Une ressource indispensable Révisions Lycée C. Claudel 2011 Mr Petit l’eau: Une ressource indispensable Révisions Lycée C. Claudel 2011 Mr Petit

L'eau sur la planète L'eau douce est une ressource indispensable aux êtres vivants … Végétaux et animaux sont constitués de 65 à 99% d’eau. Leurs organismes sont continuellement traversés par un flux hydrique nécessaire à la vie. Tous les êtres vivants puisent de l’eau dans leur milieu environnant et en rejettent (respiration, transpiration, urine...). La vie est liée à la présence d'eau.

…et aux activités humaines. L’eau est un aliment commun à tous les êtres vivants mais c’est aussi un solvant, quasi universel, un moyen de transport, une source d’énergie, un lubrifiant… Ces différents usages conduisent à une consommation de plusieurs centaines de litres par jour et par habitant. Par exemple il faut 20 litres d’eau pour faire une salade et 110 000 litres pour faire une automobile

L'eau de la planète est répartie dans différents réservoirs (océans, glaciers et calottes polaires, atmosphère, lacs et rivières, nappes phréatiques, sol, biosphère). Soit 0.3% d’eau utilisable …

SAVOIR Notions: - d’eau accessible (eau économiquement exploitable), de réserves en quantité finie. – L’eau douce, ressource indispensable aux êtres vivants et aux activités humaines.

Les transferts quantitatifs entre les différents réservoirs constituent le cycle de l'eau.

nuages atmosphère ruissellement evaporation ocean Eaux souterraines glaciers condensation précipitations ruissellement evaporation Evapo-transpiration lacs Evapo-transpiration Biosphére ocean infiltration sources Nappe phréatique Fleuves rivières Eaux souterraines

SAVOIR Notions: – cycle de l’eau, principaux réservoirs et transferts. – d’eau accessible (eau économiquement exploitable), - de réserves en quantité finie.

L'eau douce est inégalement répartie à l'intérieur des continents. A l'échelle de la planète, les prélèvements d'eau ont été multipliés par plus de 7 entre 1900 et 1995, soit un rythme de croissance plus de deux fois supérieur à celui de la population mondiale. En rapportant l'ensemble des besoins actuels en eau de l'humanité à la population totale, on estime à 500 m3 les besoins annuels moyens en eau, par habitant, tous usages confondus. .

Perspectives internationales et risques de conflits L'eau pourrait devenir, au XXIème siècle, un enjeu politique et économique comparable à ce que fut, par exemple, le pétrole durant les dernières décennies. . En effet, les Nations-Unies tablent actuellement sur un accroissement de la population mondiale supérieur à deux milliards d'individus d'ici 2025, la Terre compterait alors plus de 8 milliards d'habitants. Cette croissance démographique concernera essentiellement des pays en développement, dont bon nombre connaissent déja des difficultés dans le domaine de l'eau. Ce seul fait suffit à appréhender les risques à venir de tensions accrues sur les ressources d'eau, au niveau mondial. Si l'approche internationale de la gestion des ressources n'évolue pas significativement dans les prochaines années, les deux tiers de la population mondiale pourraient subir des manques d'eau plus ou moins forts en 2025.

Les usages de l’eau En France métropolitaine : Les prélèvements d'eau par usage et par ressource En 2006, 32,6 milliards de m3 d'eau ont été prélevés en France métropolitaine pour satisfaire les activités humaines. La répartition des volumes prélevés est très variable selon les usages. La production d’énergie est de loin le secteur qui prélève les plus grandes quantités d’eau. En 2006, 58% des volumes prélevés ont servi à refroidir les centrales de production d’électricité. Une grande partie de cette eau (estimée à 93%) est cependant restituée aux cours d’eau après utilisation. 

À l’inverse, l’irrigation des cultures prélève seulement 15% du volume total, mais n'en restitue qu’une très faible part. L’impact des prélèvements pour l’irrigation est d’autant plus important qu’ils ont lieu pour l’essentiel dans les eaux de surface en période d’étiage, c’est-à-dire au moment où le niveau des cours d’eau est le plus bas. Les besoins en eau potable (alimentation et hygienne) s'élèvent, quant à eux, à 18% des volumes prélevés. Enfin, le secteur industriel utilise chaque année des quantités d’eau relativement faibles (9% des prélèvements nationaux) et qui baissent régulièrement.

Son utilisation par l'homme (urbanisation, irrigation) modifie le flux de l'eau entre les différents réservoirs et peut aboutir à la désertification. Exemple de la mer d’Aral (désertification) à connaitre par tous!

SAVOIR Notions: – Répartition géographique inégale de l’eau douce. – Modifications anthropiques (=dues à l’homme) des flux d’eau (irrigation, urbanisation…), leurs conséquences (cultures, désertification…).

Gestion de l'eau L'eau douce utilisée est puisée dans les lacs, les cours d'eau et les réservoirs souterrains.

L’eau douce utilisée est puisée dans 2 types de réservoirs : 40% en surface, lacs rivières ces eaux doivent alors être traitées pour répondre aux normes de potabilité. 60% en profondeur, dans les nappes phréatiques, peuvent être distribués directement dans les réseaux. L’eau potable peut ensuite être stockée temporairement dans des réservoirs superficiels et/ou artificiels (château d’eau).

niveau supérieur d’eau dans la nappe = niveau piézométrique Toit=roche imperméable Roche perméable Mûr ou plancher= roche imperméable = nappe phréatique . ou aquifère

Ces zones de captage sont étroitement surveillées pour préserver la potabilité de l’eau et l’existence de la réserve Afin d’assurer la protection des ressources en eau potable et éviter les pollutions liées aux activités humaines usuelles et de réduire le risque de pollutions accidentelles ou malveillantes de la ressource, les communes ont l’obligation de mettre en œuvre des périmètres de protection

Ils correspondent à 3 zones successives : Périmètre de Protection Immédiat (PPI) Il représente l’environnement proche de l’ouvrage, soit d'au moins 10 à 20 m du captage jusqu'à 100 m où aucune activité autre que l’exploitation du captage n'est autorisée Périmètre de Protection Rapproché (PPR) Il délimite un secteur, en général de quelques hectares, en principe calqué sur « la zone d’appel » du point d’eau, c'est à dire depuis la limite du 1er périmètre jusqu'à une distance correspondante à un temps de transfert de 50 jours, temps minimum pour éliminer toute contamination par les virus. A l’intérieur de ce périmètre, toutes les activités susceptibles de provoquer une pollution sont interdites ou soumises à des prescriptions particulières : - constructions, forage de puits, exploitation des carrières; - dépôt d'ordures ménagères, de détritus, de produits radioactifs; - installation de canalisations, réservoirs ou dépôts d'hydrocarbures; - l'épandage de fumiers, engrais organiques ou chimiques. Périmètre de Protection Eloigné (PPE) Créé sur une zone plus large, il s'étend de la limite externe de la zone 2 jusqu'à la limite du bassin versant et correspond à la zone d’alimentation du captage (ou ensemble des bassins versants).Cette zone doit protéger de la pollution engendrée par les produits chimiques ou radioactifs. Les réglementations de la zone 2 peuvent être étendues partiellement ou en totalité à cette zone.

La qualité de l’eau La notion de qualité ne se résume pas à la seule notion de potabilité. S'il est important que l'eau bue soit potable, toute autre eau (eau pour l'irrigation, eau industrielle, eau de refroidissement...) doit présenter une certaine qualité en fonction de l'usage que l'on veut en faire.

Critères de potabilité Pour être consommée, l'eau doit répondre à des critères de qualité très stricts. Fixés par le ministère de la santé avec le Conseil Supérieur du secteur d'Hygiène Publique de France les critères d'une eau "propre à la consommation" sont au nombre de 63 ! Ils portent sur : la qualité microbiologique : l'eau ne doit contenir ni parasite, ni virus, ni bactérie pathogène. la qualité chimique : les substances chimiques autres que les sels minéraux font l'objet de normes très sévères. Ces substances sont dites "indésirables" ou "toxiques". . Les substances "indésirables" : leur présence est tolérée tant qu'elle reste inférieure à un certain seuil (le fluor et les nitrates par exemple). Les substances aux effets toxiques : le plomb et le chrome en font partie. Les teneurs tolérées sont extrêmement faibles, parfois de l'ordre du millionième de gramme par litre. la qualité physique et gustative (les paramètres organoleptiques) : l'eau doit être limpide, claire, aérée et ne doit présenter ni saveur ni odeur désagréable. Précisons, cependant qu'une eau qui ne satisfait pas pleinement à ces critères ne présente pas forcément de risque pour la santé.

Le traitement des eaux captées Cette eau une fois prélevée doit donc généralement faire l'objet d'un traitement avant d'être distribuée dans les foyers. Pour limiter les coûts dus aux traitements de l'eau, on recherche de l'eau qui présente déjà des caractéristiques les plus proches des normes de qualité européenne. Les usines de traitement des eaux rendent donc potables des eaux initialement impropres à la consommation. Les eaux traitées (eaux de tables) peuvent être stockées dans des réservoirs artificiels.

SAVOIR Notions: - Ce qu’est une eau potable, une eau minérale, une eau de source, une eau de table . – la nappe phréatique. – critères de potabilité. – sensibilité des réservoirs à la pollution – protection des réservoirs.

Un traitement des eaux usées est indispensable Un traitement des eaux usées est indispensable. Les matières organiques polluantes peuvent être dégradées sous l'action de micro-organismes . .              La D.B.O ou Demande Biologique en Oxygène, correspond à la quantité de dioxygène consommée par les micro-organismes de l'eau lors de l'oxydation de composés biodégradables. Cette grandeur permet donc d'évaluer la charge d'une eau en matière organique. Plus la D.B.O est importante plus l'eau est chargée en matière organique .Elle est utilisable: .                     - soit pour quantifier la charge polluante organique de l’eau,                     - soit pour évaluer l’impact d’un rejet sur le milieu naturel (toute matière organique biodégradable rejetée va entraîner une consommation d’O2 au cours des procédés d’auto épuration), .                     -soit pour évaluer l’intensité du traitement nécessaire à l’épuration d’un rejet par un procédé biologique. Les mesures sont réalisées à partir d’échantillons d’eau prélevés sur le terrain. 2 prélèvements sont nécessaires : le premier sert à la mesure de la concentration initiale en O2, le second à la mesure de la concentration résiduaire en O2 au bout de 5 jours. La DBO5 est la différence entre ces 2 concentrations. .           

La D. C. O. (Demande Chimique en Oxygène) est l’équivalent de la B. D . La D.C.O. (Demande Chimique en Oxygène) est l’équivalent de la B.D.O. mais les réactions chimiques ne font pas intervenir d’êtres vivants.

Autoépuration A conditions que la pollution par les matières organiques ne soit pas trop importante, les scientifiques disent qu'un cours d'eau est capable "d'auto-épuration".

Les pollutions et le traitement des rejets Les pollutions sont classées en 3 grandes catégories : pollutions d’origine chimiques, organiques et physiques. Pour éviter les problèmes de pollution, on travaille : - en amont en protégeant les sites de captages (sources lacs, nappes phréatiques) - en aval en traitant les eaux usées.

Quels sont l’origine et les risques de la pollution des eaux ? Quelles sont les substances polluantes les plus fréquentes? Nitrates et phosphates Quelle est leur origine ? Ils sont d’origine agricole et domestique. Nitrates : lisiers + engrais Phosphates : engrais agricoles, lessives, détergents. Répandus en trop grande quantité, les molécules minérales ne sont pas utilisées par la plante et s’infiltrent dans le sol jusqu’à la nappe ou ruissellent en surface pour s’accumuler dans les cours d’eau. Quelles sont les conséquences ? Eaux souterraines : pollution durable qui rend la nappe impropre à la consommation pendant plusieurs années. Eaux de surface : eutrophisation

Les stations d’épuration

Les matières organiques polluantes peuvent être dégradées sous l'action de micro-organismes . L'homme utilise les propriétés de ces micro-organismes dans le traitement des eaux usées.

SAVOIR Notions: - capacité et limites de l’auto-épuration. – principe du fonctionnement d’une station d’épuration - de DBO et DCO, de minéralisation par les micro-organismes.

En résumé Stockage potabilisation

Bonnes révisions et bon travail Ce diaporama n’est là que pour vous remettre les idées en place. Réviser c’est reprendre et apprendre la totalité du cours en connaissant par cœur les schémas. Réviser c’est aussi faire ses propres fiches de révisions. Réviser c’est enfin faire des sujets type bac et éventuellement poser des questions (par l’intermédiaire du forum)….