Exploitation et pollution de l'eau

Introduction

Notre planète, la planète bleue, est recouverte à presque 71 % par la molécule de vie : l’eau. Pourtant, les ressources en eau potable sont limités, et des millions d’habitants dans le monde entier connaissent des pénuries d’eau et luttent quotidiennement pour trouver de l’eau potable couvrant leurs besoins de base.

• Comment l’Homme exploite-t-il les ressources en eau ?

• Comment l’Homme pollue-t-il les ressources en eau, et comment peut-on la préserver  ?

I – L’eau, molécule de vie

1 – Les propriétés de l’eau

L’eau est une molécule composée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène, sa formule chimique est H₂O. Une goutte d’eau de la taille d’une pointe d’épingle contient environ un milliard de milliards de molécules d’eau.

Sur Terre, l’eau est présente sous la forme de 3 états, qui dépendent de la température et de la pression atmosphérique.

2 – L’eau, composante essentielle des êtres vivants

Le tableau suivant montre la teneur en eau de quelques êtres vivants.

Organisme	Humain	Escargots	Pommes de Terre	Tomates
% Teneur en eau	62 %	95 %	78 %	91 %

Le tableau suivant montre la variation de la teneur en eau selon l’age

Age	Nouveau-né	Adulte	Personne âgée
% Teneur en eau	75 %	62 %	55 %

Le tableau suivant présente la teneur en eau dans quelques organes du corps humain.

Organe	Cerveau	Sang	Cœur	Os	Muscles	Foie	reins
% Teneur en eau	75 %	83 %	79 %	22 %	75 %	86 %	83

Q – que peut-on déduire des résultats présentés par ces tableaux ?

R – Ces tableaux montrent que l’eau est le premier constituant du corps Humain (ettous les être vivant). Notre alimentation (lait, thé, légumes, fruits…) assure un apport quotidien en eau d’environ 1litre ; or notre organisme élimine en moyenne 2,5 litres d’eau par jour (sueur, salive, urine…), il faut donc absorber environ 1,5 d’eau en plus chaque jour pour compenser les pertes hydriques.

Une perte de 15 % d’eau peut être mortelle pour notre organisme.

L’eau représente également une source de minéraux (calcium, magnésium…) indispensable à la vie.

II – Exploitation de l’eau par l’Homme

1 – Les ressources en eau dans la nature

Le tableau suivant présente les différents réservoirs naturels d’eau et leur teneur en eau.

Les réservoirs d’eau	Océans et mers	Eaux souterraines	Les Glaces	Les lacs et les rivières	Eau atmosphérique
Volume (Km ³)	1 370 000	12 000	30 000	130	13
Pourcentage (%)	97.2	0.6	2.1	0.01	0.001
État physique

Q-1 – Complétez le tableau.

Q-2 – Que peut-on déduire de l’analyse de ces données ?

R-1 – Regarder le tableau.

R-2 – Analyse : L’eau se trouve dans la terre sous différentes formes (Océans et mers, Eaux souterraines…). Elle très abondante, mais la majorité d’eau est inutilisable directement par l’Homme, car 97,2 % est une eau salée, 2.1 % est stockée sous forme de glace, et il ne reste que moins d’1 % d’eau liquide potable que l’Homme peut utiliser.

2 – L’usage mondial d’eau.

Le tableau suivant montre la répartition de la consommation mondiale en eau par an, selon les secteurs d’usages.

Secteur d’usages	Usages industriels	Usages domestiques	Usages agricoles
Consommation	750 Km ³	350 Km ³	2 500 Km ³

Q-1 – Calculez le pourcentage d’usage d’eau par chaque secteur, et représentez ces résultats sous forme d’un diagramme circulaire.

Q-2 – Analysez le diagramme réalisez.

Le graphique suivant présente l’évolution de la consommation moniale en eau depuis 1900 jusqu’à 2010.

Q-3 – Que peut-on déduire de l’analyse de ce graphique.

R-1 – usages agricoles = 70 %; usages industriels = 20 %; usages domestiques  = 10 %.

R-2 – Les usages agricoles con somment presque les 2/3 des ressources en eau de la planète. Le dernier tiers se répartit entre le secteur de l’industrie (20 % ) et la consommation domestique (10 % ).

R-3 – On constate que la consommation d’eau, dans tous les secteurs, est en augmentation continue depuis 1900 jusqu’à 2010.

Cette augmentation dans la consommation d’eau est due à l’augmentation démographique des populations et à l’amélioration des niveaux de vie.

3 – L’usage d’eau au Maroc

La figure suivante montre les prélèvements d’eau par secteur au Maroc.

Au Maroc, la majorité d es prélèvements d’eau sont dirigés vers l’usage dans le secteur agricole (88 %). L’usage domestique consomme 10 %, et l’industrie n’utilise que 2 %.

a – Les usages agricoles de l’eau

L’eau est utilisée dans le secteur agricole pour l’irrigation des cultures et les élevages d’animaux.

La figure suivante montre des photos des différents techniques d’irrigation.

Q-1 – Donnez le nom de chaque technique.

Le tableau suivant présente le pourcentage des superficies équipée par lesdifférents techniques d’irrigation au Maroc (2011).

Technique	Surface	Aspersion	Localisée
Pourcentage des superficies équipée ( %)	71	9	20

Q-2 – Analysez le tableau.

Le tableau suivant présente les besoins en eau pour différents types de cultures et selon les différents techniques d’irrigation.

Technique/ Plante	Haricots verts	Laitue	Tomate	Coton
Surface	30L/Kg	60L/Kg	50L/Kg	30000L/Kg
Aspersion	20L/Kg	40L/Kg	40L/Kg	12000L/Kg
Localisée	10L/Kg	25L/Kg	32L/Kg	10 000L/Kg

Q-3 – Selon ce tableau, Déterminez la meilleure technique d’irrigation, et

R-2 – On constate que les superficies équipées par l’irrigation de surface sont dominantes (71 % ). L’irrigation localisée couvre 20 % des superficies et l’irrigation par aspersion couvre 9 % des superficies irri gu ées.

R-3 – On constate que l’irrigation localisée (goutte à goutte) est la technique la moins consommatrice d’eau. Par exemple, dans le cas du coton, on peut conserver (30000-10000=20000L/Kg) si on utilise l’irrigation localisée au lieu de l’irrigation de surface.

Bilan :

L’ irrigation localisée(goutte à goutte) est fortement conseillé dans les pays où les ressources en eau sont limitées, comme le Maroc. Pour cela, le gouvernement subventionne les investissements nécessaires à l’installation de ce type d’irrigation.

L’agriculture, et surtout l’élevage d’animaux, est un secteur fortement consommateur d’eau douce, par exemple : il faut 15500L d’eau pour produire un Kg de viande de bœuf.

b – Les usage domestique de l’eau

Le tableau suivant montre les quantités d’eau consomméesen litres par jour dans les différents usages domestiques d’eau.

Boisson	Chasse d’eau	Douche	Lessive	Vaisselle à la main	Lave-vaisselle (un cycle)
1-2	10-12	30-80	80-120	8-20	13-20

L e graphique suivant montre la moyenne d’eau consommée par personne et par jour en Afrique et en Allemagne.

Q – Interprétez les données du tableau et du graphique.

R – L’eau consommée à la maison sert à des usages domestique (se laver, laver le linge, la vaisselle…). Les boisons et la préparation des aliments ne représentent que 7 % de notre consommation.

Cette consommation domestique d’eau potable varie d’un pays à un autre, le graphique montre une grande différence dans la consommation d’ eau entre les pays d’Afrique (20 litre / jour) et les pays européens (Allemagne comme exemple : 120 litre / jour).

Au Maroc, la moyenne est estimée à environ 60 l/jour par habitant (varie aussi d’une région à l’autre).

c – Les usages industriels de l’eau

L’eau est utilisée en industrie pour réaliser de nombreuses opérations, comme :

• Matière première dans certaines industries agroalimentaires…

• Le lavage d’objets, de récipients, de canalisations…

• Le chauffage ou le refroidissement d’objets.

• La réalisation de réactions chimiques en milieu aqueux.

Bilan  : L’eau est une ressource indispensable à l’Homme et à tous les êtres vivants. C’est le constituant le plus abondant dans l’organisme humain (62 % d’eau) et les pertes quotidiennes d’eau (2 à 2,5 L ) doivent impérativement être compensées par des apports équivalents (alimentations, boissons).

L’eau est également indispensable aux activités humaines : la consommation domestique, les besoins en eau de l’agriculture et de l’industrie sont en constante augmentation.

III – Pollution de l’eau potable

1 – La pollution par les matières organiques

a – Exemples

Les matières organiques qui en sont à l'origine proviennent des déchets rejetés sans traitements préalables :

• les déchets domestiques : ordures ménagères, excréments…

• Les déchets agricoles : lisiers et purins

• Les déchets industriels : papeterie, huilerie, abattoirs, laiterie, tannerie…

Par exemple, une ville de 100 000 habitants déverse environ 18 tonnes de matière organique par jour dans ses égouts. Certaines substances organiques sont biodégradables et peuvent donc être décomposées et éliminées de façon naturelle (à condition qu'elles ne soient pas en excès) : on parle d’auto-épuration par le milieu (les matières organiques sont dégradés grâce à l'action de micro-organismes présent naturellement dans le milieu.

b – Mesure de la pollution organique

La mesure de la pollution organique est basée sur l'élévation de la Demande Biologique en Oxygène pendant 5 jours (D.B.O.5). C’est la quantité de dioxygène consommée par les bactéries pour assurer la dégradation des matières organiques (leur minéralisation) dans les conditions constantes (obscurité, température de 20 °c, durée de 5 jours). Plus cette quantité de dioxygène est importante, plus la charge en matières organiques est grande.

Le tableau suivant présente la variation de la qualité d’eau selon la valeur de la DBO 5

DBO 5	< 3	3-5	5-10	10-25	> 25
Qualité d’eau	Très bonne	Bonne	Moyenne	Médiocre	Mauvaise

Remarque :Une méthode plus rapide consiste à mesurer la Demande Chimique en Oxygène (D.C.O).

2 – Pollution due au secteur agricole

Les principales causes de pollution des nappes souterraines proviennent de l’épandage d’engrais azotés ou phosphatées ainsi que les pesticides destinés aux cultures.

a – Pollution par les engrais chimiques

Les nitrates sont très solubles dans l’eau et constituent actuellement la cause principale de pollution des grands réservoirs d’eau souterraine : ils sont entraînés par ruissellement ou par infiltration et se retrouvent dans les eaux superficielles ou dans les nappes phréatiques.

Si le taux de nitrates dans l’eau dépasse la valeur de 50 mg /L (valeur qui correspond à la norme retenue pour les eaux potables par l’OMS), cette eau doit être traitée car ingérée en fortes quantités, les nitrates sont toxiques pour la santé.

Exercice  : Les schémas suivant montre l’impact de la pollution par les engrais riches en nitrates et en phosphates le sur un lac.

Q-1 – Quel est le phénomène causé par ce type de pollution ?

Q-2 – Donné une définition à ce phénomène.

R-1 – Le phénomène causé par les engrais riches en azotes et en phosphates est appelé eutrophisation.

R-2 – L’eutrophisation est un enrichissement excessif des milieux aquatiques en sels nutritifs, surtout le phosphore et l’azote. Ces derniers sont un engrais pour les plantes, algues ou bactéries, qui se développent alors de manière excessive. Leur décomposition provoque une chute de la quantité d’oxygène réduisant ainsi le nombre d’espèces animales et végétales aquatiques.

b – Pollution par les pesticides

À l’aide des figures manuel scolaire :

Q-1 – proposez une définition des pesticides

Q-2 – Comment se fait la pollution des eaux naturelles par les pesticides ?

R-1 – Le terme pesticide est un terme composé qui inclut tous les produits chimiques qui sont utilisés pour contrôler ou tuer des parasites. Les pesticides sont utilisés pour protéger les récoltes contre les insectes, les mauvaises herbes, les champignons et autres ravageurs.

R-2 – L’e au provenant des pluies et de l’ irrigation excessive ne peut pas toujours être maintenue dans la structure du sol. Par conséquent, les pesticides peuvent être rapidement transportés pour contaminer les réserves d’ eau souterraine et d’ eau douce sur une vaste zone géographique.

Les pesticides sont potentiellement toxiques pour l’H omme et peuvent avoir des effets aigus et chroniques sur la santé.