Cet article est destiné à fournir au lecteur une compréhension de la technologie actuellement disponible pour aborder le contrôle de la pollution de l'eau, en s'appuyant sur la discussion des tendances et de l'occurrence fournie par Hespanhol et Helmer dans le chapitre Dangers environnementaux pour la santé. Les sections suivantes traitent de la lutte contre les problèmes de pollution de l'eau, d'abord sous le titre « Lutte contre la pollution des eaux de surface », puis sous la rubrique « Lutte contre la pollution des eaux souterraines ».

Contrôle de la pollution des eaux de surface

Définition de la pollution de l'eau

La pollution de l'eau fait référence à l'état qualitatif d'impureté ou de malpropreté dans les eaux hydrologiques d'une certaine région, comme un bassin versant. Il résulte d'un événement ou d'un processus qui entraîne une réduction de l'utilité des eaux de la terre, en particulier en ce qui concerne la santé humaine et les effets environnementaux. Le processus de pollution met l'accent sur la perte de pureté par contamination, ce qui implique en outre l'intrusion ou le contact avec une source extérieure comme cause. Le terme contaminé s'applique à des niveaux extrêmement faibles de pollution de l'eau, comme dans leur corruption et leur décomposition initiales. La souillure est le résultat de la pollution et suggère une violation ou une profanation.

Eaux hydrologiques

Les eaux naturelles de la Terre peuvent être considérées comme un système en circulation continue, comme le montre la figure 1, qui fournit une illustration graphique des eaux dans le cycle hydrologique, y compris les eaux de surface et souterraines.

Figure 1. Le cycle hydrologique

Comme référence pour la qualité de l'eau, les eaux distillées (H₂O) représentent l'état de pureté le plus élevé. Les eaux du cycle hydrologique peuvent être considérées comme naturelles, mais elles ne sont pas pures. Ils sont pollués par les activités naturelles et humaines. Les effets de la dégradation naturelle peuvent résulter d'une myriade de sources - de la faune, de la flore, des éruptions volcaniques, des coups de foudre provoquant des incendies, etc., qui, à long terme, sont considérés comme les niveaux de fond dominants à des fins scientifiques.

La pollution d'origine humaine perturbe l'équilibre naturel en superposant des déchets provenant de diverses sources. Des polluants peuvent être introduits dans les eaux du cycle hydrologique à tout moment. Par exemple : les précipitations atmosphériques (pluies) peuvent être contaminées par des polluants atmosphériques ; les eaux de surface peuvent être polluées par le processus de ruissellement des bassins versants; les eaux usées peuvent être déversées dans les ruisseaux et les rivières ; et les eaux souterraines peuvent être polluées par infiltration et contamination souterraine.

 

 

La figure 2 montre une distribution des eaux hydrologiques. La pollution se superpose alors à ces eaux et peut donc être considérée comme une condition environnementale non naturelle ou déséquilibrée. Le processus de pollution peut se produire dans les eaux de n'importe quelle partie du cycle hydrologique et est plus évident à la surface de la terre sous la forme de ruissellement des bassins versants vers les ruisseaux et les rivières. Cependant, la pollution des eaux souterraines a également un impact environnemental majeur et est discutée après la section sur la pollution des eaux de surface.

Figure 2. Répartition des précipitations

Sources de pollution de l'eau dans les bassins versants

Les bassins versants sont le domaine d'origine de la pollution des eaux de surface. Un bassin versant est défini comme une zone de la surface de la terre sur laquelle les eaux hydrologiques tombent, s'accumulent, sont utilisées, évacuées et éventuellement déversées dans des ruisseaux, des rivières ou d'autres plans d'eau. Il est composé d'un système de drainage avec ruissellement ultime ou collecte dans un ruisseau ou une rivière. Les grands bassins versants des rivières sont généralement appelés bassins versants. La figure 3 est une représentation du cycle hydrologique sur un bassin versant régional. Pour une région, la disposition des différentes eaux peut être écrite comme une équation simple, qui est l'équation de base de l'hydrologie telle qu'écrite par Viessman, Lewis et Knapp (1989) ; les unités typiques sont mm/an :

P-R-G-E-T = ±S

où:

P = précipitations (c'est-à-dire précipitations, chutes de neige, grêle)

R = ruissellement ou écoulement de surface du bassin versant

G = eau souterraine

E = évaporation

T = transpiration

S = stockage en surface

Figure 3. Cycle hydrologique régional

Les précipitations sont considérées comme la forme initiale dans le bilan hydrologique ci-dessus. Le terme ruissellement est synonyme de débit fluvial. Le stockage fait référence aux réservoirs ou aux systèmes de rétention qui collectent les eaux ; par exemple, un barrage construit par l'homme (barrage) sur une rivière crée un réservoir à des fins de stockage de l'eau. L'eau souterraine s'accumule en tant que système de stockage et peut s'écouler d'un endroit à un autre; il peut s'agir d'influents ou d'effluents par rapport aux cours d'eau de surface. L'évaporation est un phénomène de surface de l'eau et la transpiration est associée à la transmission par le biote.

 

 

 

 

 

 

 

Bien que les bassins versants puissent varier considérablement en taille, certains systèmes de drainage pour la désignation de la pollution de l'eau sont classés comme urbains ou non urbains (agricoles, ruraux, non développés). La pollution qui se produit dans ces systèmes de drainage provient des sources suivantes :

Sources ponctuelles : les déchets se déversent dans un plan d'eau récepteur à un endroit spécifique, à un point tel qu'un tuyau d'égout ou un type de sortie de système concentré.

Sources non ponctuelles (dispersées) : pollution pénétrant dans un plan d'eau récepteur à partir de sources dispersées dans le bassin versant; le drainage des eaux de ruissellement des précipitations non collectées dans un ruisseau est typique. Les sources non ponctuelles sont aussi parfois appelées eaux « diffuses » ; cependant, le terme dispersé est considéré comme plus descriptif.

Sources intermittentes : d'un point ou d'une source qui se décharge dans certaines circonstances, comme dans des conditions de surcharge ; les débordements d'égouts unitaires pendant les périodes de ruissellement de fortes pluies sont typiques.

Polluants de l'eau dans les ruisseaux et les rivières

Lorsque des déchets nocifs provenant des sources ci-dessus sont déversés dans des cours d'eau ou d'autres plans d'eau, ils deviennent des polluants qui ont été classés et décrits dans une section précédente. Les polluants ou contaminants qui pénètrent dans un plan d'eau peuvent être divisés en :

• polluants dégradables (non conservateurs): impuretés qui finissent par se décomposer en substances inoffensives ou qui peuvent être éliminées par des méthodes de traitement ; c'est-à-dire certaines matières organiques et produits chimiques, les eaux usées domestiques, la chaleur, les éléments nutritifs des plantes, la plupart des bactéries et des virus, certains sédiments
• polluants non dégradables (conservateurs): impuretés qui persistent dans l'environnement aquatique et dont la concentration ne diminue pas à moins d'être diluées ou éliminées par traitement ; c'est-à-dire certains produits chimiques organiques et inorganiques, sels, suspensions colloïdales
• polluants dangereux d'origine hydrique: formes complexes de déchets nocifs, y compris les métaux traces toxiques, certains composés inorganiques et organiques
• polluants radionucléides: matériaux qui ont été soumis à une source radioactive.

 

Réglementation de la lutte contre la pollution de l'eau

Les réglementations de lutte contre la pollution de l'eau largement applicables sont généralement promulguées par les agences gouvernementales nationales, avec des réglementations plus détaillées par les États, les provinces, les municipalités, les districts des eaux, les districts de conservation, les commissions d'assainissement et autres. Aux niveaux national et étatique (ou provincial), les agences de protection de l'environnement (EPA) et les ministères de la santé sont généralement chargés de cette responsabilité. Dans la discussion des réglementations ci-dessous, le format et certaines parties suivent l'exemple des normes de qualité de l'eau actuellement applicables pour l'État américain de l'Ohio.

Désignations d'utilisation de la qualité de l'eau

L'objectif ultime du contrôle de la pollution de l'eau serait l'absence de rejet de polluants dans les masses d'eau ; cependant, la réalisation complète de cet objectif n'est généralement pas rentable. L'approche privilégiée consiste à fixer des limites aux rejets d'élimination des déchets pour une protection raisonnable de la santé humaine et de l'environnement. Bien que ces normes puissent varier considérablement d'une juridiction à l'autre, les désignations d'utilisation pour des plans d'eau spécifiques constituent généralement la base, comme nous le verrons brièvement ci-dessous.

L'approvisionnement en eau comprend :

• approvisionnement public en eau: eaux qui, avec un traitement conventionnel, seront propres à la consommation humaine
• approvisionnement agricole: eaux propres à l'irrigation et à l'abreuvement du bétail sans traitement
• fourniture industrielle/commerciale: eaux propres aux usages industriels et commerciaux avec ou sans traitement.

 

Les activités récréatives comprennent :

• eaux de baignade: eaux qui, à certaines saisons, sont propices à la baignade selon la qualité de l'eau approuvée ainsi que les conditions et les installations de protection
• premier contact: eaux qui, pendant certaines saisons, sont propices aux activités récréatives de contact corporel intégral comme la natation, le canoë-kayak et la plongée sous-marine avec une menace minimale pour la santé publique en raison de la qualité de l'eau
• contact secondaire: eaux qui, pendant certaines saisons, sont propices aux activités récréatives par contact corporel partiel telles que, mais sans s'y limiter, le pataugeoire, avec une menace minimale pour la santé publique en raison de la qualité de l'eau.

 

Les ressources en eau publiques sont classées comme des masses d'eau qui se trouvent dans les systèmes de parcs, les zones humides, les zones fauniques, les rivières sauvages, pittoresques et récréatives et les lacs publics, et les eaux d'importance récréative ou écologique exceptionnelle.

Habitats de la vie aquatique

Les désignations typiques varient selon les climats, mais se rapportent aux conditions dans les plans d'eau pour soutenir et maintenir certains organismes aquatiques, en particulier diverses espèces de poissons. Par exemple, les désignations d'utilisation dans un climat tempéré telles que subdivisées dans les réglementations de l'Agence de protection de l'environnement de l'État de l'Ohio (EPA) sont répertoriées ci-dessous sans descriptions détaillées :

• eau chaude
• eau chaude limitée
• eau chaude exceptionnelle
• eau chaude modifiée
• salmonidé saisonnier
• eau froide
• ressource en eau limitée.

 

Critères de contrôle de la pollution de l'eau

Les eaux naturelles et les eaux usées sont caractérisées en fonction de leur composition physique, chimique et biologique. Les principales propriétés physiques et les constituants chimiques et biologiques des eaux usées et leurs sources sont une longue liste, rapportée dans un manuel de Metcalf et Eddy (1991). Les méthodes analytiques pour ces déterminations sont données dans un manuel largement utilisé intitulé Méthodes standard pour l'examen de l'eau et des eaux usées par l'Association américaine de santé publique (1995).

Chaque masse d'eau désignée doit être contrôlée conformément à des réglementations qui peuvent comprendre à la fois des critères numériques de base et des critères numériques plus détaillés, comme nous le verrons brièvement ci-dessous.

Absence fondamentale de pollution. Dans la mesure du possible et du possible, toutes les masses d'eau doivent respecter les critères de base des « cinq libertés contre la pollution » :

1. exempt de solides en suspension ou d'autres substances qui pénètrent dans les eaux à la suite d'activités humaines et qui se déposeront pour former des dépôts de boues putrides ou autrement inadmissibles, ou qui nuiront à la vie aquatique
2. exempt de débris flottants, d'huile, d'écume et d'autres matériaux flottants pénétrant dans les eaux à la suite d'activités humaines en quantités suffisantes pour être inesthétiques ou causer une dégradation
3. exempt de matériaux pénétrant dans les eaux à la suite d'une activité humaine, produisant une couleur, une odeur ou d'autres conditions au point de créer une nuisance
4. exempt de substances pénétrant dans les eaux à la suite d'activités humaines, à des concentrations toxiques ou nocives pour la vie humaine, animale ou aquatique et/ou rapidement létales dans la zone de mélange
5. exempt de nutriments pénétrant dans les eaux à la suite de l'activité humaine, à des concentrations qui créent des croissances nuisibles de plantes aquatiques et d'algues.

 

Les critères de qualité de l'eau sont des limites numériques et des lignes directrices pour le contrôle des constituants chimiques, biologiques et toxiques dans les masses d'eau.

Avec plus de 70,000 XNUMX composés chimiques utilisés aujourd'hui, il est impossible de spécifier le contrôle de chacun. Cependant, des critères pour les produits chimiques peuvent être établis sur la base de limitations car ils portent tout d'abord sur trois grandes classes de consommation et d'exposition :

Classe 1: Les critères chimiques pour la protection de la santé humaine sont la première préoccupation majeure et doivent être établis conformément aux recommandations des agences gouvernementales de santé, de l'OMS et des organismes de recherche en santé reconnus.

Classe 2: Les critères chimiques pour le contrôle de l'approvisionnement en eau agricole doivent être basés sur des études scientifiques reconnues et des recommandations qui protégeront contre les effets néfastes sur les cultures et le bétail résultant de l'irrigation des cultures et de l'abreuvement du bétail.

Classe 3: Les critères chimiques pour la protection de la vie aquatique doivent être basés sur des études scientifiques reconnues concernant la sensibilité de ces espèces à des produits chimiques spécifiques et également en relation avec la consommation humaine de poisson et de fruits de mer.

Les critères relatifs aux effluents d'eaux usées se rapportent aux limitations des constituants polluants présents dans les effluents d'eaux usées et constituent une autre méthode de contrôle. Ils peuvent être définis en fonction des désignations d'utilisation de l'eau des masses d'eau et en fonction des classes ci-dessus pour les critères chimiques.

Les critères biologiques sont basés sur les conditions de l'habitat du plan d'eau qui sont nécessaires pour soutenir la vie aquatique.

Contenu organique des eaux usées et des eaux naturelles

La teneur brute en matière organique est la plus importante pour caractériser la force polluante des eaux usées et des eaux naturelles. Trois tests de laboratoire sont couramment utilisés à cette fin :

Demande biochimique en oxygène (DBO): la DBO à cinq jours (DBO5) est le paramètre le plus utilisé ; ce test mesure l'oxygène dissous utilisé par les micro-organismes dans l'oxydation biochimique de la matière organique pendant cette période.

Demande chimique en oxygène (DCO): ce test consiste à mesurer la matière organique dans les déchets municipaux et industriels qui contiennent des composés toxiques pour la vie biologique ; c'est une mesure de l'équivalent en oxygène de la matière organique qui peut être oxydée.

Carbone organique total (COT): cet essai est particulièrement applicable aux faibles concentrations de matière organique dans l'eau ; c'est une mesure de la matière organique qui est oxydée en dioxyde de carbone.

Réglementation de la politique anti-dégradation

Les réglementations de la politique anti-dégradation sont une autre approche pour empêcher la propagation de la pollution de l'eau au-delà de certaines conditions existantes. Par exemple, la politique anti-dégradation des normes de qualité de l'eau de l'Ohio Environmental Protection Agency comprend trois niveaux de protection :

Niveau 1: Les usages existants doivent être maintenus et protégés. Aucune autre dégradation de la qualité de l'eau n'est autorisée qui interférerait avec les utilisations désignées existantes.

Niveau 2: Ensuite, une qualité d'eau supérieure à celle nécessaire à la protection des usages doit être maintenue sauf s'il est démontré qu'une qualité d'eau inférieure est nécessaire à un développement économique ou social important, tel que déterminé par le Directeur de l'EPA.

Niveau 3: Enfin, la qualité des eaux de la ressource en eau doit être maintenue et protégée. La qualité de l'eau ambiante existante ne doit pas être dégradée par des substances jugées toxiques ou interférant avec toute utilisation désignée. Des charges polluantes accrues sont autorisées à être rejetées dans les plans d'eau si elles n'entraînent pas une baisse de la qualité de l'eau existante.

Modélisation des zones de mélange des rejets de pollution de l'eau et de la répartition des charges de déchets

Les zones de mélange sont des zones dans une masse d'eau qui permettent aux rejets d'eaux usées traitées ou non traitées d'atteindre des conditions stabilisées, comme illustré à la figure 4 pour un cours d'eau. Le rejet est initialement dans un état transitoire qui se dilue progressivement depuis la concentration de la source jusqu'aux conditions de l'eau réceptrice. Il ne doit pas être considéré comme une entité de traitement et peut être délimité par des restrictions spécifiques.

Figure 4. Zones de mélange

En règle générale, les zones de mélange ne doivent pas :

• entraver la migration, la survie, la reproduction ou la croissance des espèces aquatiques

• inclure les zones de frai ou d'alevinage

• inclure les prises d'eau publiques

• inclure des zones de baignade

• constituent plus de la moitié de la largeur d'un cours d'eau

• constituent plus de la moitié de la section transversale d'une embouchure de cours d'eau

• s'étendent en aval sur une distance supérieure à cinq fois la largeur du cours d'eau.

 

Les études de répartition de la charge de déchets sont devenues importantes en raison du coût élevé du contrôle des éléments nutritifs des rejets d'eaux usées pour éviter l'eutrophisation dans le cours d'eau (définie ci-dessous). Ces études utilisent généralement des modèles informatiques pour simuler les conditions de qualité de l'eau dans un cours d'eau, notamment en ce qui concerne les nutriments tels que les formes d'azote et de phosphore, qui affectent la dynamique de l'oxygène dissous. Les modèles traditionnels de qualité de l'eau de ce type sont représentés par le modèle américain EPA QUAL2E, qui a été décrit par Brown et Barnwell (1987). Un modèle plus récent proposé par Taylor (1995) est le modèle omnidiurne (ODM), qui comprend une simulation de l'impact de la végétation enracinée sur la dynamique des nutriments et de l'oxygène dissous dans le cours d'eau.

Dispositions relatives aux écarts

Tous les règlements de contrôle de la pollution de l'eau sont limités à la perfection et devraient donc inclure des dispositions qui permettent une variation de jugement basée sur certaines conditions qui peuvent empêcher une conformité immédiate ou complète.

Évaluation et gestion des risques liés à la pollution de l'eau

Les réglementations de contrôle de la pollution de l'eau ci-dessus sont typiques des approches gouvernementales mondiales pour assurer la conformité aux normes de qualité de l'eau et aux limites de rejet des effluents d'eaux usées. Généralement, ces réglementations ont été établies sur la base de facteurs sanitaires et de recherches scientifiques ; lorsqu'il existe une certaine incertitude quant aux effets possibles, des facteurs de sécurité sont souvent appliqués. La mise en œuvre de certaines de ces réglementations peut être déraisonnable et excessivement coûteuse pour le grand public ainsi que pour les entreprises privées. Par conséquent, on se préoccupe de plus en plus d'une allocation plus efficace des ressources pour atteindre les objectifs d'amélioration de la qualité de l'eau. Comme indiqué précédemment dans la discussion sur les eaux hydrologiques, la pureté originelle n'existe pas même dans les eaux naturelles.

Une approche technologique croissante encourage l'évaluation et la gestion des risques écologiques dans le cadre de la réglementation des pollutions de l'eau. Le concept est basé sur une analyse des avantages et des coûts écologiques liés au respect des normes ou des limites. Parkhurst (1995) a proposé l'application de l'évaluation des risques écologiques aquatiques comme aide à l'établissement des limites de contrôle de la pollution de l'eau, en particulier en ce qui concerne la protection de la vie aquatique. Ces méthodes d'évaluation des risques peuvent être appliquées pour estimer les effets écologiques des concentrations chimiques pour un large éventail de conditions de pollution des eaux de surface, notamment :

• pollution ponctuelle

• pollution diffuse

• sédiments contaminés existants dans les canaux des cours d'eau

• sites de déchets dangereux liés aux plans d'eau

• analyse des critères existants de lutte contre la pollution des eaux.

 

La méthode proposée se compose de trois niveaux ; comme le montre la figure 5 qui illustre l'approche.

Figure 5. Méthodes d'évaluation des risques pour les niveaux successifs d'analyse. Niveau 1 : niveau de dépistage ; Niveau 2 : Quantification des risques potentiellement significatifs ; Niveau 3 : Quantification des risques spécifiques au site

Pollution de l'eau dans les lacs et réservoirs

Les lacs et les réservoirs assurent le stockage volumétrique de l'afflux du bassin versant et peuvent avoir de longues périodes de rinçage par rapport à l'afflux et à l'écoulement rapides d'un tronçon dans un cours d'eau qui coule. Ils sont donc particulièrement préoccupants en ce qui concerne la rétention de certains constituants, en particulier les nutriments, y compris les formes d'azote et de phosphore qui favorisent l'eutrophisation. L'eutrophisation est un processus de vieillissement naturel dans lequel la teneur en eau s'enrichit organiquement, conduisant à la domination de la croissance aquatique indésirable, comme les algues, la jacinthe d'eau, etc. Le processus eutrophique a tendance à réduire la vie aquatique et a des effets néfastes sur l'oxygène dissous. Les sources naturelles et culturelles de nutriments peuvent favoriser le processus, comme l'illustre Preul (1974) dans la figure 6, montrant une liste schématique des sources et des puits de nutriments pour le lac Sunapee, dans l'État américain du New Hampshire.

Figure 6. Liste schématique des sources et des puits de nutriments (azote et phosphore) pour le lac Sunapee, New Hampshire (États-Unis)

Les lacs et les réservoirs, bien sûr, peuvent être échantillonnés et analysés pour déterminer leur état trophique. Les études analytiques commencent généralement par un bilan nutritif de base tel que le suivant :

(éléments nutritifs de l'influent du lac) = (éléments nutritifs de l'effluent du lac) + (rétention d'éléments nutritifs dans le lac)

Ce bilan de base peut être encore élargi pour inclure les diverses sources présentées dans la figure 6.

Le temps de rinçage est une indication des aspects de rétention relative d'un système lacustre. Les lacs peu profonds, comme le lac Érié, ont des temps de rinçage relativement courts et sont associés à une eutrophisation avancée parce que les lacs peu profonds sont souvent plus propices à la croissance des plantes aquatiques. Les lacs profonds tels que le lac Tahoe et le lac Supérieur ont de très longues périodes de rinçage, qui sont généralement associées à des lacs avec une eutrophisation minimale car jusqu'à présent, ils n'ont pas été surchargés et aussi parce que leurs profondeurs extrêmes ne sont pas propices à une croissance extensive des plantes aquatiques. sauf dans l'épilimnion (zone supérieure). Les lacs de cette catégorie sont généralement classés comme oligotrophes, sur la base qu'ils sont relativement pauvres en nutriments et supportent une croissance aquatique minimale telle que les algues.

Il est intéressant de comparer les temps de rinçage de certains grands lacs américains tels que rapportés par Pecor (1973) en utilisant la base de calcul suivante :

temps de rinçage du lac (LFT) = (volume de stockage du lac)/(débit sortant du lac)

Quelques exemples : lac Wabesa (Michigan), LFT=0.30 ans ; Houghton Lake (Michigan), 1.4 ans; lac Érié, 2.6 ans; Lac Supérieur, 191 ans; Lac Tahoe, 700 ans.

Bien que la relation entre le processus d'eutrophisation et la teneur en nutriments soit complexe, le phosphore est généralement reconnu comme le nutriment limitant. Sur la base de conditions entièrement mixtes, Sawyer (1947) a signalé que les efflorescences algales ont tendance à se produire si les valeurs d'azote dépassent 0.3 mg/l et le phosphore dépasse 0.01 mg/l. Dans les lacs et réservoirs stratifiés, de faibles niveaux d'oxygène dissous dans l'hypoliminion sont les premiers signes d'eutrophisation. Vollenweider (1968, 1969) a établi des niveaux critiques de charge de phosphore total et d'azote total pour un certain nombre de lacs en fonction des charges de nutriments, des profondeurs moyennes et des états trophiques. Pour une comparaison des travaux sur ce sujet, Dillon (1974) a publié une revue critique du modèle de bilan nutritif de Vollenweider et d'autres modèles apparentés. Des modèles informatiques plus récents sont également disponibles pour simuler les cycles azote/phosphore avec des variations de température.

Pollution de l'eau dans les estuaires

Un estuaire est un passage d'eau intermédiaire entre l'embouchure d'un fleuve et une côte maritime. Ce passage est composé d'un canal d'embouchure de rivière avec un afflux de rivière (eau douce) depuis l'amont et un écoulement sortant du côté aval dans un niveau d'eau de mer en aval en constante évolution (eau salée). Les estuaires sont continuellement affectés par les fluctuations des marées et sont parmi les masses d'eau les plus complexes rencontrées dans le contrôle de la pollution de l'eau. Les caractéristiques dominantes d'un estuaire sont une salinité variable, un coin de sel ou une interface entre l'eau salée et l'eau douce, et souvent de vastes zones d'eau peu profonde et turbide recouvrant des vasières et des marais salés. Les nutriments sont en grande partie fournis à un estuaire à partir de la rivière entrante et se combinent avec l'habitat de l'eau de mer pour fournir une production prolifique de biote et de vie marine. Les fruits de mer récoltés dans les estuaires sont particulièrement recherchés.

Du point de vue de la pollution de l'eau, les estuaires sont individuellement complexes et nécessitent généralement des enquêtes spéciales utilisant des études de terrain approfondies et une modélisation informatique. Pour une meilleure compréhension de base, le lecteur est renvoyé à Reish 1979, sur la pollution marine et estuarienne ; et à Reid et Wood 1976, sur l'écologie des eaux intérieures et des estuaires.

Pollution de l'eau en milieu marin

Les océans peuvent être considérés comme l'eau réceptrice ultime ou le puits, puisque les déchets transportés par les rivières finissent par se déverser dans cet environnement marin. Bien que les océans soient de vastes étendues d'eau salée avec une capacité d'assimilation apparemment illimitée, la pollution a tendance à altérer les côtes et à affecter davantage la vie marine.

Les sources de polluants marins comprennent bon nombre de ceux rencontrés dans les environnements d'eaux usées terrestres, ainsi que d'autres liés aux opérations maritimes. Une liste restreinte est donnée ci-dessous :

• eaux usées et boues domestiques, déchets industriels, déchets solides, déchets de bord

• déchets de pêche, sédiments et nutriments provenant des rivières et des eaux de ruissellement

• marées noires, exploration pétrolière offshore et déchets de production, opérations de dragage

• chaleur, déchets radioactifs, déchets chimiques, pesticides et herbicides.

 

Chacun de ces éléments nécessite une manipulation et des méthodes de contrôle spéciales. Le rejet d'eaux usées domestiques et de boues d'épuration par les exutoires océaniques est peut-être la principale source de pollution marine.

Pour la technologie actuelle sur ce sujet, le lecteur est renvoyé au livre sur la pollution marine et son contrôle par Bishop (1983).

Techniques de réduction de la pollution dans les rejets d'eaux usées

Le traitement des eaux usées à grande échelle est généralement effectué par les municipalités, les districts sanitaires, les industries, les entreprises commerciales et diverses commissions de contrôle de la pollution. Le but ici est de décrire les méthodes contemporaines de traitement des eaux usées municipales, puis de fournir quelques informations concernant le traitement des déchets industriels et des méthodes plus avancées.

En général, tous les processus de traitement des eaux usées peuvent être regroupés en types physiques, chimiques ou biologiques, et un ou plusieurs de ceux-ci peuvent être utilisés pour obtenir un produit effluent souhaité. Ce groupement de classification est le plus approprié pour comprendre les approches de traitement des eaux usées et est présenté dans le tableau 1.

Tableau 1. Classification générale des opérations et procédés de traitement des eaux usées

 

Méthodes contemporaines de traitement des eaux usées

La couverture ici est limitée et vise à fournir un aperçu conceptuel des pratiques actuelles de traitement des eaux usées dans le monde plutôt que des données de conception détaillées. Pour ce dernier, le lecteur est renvoyé à Metcalf et Eddy 1991.

Les eaux usées municipales ainsi que certains mélanges de déchets industriels/commerciaux sont traités dans des systèmes employant couramment un traitement primaire, secondaire et tertiaire comme suit :

Système de traitement primaire: Prétraitement ® Décantation primaire ® Désinfection (chloration) ® Effluent

Système de traitement secondaire: Prétraitement ® Décantation primaire ® Unité biologique ® Deuxième décantation ® Désinfection (chloration) ® Effluent vers flux

Système de traitement tertiaire: Prétraitement ® Décantation primaire ® Unité biologique ® Seconde décantation ® Unité tertiaire ® Désinfection (chloration) ® Effluent vers flux

La figure 7 montre en outre un diagramme schématique d'un système de traitement des eaux usées classique. Des descriptions générales des processus ci-dessus suivent.

Figure 7. Schéma de principe du traitement conventionnel des eaux usées

Traitement primaire

L'objectif fondamental du traitement primaire des eaux usées municipales, y compris les eaux usées domestiques mêlées à certains déchets industriels/commerciaux, est d'éliminer les solides en suspension et de clarifier les eaux usées, afin de les rendre aptes au traitement biologique. Après quelques manipulations de prétraitement telles que le criblage, le dessablage et le broyage, le processus principal de sédimentation primaire est la décantation des eaux usées brutes dans de grands bassins de décantation pendant des périodes allant jusqu'à plusieurs heures. Ce procédé élimine de 50 à 75 % du total des solides en suspension, qui sont soutirés en tant que boues de sousverse collectées pour un traitement séparé. L'effluent de trop-plein du procédé est ensuite dirigé vers un traitement secondaire. Dans certains cas, des produits chimiques peuvent être utilisés pour améliorer le degré de traitement primaire.

Traitement secondaire

La partie du contenu organique des eaux usées qui est finement en suspension ou dissoute et non éliminée dans le processus primaire est traitée par un traitement secondaire. Les formes généralement acceptées de traitement secondaire couramment utilisées comprennent les filtres bactériens, les contacteurs biologiques tels que les disques rotatifs, les boues activées, les bassins de stabilisation des déchets, les systèmes de bassins aérés et les méthodes d'épandage, y compris les systèmes de zones humides. Tous ces systèmes seront reconnus comme employant des processus biologiques d'une forme ou d'une autre. Les plus courants de ces processus sont brièvement décrits ci-dessous.

Systèmes de contacteurs biologiques. Les filtres percolateurs sont l'une des premières formes de cette méthode pour le traitement secondaire et sont encore largement utilisés avec certaines méthodes d'application améliorées. Dans ce traitement, l'effluent des réservoirs primaires est appliqué uniformément sur un lit de média, tel que de la roche ou un média plastique synthétique. Une distribution uniforme est accomplie typiquement en faisant ruisseler le liquide à partir d'une tuyauterie perforée en rotation sur le lit de manière intermittente ou continue selon le processus souhaité. Selon le taux de charges organiques et hydrauliques, les filtres bactériens peuvent éliminer jusqu'à 95 % de la teneur organique, généralement analysée en tant que demande biochimique en oxygène (DBO). Il existe de nombreux autres systèmes de contacteurs biologiques plus récents en cours d'utilisation qui peuvent fournir des suppressions de traitement dans la même gamme; certaines de ces méthodes offrent des avantages particuliers, notamment applicables dans certaines conditions limites telles que l'espace, le climat, etc. Il convient de noter qu'un décanteur secondaire suivant est considéré comme une partie nécessaire de l'achèvement du processus. Dans la décantation secondaire, une partie des boues dites d'humus est soutirée en sousverse et la surverse est évacuée en effluent secondaire.

Boues activées. Dans la forme la plus courante de ce procédé biologique, l'effluent traité primaire s'écoule dans un réservoir unitaire à boues activées contenant une suspension biologique préexistante appelée boues activées. Ce mélange est appelé solides en suspension de liqueur mixte (MLSS) et est fourni une période de contact allant généralement de plusieurs heures jusqu'à 24 heures ou plus, selon les résultats souhaités. Pendant cette période, le mélange est fortement aéré et agité pour favoriser l'activité biologique aérobie. Au fur et à mesure que le processus se termine, une partie du mélange (MLSS) est prélevée et renvoyée dans l'influent pour la poursuite du processus d'activation biologique. Une décantation secondaire est prévue après l'unité de boues activées dans le but de décanter la suspension de boues activées et d'évacuer un trop-plein clarifié sous forme d'effluent. Le procédé est capable d'éliminer jusqu'à environ 95 % de la DBO entrante.

Traitement tertiaire

Un troisième niveau de traitement peut être fourni lorsqu'un degré plus élevé d'élimination des polluants est requis. Cette forme de traitement peut généralement inclure une filtration sur sable, des bassins de stabilisation, des méthodes d'élimination des terres, des zones humides et d'autres systèmes qui stabilisent davantage l'effluent secondaire.

Désinfection des effluents

La désinfection est généralement nécessaire pour réduire les bactéries et les agents pathogènes à des niveaux acceptables. La chloration, le dioxyde de chlore, l'ozone et la lumière ultraviolette sont les procédés les plus couramment utilisés.

Efficacité globale de la station d'épuration

Les eaux usées comprennent une large gamme de constituants qui sont généralement classés comme solides en suspension et dissous, constituants inorganiques et constituants organiques.

L'efficacité d'un système de traitement peut être mesurée en termes de pourcentage d'élimination de ces constituants. Les paramètres communs de mesure sont :

• DBO: demande biochimique en oxygène, mesurée en mg/l

• LA MORUE: demande chimique en oxygène, mesurée en mg/l

• TSS: matières en suspension totales, mesurées en mg/l

• TDS: solides dissous totaux, mesurés en mg/l

• formes d'azote: y compris le nitrate et l'ammoniac, mesurés en mg/l (le nitrate est particulièrement préoccupant en tant que nutriment dans l'eutrophisation)

• phosphate: mesuré en mg/l (également particulièrement préoccupant en tant que nutriment dans l'eutrophisation)

• pH: degré d'acidité, mesuré par un nombre de 1 (le plus acide) à 14 (le plus alcalin)

• nombre de bactéries coliformes: mesuré comme le nombre le plus probable pour 100 ml (Escherichia et les bactéries coliformes fécales sont les indicateurs les plus courants).

 

Traitement des eaux usées industrielles

Types de déchets industriels

Les déchets industriels (non domestiques) sont nombreux et varient considérablement en composition ; ils peuvent être très acides ou alcalins et nécessitent souvent une analyse détaillée en laboratoire. Un traitement spécialisé peut être nécessaire pour les rendre inoffensifs avant la sortie. La toxicité est une grande préoccupation dans l'élimination des eaux usées industrielles.

Les déchets industriels représentatifs comprennent : les pâtes et papiers, l'abattoir, la brasserie, la tannerie, la transformation des aliments, la conserverie, les produits chimiques, le pétrole, le textile, le sucre, la blanchisserie, la viande et la volaille, l'alimentation des porcs, l'équarrissage et bien d'autres. L'étape initiale de l'élaboration de la conception du traitement est une enquête sur les déchets industriels, qui fournit des données sur les variations de débit et les caractéristiques des déchets. Les caractéristiques indésirables des déchets telles qu'énumérées par Eckenfelder (1989) peuvent être résumées comme suit :

• matières organiques solubles provoquant l'épuisement de l'oxygène dissous

• matières solides en suspension

• traces organiques

• métaux lourds, cyanure et matières organiques toxiques

• couleur et turbidité

• azote et phosphore

• substances réfractaires résistantes à la biodégradation

• pétrole et matériaux flottants

• matières volatiles.

 

L'US EPA a en outre défini une liste de produits chimiques organiques et inorganiques toxiques avec des limitations spécifiques dans l'octroi de permis de rejet. La liste comprend plus de 100 composés et est trop longue pour être réimprimée ici, mais peut être demandée à l'EPA.

Méthodes de traitement

La manutention des déchets industriels est plus spécialisée que le traitement des déchets domestiques ; cependant, lorsqu'elles se prêtent à une réduction biologique, elles sont généralement traitées à l'aide de méthodes similaires à celles décrites précédemment (approches de traitement biologique secondaire/tertiaire) pour les systèmes municipaux.

Les bassins de stabilisation des déchets sont une méthode courante de traitement des eaux usées organiques lorsqu'une superficie suffisante est disponible. Les bassins à circulation sont généralement classés en fonction de leur activité bactérienne comme aérobie, facultatif ou anaérobie. Les bassins aérés sont alimentés en oxygène par des systèmes d'aération diffuse ou mécanique.

Les figures 8 et 9 montrent des croquis de bassins de stabilisation des déchets.

Figure 8. Bassin de stabilisation à deux cellules : schéma en coupe

Figure 9. Types de lagunes aérées : schéma de principe

Prévention de la pollution et minimisation des déchets

Lorsque les opérations et les procédés des déchets industriels en usine sont analysés à leur source, ils peuvent souvent être contrôlés afin d'éviter des rejets polluants importants.

Les techniques de recirculation sont des approches importantes dans les programmes de prévention de la pollution. Un exemple d'étude de cas est un plan de recyclage pour les effluents d'eaux usées d'une tannerie de cuir publié par Preul (1981), qui comprenait la récupération/réutilisation du chrome ainsi que la recirculation complète de toutes les eaux usées de tannerie sans effluent dans aucun cours d'eau, sauf en cas d'urgence. L'organigramme de ce système est illustré à la figure 10.

Figure 10. Organigramme du système de recyclage des effluents des eaux usées de la tannerie

Pour des innovations plus récentes dans cette technologie, le lecteur est renvoyé à une publication sur la prévention de la pollution et la minimisation des déchets par la Fédération de l'environnement de l'eau (1995).

Méthodes avancées de traitement des eaux usées

Un certain nombre de méthodes avancées sont disponibles pour des degrés plus élevés d'élimination des constituants de la pollution, selon les besoins. Une liste générale comprend :

filtration (sable et multimédia)

précipitation chimique

adsorption de carbone

électrodialyse

distillation

nitrification

récolte d'algues

valorisation des effluents

micro-forçage

décapage à l'ammoniac

osmose inverse

échange d'ion

épandage

dénitrification

marécages.

Le procédé le plus approprié pour chaque situation doit être déterminé en fonction de la qualité et de la quantité des eaux usées brutes, des besoins en eau réceptrice et, bien sûr, des coûts. Pour plus de détails, voir Metcalf et Eddy 1991, qui comprend un chapitre sur le traitement avancé des eaux usées.

Étude de cas sur le traitement avancé des eaux usées

L'étude de cas du projet de récupération des eaux usées de la région de Dan discutée ailleurs dans ce chapitre fournit un excellent exemple de méthodes novatrices de traitement et de récupération des eaux usées.

Pollution thermique

La pollution thermique est une forme de déchets industriels, définie comme des augmentations ou des réductions délétères des températures normales de l'eau des eaux réceptrices causées par l'évacuation de la chaleur des installations artificielles. Les principales industries produisant de la chaleur résiduelle sont les combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon) et les centrales nucléaires, les aciéries, les raffineries de pétrole, les usines chimiques, les usines de pâtes et papiers, les distilleries et les blanchisseries. L'industrie de la production d'électricité, qui fournit de l'énergie à de nombreux pays (par exemple, environ 80 % aux États-Unis), est particulièrement préoccupante.

Impact de la chaleur résiduelle sur les eaux réceptrices

Influence sur la capacité d'assimilation des déchets

• La chaleur augmente l'oxydation biologique.

• La chaleur diminue la teneur en oxygène de l'eau et diminue le taux de réoxygénation naturelle.

• L'effet net de la chaleur est généralement préjudiciable pendant les mois chauds de l'année.

• L'effet hivernal peut être bénéfique dans les climats plus froids, où les conditions de glace sont rompues et l'aération de surface est assurée pour les poissons et la vie aquatique.

 

Influence sur la vie aquatique

De nombreuses espèces ont des limites de tolérance à la température et ont besoin de protection, en particulier dans les tronçons d'un cours d'eau ou d'un plan d'eau affectés par la chaleur. Par exemple, les cours d'eau froides ont généralement le type le plus élevé de poissons de sport tels que la truite et le saumon, tandis que les eaux chaudes abritent généralement des populations de poissons communs, avec certaines espèces telles que le brochet et l'achigan dans les eaux à température intermédiaire.

Figure 11. Échange de chaleur aux limites d'une section transversale d'eau réceptrice

Analyse thermique dans les eaux réceptrices

La figure 11 illustre les différentes formes d'échange naturel de chaleur aux limites d'un plan d'eau récepteur. Lorsque la chaleur est rejetée dans une eau réceptrice telle qu'une rivière, il est important d'analyser la capacité de la rivière pour les apports thermiques. Le profil de température d'une rivière peut être calculé en résolvant un bilan thermique similaire à celui utilisé dans le calcul des courbes d'affaissement de l'oxygène dissous. Les principaux facteurs du bilan thermique sont illustrés à la figure 12 pour un tronçon de rivière entre les points A et B. Chaque facteur nécessite un calcul individuel dépendant de certaines variables de chaleur. Comme pour un bilan d'oxygène dissous, le bilan de température est simplement une somme des actifs et des passifs de température pour une section donnée. D'autres approches analytiques plus sophistiquées sont disponibles dans la littérature sur ce sujet. Les résultats des calculs de bilan thermique peuvent être utilisés pour établir des limites de rejet de chaleur et éventuellement certaines contraintes d'utilisation d'une masse d'eau.

Figure 12. Capacité fluviale pour les ajouts thermiques

Dépollution thermique

Les principales approches pour le contrôle de la pollution thermique sont :

• amélioration de l'efficacité de l'exploitation des centrales électriques

• tours de refroidissement

• bassins de refroidissement isolés

• l'examen d'autres méthodes de production d'électricité telles que l'hydroélectricité.

 

Lorsque les conditions physiques sont favorables dans certaines limites environnementales, l'énergie hydroélectrique devrait être considérée comme une alternative à la production d'énergie fossile ou nucléaire. Dans la production d'énergie hydroélectrique, il n'y a pas d'évacuation de la chaleur et il n'y a pas de rejet d'eaux usées causant une pollution de l'eau.

Contrôle de la pollution des eaux souterraines

Importance des eaux souterraines

Étant donné que les approvisionnements en eau du monde sont largement extraits des aquifères, il est très important que ces sources d'approvisionnement soient protégées. On estime que plus de 95 % de l'approvisionnement en eau douce disponible sur la terre est souterrain ; Aux États-Unis, environ 50 % de l'eau potable provient de puits, selon l'US Geological Survey de 1984. Parce que la pollution et le mouvement des eaux souterraines sont de nature subtile et invisible, moins d'attention est parfois accordée à l'analyse et au contrôle de cette forme de dégradation de l'eau qu'à la pollution des eaux de surface, qui est beaucoup plus évidente.

Figure 13. Cycle hydrologique et sources de contamination des eaux souterraines

Sources de pollution souterraine

La figure 13 montre le cycle hydrologique avec des sources superposées de contamination des eaux souterraines. Une liste complète des sources potentielles de pollution souterraine est longue ; cependant, à titre d'illustration, les sources les plus évidentes incluent :

• rejets de déchets industriels

• cours d'eau pollués en contact avec des aquifères

• l’exploitation minière aux produits chimiques

• élimination des déchets solides et dangereux

• réservoirs de stockage souterrains tels que pour le pétrole

• système d'irrigation

• recharge artificielle

• empiètement de l'eau de mer

• déversements

• étangs pollués à fonds perméables

• puits d'élimination

• champs de tuiles de fosses septiques et fosses de lixiviation

• forage de puits inapproprié

• exploitations agricoles

• sels de déglaçage routier.

 

Les polluants spécifiques dans la contamination souterraine sont en outre classés comme :

• constituants chimiques indésirables (liste typique, non exhaustive) - organiques et inorganiques (par exemple, chlorure, sulfate, fer, manganèse, sodium, potassium)

• dureté totale et solides dissous totaux

• constituants toxiques (liste typique, non exhaustive) - nitrate, arsenic, chrome, plomb, cyanure, cuivre, phénols, mercure dissous

• caractéristiques physiques indésirables - goût, couleur et odeur

• pesticides et herbicides - hydrocarbures chlorés et autres

• matières radioactives - diverses formes de radioactivité

• biologique - bactéries, virus, parasites, etc.

• acide (pH bas) ou caustique (pH élevé).

 

Parmi les éléments ci-dessus, les nitrates sont particulièrement préoccupants dans les eaux souterraines et les eaux de surface. Dans les eaux souterraines, les nitrates peuvent provoquer la maladie méthémoglobinémie (cyanose infantile). Ils provoquent en outre des effets d'eutrophisation néfastes dans les eaux de surface et se produisent dans un large éventail de ressources en eau, comme l'a rapporté Preul (1991). Preul (1964, 1967, 1972) et Preul et Schroepfer (1968) ont également signalé le mouvement souterrain de l'azote et d'autres polluants.

Déplacement de la pollution dans le domaine souterrain

Le mouvement des eaux souterraines est extrêmement lent et subtil par rapport au mouvement des eaux de surface dans le cycle hydrologique. Pour une compréhension simple du déplacement des eaux souterraines ordinaires dans des conditions idéales d'écoulement stable, la loi de Darcy est l'approche de base pour l'évaluation du mouvement des eaux souterraines à de faibles nombres de Reynolds. (R):

V = K(dh/dl)

où:

V = vitesse de l'eau souterraine dans l'aquifère, m/jour

K = coefficient de perméabilité de l'aquifère

(dh/dl) = gradient hydraulique qui représente la force motrice du mouvement.

Dans les voyages souterrains des polluants, les eaux souterraines ordinaires (H₂O) est généralement le fluide porteur et peut être calculé pour se déplacer à une vitesse en fonction des paramètres de la loi de Darcy. Cependant, le taux de déplacement ou la vitesse d'un polluant, tel qu'un produit chimique organique ou inorganique, peut être différent en raison des processus d'advection et de dispersion hydrodynamique. Certains ions se déplacent plus lentement ou plus rapidement que le taux général d'écoulement des eaux souterraines à la suite de réactions au sein des milieux aquifères, de sorte qu'ils peuvent être classés comme « réactifs » ou « non réactifs ». Les réactions sont généralement des formes suivantes :

• réactions physiques entre le polluant et l'aquifère et/ou le liquide de transport

• réactions chimiques entre le polluant et l'aquifère et/ou le liquide de transport

• actions biologiques sur le polluant.

 

Les éléments suivants sont typiques des polluants souterrains réactifs et non réactifs :

• polluants réactifs - chrome, ion ammonium, calcium, sodium, fer, etc.; cations en général; constituants biologiques; constituants radioactifs

• polluants non réactifs - chlorure, nitrate, sulfate, etc.; certains anions; certains produits chimiques pesticides et herbicides.

 

Au début, il peut sembler que les polluants réactifs sont le pire type, mais ce n'est peut-être pas toujours le cas car les réactions retiennent ou retardent les concentrations de déplacement des polluants alors que le déplacement des polluants non réactifs peut être largement non inhibé. Certains produits domestiques et agricoles « mous » sont maintenant disponibles qui se dégradent biologiquement après un certain temps et évitent ainsi la possibilité de contamination des eaux souterraines.

Assainissement des aquifères

La prévention de la pollution souterraine est évidemment la meilleure approche ; cependant, l'existence incontrôlée de conditions d'eaux souterraines polluées est généralement révélée après son apparition, par exemple par des plaintes d'utilisateurs de puits d'eau dans la région. Malheureusement, au moment où le problème est reconnu, de graves dommages peuvent s'être produits et des mesures correctives sont nécessaires. L'assainissement peut nécessiter des enquêtes hydrogéologiques approfondies sur le terrain avec des analyses en laboratoire d'échantillons d'eau afin d'établir l'étendue des concentrations de polluants et des panaches de déplacement. Souvent, les puits existants peuvent être utilisés pour l'échantillonnage initial, mais les cas graves peuvent nécessiter des sondages et des échantillonnages d'eau approfondis. Ces données peuvent ensuite être analysées pour établir les conditions actuelles et faire des prédictions sur les conditions futures. L'analyse des déplacements de la contamination des eaux souterraines est un domaine spécialisé nécessitant souvent l'utilisation de modèles informatiques pour mieux comprendre la dynamique des eaux souterraines et faire des prédictions sous diverses contraintes. Un certain nombre de modèles informatiques bidimensionnels et tridimensionnels sont disponibles dans la littérature à cet effet. Pour des approches analytiques plus détaillées, le lecteur est renvoyé au livre de Freeze et Cherry (1987).

Prévention de la pollution

L'approche privilégiée pour la protection des ressources en eaux souterraines est la prévention de la pollution. Bien que les normes d'eau potable s'appliquent généralement à l'utilisation des approvisionnements en eau souterraine, les approvisionnements en eau brute doivent être protégés contre la contamination. Les entités gouvernementales telles que les ministères de la santé, les agences des ressources naturelles et les agences de protection de l'environnement sont généralement responsables de ces activités. Les efforts de lutte contre la pollution des eaux souterraines sont largement axés sur la protection des aquifères et la prévention de la pollution.

La prévention de la pollution nécessite des contrôles de l'utilisation des terres sous la forme d'un zonage et de certaines réglementations. Les lois peuvent s'appliquer à la prévention de fonctions spécifiques, particulièrement applicables aux sources ponctuelles ou aux actions susceptibles de causer une pollution. Le contrôle par le zonage de l'utilisation des terres est un outil de protection des eaux souterraines qui est le plus efficace au niveau du gouvernement municipal ou du comté. Les programmes de protection des aquifères et des têtes de puits, dont il est question ci-dessous, sont des exemples phares de prévention de la pollution.

Un programme de protection d'un aquifère nécessite d'établir les limites de l'aquifère et de ses zones de recharge. Les aquifères peuvent être de type non confiné ou confiné, et doivent donc être analysés par un hydrologue pour faire cette détermination. La plupart des grands aquifères sont généralement bien connus dans les pays développés, mais d'autres zones peuvent nécessiter des enquêtes sur le terrain et des analyses hydrogéologiques. L'élément clé du programme dans la protection de l'aquifère contre la dégradation de la qualité de l'eau est le contrôle de l'utilisation des terres sur l'aquifère et ses zones de recharge.

La protection des têtes de puits est une approche plus définitive et limitée qui s'applique à la zone de recharge contribuant à un puits particulier. Le gouvernement fédéral américain, par des amendements adoptés en 1986 à la loi sur la sécurité de l'eau potable (SDWA) (1984), exige désormais que des zones de protection spécifiques des têtes de puits soient établies pour les puits d'approvisionnement publics. La zone de protection des têtes de puits (WHPA) est définie dans la SDWA comme « la surface et la sous-surface entourant un puits d'eau ou un champ de captage, alimentant un système public d'approvisionnement en eau, à travers lequel les contaminants sont raisonnablement susceptibles de se déplacer vers et d'atteindre ce puits d'eau ou ce puits. domaine." L'objectif principal du programme WHPA, tel que défini par l'US EPA (1987), est la délimitation des zones de protection des puits en fonction de critères sélectionnés, de l'exploitation des puits et de considérations hydrogéologiques.

 

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