L’eau est indispensable à la vie sur terre mais elle est présente principalement sous forme salée. Les ressources en eau douce sont très inégalement réparties dans le monde et les difficultés d’approvisionnement en eau potable sont à l’origine des principales maladies affectant les populations.
Formule | Masse molaire | Distance interatomique | Angle | Moment dipolaire |
H2O | 18,015 g.mol-1 | O-H : 95,7 pm | H-O-H : 104,52° | 1,8546 D |
Masse volumique | Température de fusion | Température d’ébullition | Température critique | Pression critique | Température point triple | Pression point triple | Conductibilité thermique |
|
0°C | 100°C | 374,15°C | 22,12 MPa | 0,01°C | 0,611 kPa | 0,604 W.m-1.K-1 |
pKa : H2O/HO– | E° : HO2– + H2O + 2e = 3OH– |
15,745 | 0,88 V |
Eau liquide :
|
Eau gazeuse :
|
Dans le monde.
Salée : 1 350 millions de km3.
Douce : 33,6 millions de km3 dont :
Le lac Baïkal (Sibérie) de 31 500 km2 de superficie et de 1 637 m de profondeur maximale renferme 23 000 km3 d’eau douce soit environ 1/10 de l’eau douce de surface.
Ressources en eau renouvelables par habitant, pour quelques pays, en 2019 : moyenne mondiale : 5 000 m3/habitant/an, en 2014.
Islande | 501 429 | Chine, en 2017 | 1 952 | |
Canada | 77 571 | Allemagne | 1 844 | |
Brésil | 40 971 | Inde | 1 398 | |
Russie | 31 023 | Maroc | 795 | |
Australie | 19 521 | Égypte | 573 | |
États-Unis | 9 326 | Tunisie | 395 | |
Japon | 3 390 | Algérie | 271 | |
France | 3 240 | Jordanie | 93 | |
Espagne | 2 386 | Arabie Saoudite | 70 |
Source : Aquastat
Cycle de l’eau sur terre
(en milliers de km3 par an)
Situation française : en milliards de m3 en année moyenne.
En 2019. Monde : 504 629 millions de litres et 65,5 litres par habitant.
Chine | 134 425 (138) | Brésil | 29 263 (138) | |
États-Unis | 65 235 (199) | Thaïlande | 19 348 (279) | |
Mexique | 44 310 (335) | Italie | 14 338 (242) | |
Indonésie | 40 200 (150) | Allemagne | 14 296 (173) | |
Inde | 29 517 (16) | France | 11 529 (176) |
La consommation des États-Unis était de 1,34 milliard de litres, en 1976.
En 2019, Union européenne : 52 milliards de litres soit 118 litres par habitant.
Italie | 200 | Grèce | 133 | |
Allemagne | 168 | France | 133 | |
Portugal | 140 | Belgique | 130 | |
Hongrie | 139 | Pologne | 114 | |
Espagne | 135 | Roumanie | 106 |
En 2016, l’eau est à 87,4 % renfermée dans du PET, 12,4 % dans du verre, 0,1 % de l’aluminium, 0,1 % du carton.
Il y a 594 sources productrices, à 82 % d’eau minérale, 16 % d’eau de source, 3 % d’eau traitée.
Principaux pays exportateurs : en 2022.
France | 2 579 | Chine | 283 |
Italie | 1 721 | Géorgie | 239 |
Belgique | 572 | Tanzanie | 170 |
Fidji | 432 | Mexique | 159 |
Allemagne | 360 | Espagne | 155 |
Source : ITC
Les exportations italiennes sont destinées à 25 % à la France, 21 % aux États-Unis, 11 % à la Suisse, 10 % à l’Allemagne.
Principaux pays importateurs : en 2022.
Allemagne | 1 140 | Suisse | 440 |
Belgique | 1 083 | Corée du Sud | 258 |
États-Unis | 846 | Japon | 250 |
Royaume Uni | 517 | Pays Bas | 213 |
France | 497 | Chine | 178 |
Source : ITC
Les importations allemandes proviennent à 82 % de France, 11 % d’Italie, 2 % de Turquie.
En 2021 :
Coca Cola (États-Unis) | 4 600 | Hangzhou Wahaha Group (Chine) | 2 800 | |
PepsiCo (États-Unis) | 4 500 | China Resources Beverage (Chine) | 1 100 | |
Nestlé (Suisse) | 4 170 | Ting Hsing (Taipei chinois) | 400 | |
Danone (France) | 3 900 | Fiji Water (États-Unis) | 300 | |
Nongfu Spring (Chine) | 3 800 | Bisleri (Inde) | 250 |
Nestlé, en 2021, a réalisé un chiffre d’affaires de 4,04 milliards de francs suisses, avec 87 unités de production dans 30 pays et 48 marques. Sa part de marché mondial est de 11 %. Le secteur de l’eau représente 4,6 % des ventes du groupe.
Danone, en 2021, a réalisé un chiffre d’affaires dans l’eau embouteillée de 3,961 milliards d’euros, soit 16 % du chiffre d’affaires du groupe. Les 3 principales marque vendues sont dans l’ordre : Aqua en Indonésie, Mizone en Chine et Évian.
Production : en millions de litres, en 2021.
En France, les eaux minérales naturelles et de sources proviennent de gisements souterrains bénéficiant d’une protection géologique naturelle et ne subissent aucun traitement de désinfection. L’eau minérale naturelle a pour obligation d’avoir une composition minérale stable, garantie tout au long de l’année. Elle peut présenter une minéralité particulière qui lui confèrent des propriétés bénéfiques. L’eau de source n’a pas l’obligation de garantir une composition minérale stable. La France est l’un des rares pays où s’est développée la consommation d’eau de source.
Il y a 78 sources exploitées d’eaux minérales, 74 d’eaux de source et 6 eaux rendues potables par traitement.
Cartes française des sources d’eaux minérales, document de la Maison des Eaux Minérales Naturelles.
Commerce extérieur : en millions de litres, en 2023.
Eaux minérales naturelles plates :
Eaux minérales naturelles gazeuses :
Eaux artificielles :
Répartition des ventes d’eaux plates, en volume, en grandes et moyennes surfaces, en 2016 :
Cristaline (Alma) | 34,5 % | Volvic (Danone) | 7,1 % | |
Vittel (Nestlé) | 8,5 % | Contrex (Nestlé) | 6,3 % | |
Evian (Danone) | 7,9 % | Hépar (Nestlé) | 4,2 % |
Source : Rayon Boissons
Répartition des ventes d’eaux gazeuses, en volume, en grandes et moyennes surfaces, en 2014-15 :
Perrier (Nestlé) | 21 % | St Yorre (Alma) | 5 % | |
Salvetat (Danone) | 17 % | Vichy Célestins (Alma) | 3 % | |
Badoit (Danone) | 15 % | Rozana (Alma) | 3 % | |
San Pellegrino (Nestlé) | 9 % | Cristalline (Alma) | 2 % | |
Quézac (Nestlé) | 7 % | Vernière (Alma) | 1 % |
Source : Rayon Boissons
Principaux producteurs d’eaux minérales :
On estime, en 2015, que dans le monde, 844 millions de personnes n’ont pas accès à l’eau potable soit 263 millions qui ont un accès à plus de 30 minutes aller-retour, 423 millions qui prélèvent l’eau dans des puits ou des sources non protégés et 159 millions qui prélèvent de l’eau de surface et près de 2,3 milliards n’ont pas accès à des services d’assainissement adéquats.
Début 2022, il y a 22 757 usines de dessalement en fonctionnement avec une capacité de production de 107,95 millions de m3/jour.
Vidéo de présentation par Veolia.
Origine de l’eau dessalée, en 2015, sur un total de 86,5 millions de m3/jour.
Eaux de mer | 59 % | Eaux de rivière | 9 % | |
Eaux saumâtres | 22 % | Eaux usées | 5 % |
Source : Water World
Capacités de production, selon le procédé utilisé, en 2014, en % :
Osmose inverse | 65 % | Distillation multiples effets | 7 % | |
Distillation flash | 21 % | Électrodialyse et électrodésionisation | 3 % |
Source : IDA
En 2016, les procédés membranaires représentent 73 % des capacités de production, les procédés thermiques, 27 %.
Traditionnellement, l’eau de mer (35 à 50 g de sel/L) était plutôt distillée, alors que les eaux saumâtres (1 à 10 g/L) étaient traitées par osmose inverse. Actuellement, pour l’eau de mer, l’osmose inverse, consommant moins d’énergie, est de plus en plus utilisée. Par osmose inverse, 8 litres d’eau de mer donnent 4 litres d’eau douce et le même volume d’eau deux fois plus concentrée en sel.
Utilisé principalement dans les pays désertiques de la péninsule arabique : 70 % des besoins en eau pour la consommation humaine en Arabie Saoudite provient de 31 usines de dessalement d’eau de mer qui fournissent 1,2 milliard de m3/an, principalement par distillation.
Capacités de production, dans le monde, des usines de dessalement, en 2014 :
Arabie Saoudite, en 2016 | 6,6 | Algérie | 2,2 | |
Émirats Arabes Unis | 4,1 | Australie | 1,7 | |
Espagne | 3,3 | Israël | 1,4 | |
États-Unis | 2,9 | Inde | 1,1 | |
Chine | 2,4 | Qatar | 1,0 |
Source : Desaldata.com
Veolia est le premier producteur mondial avec, en 2019, une capacité de production de 13 millions de m3/jour, sur 2 300 sites dans 108 pays.
En Arabie Saoudite, la société d’état Saline Water Conversion Corporation, exploite 28 usines de dessalement avec une capacité de production de 4,6 millions de m3/jour, soit 69 % de la capacité du pays. En 2018, la production a été de 1 803 millions de m3.
La principale usine mondiale est celle de Ras Al Khair, en Arabie Saoudite. Sa capacité de production est de 1,025 million de m3/jour, à 70 % par distillation thermique à l’aide de 8 unités flash et 30 % par osmose inverse à l’aide de 17 unités.
En 2016, la plus importante usine au monde fonctionnant seulement par distillation thermique est celle de Shoaiba, en Arabie Saoudite, avec une capacité de production de 880 000 m3/jour.
L’une des plus importantes usines dans le monde fonctionnant par osmose inverse (320 000 m3/jour permettant d’alimenter 1,4 million de personnes) a été construite par Veolia à Ashkelon en Israël. 2 lignes de production fonctionnant en parallèle permettent après passage dans 32 unités d’osmose inverse de diminuer la concentration en sel de 45 g/L à 30 mg/L, la concentration maximale admissible pour la consommation humaine étant de 400 mg/L. En 2016, la plus importante usine dans le monde fonctionnant par osmose inverse est celle de Sorek, en Israël, au sud de Tel Aviv, avec une capacité de production de 627 000 m3/jour.
Exemple de l’usine de traitement de Morsang-sur-Seine qui produit 225 000 m3/jour dans 3 unités en parallèle (voir schéma ci-dessous). La plus importante station de traitement d’eau potable en France est celle de Choisy-le-Roi : capacité de production maximale : 600 000 m3/jour, production moyenne : 313 000 m3 par jour.
Usine de traitement de l’eau de la Seine de Morsang-sur-Seine
(d’après un document de la Lyonnaise des Eaux que nous remercions)
Prélèvement d’eau brute de Seine avec élimination des particules de taille supérieure à 1 mm par prise d’eau sous la surface, dégrillage puis tamisage.
Prétraitement : la tendance actuelle est d’éviter la préchloration afin de ne pas former des composés du chlore avec l’ammoniac (chloramine donnant un goût désagréable) et avec des produits organiques (chlorophénols, chlorobenzènes, trichlorométhanes…), certains de ces composés étant toxiques ou suspects d’être cancérigènes. Il est préférable d’effectuer la chloration après élimination de l’ammoniac et des matières organiques.
Coagulation-floculation-décantation : le problème à résoudre est celui des particules de taille inférieure à quelques μm, chargées négativement, qui sont en suspension stable et qu’il faut éliminer.
Traitements complémentaires :
Contrôle de la qualité de l’eau traitée :
Par ultrafiltration (avec des pores de 3 à 10 nm) ou par nanofiltration (avec des pores d’environ 1 nm). Ces techniques utilisent le pouvoir de tamisage des membranes. Jusqu’à présent réservées au traitement d’eaux souterraines, elles commencent à être utilisées pour le traitement d’eaux de surface :
Par ultrafiltration, par exemple, par la Lyonnaise des Eaux, à Anglet (64), 5 000 m3/jour, pour traiter les eaux de la Nive. Les modules de filtration contiennent de l’ordre de 15 000 fibres creuses soit par module, 50 m² de surface filtrante. Le procédé CRISTAL® (Combinaison des Réacteurs Incluant Séparation par membranes Traitement par Adsorption en voie Liquide) mis au point par Degrémont, après une préfiltration à 200 μm, associe un traitement sur charbon actif en poudre à l’ultrafiltration tangentielle qui, à l’usine de Vigneux-sur-Seine de La Lyonnaise des Eaux, représente 1,2 hectare de surface filtrante. Comparé à l’ozonation, ce procédé est plus efficace vis à vis des composés organiques insaturés, des triazines, des mauvais goûts et des odeurs. En effet, en période chaude, l’ozonation n’élimine pas toujours complètement les goûts et les odeurs.
Rendements d’élimination (en %) de divers polluants lors du traitement de l’eau à l’usine de Vigneux-sur-Seine :
Décantation | Filtration sur charbon | Ozone | CRISTAL® | |
Particules | 85 | 95 | – | 100 |
Bactéries | 90 | 99 | 99,9 | 100 |
Virus | 90 | – | 99,9 | 100 |
Organismes parasites (protozoaires) | 99 | – | 99,9 | 100 |
Algues, plancton | 99 | – | 99,9 | 100 |
Micropolluants organiques (pesticides) | – | 10 | 99,9 | 100 |
Matières organiques dissoutes | 50 | 60 | – | 90 |
Métabolites d’algues (responsables des goûts et des odeurs) | – | 10 | 60 | 100 |
Source : Lyonnaise des Eaux
Par nanofiltration, par exemple, par le Syndicat des Eaux de l’Île de France (SEDIF), à Méry-sur-Oise (95), qui recourt à cette filière de traitement pour 70 % de sa production, les 30 % restants provenant de sa filière classique de traitement biologique (ozone-charbon actif). L’usine de Méry-sur-Oise, à partir de l’eau prélevée dans l’Oise, alimente 850 000 habitants avec une production moyenne de 152 000 m3 par jour. L’eau à traiter, après une étape de clarification poussée, passe encore par des pré-filtres qui retiennent les particules supérieures à 6 µm avant de traverser les membranes de nanofiltration qui retiennent les particules supérieures à 1 nanomètre. Par filtration tangentielle, sous l’effet d’une différence de pression entre les deux faces de la membrane, une partie du débit traverse la membrane en abandonnant la plupart des composés contenus. L’autre partie, ne traversant pas la membrane, se charge des composés retenus. L’eau est ainsi purifiée, physiquement, des micro-organismes, produits organiques, pesticides contenus et ne nécessite, par sécurité, qu’un apport réduit de dichlore lors de sa distribution (0,2 mg.L-1) soit une réduction d’un facteur 10 de la quantité totale de chlore utilisé. Par ailleurs, le procédé permet d’adoucir l’eau.
En France, en 2016, les prélèvements d’eau destinés à la production d’eau potable ont été de 5,425 milliards de m3, avec 20,7 % de fuites dans les canalisations, en 2014. L’eau provenait à 65,1 % d’eaux souterraines et à 34,9 % d’eaux de surface avec, en 2015, un total de 33 150 captages.
Le réseau de canalisations de distribution a, en 2013, une longueur de 996 000 km.
A Paris : la production, gérée par Eau de Paris, est, en 2021, en moyenne de 468 493 m3/jour d’eau potable et 200 000 m3/jour d’eau non potable, avec une capacité de production de 1 million de m3/jour et une capacité de stockage de deux jours de consommation avec un réseau de distribution de 2 455 km d’eau potable et 1 700 km d’eau non potable. En 2021, la production d’eau potable a été de 170,9 millions de m3.
En 2021, 53 % de la production d’eau potable provient de 102 points de captages d’eaux souterraines situés dans les régions de Provins (77), Sens (89), Fontainebleau (77) et Dreux (28), amenées à l’aide de 4 aqueducs principaux (la Vanne pour 27 %, le Loing pour 15 %, la Voulzie et l’Avre pour 11 %) de 470 km de longueur. La source la plus éloignée (156 km) est située à Armentières (10). L’eau est stockée dans 5 réservoirs (Montsouris, Les Lilas et Ménilmontant, dans Paris ainsi que Saint-Cloud (92) et l’Haÿ les Roses (94)) et traitée dans 5 usines (Sorques (77), Longueville (77), Saint-Cloud (92), Porte d’arcueil (75) et l’Haÿ les Roses (94)).
47 % de la production d’eau potable provient d’eau de surface de la Seine (26 %) et de la Marne (21 %) traitée à Orly (300 000 m3/j) et Joinville (210 000 m3/j).
En Île de France : le Syndicat des Eaux d’Île de France (SEDIF), est le 1er distributeur d’eau en France et le 3ème en Europe. La gestion du réseau est déléguée, depuis le 1er janvier 2011 et pour 12 ans, à Veolia. Le SEDIF alimente, en 2021, 135 communes et 4,02 millions d’habitants. Les capacités de production sont de 1,54 million de m3/jour pour une consommation moyenne de 762 000 m3/jour. 97 % des ressources du Syndicat des Eaux d’Île de France proviennent des trois grandes rivières ou fleuve de la région : Marne, Seine, Oise, 3 % de forages dans les nappes (à Neuilly-sur-Seine, Pantin, Aulnay-sous-Bois et Arvigny). La consommation d’eau des abonnés a été, en 2021, de 209,65 millions de m3.
En 2021, l’usine de Choisy-le-Roi alimente 1,92 million d’habitants avec une production moyenne, de 302 000 m3 par jour ; l’usine de Méry-sur-Oise alimente 880 000 habitants avec une production moyenne de 134 000 m3 par jour ; l’usine de Neuilly sur Marne alimente 1,77 million d’habitants avec une production moyenne de 325 000 m3 par jour. Le réseau de canalisations est de 7 929 km et 76 réservoirs ont une capacité de 848 595 m3.
En France, en 2017, le volume d’eau distribué, pour 24,2 millions d’abonnés, a été de 3,9 milliards de m3, à 64 % par le secteur privé et celui du traitement des eaux usées a été de 3,1 milliards de m3, à 53 % par le secteur privé.
Sociétés distribuant l’eau potable en France : répartition du marché, en % de population desservie, en 2017.
Alimentation en eau potable | Stations d’assainissement | |
Opérateurs publics | 35,3 % | 46,0 % |
Veolia eau | 33,7 % | 22,9 % |
Suez | 18,6 % | 21,4 % |
SAUR | 11,4 % | 9,0 % |
Autres | 0,9 % | 0,6 % |
Principaux distributeurs mondiaux :
Les entreprises françaises, en 2017, ont desservi, dans le monde hors France, 128,54 millions de personnes en eau potable et 112,38 millions en assainissement des eaux usées.
Veolia : en 2021. N°1 mondial.
Dans le monde, 79 millions d’habitants desservis en eau potable avec 3 367 usines et 61 millions en assainissement avec 2 750 usines.
En France, fourniture d’eau potable à 25,5 millions d’habitants et assainissement pour 17,1 millions d’habitants.
Début 2022 a acquis le groupe Suez.
Beijing Enterprise Holdings, groupe chinois, possède, en 2021, une capacité de production de 45,38 millions de m3/jour avec 1 412 usines de production.
Suez : en 2022. N°3 mondial.
Après l’acquisition par Veolia, livraison, par le nouveau groupe Suez, d’eau potable dans le monde à 66 millions de personnes et assainissement pour 33,7 millions de personnes. L’activité eau en France est gardée par le nouveau Suez.
En France, en 2019, fourniture de 935 millions de m3 d’eau potable avec 702 sites et traitement de 820 millions de m3 d’eaux usées avec 1 642 stations d’épuration.
Il faut distinguer les prélèvements des consommations.
Prélèvements d’eau : en 2011. Monde : 3 890 km3, Union européenne : 218 km3.
Chine | 525 | Pakistan | 155 | |
Inde | 500 | Russie | 77 | |
États-Unis | 467 |
Secteurs d’utilisation dans le monde, en 2012 :
Irrigation | 70 % | Usages domestiques | 10 % | |
Industrie | 20 % |
Répartition des prélèvements d’eau par secteur d’activité, en France, en 2018, hors énergie, sur un total de 16,8 milliards de m3 prélevés :
Eau potable | 33,4 % | Irrigation | 18,0 % | |
Alimentation des canaux | 32,3 % | Industrie | 16,3 % |
Les prélèvements, en France, hors énergie, en 2018, sont réalisés à 63,7 % sur des eaux de surface, 35,1 % sur les eaux souterraines, 1,2 % sur le littoral.
En 2018, en France métropolitaine, les prélèvements pour l’alimentation en eau potable sont de 5 422 millions de m3, à 65,2 % d’eau souterraine, 34,6 % d’eau de surface et 0,2 % sur le littoral.
En 2018, en France métropolitaine, les prélèvements pour l’irrigation sont de 3 024 millions de m3 à 58,8 % d’eau de surface et 41,2 % d’eau souterraine.
Les prélèvements les plus importants sont réalisés par le site du Tricastin et ses centrales nucléaires, avec 5 milliards de m3 par an.
Quelques données :
États-Unis | 551 | Espagne | 268 | |
Canada | 471 | France | 211 | |
Australie | 462 | Allemagne | 172 | |
Japon | 328 | Chine | 152 | |
Suisse | 319 | Inde | 125 |
Source : Centre d’Information sur l’Eau
Bains, douches, toilettes | 39 % | Lavage voiture, jardin | 6 % | |
Sanitaires | 20 % | Cuisine | 6 % | |
Lavage linge | 12 % | Boisson | 1 % | |
Lavage vaisselle | 10 % |
Répartition, en France, en 2013 :
Chimie | 28,9 % | Papiers et cartons | 7,4 % | |
Distribution du gaz et de la chaleur | 9,4 % | Métallurgie | 4,1 % | |
Traitement et récupération des déchets | 7,7 % | Extraction des minéraux | 3,4 % | |
Agroalimentaire | 7,5 % | Fabrication de produits minéraux | 1,5 % |
Source : « Les prélèvements d’eau douce en France« , DataLab, SOes, janvier 2017
Comme source d’énergie dans les centrales hydro-électriques et comme source froide dans le cycle thermodynamique des centrales thermiques classiques et nucléaires. Une centrale nucléaire a besoin de 40 à 50 m3 par seconde.
Source d’énergie hydroélectrique : en France en 2018. Première filière de production d’énergie renouvelable en France, l’hydroélectricité représente 13 % de la production d’électricité avec 1 860 installations. La puissance installée est de 25 519 MW soit 55 % des énergies renouvelables. Les lacs représentent 40 % des capacités installées, le fil de l’eau 26 %, le pompage (STEP) 18 %, les éclusées 16 %.
Production : 70 TWh d’origine hydroélectrique (sur une production totale de 558 TWh), réalisée à 70 % dans les Alpes, 20 % dans le Massif central, 10 % les Pyrénées. 1 935 centrales hydroélectriques de moins de 10 MW représentent une production de 6,9 TWh en 2010.
Exploitants des installations hydroélectriques :
Source de refroidissement des centrales thermiques : en circuit ouvert ou en circuit fermé.
L’agriculture mondiale irrigue 310 millions d’hectares sur un total de 1,5 milliard de terres cultivées. En France, de 1970 à 2010, la surface irriguée est passée de 539 000 ha à 1,6 million d’hectares sur un total de 29,2 millions d’hectares.
Répartition des cultures irriguées, en France, en 2010 :
Maïs | 41 % | Cultures fourragères | 11 % | |
Céréales et protéagineux | 24 % | Pommes de terre et betteraves | 7 % | |
Légumes, fruits, vignes | 15 % |
La production d’un kg de blé nécessite 1 000 L d’eau, celle d’un kg de bœuf : 13 000 L.
L’eau est rarement chimiquement pure. Celle-ci est définie par rapport à la résistivité théorique de l’eau ultra pure : 18,2 mégaohm.cm à 25°C. A part ce cas exceptionnel, l’eau contient toujours des ions en solution. On parle de pollution de l’eau lorsque celle-ci renferme des substances dont les teneurs sont telles que cette eau présente des risques pour la santé ou l’environnement.
4 des 5 maladies les plus répandues dans le Tiers Monde sont transmises par l’eau : le choléra, la typhoïde, l’hépatite B, les gastro-entérites. Dans le monde, on estime que la mauvaise qualité de l’eau serait à l’origine de la mort de 25 millions de personnes par an. Chaque jour, dans le monde, 3 900 enfants meurent de maladies transmises par l’eau.
Types de pollution générale : on distingue la pollution due aux :
Qualité des eaux : jusqu’en 1999, la qualité des cours d’eau était évaluée, en France, à partir d’une grille qui associait 5 classes de qualité (1A, 1B, 2, 3, hors classe) en fonction de valeurs seuils des paramètres physico-chimiques et hydrobiologiques. Depuis le 1er janvier 2000, le SEQ-Eau (Système d’Évaluation de la Qualité de l’Eau) remplace l’ancien système d’évaluation. La qualité de l’eau est décrite pour chacune des altérations (matières organiques et oxydables, matières azotées, nitrates, matières phosphorées, particules en suspension, micro-organismes…) à l’aide :
L’indice de qualité permet de juger de l’évolution de la qualité de l’eau à l’intérieur d’une même classe. C’est donc une évaluation beaucoup plus précise que celle utilisée auparavant.
Classe | Indice de qualité | Définition de la classe de qualité |
Bleu | 80 à 100 | Eau de très bonne qualité |
Vert | 60 à 79 | Eau de bonne qualité |
Jaune | 40 à 59 | Eau de qualité moyenne |
Orange | 20 à 39 | Eau de mauvaise qualité |
Rouge | 0 à 19 | Eau de très mauvaise qualité |
Classes d’aptitudes de l’eau :
Très bonne | Bonne | Passable | Mauvaise | Très mauvaise | |
Biologie | Tous taxons présents | Taxons sensibles absents | Taxons absents nombreux | Diversité faible | Diversité très faible |
Eau potable | Acceptable | Traitement simple | Traitement classique | Traitement complexe | Inapte |
Loisirs | Optimal | – | Acceptable | – | Inapte |
Irrigation | Plantes très sensibles/tous sols | Plantes sensibles/tous sols | Plantes tolérantes/sols alcalins et neutres | Plantes très tolérantes/sols alcalins et neutres | Inapte |
Abreuvage | Tous animaux | – | Animaux matures | – | Inapte |
Classes de qualité pour 3 altérations :
Classe de qualité | Bleu | Vert | Jaune | Orange | Rouge |
Indice de qualité | 100-80 | 79-60 | 59-40 | 39-20 | 19-0 |
Oxygène dissous (mg/L) | 8 | 6 | 4 | 3 | – |
DBO5 (mg/L O2) | 3 | 6 | 10 | 25 | – |
DCO (mg/L) | 20 | 30 | 40 | 80 | – |
KMnO4 (mg/L O2) | 3 | 5 | 8 | 10 | – |
COD (mg/L C) | 5 | 7 | 10 | 12 | – |
NH4+ (mg/L NH4) | 0,5 | 1,5 | 2,8 | 4 | – |
NKJ (mg/L N) | 1 | 2 | 4 | 6 | – |
NO3– (mg/L NO3) | 2 | 10 | 25 | 50 | |
Phosphore total (mg/L) | 0,05 | 0,2 | 0,5 | 1 | – |
PO43- (mg/L PO4) | 0,1 | 0,5 | 1 | 2 | – |
Normes françaises pour l’eau potable :
Les exigences de qualité en vigueur en France sont fixées par arrêté du Ministère de la Santé (arrêté du 11 janvier 2007 relatif aux limites et références de qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la consommation humaine mentionnées aux articles R. 1321-2, R. 1321-3, R. 1321-7, R. 1321-38 du code de la santé publique). Elles ont été établies en application de la réglementation européenne (directive 98/83/CE) et complétées à la demande du CSHPF (Conseil Supérieur d’Hygiène Publique) et de l’Afssa (Agence Française de Sécurité Sanitaire).
Pollution par les ions nitrates : due, en dehors des phénomènes naturels, principalement au lessivage des engrais azotés utilisés en agriculture et aux déjections animales (lisier) des élevages industriels.
En 2010-11, en France, les apports d’azote proviennent, sur un total de 4,46 millions de t d’azote, à :
Seuls 3,19 millions de t ont été assimilés par les cultures, 0,61 million de t étant perdus par volatilisation dans l’atmosphère.
Il reste donc un surplus de 0,66 million de t qui est évacué par les eaux de surface ou qui s’infiltre dans les eaux souterraines.
Carte de France des surplus de la fertilisation azotée, en 2010, source : SOeS, 2013 :
La concentration maximale admissible (CMA) en ions nitrates des eaux destinées à la consommation humaine est de 50 mg/L. Une eau contenant plus de 100 mg/L ne doit pas être consommée, entre 50 et 100 mg/L elle ne doit être consommée ni par les femmes enceintes ni par les nourrissons de moins de 6 mois (risques de méthémoglobinémie : accumulation dans les globules rouges d’une hémoglobine inapte au transport du dioxygène de l’air). La CMA est dépassée dans de nombreuses régions européennes (Royaume-Uni, Pays-Bas, Allemagne, centre, ouest et nord de la France).
La solution souvent adoptée pour diminuer la teneur en ions nitrate des eaux consommées consiste à mélanger des eaux à teneur élevée avec des eaux à plus faible teneur afin de rester à une valeur proche de 25 mg/L (valeur guide).
En France, des zones vulnérables à la pollution par les ions nitrate ont été définies en application de la directive nitrate CE/91/676 du 12 décembre 1991. Elles sont représentées, pour 2012, sur la carte ci-dessous.
Pollution par les ions nitrate, en France
Données sur la pollution en nitrates des eaux de surface et souterraines françaises, en 2016-17, à l’aide d’un réseau de 5 494 stations (55 % de surface, 45 % souterraines) : répartition.
X : teneur en nitrates en mg/L |
Eaux de surface | Eaux souterraines | |
X < 25 | 84,9 % | 50,2 % | |
25 < X <40 | 12,1 % | 25,4 % | |
40 < X < 50 | 1,9 % | 12,1 % | |
X > 50 | 1,1 % | 12,3 % |
Source : Office International de l’eau
Concentration moyenne en nitrates dans les eaux souterraines entre 2015 et 2017 et tendance d’évolution entre 1996 et 2016, d’après Eaufrance, Prélèvement quantitatif sur la ressource en eau.
Pollution par les ions phosphates : les ions phosphate, avec l’azote, agissent comme engrais et entraînent l’eutrophisation des lacs, des rivières et des zones côtières qui se traduit par une prolifération anormale d’algues (cyanophycées). L’eau est appauvrie en O2 dissous ce qui empêche toute autre vie animale ou végétale.
L’utilisation des phosphates dans les détergents domestiques pour textiles est interdite, en France, depuis le 1er juillet 2007, mais ceux-ci continuent à être employés dans les détergents industriels pour textiles et les détergents pour lave-vaisselle. Un directive européenne limite, au plus tard au 1er janvier 2017, à 0,3 g de P par dose de lavage pour les lave-vaisselles des particuliers.
Avant leur interdiction, la quantité utilisée, en France était de 20 000 t/an pour les détergents domestiques pour textiles, elle est du même ordre pour les détergents industriels et pour lave-vaisselle.
Surplus de la fertilisation phosphatée, en 2010 : le surplus est de 268 000 t de phosphore soit 9 kg/ha. Il représente 22 % de la fertilisation phosphatée.
Exemple du lac Léman d’une superficie de 582,4 km2, avec une profondeur moyenne de 152,7 m, un volume d’eau de 89 milliards de m3 et un temps de séjour des eaux de 11,3 ans. Il assure l’alimentation en eau potable de plus de 800 000 personnes.
Évolution de la teneur en phosphore (en μg de P/L) : avant 1960 : 10, en 1979 (maximum) : 90, en 1992 : 50, en 2003 : 33, en 2018 : 19,9. L’objectif visé est une concentration inférieure à 15 µg/L.
Bilan, en 2017, des rejets de phosphore biodisponible dans le lac Léman, sur un total de 283 t de P/an :
Rejets des stations d’épuration | 94 | Dépôts naturels | 130 | |
Rejets domestiques non raccordés ou autonomes | 11 | Rejets agricoles | 35 | |
Déversements de réseaux | 9 | Pluies | 4 |
Dans les bassins versants du lac Léman, le flux total de phosphore biodisponible issu des activités industrielles et domestiques est, en 2017, de 812 t de P, les stations d’épuration en retiennent 714 t.
Pollution par les pesticides (herbicides, insecticides et fongicides) :
L’agriculture consomme environ 500 substances actives dans plus de 8 000 produits commercialisés.
Les eaux superficielles ou souterraines destinées à la production d’eau potable doivent posséder, pour ne pas nécessiter de traitement spécifique pour les pesticides, des teneurs inférieures à 0,1 μg/L par pesticide (à l’exception de l’aldrine, la dieldrine, l’heptachlore et de l’heptachloroépoxyde pour lesquels la teneur maximale est de 0,03 μg/L) et de 0,5 μg/L pour la somme de tous les pesticides. Lorsque les teneurs sont comprises entre 0,1 et 2 μg/L par pesticide et de 0,5 à 5 μg/L pour la somme des pesticides, des traitements spécifiques sont nécessaires et au-dessus 2 μg/L, l’eau ne permet plus la production d’eau potable sauf dérogation. En 2014, en France, près de 700 molécules ont été recherchées dans les eaux superficielles.
Les teneurs des eaux de rivière en ces divers pesticides varient fortement au cours de l’année en fonction des traitements agricoles. L’atrazine, désherbant sélectif utilisé dans la culture du maïs, était, jusqu’à son interdiction en 2003, l’un des principaux pesticides polluant des eaux superficielles et souterraines. Il présentait l’inconvénient de ne pas pouvoir être facilement éliminé par les traitements classiques. En 2014, pour les eaux superficielles de France métropolitaine, les principaux pesticides dégradant la qualité des eaux sont principalement des herbicides avec en ordre décroissant : l’AMPA (acide aminométhylphosphonique, métabolite du glyphosate), l’atrazine déséthyl (métabolite de l’atrazine), le glyphosate, le métolachlore (interdit en France depuis 2003), la 2-hydroxyatrazine (métabolite de l’atrazine), l’isoproturon, l’atrazine… Pour les eaux souterraines : l’atrazine déséthyl (métabolite de l’atrazine), le déisopropyl-déséthyl-atrazine (métabolite de l’atrazine), l’atrazine…
Dans les cours d’eau des Départements d’Outre-Mer, les insecticides arrivent en tête, avec le chlordécone (interdit depuis 1993), l’hydrochlordécone (métabolite du chlordécone), …
En 2014, en France, 87 % des points de mesures ont montré la présence d’au moins un pesticide dans les eaux superficielles et 73 % pour les eaux souterraines.
Répartition des concentrations (c) en pesticides en fonction des teneurs, en µg/L, en 2007-09, en France :
c < 0,1 | 0,1 c < 0,5 | 0,5 < c < 5 | c > 5 | |
Cours d’eau de métropole | 47,8 % | 31 % | 20,5 % | 0,9 % |
Eaux souterraines de métropole | 73,2 % | 22,6 % | 4,2 % | 0,05 % |
Plans d’eau de métropole | 62,8 % | 26,1 % | 11,1 % | 0 % |
Cours d’eau des DOM | 73 % | 9,5 % | 16,8 % | 0,7 % |
Eaux souterraines des DOM | 64,8 % | 21,3 % | 10,6 % | 3,3 % |
Pollution microbiologique : contamination des eaux par des microorganismes pathogènes (bactéries, virus, parasites), susceptibles de provoquer des cas isolés de gastro-entérites voire une situation épidémique. La stratégie de contrôle de la qualité microbiologique des eaux est basée sur la recherche de « germes témoins de contamination fécale », faciles à détecter, non directement pathogènes mais dont la présence laisse supposer l’existence de microorganismes pathogènes pour l’homme. Il s’agit des deux indicateurs suivants : Escherichia coli et les entérocoques. Une eau est dite conforme aux limites de qualité microbiologique lorsqu’il y a absence d’Escherichia coli et d’entérocoques dans un échantillon de 100 mL d’eau. A l’échelon national, en part de population desservie, le taux de conformité microbiologique a progressé de 80 % en octobre 1991, à 86 % en octobre 1998, à 94,2 % en octobre 2002, 96,7 % en 2012 et 97,8 % en 2017.
La pollution des eaux usées est définie par un indicateur synthétique de matières organiques : l’équivalent habitant (Eh) qui correspond à 57 g de matière organique. En France, en 2016, la production d’eaux usées correspond à 79 millions d’Eh.
Une station d’assainissement produit, en moyenne, par jour et par habitant, 2,8 L de boue à 20 g/L de matière sèche soit, par an, en France 3 millions de t de boue qui ont donné, en 2016, 1 million de t de matière sèche qui à 44 % a été valorisée en agriculture, 36 % compostée, 17 % incinérée et 1 % placée en décharge. En 2016, le réseau collectif d’eaux usées et pluviales qui couvre 392 000 km a traité 5,8 milliards de m3 d’eaux usées dans 21 474 stations avec une capacité de 103 millions d’équivalents habitants (Eh).
En France, les eaux usées traitée sont déversées à 88 % dans des eaux de surface, 9 % sur des sols, 3 % dans des eaux côtières et des estuaires. Le taux de réutilisation de ces eaux traitées est très faible, < 1 %, alors que la moyenne européenne est de 2,4 % avec 9 % en Italie et 13 % en Espagne.
Carte de situation des stations françaises de traitement des eaux usées, fin 2018.
En France, en 2008, 82 % de la population est reliée à un réseau collectif, 17 % un réseau individuel et 1 % déversent directement leurs eaux usées dans la nature.
Dans le monde, par an, on estime que 450 km3 d’eaux usées sont déversés dans des cours d’eau sans avoir été épurés.
Élimination des composés azotés : à l’aide de procédés biologiques.
Les eaux usées contiennent de 30 à 50 mg de N/L principalement sous forme d’ions NH4+, qui peuvent être liés chimiquement, par exemple dans les protéines, ainsi que sous forme d’ions NO3–. Une première phase de nitrification transforme NH4+ en NO3– à l’aide de bactéries nitrifiantes, en présence de O2. Une deuxième phase de dénitrification est effectuée en absence de O2. Dans ces conditions (anoxie) une partie des micro-organismes présents dans les boues est capable de modifier son mode de respiration : au lieu d’utiliser O2 dissous, ces micro-organismes consomment l’oxygène des nitrates et donnent du diazote.
Élimination du phosphore, présent sous forme d’ions phosphates : 2 voies.
Physico-chimique : par précipitation à l’aide de chlorure ferrique, de sulfate d’aluminium ou de chaux. Le taux d’élimination est supérieur à 90 %.
Biologique : en créant un dérèglement du métabolisme intracellulaire des bactéries à l’aide d’un stress par privation de O2. Les bactéries ainsi stressées sont capables de renforcer fortement leur capacité d’absorption du phosphore. Le traitement a lieu en 3 phases : anaérobie (phase de stress), anoxie (absence de O2, présence de NO3–), aérobie. Le taux d’élimination est compris entre 40 et 92 %. En général, les 2 voies sont associées, le traitement biologique permettant de diminuer la consommation de réactifs chimiques et la production de boues résultant de ce traitement.