Memoire Online - Contamination des eaux souterraines : une situation particulière dans les villes des pays en développement.

Contamination des eaux souterraines : une situation particulière dans les villes des pays en développement.

Laboratoire de Qualité de l'Eau et de l'Environnement (LAQUE), Université Quisqueya, BP 796, Port-au-Prince, Haïti.

Introduction

Inhérentes au développement des activités humaines, les sources potentielles de pollution des eaux souterraines se sont multipliées au cours du dernier siècle (Danielpol et al., 2003; Datry, 2003). Les métaux lourds, plus particulièrement le Plomb, le Zinc et le Cuivre, font partie des cas de pollution représentant un problème environnemental majeur. Ils peuvent migrer dans les eaux souterraines, s'accumuler dans la chaîne alimentaire et présenter des risques pour la santé humaine (Jourdan et al., 2005). Les sources anthropiques d'émissions de substances métalliques sont multiples, et sont principalement dues à l'intensification des activités urbaines, agricoles ou industrielles. Ces activités intensives génèrent de fortes concentrations en métaux lourds (Cu, Zn, Pb, Cd) et des polluants organiques dans le sol qui peuvent être alors accumulés par la plante (Gremion, 2003). Dans les aires urbaines, la production des déchets et leur mode d'élimination est une des activités qui produisent aussi de grandes quantités de polluants métalliques. La plupart des constituants des déchets urbains contiennent des métaux lourds tels que les piles (Hg, Zn, Pb, Cd), les peintures (Cr, Cd, Pb), les plastiques (Cd, Ni), les papiers cartons (Pb) etc. (De Miquel, 2001; Aloueimine, 2006). Les activités urbaines liées au développement des villes et des réseaux routiers sont également une source potentielle de métaux lourds, en particulier de cadmium, chrome, cuivre, nickel, plomb et zinc (Pagotto, 1999). La pollution ainsi générée se retrouve soit dans les eaux de ruissellement de chaussées routières (Mikkelsen et al., 1996; Colandini, 1997; Barbosa et Hvitved-Jacobsen, 1999), soit sous forme de poussières atmosphériques (Lagerwerff et Specht, 1970; Angelone et al., 1999; Février, 2001).

Généralement, la majorité des polluants métalliques qui sont susceptibles d'atteindre les eaux souterraines transitent par le sol. Lors de ce passage, ils peuvent subir des transformations bio-physico-chimiques, qui auront pour effet soit de les immobiliser ou de les retarder, ou favoriser leur solubilisation et leur transport par les eaux d'infiltration (Février, 2001). Cependant, Le risque de contamination des eaux souterraines est non seulement dû aux activités humaines et leur intensité, mais aussi à la surexploitation de la ressource. Dans les espaces urbains des pays pauvres, l'accroissement incontrôlé de la population exerce de violentes pressions sur les ressources naturelles existantes, particulièrement les ressources en eau, en entraînant une dégradation accélérée de l'environnement (Emmanuel et Lindskog, 2000). Les conditions de pauvreté économique de ces zones conduisent le plus souvent à des choix technologiques privilégiant l'exploitation des eaux souterraines par rapport au captage des eaux de surface. Cependant, la surexploitation des nappes d'eaux souterraines peut entraîner un abaissement du niveau piézométrique (Trabelsi et al., 2005). Dans les zones côtières, l'extraction d'un volume d'eau de la nappe supérieur à la recharge accentue l'intrusion d'eaux marines ou saumâtres vers les terres, conduisant ainsi à des processus de salinisation (Panteleit et al., 2001; Chantrel, 2002).

Contamination des eaux souterraines dans les PED

Les eaux souterraines sont soumises, de plus en plus intensivement, aux rejets volontaires d'effluents polluants, eaux usées ou eau de ruissellement pluvial en milieu urbanisé (Pitt et al., 1999; Bower, 2002). Dans les PED, les sources de contamination des eaux souterraines sont multiples et sont liées à de nombreuses activités urbaines. Les eaux urbaines constituent une source de contamination des eaux souterraines par leur concentration en constituants organique et inorganique. D'autres sources peuvent être ajoutées telles que pollution de l'air, pluie, lessivage des chaussées, etc. Cependant, leurs origines peuvent être complexes et incluent les eaux pluviales, les eaux usées des fuites des réseaux (Barrett et al., 1999). Les lixiviats d'ordures ménagères, les fosses septique et essence sont considérés comme des sources de contamination chargées en polluants et qui ont des impacts environnementaux majeurs sur les ressources en eau disponibles (figure 1).

Les eaux pluviales qui lessivent les surfaces imperméables urbaines contiennent une grande partie de polluant. On estime généralement que, pour la plupart des paramètres, 15 à 25 % de la pollution contenue dans les eaux de ruissellement est imputable à la pollution de l'eau de pluie. Cette proportion peut être nettement plus forte pour certains polluants, en particulier les nutriments et les métaux lourds, pour lesquels elle pourrait atteindre 50 à 75% (Chocat, 1997a; Chocat, 1997b; Gromaire-Metz, 1998). Les polluants qui se sont distribués sur les bassins versants urbains sont variés : Trafic des véhicules, maintenance hivernale, matériaux de construction, corrosion, déchets (Winiarski, 2004). Les métaux lourds qui se retrouvent systématiques dans les eaux pluviales sont le zinc, le cadmium, le cuivre et le plomb (Malmquist & Svensson 1977 ; Pitt et al. 1999 ; Datry, 2003). Ils ont pour principales origines la circulation automobile, les fumées d'usines, les divers déchets solides. Selon les données de la CEE, la contribution annuelle de la circulation routière représente 82,5% des apports totaux anthropiques en plomb, 31,3% en cuivre, 4,3% en Cadmium et 4,2 % pour le Zinc (Gromaire-Metz, 1998). L'accumulation des métaux lourds dans les eaux de ruissellement est liée à leur utilisation comme matières premières pour de nombreux produits industriels ou comme catalyseurs dans des procédés de fabrication de l'industrie chimique. On les retrouve également dans des produits tels que les pesticides ou les engrais qui sont distribués sur de larges surfaces (industrie, agriculture,...). Ils sont aussi apportés sous forme de déchets, urbains ou industriels, solides, liquides ou gazeux (Crosnier, 1999).

Dans les PED, les déchets urbains sont irrégulièrement collectés, se sont accumulés dans les rues et attirent les insectes et les rongeurs. Or, lorsque que les déchets sont déposés sur des terrains non aménagés, ils risquent de contaminer les eaux superficielles et/ou les nappes d'eau souterraine. L'inefficacité du système de collecte et d'évacuation des déchets solides peut provoquer des problèmes environnementaux et sanitaires très importants. La contamination des zones fréquentées et des sources d'approvisionnement en eau potable ( par l'accumulation de déchets ménagers, commerciaux et industriels, excréta, stagnation d'eaux usées...) peut contribuer, avec l'apparition de maladies infectieuses et chroniques, à réduire la productivité de la population active d'une ville, hypothéquer sérieusement les ressources dont elle dispose et ainsi diminuer ses capacités d'organisation et de développement en terme de durabilité, soit de viabilité et de prospérité (Emmanuel et Lindskog, 2002).

Conséquences de la contamination des eaux souterraines

La contamination des eaux souterraines par les composés xénobiotiques toxiques même en faibles concentrations peut compromettre l'exploitation de la ressource pour de longues périodes de temps. La persistance élevée et la faible mobilité de certains polluants (ex. : les métaux lourds) dans l'aquifère imposeront malgré tout une restriction prolongée de l'usage de points d'eau. Dans beaucoup de pays des nappes d'eaux phréatiques sont déjà fortement polluées par des substances chimiques et la situation est encore plus alarmante dans les PED (tableau 1). Aux Etats-Unis, 54 % des affections de la santé humaine ayant pour origine la contamination d'eau sont attribuées à l'eau souterraine (Riser-Roberts, 1992; Banton et Bangoy, 1999).

Tableau 1 : Quelques cas de pollution des nappes d'eau souterraine dans les PED

Ville/région	Pays	Polluants	Références
Madras	Inde	Métaux lourds, bactéries, NO₃	(Howard et Beck, 1993)
Niamey	Niger	NO₃	(Girard et Hillaire-Marcel, 1997)
Tel Aviv	Israël	NO₃	(Zilberbrand et al., 2001; Foppen, 2002)
Taejon	Corée	Cations majeurs, Cl^-, SO₄	(Jeong, 2001)
Sana'a	Yémen	Cl^-, NO₃, NH₄	(Foppen, 2002)
Port-au-Prince	Haïti	Cl^-, métaux, coliformes fécaux	(Emmanuel, 2004)
Harare	Zimbabwe	NO3, coliformes fécaux, métaux	(Zingoni et al., 2005)

L'intensification des activités industrielles et agricoles, ainsi que la diversification des modes de sous-produits de production ou des déchets après consommation, rendent vulnérables les ressources en eau souterraines. Les modifications de régimes induisant des variations de niveau piézométrique par des pompages excessifs dans les zones urbaines peuvent aussi causer des contaminations par interconnexion des flux. L'impact peut être d'ordre hydrologique dans la mesure où un importante exploitation de la ressource a une action sur le fonctionnement hydraulique de la nappe (avec possibilité d'intrusion marine) (Collin et Melloul, 2003). L'intrusion saline peut se définir comme la migration des eaux salées dans les eaux douces de l'aquifère, sous l'influence de l'évolution des ressources en eau de la nappe (Freeze et Cherry, 1979). Le mouvement se fait naturellement, soit à l'intérieur des terres - on parle ainsi de mouvement descendant des sources de surface et des eaux d'irrigation vers l'aquifère et de mouvement ascendant des formations inférieures vers l'aquifère (Maimone et Fitzgerald, 2001) -, soit dans les zones côtières, où les eaux de l'aquifère sont connectées hydrauliquement avec l'eau de mer (EL Achleb et al., 2001; Trabelsi et al., 2005) . A des teneurs en chlorures supérieures ou égales à 700 mg/L, la salinité peut causer des problèmes de toxémie gravidique ou prééclampsie chez les femmes enceintes, et d'hypertension (ERB, 1999).

Conclusion

La vulnérabilité des aquifères urbains à la contamination ainsi que la complexité des situations hydrogéologiques exigent dans certains cas une étude spécifique sur les eaux souterraines. L'eau est pourtant abondante, mais sa répartition et son mode de gestion sont problématiques. D'ailleurs, certains pays soufrent déjà d'un manque d'eau important pour assurer les besoins vitaux élémentaires de la population. De graves pénuries chroniques risquent d'aggraver la situation à mesure que la population mondiale s'élève et que le rythme de renouvellement des stocks d'eau douce est mis en danger.

Les perspectives sont encore inquiétantes en raison de la contamination des ressources en eau disponibles par l'intensification des activités anthropiques. En effet, si la tendance estimée sur le siècle dernier (à savoir la consommation mondiale en eau sera multipliée) se poursuit, la pénurie pourrait toucher l'ensemble des continents1(*). Des efforts doivent faits au niveau de la collectivité mondiale, surtout dans les PED afin de gérer les ressources en eau disponibles, de prendre conscience de la nécessité de protéger la qualité des eaux souterraines et de limiter les incidences sur la qualité des eaux souterraines. Parmi les actions préventives, l'élaboration d'une cartographie de la vulnérabilité des eaux souterraines permet d'optimiser l'utilisation du territoire en vue de minimiser les risques d'apparition des contaminations. Egalement, la délimitation de périmètres de protection des points de captage est une mesure aidant à prévenir la contamination lors de l'approvisionnement. Il demeure difficile d'assurer la protection complète des eaux souterraines contre de nombreuses sources de contamination potentielles. D'après Banton et Bangoy (1999), une minimisation des contaminations peut être obtenue par des actions concertées visant : (i) l'incitation des industries et d'autres secteurs de production à la prévention des contaminations, (ii) le développement d'outils d'évaluation des risques et du devenir des contaminations, ainsi que d'aide à la décision pour les gestionnaires de la qualité des ressources, (iii) la sensibilisation et l'éducation de la population utilisatrice de l'eau souterraine.

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* ¹ D'après les estimations effectuées par Shiklomanov (1991), la consommation annuelle d'eau dans le monde s'élevait à 579km³ en 1990 et devait atteindre 5190 km³ en l'an 2000.