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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Frères Mentouri Constantine 1 Département Biologie & Ėcologie Végétale Niveau Master 1 Ėcologie Fondamentale & Appliquée Cours de pollution des eaux Dr-HDR-TOUATI Laid Année universitaire : 2020/2021. Chapitre 1. Pollution des eaux 1.1. Historique : Pendant des millénaires, les causes de pollution la contamination localisée des eaux superficielles et des nappes phréatiques par des bactéries pathogènes et des substances fermentescibles introduites dans les réseaux hydrologiques par les déchets domestiques, problème toujours aigu dans les pays en développement où ces pollutions restent une cause de morbidité grave : salmonelloses, hépatites virales ou choléra en sont des exemples. Au cours du XIXe siècle, la mutation industrielle a exacerbé les besoins énergétiques, faisant d'abord appel pour les couvrir au charbon puis au pétrole, de sorte que les combustibles fossiles devinrent la source d'innombrables pollutions de l'air, de l'eau et des sols, depuis le stade de leur extraction jusqu'à celui de leur utilisation. Avec le développement de la civilisation technologique contemporaine se sont ajoutées aux anciennes causes de contamination de l'environnement par les résidus des activités humaines des causes nouvelles liées, par exemple, à la spectaculaire croissance de la chimie organique de synthèse et, depuis les années 1960, à celle de l'énergie nucléaire Divers facteurs de nature socio-économique ont aggravé les problèmes de pollution. En premier lieu, l'urbanisation accélérée des pays industrialisés a eu pour corollaire une concentration incessante des industries et de l'habitat, multipliant les sources de contamination de l'environnement et les causes de nuisances. Vingt-deux millions de molécules sont connues par les chimistes, qui en créent 4000 nouvelles chaque jour. Sur les 4300 médicaments différents s’ajoutent 23 nouveaux principes commercialisés chaque année. Le cocktail des molécules utilisées n’a donc pas fini de s’agrandir. Seules ou en synergie avec d’autres, des combinaisons conduisent à ce que l’on appelle « l’effet cocktail », elles auront des effets que nous nous devons de quantifier, au fur et à mesure de la mise au point de méthodes analytiques adaptées, et de limiter en fixant des seuils de concentrations à ne pas dépasser. La grande difficulté pour protéger l’environnement est donc d’évaluer l’impact réel que peuvent avoir les nombreuses substances qui ont été fabriquées pour améliorer notre confort de vie. 1.2. Les ressources en eau : L'eau est très présente sur notre planète. Ainsi, vue de l’espace, la Terre apparaît bleue, les océans recouvrant près des trois quarts de la surface terrestre (70%). La totalité de l’eau sur Terre représente un volume d’environ 1,4 milliard de km3, disponible sous forme liquide, solide ou gazeuse. Cependant, la majeure partie de l’eau (97 %) est contenue dans les océans, et est salée, ce qui la rend inutilisable par l’Homme. L’eau douce ne représente que 3% de l’eau sur Terre, et concerne : ✓ Pour la majeure partie, les glaciers de montagne, et les inlandsis du Groenland et de l’Antarctique (près de 2 %) ; les eaux douces souterraines (moins de 1 %, toutes les eaux souterraines ne sont pas douces, la majorité est salée) ; ✓ les eaux de surface (cours d’eau, sols gelés, marécages et lacs d’eau douce : 0,03 %) ; ✓ l’atmosphère (0,001%) ; ✓ les êtres vivants (0,0001%). L’eau est essentielle pour la vie, cependant elle peut être aussi une source de maladie. D’après un rapport de l’Organisation Mondiale de la Santé cinq millions de nourrissons et d’enfants meurent chaque année de maladies diarrhéiques dues à la contamination des aliments ou de l’eau de boisson. • La consommation d’une eau potable, facteur déterminant dans la prévention des maladies liées à l’eau, doit bénéficier d’une attention particulière. • En effet, l’eau destinée à la consommation humaine ne doit contenir ni substances chimiques dangereuses, ni germes nocifs pour la santé. • Si la quantité globale d’eau douce disponible chaque année sur l’ensemble de la planète est importante, localement les situations sont très contrastées car l’eau douce est répartie de manière très inégale sur notre globe. Dans certaines régions, l’eau coule d’abondance, pour le régal des riverains, dans d’autres cependant la sécheresse domine (Figure 1). Figure 1. Le désert du Namib, zone aride de la région côtière de la Namibie, en Afrique australe, baignée par l’Atlantique. Flamants roses au pied des dunes du littoral. © CNRS/A. R. Devez. Une quantité faible de l’eau douce: ➢ doit pourtant satisfaire l'ensemble des besoins en eau de l'humanité, pour les usages domestiques, l'agriculture, la production industrielle, l'énergie… ➢ La répartition et le partage de l'eau peut conduire, dans certains pays, à des situations de tensions sur les ressources; ✓ depuis des siècles, l'eau est à l'origine de conflits entre les peuples; ✓ elle pourrait faire l'objet de plusieurs guerres au cours du XXI ème siècle. Le slogan "l'eau, c'est la vie" trouve sa pleine acception dès lors que l'on admet avec Joël de Rosnay (1990) que "l'eau est beaucoup plus qu'une simple denrée nécessaire aux sociétés humaines. C'est un milieu de communication essentiel à la vie planétaire, la sève de la terre, le patrimoine commun des espèces vivantes". Les problèmes de l'accumulation des polluants dans les "réservoirs naturels’’ se posent, à diverses échelles d'espace et aux conséquences quasi inconnues car n'apparaissant que graduellement dans le temps (Figure 2). Figure 2. Cette illustration fait apparaître (flèches) les zones de "contacts" entre cours d'eau et nappe, entre aquifère saturé et sol aéré. Milieux de transition entre compartiments de l'hydrosystème, ces "interfaces" à fort gradient hydraulique jouent un rôle clé dans la protection et la gestion des ressources en eau, menacées par les impacts négatifs des activités humaines. 1.3. Pollution des ressources en eau 1.3.1. Écosystèmes aquatiques Le terme d’écosystème aquatique recouvre une grande diversité de milieux, tous caractérisé par l’omniprésence de l’eau (douce ou salée, vive ou lente) comme tout écosystèmes, ce sont des ensembles environnementaux structurés dans lesquels se produisent des échanges de matière et d’énergie dus aux interactions entre les organismes vivants (biocénose) et leur habitat (biotope). La biocénose des écosystèmes aquatiques est très diverse puisque, au sein d’un même écosystème, différentes zones de peuplement apparaissent en lien étroit avec les conditions physiques du milieu (la profondeur et la luminosité dans les lacs, le courant dans les cours d’eau). D’une manière générale, le développement des êtres vivants est dépendant de la croissance des végétaux qui, grâce à la photosynthèse, peuvent produire leur matière organique à partir des matières minérales du milieu et du CO 2 atmosphérique en utilisant l’énergie lumineuse. Les microalgues ou phytoplancton appartiennent à ce groupe des producteurs primaires et servent de nourriture aux herbivores (le zooplancton) qui alimentent à leur tour les carnivores. Une telle chaîne trophique peut s’illustrer sous forme de la pyramide écologique (Figure 3 & 4). Figure 3. Fonctionnement d’une chaîne alimentaire. Figure 4. Pyramide écologique d’un écosystème aquatique. 1.3.2. Pollution des ressources en eau • Définition de la pollution Ainsi, l’une des premières définitions, à la fois moderne et scientifique, de la pollution est celle donnée par ‘’The Environmental Pollution Panel President’s Science Advisory Committee (1965)’’: « La pollution est une modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité ou en partie comme un sous-produit de l’action humaine, au travers d’effets directs ou indirects altérant les critères de répartition des flux de l’énergie, des niveaux de radiation, de la constitution physico-chimique du milieu naturel et de l’abondance des espèces vivantes. Ces modifications peuvent affecter l’Homme directement ou au travers des ressources agricoles, en eau ou autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l’affecter en altérant les objets physiques qu’il possède, les possibilités récréatives du milieu ou encore en enlaidissant la nature ». Aussi, Ramade (2007) redéfinit : « Constitue une pollution toute modification anthropogénique d’un écosystème se traduisant par un changement de concentration des constituants chimiques naturels, ou résultant de l’introduction de substances chimiques artificielles; toute perturbation du flux de l’énergie, de l’intensité des rayonnements, de la circulation de la matière, ou encore toute altération d’une biocœnose naturelle provoquée par l’introduction d’espèces exotiques invasives ». ✓ La pollution se définit comme la dégradation d'un milieu naturel par introduction d'un polluant. ✓ Cette notion de dégradation est très importante, puisqu'en l'absence de conséquences négatives pour le milieu, on ne peut pas parler de pollution ✓ Concrètement, pour une même substance, son caractère polluant sera plus ou moins élevé en fonction des quantités déversées dans le milieu et de la capacité de ce milieu à l'éliminer naturellement. ❑ La pollution est multiple et on parlera "des pollutions de l'eau". Elles se distinguent grosso modo par: ▪ leurs causes (accidents, éliminations de déchets et résidus, sollicitations excessives du milieu naturel, ...), ▪ leur nature (physique, chimique, bactériologique, radioactive, ...) ▪ leur ampleur (locale ou étendue, occasionnelle ou saisonnière) dans l'espace et dans te temps. ❑ Certaines pollutions seront appelées "diffuses" à l'exemple de pollutions "salines" sur des régions entières (pollutions par les nitrates, les chlorures, les sulfates). 1.3.2. Les différents types de pollution L’eau est une ressource indispensable aux activités humaines mais elle constitue également un lieu de vie privilégié. A cause uploads/Geographie/ pollution-des-eaux.pdf