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RIBACLIM: L’eau potable provenant des rivières est-elle encore suffisamment propre?

 

Un tiers de l’eau potable provient des cours d’eau, qui s’infiltrent par les rives dans les eaux souterraines. Les processus appliqués dans les zones riveraines sont d’une importance de premier plan pour la propreté de l’eau. Le projet examine les incidences du changement climatique sur ces processus d’infiltration et sur la qualité des eaux souterraines.

Description du projet (projet de recherche terminé)

En Suisse, environ 80% de l’eau potable provient des eaux souterraines. Un quart est puisé dans les eaux fluviales infiltrées par les berges. Les berges constituent souvent la seule barrière qui sépare le cours d’eau de la station de pompage d’eau potable. C’est pourquoi les processus dans les fleuves et les zones d’infiltration sont très importants pour la mise à disposition d’eau potable propre. On ignore encore dans une large mesure la manière dont les changements climatiques se répercuteront sur la filtration sur berge. La qualité de l’eau potable pourra-t-elle être s’améliorer grâce à un meilleur traitement des eaux usées? Divers processus biologiques et chimiques jouent un rôle à cet égard. Ces processus sont influencés par des facteurs tels que la composition de l’eau brute, le taux d’infiltration et la température de l’eau, qui, à leur tour, sont exposés à des variations climatiques. Le filtrat sur berge peut présenter une part importante d’eaux usées, qui varie selon le niveau de l’eau et le degré de dilution. En outre, la composition des effluents des installations d’épuration pourra fortement évoluer à l’avenir si l’on procède à une épuration plus poussée des eaux usées en vue d’éliminer les micropolluants. Malgré la pertinence de ces processus, il n’existe à ce jour aucune étude sur l’influence des scénarios climatiques sur la filtration sur berge.

Méthodes

Le présent projet de recherche a étudié les rapports entre le cycle de l’eau anthropogène et la filtration sur berge. Dans la première partie du projet, des expériences de laboratoire ont été réalisées sur la dégradation photochimique des micropolluants afin d’étudier l’influence de la qualité de l’eau et de la lumière sur la diminution de la concentration des micropolluants. Dans la deuxième partie, on a reconstitué en laboratoire avec des colonnes de sable un modèle pour étudier l’influence de facteurs tels que la composition de l’eau brute, le taux d’infiltration et la température sur le milieu d’oxydoréduction dans la zone d’infiltration. Le sable pour les expériences à colonnes a été prélevé sur le site dans la zone littorale. Dans une troisième partie, on a réalisé sur le site lui-même des prélèvements d’échantillons sur plusieurs jours ainsi qu’un monitorage de longue durée afin d’étudier l’influence de la température et de l’écoulement sur les paramètres sensibles à l’oxydoréduction que sont l’oxygène et le nitrate. En outre, les observations de longue durée des concentrations d’oxygène dans la zone d’infiltration ont alimenté un modèle de débit et de transport de l’eau souterraine en 3D.

Résultats

Les conclusions obtenues par les expériences photochimiques permettent d’évaluer la dégradation de certains antibiotiques et produits anti-corrosion dans les eaux de surface. A l’aide d’expériences en laboratoire et sur le terrain, on a pu étudier les effets des changements climatiques sur les processus d’oxydoréduction dans la zone d’infiltration. Il est apparu que la température et le matériel organique lié au sable (non détaché) influencent le plus fortement le milieu d’oxydoréduction. Par ailleurs, la dépendance de la consommation d’oxygène envers la température a été simulée, ce qui a permis de montrer que l’oxygène est consommé dans la zone d’infiltration pendant les périodes de grande chaleur. Mais le nitrate présent dans l’eau fait office de tampon d’oxydoréduction et empêche ainsi la libération de fer et de manganèse.

Importance

Pour la pratique, cela signifie qu’il ne sera pas nécessaire dans un avenir proche d’introduire des dispositifs d’élimination du fer ou du manganèse pour les approvisionnements en eau avec filtration sur berge. Néanmoins, les concentrations d’oxygène et de nitrate dans les zones de filtration sur berge devront être observées pendant les périodes de grande chaleur.

Les méthodes d’interpolation développées pour estimer les niveaux d’eau non linéaires ont été utilisées avec succès et pourront être utilement appliquées dans des études futures sur la filtration sur berge. De même, la réussite de la simulation des processus de transport réactifs dans la filtration sur berge et l’estimation qui en découle de la concentration d’oxygène dans les eaux souterraines dans différentes conditions climatiques et hydrologiques pourront être transférées à d’autres systèmes présentant des caractéristiques similaires.

Titre original

Filtration sur berge sous scénarios de changements climatiques (RIBACLIM)

Direction du projet

  • Prof. Dr. Urs von Gunten, Wasserressourcen und Trinkwasser, Eawag Dübendorf
  • Dr. Silvio Canonica, Wasserressourcen und Trinkwasser, Eawag Dübendorf
  • Prof. Dr. Janet Hering, Eawag Dübendorf
  • Dr. Hans-Peter Kohler, Umweltmikrobiologie, Eawag Dübendorf
  • Prof. Dr. Mario Schirmer, Wasserressourcen und Trinkwasser, Eawag Dübendorf

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