une nouvelle biomasse organique vivante à partir des nutriments en excès. Cette biomasse peut à son tour être valorisée par l'agriculture ou l'aquaculture, car elle ne contient pratiquement plus de substances toxiques risquant de s'accumuler dans la chaîne trophique. Robuste et simple, ce procédé exige néanmoins des surfaces importantes (environ 10 mètres carrés par habitant) et un climat assez chaud car les basses températures réduisent considérablement les rendements. Dans tous les cas, les stations d'épuration produisent chaque année dans le monde des millions de tonnes de boues de plus en plus difficiles à recycler (en France, 850 000 tonnes de matières sèches que beaucoup d'agriculteurs se refusent à épandre sur leur champ).

Depuis la fin des années 1960, la teneur des eaux en phosphore et en azote a été renforcée en raison de l'apparition des lessives à base de polyphosphates et surtout de l'augmentation des quantités de nitrates lessivés sur les bassins versants livrés à des cultures intensives. Il faut donc faire appel à des procédés tertiaires pour éliminer ammoniac, nitrates et phosphates, principaux responsables de l'eutrophisation des rivières et, plus généralement, des eaux de surface.

Les aménagements

Les hommes se sont toujours ingéniés à construire des systèmes plus ou moins sophistiqués permettant de transporter l'eau sur de grandes distances (aqueducs), de faciliter la navigation (canaux, écluses), de stocker l'eau pour l'irrigation (retenues), d'écrêter les crues ou de produire de l'énergie (biefs, barrages, conduites forcées) ou encore tout simplement d'évacuer les déchets (canalisations, réseaux d'égouts).

Certaines de ces techniques sont très anciennes, d'autres comme celles qui sont vouées à l'exploitation hydroélectrique, plus récentes. Beaucoup se caractérisent par un dangereux gigantisme et l'insuffisance des études préalables sérieuses sur les usages non marchands des hydrosystèmes aménagés. Parmi les équipements les plus contestés se trouvent ces véritables autoroutes fluviales en cours d'étude (le canal Rhin-Rhône) ou déjà réalisées (la liaison Rhin-Danube). Mais ce sont les grands barrages qui présentent sans doute les risques les plus importants pour l'environnement. C'est en U.R.S.S., à partir des années 1930, qu'ont été construits les premiers barrages géants, dont les effets se sont avérés désastreux pour l'environnement, avec d'immenses retenues, dont la surface totale dépassait déjà 12 millions d'hectares il y a vingt ans et approche aujourd'hui 20 millions d'hectares. Le lac réservoir de Samara (ex-Kouibychev), sur la Volga, a noyé 2 millions d'hectares dont les deux tiers sont aujourd'hui des m [...]

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Pour citer l’article

Jean-Paul DELÉAGE, « EAU (notions de base) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/eau-notions-de-base/