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Contamination de l’eau
Bien qu’essentielle à la vie, l’accès à l’eau potable n’est pas répartie de manière équitable sur la planète. Dans le monde, une grande majorité de personnes utilisent encore des points d’eau contaminés. La mauvaise gestion des eaux urbaines, industrielles et agricoles impliquent une contamination et une pollution des eaux de boisson de milliards d’individus. En effet, 842 000 personnes meurent chaque année de diarrhée à cause de l’insalubrité de leur eau de boisson et du manque d’assainissement et d’hygiène (OMS, 2016). La contamination d’une eau peut être de nature physique, chimique ou microbiologique, voire radioactive.
Contamination physique et chimique
Les matières en suspension dans l’eau sont à l’origine d’une contamination physique. En effet, ces matières sont de très fines particules en suspension (sable, argile, particules de produits polluants, etc.), qui donnent un aspect trouble à l’eau (CPEPESC, 2014). Quant à la contamination chimique de l’eau, elle peut provenir des rejets agricoles, avec les nitrates et les phosphates qui sont l’une des causes majeures de la dégradation de la qualité de l’eau. En effet, leur apport se fait par l’utilisation des traitements chimiques dans l’agriculture (engrais chimiques azotés, herbicides, pesticides, etc.) et peuvent se retrouver dans les cours d’eaux lors de précipitation par lessivage des terres agricoles. Le phosphore peut également provenir de rejets domestiques, avec l’utilisation des lessives et autres détergents phosphatés (Adour-Garonne, 2013).
L’effet de ces contaminants sur la santé a été démontré à travers des études, par certains auteurs comme Chen, Wu et Qian (2016), qui montrent le lien entre un cancer digestif et l’absorption de nitrates. Aussi, la méthémoglobinémie ou maladie des bébés bleus, est causée par la présence de nitrates dans l’eau de boisson. Elle est caractérisée par la capacité réduite du sang à transporter l’oxygène du fait de la diminution des niveaux d’hémoglobine normale. C’est une maladie rare qui touche particulièrement les nouveau-nés nourris au biberon et à l’eau de puits (OMS, 2017).
Contamination microbiologique
L’eau est un élément qui touche la santé humaine, plus spécifiquement par le biais de la contamination bactériologique. Cette dernière est l’une des principales causes des maladies associées à l’eau (Payment, 1998). En effet, l’OMS (2016) recense 1.8 milliards de personnes qui utilisent des points d’eau contaminés par des matières fécales, l’eau pouvant être contaminée pendant le transport ou le stockage, même lorsque la source est de bonne qualité.
L’eau contaminée peut provoquer des symptômes gastro-intestinaux comme des diarrhées et des vomissements. Elle peut également transmettre des maladies telles que la dysenterie, la typhoïde et la poliomyélite (Kauffmann-Lacroix et al., 2014; Rodier et Legube, 2009; Wallet et al., 2016). La diarrhée est la maladie la plus connue associée aux aliments et à l’eau contaminée.
Les maladies diarrhéiques sont une cause importante de mortalité dans le monde, particulièrement chez les enfants de moins de 5 ans et surtout dans les pays Africains du sub-sahara et en Asie du Sud. Chaque année, 500 000 personnes décèdent à la suite de diarrhées causées par l’eau de boisson contaminée (OMS, 2016). En 2015, la diarrhée est classée selon l’OMS (2017) comme la 8e cause de mortalité dans le monde, précédé de la démence (7e cause), les infections respiratoires (3e cause) et la cardiopathie ischémique (1re cause).
Dans les pays à revenus bas, la diarrhée est considérée comme la 2e cause de mortalité, la 1re étant les infections respiratoires.
Potabilisation de l’eau
Les rejets impliqués par les activités humaines augmentent la pression exercée sur la qualité de l’eau. Les règlementations deviennent donc plus exigeantes et les moyens d’analyse de détection des contaminants plus sensibles. La potabilisation de l’eau peut être expliqué comme le moyen d’avoir une eau potable de qualité, à travers des buts spécifiques ou des standards établis par l’utilisateur ou la communauté à travers des agences règlementaires (Howe et al., 2012).
Dispositions réglementaires
La production d’une eau potable se fait par l’exploitation de diverses sources d’approvisionnement. On peut citer par exemple les eaux de surface, les eaux souterraines et l’eau de pluie. Certaines substances présentes dans ces eaux peuvent présenter des risques pour la santé. Des normes établissant des concentrations acceptables maximales de ces substances dans l’eau potable sont donc mises en place pour assurer une qualité d’eau adéquate à la consommation humaine. Ces normes sont de nature bactériologiques, physico-chimiques et relatives au traitement de l’eau.
Procédés de production d’eau potable
Le traitement de l’eau se fait en plusieurs étapes en fonction de la nature de la pollution et diffère selon les stations de production d’eau potable. Le processus de traitement consiste généralement à une filière comprenant le prétraitement, la désinfection, suivi du post-traitement. La première étape est donc le dégrillage, où l’eau puisée de sa source est débarrasser des gros débris (papier, plastiques, etc.). Ensuite, le sulfate d’aluminium, qui agit comme coagulant est injecté dans l’eau brute et favorise l’agglomération des particules en suspension.
Un ajout de silice activée à l’aluminate de soude agit comme aide coagulant avant la décantation. Les flocons formés décantent et se déposent au fond du bassin. La filtration est un processus important dans la purification de l’eau. Le passage à travers des filtres à sable et à anthracite termine la clarification de l’eau. Ensuite, l’ozonation assure la destruction des bactéries, des virus, ainsi que l’élimination des goûts et des odeurs indésirables. La filtration sur charbon actif débarrasse l’eau de ses substances biodégradables susceptibles d’occasionner une recroissance bactérienne dans le réseau. Étant donné que la qualité microbiologique d’une eau n’est pas stable, l’eau est chlorée. L’avantage du chlore est sa capacité résiduelle pour empêcher la prolifération de bactéries dans le réseau de distribution (Sainte-Rose, 2003).
Produits de désinfection classiques
Il existe différentes méthodes de désinfection. Elles peuvent être de nature physique (ultra et microfiltration, traitement UV par exemple), ou chimique (chloration, ozonation par exemple).
La technique de la filtration consiste à faire passer l’eau à travers une membrane pour retenir des particules en suspension, des bactéries et virus, etc. La différence entre l’ultra et le micro est la taille des pores. Contrairement à la microfiltration, les virus de par leur petite taille, peuvent être éliminés avec l’ultrafiltration (LMS, 2017).
Dans le cas du traitement aux UV, les bactéries présentent dans l’eau sont exposées aux longueurs d’onde germicides du rayonnement UV (entre 200 et 300 nm). Selon la quantité d’UV reçue, les cellules sont inactivées ou détruites (Pfeiffer, 2013; Soumia, 2013; Tondera et al., 2016).
La chloration consiste à injecter du chlore dans l’eau à traiter et laisser agir pendant un certain temps (Cossec et al., 2016; Gbedenu, 2013; Guilherme, 2014). Dans la désinfection de l’eau potable, le chlore est le plus souvent utilisé sous forme de chlore gazeux ou d’hypochlorite de sodium couramment appelé eau de javel. Il présente l’avantage d’être efficace et surtout, est doté d’un pouvoir rémanent qui permet la continuité de la désinfection dans les réseaux de distribution. Néanmoins, son utilisation peut engendrer des sous-produits toxiques comme les trihalométhanes (THM) (Dyck et al., 2015; Gruau, 2004; Sadiq et Rodriguez, 2004) qui sont potentiellement cancérigènes pour l’homme. Aussi, il a été observé que les conditions environnementales de la saison estivale favorisent une augmentation du niveau de ces contaminants dans les grands réseaux de distribution (Guilherme, 2014; Sadiq et Rodriguez,2004).
Produits de désinfection naturels
L’intérêt pour l’utilisation des produits naturels comme alternative aux traitements chimiques est grandissant. En effet, bien que l’efficacité des traitements conventionnels soit bien reconnue, des inconvénients sont liés à leur utilisation. Entre autres, la résistance des bactéries pathogènes et les effets secondaires de ces traitements sont souvent relatés. Les effets secondaires reliés à l’utilisation des traitements chimiques sont particulièrement retrouvés dans le traitement de l’eau. Les sous-produits de la chloration sont beaucoup documentés, mais plusieurs auteurs rapportent également les propriétés carcinogènes et la neuro toxicité des résidus laissés par les sels d’aluminium dans le traitement de l’eau, ainsi que leur lien avec la maladie d’Alzheimer (Chakraborty, Chandran et Bhat, 2015; Diaz et al., 1999; Šćiban et al., 2009; Yin, 2010). En effet, les agents coagulants comme les sels d’aluminium sont une étape importante avant la désinfection de l’eau, car ils permettent la clarification de cette dernière, à travers l’élimination des matières en suspension (débris organiques, sable, etc.) et des colloïdes (virus, bactéries, etc.). Aussi, le coût associé à leur utilisation les rend moins adaptés aux communautés des pays en voie de développement.
Pour répondre à ces défis, l’intérêt s’est donc porté vers des alternatives naturelles. En effet, la méthode SODIS permet d’éliminer les bactéries pathogènes dans l’eau de boisson en utilisant l’irradiation directe et naturelle du soleil (Helali et al., 2014). Elle permet la désinfection de l’eau dans des bouteilles en poly téréphtalate d’éthylène (PET) posées sur un toit en tôle. La méthode SODIS a été étudiée pour la première fois par Acra et al. (1980), avec une quantité d’eau d’environ 3 L . Au bout d’une heure, il n’y avait plus de coliformes dans l’eau. Plus tard, de plus en plus d’études ont été faites sur le sujet, et Joyce et al. (1996) montrent que dans une eau fortement turbide, une inactivation totale des bactéries pourrait avoir lieu avec les rayons du soleil seulement si la température de l’eau atteint au moins 55°C. Aussi, l’effet de la lumière du soleil comme indicateur de la survie des bactéries dans l’eau de mer a été étudié par Fujioka et al. (1981). Les auteurs ont démontré que les bactéries sont inactivées en quelques heures en présence des rayons du soleil, tandis qu’elles persistent pendant des jours en l’absence de lumière.
Ces résultats sont confirmés par d’autres auteurs qui rapportent que la lumière visible possède un effet négatif sur les cellules de E. coli dans l’eau de mer et limite leur survie. En effet, Barcina et al. (1989) remarquaient peu ou pas de changement dans le nombre de coliformes dans un système non illuminé en 100 heures, tandis qu’ils observaient une réduction de coliformes de 4 à 5 log dans le système illuminé.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Contamination de l’eau
1.1.1 Contamination physique et chimique
1.1.2 Contamination microbiologique
1.2 Potabilisation de l’eau
1.2.1 Dispositions réglementaires
1.2.2 Procédés de production d’eau potable
1.3 Désinfection
1.3.1 Objectif de la désinfection
1.3.2 Produits de désinfection classiques
1.3.3 Produits de désinfection naturels
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE
2.1 Matériels et préparation des expériences
2.2 Expérimentation
2.3 Analyse
CHAPITRE 3 RÉSULTATS
3.1 Teneur en acide citrique
3.2 Effet de la concentration en jus de citron
3.3 Influence de la concentration initiale en bactéries
3.4 Ordre de réaction
3.5 Effet du proton H+
3.6 Influence de l’irradiation UV avec et sans acide citrique
CHAPITRE 4 DISCUSSION
CONCLUSION
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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