POLLUTIONS HYDRIQUES Régis Moilleron · Dégazage des eaux du lac chargées en CO 2 ... dans les...

DIU Toxicologie Médicale

1

POLLUTIONS HYDRIQUES

Régis Moilleron

13 janvier 2017

2

Préambule

L’eau : un élément fondamental…

1 400 millions km3

363 millions km²

(mers & océans)80 %

matière vivante

71 % surface

2,4 milliards de personnes

sans accès à l’eau potable(Le Monde, mai 2013 – OMS)

3

Les ressources en eau

Eau salée97,5 %

1 365 106 km3

Eau douce2,5 %

35 106 km3

0,3 % Lacs et rivières

30,8 % Eaux souterraines

68,9 % Glaciers et neiges

Un monde salé !Estimation globale des ressources en eau salée et douce

4

Le cycle de l’eau

5

Le cycle de l’eau

De la ressource…

Vers la ressource ?

6

La pollution des eaux

IntroductionDéfinition de la pollution par l’Agence de l’eau Seine-Normandie

Introduction, directe ou indirecte, par l'activité humaine, de substances ou dechaleur dans l'eau, susceptibles de contribuer ou de causer : un danger pour lasanté de l'homme, des détériorations aux ressources biologiques, aux écosystèmesou aux biens matériels, une entrave à un usage de l'eau.

Conséquences• Une diminution de la concnetration en oxygène dissous• La présence de produits toxiques• Une modification physique du milieu récepteur• La présence de bactéries ou virus dangereux

7

La pollution des eaux

Introduction

On ne voit que ce que l’on cherche…

Pendant des décennies, l’analyse chimique a été consacrée aux produits des activitéshumaines à grande échelle : activités industrielles (produits manufacturés et effluentsassociés) vs activités agricoles (pesticides)

Polluants « prioritaires » « conventionnels » :• HAP,• PCB,• pesticides…

désormais micropolluants émergents

8

La pollution des eaux

Introduction

Pollution diffuse

� Concentrations faibles

� Surfaces élevées

�Origine mal définie

�Risque à court et long terme…

Exemples

�Nitrates

�Métaux lourds

� Pesticides

Pollution ponctuelle

� Concentrations très élevées

� Surfaces affectées faibles

�Origine bien définie

�Risque à court terme

Exemples

� accident industriel

� pollution chronique

La pollution des eaux

99

Alimentation

Médicaments

Produitscosmétiques

Agriculture

Industrie

Originenaturelle

RejetsIndustriels& Urbains

RejetsDomestiques

1970

1980

1990

2000

2010

Pollutiondes eaux

Directive Cadre Européenne2000 => LEMA 2006

10

Les différents polluants des eauxTYPES DE POLLUTION NATURE SOURCES

Physique

pollution thermique rejets d'eau chaude centrales thermiques

pollution radioactive radio-isotopes installations nucléaires

Matière organique glucides, lipides, protides effluents domestiques, agricoles...

ammoniac, nitrates élevages et piscicultures

Chimique

fertilisants nitrates, phosphates agriculture, lessives

métaux et métalloïdes Hg, Cd, Pb, Al, As... industries, agriculture, pluies acides pesticides insecticides, herbicides... agriculture, industries

organochlorés PCB, solvants industries

composés org. de synthèse nombreuses molécules industries

détersifs agents tensio-actifs effluents domestiques

hydrocarbures pétrole et dérivés industrie pétrolière, transports

Microbiologique bactéries, virus, champignons effluents urbains et d'élevage

Pollution des eaux – origines naturelles

1111

CO2 - Lac Nyos (Cameroun)21 août 1986 : dégagement de 1 km3 de CO2 couvrant jusqu'à 8 km autour du lac –provoquant la mort de 1800 personnes environ ainsi que de nombreux animaux

Les 845 survivants souffrirent des poumons (œdème) et des yeux (conjonctivite).

Hypothèses :Eruption volcanique (Haroun Tazieff)Dégazage des eaux du lac chargées en CO2 (Haraldur Sigurdsson)

11http://www.peuplesawa.com/ http://www.journalducameroun.com/http://mhalb.pagesperso-orange.fr/nyos/

Pollution des eaux – origines naturelles

1212

Pollution par l’Arsenic

http://redskynews.com/

http://www.bgs.ac.uk/

http://periodictable.com//

Pollution des eaux – origines naturelles

1313

Radon (France)Radioactivité naturelle (222Rn) – 1,4 mSv/an (37,8 %, IRSN, 2010)radionucléide gazeux� dès que l’eau est en contact avec l’air, dégazage (soutirage de l’eau au robinet,dans les châteaux d’eau ou dans les installations de traitement).� Voie d’atteinte : système respiratoire plutôt que le système digestif.�Bilan 1977-2003 (IRSN) : 4 % des ressources en eau > 1 000 Bq/L

(recommandation Commission Européenne du 20/12/2001).

Sources : La qualité radiologique de l’eau du robinet en France 2008-2009 (février 2011)

Pollution des eaux – origines naturelles

1414

Radioactivité (France)Dose Totale Indicative (DTI) : dose annuelle efficace résultant de l’ingestion deradionucléides présents dans l’eau

Sources : La qualité radiologique de l’eau du robinet en France 2008-2009 (février 2011)

Pollution des eaux – origines industrielles

1515

Origines et natureL’industrie rejette :

• des matières organiques (susceptibles de consommer l'oxygène lors de leurdégradation, provoquant la mort des poissons) � substances prioritairesde la DCE

• et environ 90 % des métaux toxiques.

Les rejets les plus polluants proviennent• de l'industrie électronique,• de l’ensemble sidérurgie-métallurgie-fonderie,• des usines de traitement des déchets,• des activités d’assemblage et de l’imprimerie.

Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)

Pollution des eaux – origines industrielles

1616

Origines et natureMalgré des progrès réalisés par l'industrie depuis trente ans,• le flux de matières organiques rejeté dans le bassin reste significatif�des efforts importants restent à faire• l'industrie principal responsable des rejets de métaux toxiques (Pb, Cd, Zn,

Cu, Ni, Cr et Hg).

Transfert vers les boues de stationd’épurationContamination des boues d'épuration par lesmétaux� rend problématique, voire impossible,leur épandage.

Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)

Pollution des eaux – origines industrielles

1717

Origines et natureOutre le rejet d’eaux usées, l'industrie est à l'origine de :• 1,2 million de tonnes de déchets industriels dangereux (DID) par an (éliminées

à 80%)• 450 000 tonnes de boues industrielles/an (50 % épandues, 25 % enfouies,

le reste valorisé ou éliminé).

Cas particuliers des déchets toxiques en quantité dispersée (DTQD) :• pour beaucoup, mélangés aux déchets banals ou déversés dans les égouts,• transfert vers les STEP non équipées pour leur traitement (solvants chlorés

des pressings, bains chimiques des petits laboratoires photographiques et desimprimeries, peintures, huiles, produits chimiques de laboratoire, liquides defrein et de refroidissement...) � transfert vers le milieu récepteur

Pollution des eaux – origines industrielles

1818

Origines et natureComparaison entre la demande en éléments métalliques et la contamination des boues de station d’épuration (STEP)

Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)

Evolution relative de la demande

annuelle française en métaux

Contamination des boues de STEP

Impact de la réglementation

Pollution des eaux – origines industrielles

1919

Origines et natureTransfert des éléments traces métalliques dans le bassin de la Seine – approche théorique

Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)

Pollution des eaux – origines industrielles

2020

Origines et nature

Les métaux dans le Bassin de la Seine (Thévenot et al., fascicule Piren-Seine n°7, 2009)

Pollution des eaux – agriculture

2121

PesticidesUne consommation importante : France – 3e consommateur mondial & 1er marché européen…

Source : http://www.uipp.org/

Pollution des eaux – agriculture

2222

Pesticides – pollution des cours d’eauo 2011 : sur 2360 stations de surveillance de la qualité dans les eaux

souterraines en France (outre-mer compris) :• 70 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 30 % avec 0,5 < [ΣPesticides] < 5 µg/L• < 1% avec [ΣPesticides] > 5 µg/L

o Métropole : 550 molécules – 377 décelées au moins une fois ;• 7 % des points de mesure n’ont pas mis en évidence la présence de

pesticides (contre 9 en 2010)• 19 % des points présentent plus de 20 pesticides (contre 15 en 2010) ;• 4 % des points dépassent les normes de qualité environnementale fixée

dans le cadre de la directive cadre sur l’eau (DCE) ;o Molécules les plus observées : AMPA, Glyphosate, Atrazine déséthyl

Source : Agences et offices de l’eau, 2011 / Source : Contamination des cours d’eau par les pesticides SOeS, 2013

Pollution des eaux – agriculture

2323

Pesticides – pollution des cours d’eauo Martinique, Guadeloupe et Réunion : 550 molécules – 377 décelées au moins

une fois ;• 15 % des points de mesure n’ont pas mis en évidence la présence de

pesticides ;• 5 % des points présentent plus de 20 pesticides (contre 15 en 2010) ;• 74% des points dépassent les normes de qualité environnementale fixée

dans le cadre de la DCE en Martinique et 16 % en Guadeloupe

o Molécules les plus observées : β-Hexachlorocyclohexane, Chlordécone (interditdepuis 1993), Chlordécone 5b hydro,

Source : Agences et offices de l’eau, 2011 / Source : Contamination des cours d’eau par les pesticides SOeS, 2013

chlordéconeβ-hexachlorocyclohexane

Pollution des eaux – agriculture

2424

Pesticides – pollution des plans d’eauo 2007-2009, sur 204 stations de surveillance de la qualité des plans d’eau en

France (outre-mer compris) :• 25 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 38 % avec [ΣPesticides] < 0,1 µg/L ;• 25 % avec 0,1 < [ΣPesticides] < 0,5 µg/L• 12 % avec [ΣPesticides] > 0,5 µg/L

o Métropole : 485 molécules recherchées dans l’eau des plans d’eau demétropole – 82 % jamais quantifiées

o Outre-mer : 69 molécules recherchées – 7 quantifiées dans les plans d’eau.

Source : Agences et offices de l’eau, 2007 à 2009 / Source : Bilan de présence des micropolluants dans lesmilieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011

Pollution des eaux – agriculture

2525

Pesticides – pollution des nappes phréatiqueso 2011 : sur 1922 points de surveillance de la qualité dans les eaux souterraines

en France (outre-mer compris) :• 36,7 % n’ont pas mis en évidence la présence de pesticides• 37,2 % avec [ΣPesticides] < 0,1 µg/L ;• 21,2 % avec 0,1 < [ΣPesticides] < 0,5 µg/L• 4,7 % avec [ΣPesticides] > 0,5 µg/L• 0,2 % avec [ΣPesticides] > 5 µg/L

o 597 molécules recherchées au moins une fois dans les eaux souterraines enmétropole et 182 en outre-mer

o 23 molécules quantifiées au même point (maximum !)

Source : ADES (BRGM) - Agences et offices de l’eau, Collectivités, Syndicats d’eau – Réseaux RCS-RCO, 2012 /Source : Contamination globale des eaux souterraines par les pesticides, SOeS, 2013

Pollution des eaux – agriculture

2626

Pesticides – les plus quantifiés (2007 -2009)o Métropole: atrazine (interdit depuis 2003) présente dans

• 45 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 10 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau• 38 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines

o DOM : atrazine (interdit depuis 2003) présente dans• 3 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 14 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines

Source : Agences et offices de l’eau - RCO, RCS et Réseaux complémentaires, 2007 à 2009 / Source : Bilan deprésence des micropolluants dans les milieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011

atrazine

http://www.fertilome.com/

déséthylatrazine

Pollution des eaux – agriculture

2727

Pesticides – les plus quantifiés (2007 -2009)o De la même manière, en métropole, déséthylatrazine présente dans:

• 50 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 19 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau• 52 % des points de surveillance de la qualité des eaux souterraines

o AMPA (produit de dégradation du glyphosate - herbicide - ou de détergents)• 85 % des points de surveillance de la qualité des cours d’eau• 16 % des points de surveillance de la qualité des plans d’eau

Source : Agences et offices de l’eau - RCO, RCS et Réseaux complémentaires, 2007 à 2009 / Source : Bilan deprésence des micropolluants dans les milieux aquatiques continentaux, SOeS, 2011

AMPA

http://www.fertilome.com/

glyphosate

Pollution des eaux – agriculture

2828

Nitrates2012-2013 : 3272 stations de surveillance des nitrates d’origine agricole dans les cours d’eau

2012-2013 : 2197 stations de surveillance des nitrates d’origine agricole dans les nappes phréatiques

Source : Synthèse - Concentrations en nitrates d’origine agricole dans les cours d’eau et les eaux souterraines(données 2012-2013), Onema/OIEau, 2015

25 40 50[NO3

-]

mg/l

79 % 16 % 3 % 2 %

0

25 40 50[NO3

-]

mg/l

52 % 26 % 11 % 11 %

0

Pollution des eaux – milieu rural

2929

Dégradation de la ressourceLa qualité de l’eau du robinet de votre commune au regard de 6 contaminants :

• Nitrates• Pesticides• Sélénium• Qualité bactériologie• Radioactivité• Aluminium

Causes de la dégradation1. Mauvais traitement

• Bactériologie• Aluminium

2. Pollutions agricoles• Nitrates• Pesticides

3. Pollutions naturelles• Radioactivité• Sélénium Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/

Pollution des eaux – milieu rural

3030

Dégradation de la ressource

Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/

Pollution des eaux – milieu rural

3131

Dégradation de la ressource

Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/

Pollution des eaux – milieu rural

3232

Dégradation de la ressource

Source : http://www.quechoisir.org/app/carte-eau/

33

Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments

3434

Eaux en milieu urbain

Réseau unitaire

Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments

3535

Eaux en milieu urbain

Réseau séparatif

Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments

3636

Eaux en milieu urbainMatrices suivies

Pollution des eaux – usages domestiques hors médicaments

3737

Eaux en milieu urbainTraitement en station d’épuration

STEP

DO

Traitement tertiaire

Boues

Traitement primaire

Traitement secondaire

Traitement primaire

Traitement secondaire

Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration

3838

Cas des stations d’épurationDes rendements épuratoires bons voire très bons (> 80 %) pour la majorité desparamètres :

• paramètres généraux (données SIAAP)• éléments traces métalliques (données SIAAP)• micropolluants organiques (programmes OPUR, AMPERES, ARMISTIQ)

Mais apparition de perturbations endocriniennes et d’antibiorésistance en aval desrejets de STEP…

Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration

3939

Cas des stations d’épuration

Source : Geara-Matta (2012), Gasperi et al. (2014)

Pollution des eaux – rejet des stations d’épuration

4040

Cas des stations d’épuration

41

Production d’eau potable

4242

Les grands principes

Ressource

Usine

de potabilisation

Réseau

distribution

Stations de surveillance

Mesure en continu des

principaux paramètres de l’eau

dans la rivière

Analyseurs automatiques

Suivi , tout au long de la filière,

de chaque phase du traitement

Suivi de la qualité au niveau

• des réservoirs

• du réseau de distribution,

• jusqu’aux robinets des

consommateurs

Production d’eau potable

4343

Quelques chiffres

Ressource

Usine

de potabilisation

Réseau

distribution

29330 captages pour 6.5 milliards de m3/an

• 27782 eau souterraine (95 % des

captages - 2/3 des volumes)

• 1 368 eau de surface

• 90 autre (eau de mer…)

15 250 stations de traitement d’eau potable (16

millions de m3/j)

Traitement = f(qualité de la ressource)

27 000 unités de distribution d’eau potable

• 4 % de la population desservis par 61 %

des unités de distribution

• 60 % de la population desservis par 4 %

des unités de distribution

Production d’eau potable

4444

La règlementation

Ressource

Usine

de potabilisation

Réseau

distribution

Directive 98/83/CE

fixe les exigences à respecter au sujet de la qualité

des eaux destinées à la consommation humaine.

� code de la santé publique, aux articles R. 1321-1

à R. 1321-66

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 et R. 1321-38 du code de la santé publique

Production d’eau potable

4545

Un exemple – Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Production d’eau potable

4646

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Ressource

Production d’eau potable

4747

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

4848

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

4949

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

5050

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

5151

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

5252

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

5353

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Usine

de potabilisation

Production d’eau potable

5454

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

Réseau

distribution

Production d’eau potable

5555

Usine de Choisy-le-Roi (SEDIF)

56

57

Consommation en eau par foyer (France) - http://www.eaufrance.fr/

Données 2006o Consommation personnelle (137 l) :

- 49 litres pour les bains et les douches 35,8 %- 25 litres pour les WC 18,2 %- 25 litres pour le linge 18,2 %- 12 litres pour la vaisselle 8,8 %- 8 litres pour le ménage 8,8 %- 8 litres pour l’arrosage des plantes 5,8 %- 9 litres pour la préparation de la nourriture 6,6 %- 1 litre pour la boisson 0,7 %

o Consommations collectives (63 l) (écoles, hôpitaux, lavage de la voierie, milieu professionnel, restaurants, ...)

Sources : Enquête C.I.EAU, 2006 / Source : L’eau du robinet dans notre quotidien, C.I.EAU, 2006

200 litres/jour/habitant

58

La consommation mondiale en France

59

Le cycle de l’eau