CH3 : UNE GESTION OBLIGATOIRE DES NAPPES D EAU

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1 CH3 : UNE GESTION OBLIGATOIRE DES NAPPES D EAU INTRODUCTION L'eau est une ressource finie, recyclable et inégalement répartie. Elle est une ressource indispensable aux êtres vivants et aux activités humaines. Cette ressource est fragile et influencée par les activités humaines : elle peut être polluée. Il est donc nécessaire PLAN I LES RESERVOIRS D EAU A : cycle de l eau : B : réservoirs d eau douce : C : nappe phréatique : D : potabilité de l eau douce : réservoirs d eau de la planète et circulation entre réservoirs glace, atmosphère, nappes, lacs et rivières nappe, aquifère, source, alimentation de la nappe critères, physique, chimique, microbiologiques, organoleptiques II LA GESTION DES RESERVES D EAU A : Pollution des réservoirs : B : Protection des réservoirs : par la matière minérale ou organique protection du captage, réduction de pollution, traitement d eau usée CONCLUSION

2 I LES RESERVOIRS D EAU plan Où prélève-t-on l eau? Dans quels réservoirs naturels est-elle stockée? A. CYCLE DE L EAU SUR TERRE L'eau de la planète est répartie dans différents réservoirs : océans, atmosphère, glaciers, lacs et rivières, nappes phréatiques, de même que dans la biosphère (animaux et végétaux). L eau circule d un réservoir à l autre. L évaporation des eaux des océans est une source d eau douce importante ; transportée par les vents elle se condense et retombe en précipitation. L eau précipitée est renvoyée vers l atmosphère par évapotranspiration, le reste s écoule par ruissellement vers les lacs et rivières, ou s infiltre dans le sol. Quand le sol est saturé en eau, l eau s infiltre vers les nappes souterraines, circule sous terre et ressort au niveau de sources qui alimentent des rivières s écoulant dans les océans. Vents Vents Condensation Précipitations Condensation Précipitations Précipitations Végétation Évapotranspiration Ruissellement Glace Évaporation Rivière Source Infiltration Ecoulement Lac Nappe phréatique Océans

3 Forage exploitant nappe alluviale et nappe profonde Puits exploitant la nappe phréatique B. DIFFERENTS RESERVOIRS D EAU DOUCE plan L eau douce de la planète est stockée dans les glaces polaires, l atmosphère, les eaux continentales. L'eau douce des continents se répartit dans les réservoirs souterrains, les nappes phréatiques, et de surface, lacs et rivières. L'eau douce est puisée dans ces réservoirs : lacs, rivières, nappes phréatiques (sources). C. NAPPE PHREATIQUE Une nappe phréatique est une réserve d eau contenue dans un aquifère proche de la surface. Aquifère Nappe phréatique source rivière Nappe profonde

4 L aquifère est la roche poreuse ou fissurée contenant l eau (AQUA = eau, FERE = porteur). L eau se loge dans les pores entre les grains de petite taille, et dans les fissures entre les blocs de la roche. Exemples d aquifères : sables, schiste, grès, calcaire, granite Les nappes sont des réservoirs en fuite continuelle par les sources, endroit où le toit de la nappe recoupe le sol. Les pompages dans la nappe (forages, puits) effectués par les hommes (agriculteurs, industriels, particuliers) contribuent à l abaissement du toit de la nappe et de ce fait tarissent les sources plus basses. La nappe phréatique est alimentée par les précipitations directement par la pluie ou par les ruissellements issus des pluies en amont. L eau de pluie sature les couches de surface puis s infiltre vers la nappe phréatique. Les eaux des nappes profondes sont peu accessibles. Les très fortes pluies imperméabilisent le sol : les fines particules argileuses s entourent d eau, s agglomèrent et ne laissent pas passer l eau : c est la longue succession de petites pluies qui renouvelle les nappes phréatiques. D. POTABILITE DE L EAU DOUCE Les critères de potabilité sont essentiellement basés sur la mesure des taux de substances contenues dans l eau : Critères physico-chimiques : température et PH moyen, sulfates, phosphates, nitrates et chlorures à taux bas Critères chimiques : absence de substances toxiques comme les pesticides, le plomb, les hydrocarbures Critères microbiologiques : absence de microbes comme salmonelles, streptocoques fécaux Critères organoleptiques (perceptibles par nos sens) : couleur (clarté notamment), odeur, saveur

5 II GESTION DES RESERVES D EAU plan La potabilité de l eau nécessite que les substances dissoutes ou des microorganismes soient maintenus à des taux très bas. La présence de substances toxiques ou l excès de substances chimiques rend l eau impropre à sa consommation. Comment les réservoirs d eau douce sont-ils pollués? Comment peut-on les protéger? A. POLLUTION DES RESERVOIRS 1) Pollution par la matière organique Les industriels rejettent des déchets de production alimentaire (lait, eaux usées ), les éleveurs stockent et déversent les déjections animales (purins, fumiers, lisiers), les particuliers rejettent leurs déchets domestiques (eaux usées). Ces rejets contiennent des molécules organiques (protéines, sucres, graisses ou huiles, urée ), qui rejoignent directement l eau des rivières ou bien les sols puis la nappe phréatique par infiltration. Cette matière organique est consommée par les bactéries présentes dans l eau : cette consommation, qui leur permet de se multiplier, s accompagne d une hausse de leur respiration : la quantité de dioxygène dissout dans l eau baisse : les êtres vivants de ce milieu s asphyxient et meurent. La pollution par la matière organique est donc une augmentation des microorganismes et une baisse d oxygénation. O 2 Bactéries Sels minéraux MO La pollution organique se mesure par la «D.B.O.5, demande Biologique en Oxygène en 5 jours», quantité de dioxygène consommée en 5 jours par les bactéries. Une forte valeur de DBO5 signifie une forte respiration des bactéries, donc une forte activité de décomposition donc une forte quantité de matière organique présente.

6 2) Pollution par les nitrates ou les phosphates plan Les sels minéraux, nitrates et phosphates par exemple, présents dans l eau viennent : des engrais épandus sur les cultures de la transformation de la matière organique par les bactéries de l eau. Les sels minéraux favorisent la pollution organique Les sels minéraux interviennent dans la photosynthèse, fabrication de matière organique par les végétaux chlorophylliens grâce à l énergie lumineuse, avec dégagement de dioxygène. Le fort taux de sels minéraux accélère la photosynthèse et le développement des végétaux en surface : ce phénomène de développement excessif des végétaux dans l eau est appelé eutrophisation. Ces végétaux de surface empêchent la pénétration de la lumière en profondeur : la photosynthèse ne s effectue plus sous la surface et l eau n est plus oxygénée : le lac ou la rivière devient un milieu asphyxiant et les êtres vivants meurent, leur matière organique est décomposée par les bactéries. (Voir paragraphe précédent) Sels minéraux Sels minéraux Bactéries Sels minéraux Algues Bactéries Sels minéraux Algues Bactéries Sels minéraux Algues Baisse du dioxygène Matières organiques Zooplancton Matières organiques Zooplancton Matières organiques Zooplancton Poissons Poissons Poisson s

7 Les forts taux de sels minéraux polluent plan Les nitrates s accumulent dans les nappes phréatiques ; leur taux est considéré dangereux pour la santé à partir de 50 mg/l. Leur taux augmente : moins de rivière de bonne qualité et plus de rivière de qualité moyenne ou mauvaise. Très bonne < 2 mg/l Bonne : entre 2 et 10 mg/l Moyenne : entre 10 et 25 mg/l Médiocre : entre 25 et 50 mg/l Mauvaise : > 50 mg/l.

8 B. PROTECTION DES RESERVOIRS plan 1) Protection du captage Par les périmètres de protection : les engrais, pesticides et stockages dangereux sont interdits autour du captage et les élevages y sont limités afin d éviter que les infiltrations ne contaminent l eau d alimentation. Par la restriction des prélèvements : Son utilisation par l'homme peut aboutir à la désertification. Les restrictions partielles ou totales assurent un minimum de débit continu dans la nappe phréatique. L eau nécessaire à l irrigation et aux industries peut être stockée temporairement dans des réservoirs superficiels. 2) Réduction de la pollution agricole Par le travail du sol : l aération du sol améliore la rétention de l eau : le sol garde ses engrais et la nappe est moins polluée. (En complément, la culture hivernale protège le sol contre l usure et les ruissellements.) Par la limitation et choix des épandages : les sels minéraux excédentaires s infiltrent ou ruissellent : l épandage d un minimum d engrais permet de réduire les coûts et l infiltration, tout en augmentant le rendement. Le remplacement des engrais minéraux par les engrais organiques (fumiers, purins et lisiers) qui restent plus longtemps dans le sol permet de diminuer l infiltration et le coût des cultures. Par l amélioration des stockages : les substances organiques et minérales des fumiers et lisiers s infiltrent à chaque pluie vers la nappe ou vers les rivières et les polluent, s ils sont stockés à même le sol. L isolation de ces stocks empêche les infiltrations.

9 3) Traitement des eaux usées plan Les matières organiques se dégradent grâce aux micro-organismes. Lorsque la quantité de matière organique n est pas trop élevée, le milieu s auto-épure grâce aux bactéries. Concentration Effluents organiques (pollution) M.O. Ions minéraux : nitrates, phosphates O 2 Amont D (m) Aval A B C D Microorganismes : bactéries, protozoaires Algues : unicellulaires, Amont D (m) Aval A B C D Dans les stations d épuration, cette propriété est utilisée : après clarification de l eau, la matière organique (graisses et huiles, protéines, sucres) et certaines substances toxiques sont décomposées par les bactéries fortement oxygénées : les sels minéraux excédentaires utilisés ou détruits avec les boues.

10 CONCLUSION plan L eau douce issue de l évaporation et des précipitations, est stockée dans les réservoirs naturels souterrains, les nappes phréatiques des aquifères, et superficiels, lacs ou rivières, issues des sources et ruissellements. Si l eau contient beaucoup de déchets organiques (êtres vivants en décomposition, protides, lipides, glucides ), les microorganismes se développent : le milieu s infecte et devient asphyxiant : il est pollué. Si l eau contient beaucoup de sels minéraux, la photosynthèse naturelle s amplifie et aboutit à l excès de matière organique, l infection microbienne et l asphyxie du milieu. L évaluation des taux de matière minérale ou organique permettent de déclencher des mesures de protection basées sur la minéralisation de la matière organique par les bactéries ou sur le traitement chimique et l élimination des substances toxiques (pesticides, métaux lourds, éléments radioactifs ).