RECHERCHES DES CONTAMINATIONS DANS LES EAUX DEJA CAPTÉES
11 arrive quelquefois qu'un puits existant ou une source peuvent être utilisés pour Talimentation d'une exploitation ou d'une agglomération importante. Avant de faire certains frais d'aménagement, il est utile de connaître l'importance des contaminations qui viennent dans ce puits ou à cette source. Les méthodes d'investigation indiquées au chapitre précédent s'appliquent également dans ce cas.
Pour ces recherches, l'analyse chimique n'est qu'un guide. 11 est souvent plus utile d'examiner sur place lescauses plus ou moins multiples de contaminations.
Considérons^ par exemple, une diaclase capable de donner libre cours à un petit ruisseau souterrain débitant deux litres à la seconde. Soit une ferme de moyenne importance dont les purins ou les fumiers s'infiltrent k peu près entièrement dans le sol. On évalue à 10 litres par jour au maximum le volume de liquide résiduairequi peut contaminer la diaclase. Comme il contient 5 grammes de chlore par litre, il arrive aussi en vingtquatre heures 50 grammes dans le sol.
Un volume de 2 litres à la seconde représente 172800 litres en vingt-quatre heures.
Ces 50 grammes de chlore se dilueront donc dans- 172 800 litres d'eau, soit pour un litre une augmenta-
\ tionde- de milligramme. L'analyse chimique ne peut
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pas doser une si minime augmentation de chlore. La contamination ne serait sensible que si le débit de la diaclase n'était que de 2 litres à la minute. L'analyse chimique la décèlerait alors très facilement.
Cet exemple suffît donc à montrer que l'analyse chimique ne peut guère servir que pour déceler les contaminations de courants de faibles débits. Pour les courants importants il peut y avoir contamination malgré les conclusions favorables de l'analyse chimique.
Reprenons le cas de ce village dont les infiltrations viennent souiller un courant souterrain allant directement à une source alimentant une ville.
Si un malade typhique par exemple existait dans le village, le courant pourrait recevoir les selles de ce malade. A ce moment l'analyse donnerait toujours de très bons résultats et cependant ces eaux seraient dangereusement contaminées.
Pour apprécier la qualité de l'eau d'une source ou d'un puits, on doit connaître son périmètre d'alimentation, suivre les variations de la résistivité électrique de leurs eaux et rechercher le degré d'épuration que le sol peut faire subir aux eaux infiltrées et contaminées.
C'est le programme suivi dans le précédent chapitre. Quand on opère sur un puits, on fait un appel constant d'eau. On se place ainsi dans des conditions comparables au régime futur de l'exploitation.
Comme nous venons de le dire, l'analyse chimique est utile quelquefois pour déterminer les causes de contaminations d'une source de très petit débit ou d'un puits. Pour les puits nous distinguerons deux cas :
Premier cas : Un courant souterrain parcourt le puits de part en part. — On peut assimiler ce puits à une source souterraine. L'analyse chimique de l'eau prélevée à un moment donné donnera de très utiles renseignements si le débit du courant est faible. La présence d'un courant souterrain se reconnaît de plusieurs façons. On peut
descendre au fond du puits et s'assurer que Teau y est animée d'un certain mouvement. On se sert de flotteurs de surface ou de flotteurs lestés. Ces derniers s'enfoncent de 10 ou 15 centimètres dans l'eau, et sont terminés à leur base par des brindilles de fils ne touchant pas le fond du puits. S'il y a circulation d'eau à une certaine profondeur, on constate que les brindilles de fil quittent la position verticale due à leur pesanteur et prennent une direction oblique. Les flotteurs de surface et le flotteur lesté se déplacent quand le courant se manifeste à la surface de l'eau. Au lieu de flotteurs on emploie encore les matières colorantes. Sur un bâton on dépose de la fluorescéine en poudre. On introduit celui-ci verticalement dans l'eau du puits. S'il y a courant, on voit des traînées de fluorescéine se produire dans le sens du courant et à la profondeur où il se manifeste.
Ces moyens exigent une descente dans le puits, qu'on ^vite de la façon suivante.
On jette le soir dans le puits une certaine quantité de iluorescéine (2 milligrammes par mètre cube d'eau contenu dans le puits). On mélange bien le tout par agitation. On prélève immédiatement un échantillon. Le lendemain matin, avant tout pompage, on prélève un deuxième •échantillon après avoir bien cemué l'eau du puits. Les trois quarts au moins de la matière colorante doivent avoir disparu s'il y a un courant souterrain. On se rend compte de cette disparition en mélangeant le témoin prélevé la veille au soir avec trois fois son volume d'eau. En comparant au fluorescope ces deux échantillons d'eau, c'est le témoin ainsi dilué qui doit encore apparaître le plus coloré.
La prise pour l'analyse chimique doit être faite en principe dans la zone où le courant se fait sentir. En pratique, on se contente de puiser à égale distance de la surface de l'eau et du fond du puits. Les contaminations constatées par l'analyse chimique peuvent être voisines
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OU éloignées du puits. U est utile de savoir où elles se trouvent. On note tous les points qui peuvent contaminer Teau (fumiers, purins, puisards, fosses d'aisances, cimetières, etc.), et on s'assure de leur relation avec l'eau du puits contaminé par des expériences à la fluorescéine et par une technique que nous allons bientôt indiquer.
Deuxième cas : Le puits n'est pas placé directement sur le courant souterrain, — Dans ce cas, on pourra quelquefois distinguer à l'analyse chimique si une contamination «st à proximité ou à quelque distance du puits.
En effet, l'eau d'un tel puits ne se renouvelle que quand, par pompage, on provoque un appel d'eau du courant souterrain. Admettons qu'on ne pompe pas pendant quelques jours. L'eau du puits est stagnante. S'il y a une contamination très proche, elle s'enrichira progressivement des liquides suspects infiltrés dans le sol. Deux prises d'eau faites à quelques jours d'intervalle accuseront alors une richesse différente en sels. La plus récente sera aussi la plus minéralisée. Si cette infiltration •est lente et de très peu d'importance, la deuxième prise devra être faite après un intervalle de temps suffisant pour que son enrichissement en sels soit sensible à l'analyse.
Nous verrons au chapitre suivant comment, par un pompage méthodique on peut arriver à déceler la zone d'origine d'une contamination située à quelque distance d'un puits.
MM. Ogier et Bonjean donnent, dans leur article du traité d'hygiène de MM. Brouardel et Mosny, un exemple de l'utilité des pompages prolongés pour prélever l'eau nécessaire aux analyses chimique et bactériologique d'un forage afin d'en estimer la qualité.
Éléments recherchés par l'analyse chimique pour déterminer une contamination. — Les liquides organiques suspects apportent avec eux des chlorures, des sulfates, des phosphates, de la chaux et de la magnésie,
des matières organiques. L'eau, souterraine non contaminée contient de Toxygène, de Tacide carbonique, des chlorures, des sulfates, rarement des phosphates, des nitrates, de la chaux, de la magnésie, des sels alcalins, différents métaux (fer, alumine, etc.), des sulfures quelquefois et des matières organiques, c'est-à-dire la plupart des éléments apportés par les liquides suspects mais en bien plus faible proportion.
L'arrivée de liquides organiques suspects dans une eau non contaminée provoquera une augmentation en chlorures, sulfates, phosphates, chaux, etc. Pour apprécier ces contaminations, il est désirable de connaître la composition des eaux qui sortent du sol, sans être contaminées. Nous avons vu précédemment que les contaminations ne se manifestent guère à l'analyse chimique de l'eau des sources débitant au moins 5 litres d'eau à la seconde. Ce sont elles qu'on analysera pour obtenir la composition des eaux non contaminées. Si on a fait plusieurs analyses on note les plus fortes doses trouvées pour chaque élément recherché.
On peut remplacer les sources par les eaux de forages ou de puits dans lesquels on pompe en moyenne un débit minimum de 5 litres à la seconde.
Les éléments dosés n'ont pas tous la même importance*
Résistivité. Extrait sec. — Prenons pour commencer la résistivité électrique. Quand elle est inférieure de 500 ohms à la plus faible résistivité trouvée pour les sources du périmètre, elle est suspecte, l'abaissement constaté dépendant à peu près certainement d'infiltrations superficielles de nature organique.
L'extrait sec ne doit pas être supérieur de 25 milligrammes au poids du plus fort extrait trouvé dans l'ensemble des sources. Quand il dépasse 500 milligrammes par litre, sauf pour les eaux minérales, le puits est suspect.
Chlore, — Tous les liquides organiques d'origine ani-
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maie sont riches en chlore. Si on trouve que l'eau d'un puits renferme 2 milligrammes de chlore en plus de la dose maxima trouvée pour les sources du périmètre, ceci indique certainement l'arrivée plus ou moins rapide d'eau superficielle, riche en détritus organiques d'origine animale, sauf dans les terrains du lias (étage saliférien) contenant naturellement des lentilles de sel marin. Mais cette eau peut avoir filtré à travers le sol. Leschlorures, comme les nitrates, ne sont pas retenuspar le sol. Si une infdtration se produit depuis trèslongtemps, on constatera une arrivée d'eau riche en chlorures mais très pauvre en germes. Toutefois il y a lieu de se méfier, car une eau riche en sel marin est également riche en matières organiques. Celles-ci permettent la multiplication des germes suspects et* annihile les effets de la filtrat ion que nous étudierons plus loin.
Matières organiques. — La matière organique a deux origines : l'une est végétale, l'autre animale. Par elles-mêmes ces matières organiques n'ont aucune influence sur l'organisme humain, mais elles servent de véhicule et de bouillons de culture aux microbes. En trop grande quantité dans une eau, on prétend qu'ellesfavorisent l'ictère et les diarrhées. Cette opinion serait k vérifier.
La matière organique d'origine végétale provient de lasurface du sol sur laquelle les eaux de pluies trouvent des bois ou des feuilles en décomposition. Elle peut éga~ lement avoir une origine souterraine dans les lignites. Olles-ci se sont formées par la décomposition d'organismes végétaux déposés en même temps que certaines couches sédimentaires. Les eaux des sables du Soissonnais renferment quelquefois des substances organiques ayant cette origine.
La matière organique d'origine végétale n'apporte pas avec elle de microorganismes suspects. En petite
quantité elle ne rend pas Teau impotable, en grande quantité on admet qu'elle est nuisible.
On doit la distinguer de la matière organique animale provenant des fèces, des purins, de Turine. Celle-ci peut véhiculer des germes suspects et ne doit pas être tolérée (1).
La distinction porte sur le dosage du chlore. Quand l'augmentation de la matière organique et du chlore a lieu parallèlement, on peut être assuré qu'il y a quelque part une infiltration suspecte. Les matières végétales ne contenant pas de chlorure ne peuvent produire le même effet.
Pour l'industrie agricole, l'eau ne doit pas être riche en matières organiques. En brasserie, par exemple, on a reconnu que les eaux riches en cet élément favorisaient le développement ultérieur des germes nuisibles.
Contrairement à ce qui se passe pour les chlorures, les matières organiques se transforment dans le sol.
Sous l'influence des ferments nitreux et nitrique les matières contenant de l'azote se transforment en azote nitrique, en azote nitreux et en ammoniaque.
L'analyse pourra déceler une augmentation en azote nitrique et non en matières organiques. 11 suffit qu'entre la surface du sol et la nappe souterraine les eaux aient subi un contact suffisant avec le sol pour permettre à la matière organique de se transformer en acide nitrique.
Azote nitrique, — L'azote nitrique indique une rétrogradation de la matière organique et un commencement d'épuration. Les microbes n'aiment guère les eaux riches en azote nitrique et préfèrent de beaucoup la matière organique. On constate que la filtration est plus facile dans un liquide pauvre en matière organique que dans celui où elle est abondante.
Une certaine richesse de l'eau en nitrate donne à
(Il Ces matières organiques sont souvent accompagnées de vers intestinaur très nuisibles à la santé.
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celle-ci un goût très agréable avec une sensation de fraîcheur. Une dose de 2 à 5 milligrammes d'azote nitrique par litre est suffisante dans une eau. Certaines nappes phréatiques, à faible écoulement, contiennent des eaux pauvres en chlore mais contenant plus de 5 milligrammes d'azote nitrique. Elles sont, souvent, exemptes de contaminations. Dans les eaux employées en distillerie Tazote nitrique doit être faible parce qu'il est nuisible et empêche la marche normale de la fermentation.
Azote nitreux, — Une nitrification incomplète donne de Tazote nitreux au lieu d'azote nitrique. On admet très souvent que cette action incomplète tient à un défaut de filtration. C'est exact dans certains cas, mais on a oublié que l'azote nitrique pouvait revenir azote nitreux par un phénomène de réduction très fréquent dans le sol. Nous avons montré (1) que dans de nombreux endroits les roches contiennent une eau d'imprégnation très riche en azote nitreux. Il ne faut pas attribuer à cet élément une importance qu'il ne peut avoir. On trouve de l'azote nitreux dans les eaux exemptes de germes suspects. Comme certains germes nocifs sont susceptibles de transformer l'azote nitrique en azote nitreux, on avait cru attribuer exclusivement à ces derniers l'origine de ce corps dans le sol. Cette opinion est fausse.
AmmoDiaque, — Tout autre est la signification de la présence de l'ammoniaque. Ce corps se forme sous l'influence des ferments de la putréfaction et précède toute nitrification . On admet qu'il représente une décomposition récente de matières organiques ou une nitrification difficile. Comme il peut servir de nourriture aux germes nocifs et faciliter leur multiplication, sa présence «st une présomption de mauvaise filtration. Toutefois l'eau des forages contient assez souventde l'ammoniaque due à l'oxydation du tube en fer des forages. Ceux-ci,
(1) F. DiÉKERT, Sur la présence de l'azote nitreux dans les eaux des sources iRevue d'hygiène, 1903).
comme on le sait, dégagent du carbonate d'ammoniaque. On devra alors, dans tout autre cas, considérer l'eau comme suspecte quand elle renferme de l'ammoniaque.
Phosphates, — Quelques terrains contiennent naturellement des phosphates, à l'état de phosphate de chaux, de fer et d'alumine. 11 n'est donc pas étonnant de trouver des sources qui en renferment normalement une certaine proportion. L'étude préalable de ces émergences renseignera sur ce sujet. Mais quand l'eau d'un puits renferme 1 milligramme (1) de phosphates en plus de la dose maxima trouvée pour les sources du même gisement, on peut être certain qu'une infiltration suspecte s'est produite quelque part.
Cette infiltration est suspecte parce que les phosphates^ en contact intime avec le sol, sont retenus énergiquement par lui. Au contraire les nitrates ne le sont pas du tout.
S'il y a une infiltration suspecte les phosphates peuvent manquer, mais leur présence accuse un manque évident de fîltration. En présence de phosphates et de matières organiques, une augmentation des chlorures permet d'affirmer que l'infiltration est importante et qu'il est urgent de la faire disparaître.
Oxygène, — L'eau renferme de l'oxygène emprunté à l'air qui peut être absorbé par les germes. Une eau pauvre en cet élément est à rejeter, car elle indique qu'elle est le siège d'une putréfaction : c'est une eau corrompue.
Chaux, Magnésie, Sulfates, Fer, etc, — Ces éléments ne sont intéressants qu'au point de vue de l'emploi de l'eau, soit dans l'industrie agricole, soit pour l'alimentation des chaudières. C'est un tout autre problème. Chacun sait qu'une eau de chaudière doit être très pauvre en sulfate, voire même exempte de ce corps. Moins elle sera riche en chaux, mieux cela vaudra. Quant à la
(1) Quand les sources ne renferment pas de phosphates, les eaux des puit» ne doivent pas non plus en contenir une simple trace.
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magnésie, il faut que l'eau en possède le moins possible. La chaux et la magnésie se trouvent le plus souvent à l'état de carbonates dissous à la faveur de Facide carbonique du sol. Au voisinage d'un puits, il se produit une •combustion de matières organiques, quelquefois alors il y a dégagement de gaz carbonique et augmentation de la solubilité des carbonates de chaux et de magnésie, d'où une proportion plus grande de ces corps dans Teau.
Ces éléments ne permettent guère de rechercher une contamination dans les eaux.
Tels sont les éléments d'une analyse d'eau et les explications qu'on en peut tirer. Nous avons cru utile de les •développer rapidement dans ce paragraphe, car il arrive très souvent qu'un industriel ou un agriculteur fait faire xme analyse des eaux de son puits et qu'il est fort embarrassé, une fois l'analyse faite, pour en tirer une conclusion quelconque. Certains laboratoires indiquent bien comme conclusion : eau bonne, médiocre ou mauvaise. Mais l'intérêt des conclusions est non seulement •de savoir ce que vaut cette eau, mais encore de connaître les points faibles qui viennent en altérer la qualité. La «impie conclusion de l'analyse est alors peu intéressante. Nous ne donnerons pas ici la technique employée pour prendre des échantillons d'eau et en faire l'analyse. Ce sont des matières du ressort des livres spéciaux sur l'analyse quantitative. Les chimistes doivent faire les prises eux-mêmes. S'ils ne le peuvent ils ont toujours «oin d'envoyer une série d'instructions pour les précautions à prendre en pareil cas.
En résumé, l'analyse chimique intéressante pour les 'eaux des puits ou des sources doit porter sur les éléments indiqués ci- dessous qui permettent les conclusions suivantes :
Résislivité électrique. — Ne doit pas* descendre de plus de 500 ohms au-dessous de la plus petite résislivité des sources de la région.
Extrait sec à IS®. — Ne doit pas être supérieur à SOOmg par litre.
Chlore. — Ne doit pas être supérieur à la \ S'il y a augmenplus forte dose de cet élément contenu / tation, on condans les sources issues du gisement géo- > dura à une logique sur lequel on se trouve (dosage \ arrivée de liquifait sur eau pompée et avant pompage), y des suspects.
Matières organiques, — Analyse à faire \ g,j. ,
sur eau avant pompage. Si elle dépasse 1 J P ^ 2-g par litre, indique une arrivée relati- dermaUèrer^^^^ vement rapide de matières organiques ( ^^niaues d'ori' de la surface. Trop de maUère organique ^^ Véirétale ' est nuisible. / ^ « c.
/ Eaux toujours
Ammoniaque. — Indique dans les eaux, \ ^Qvifg»:i^ a^H^" avant et pendant le pompage, de mau- } matières orcanf vaises conditions de nitrification. l ^^^^ d'origine
\ animale.
A . ... T^ 1, j * 1 I Au delà de lÛf"»8r,
Azote nitrique. — Dans 1 eau pendant le l y . . '
pompage, ne doit pas être trop abon-l ^.^.^.^^ . ^-
dant (de 2 à Smg par litre). Au delà de ^~^ .^,^^
5 jusqu'à 10 -8:, indique une nappe locale ] ^. c^jnme la
peu étendue avec un très faible écou- 1 distillerie et la
lement. i ,
\ brasserie.
Phosphates. — Sauf dans certains terrains contenant cet élément à l'état naturel, doivent être absents.
Le degré de fiitration de l'eau se mesure, avons-nous dit, à la présence du B. coli communis. Ce germe doit être absent des eaux si la fiitration est suffisante. Par conséquent, si on rencontre une eau riche en chlore mais exempte de ce germe, on en conclura que la fiitration par le sol suffit à annihiler la contamination. Une teneur microbienne variable indique également un défaut de fiitration de Teau à travers le sol.
Voici à titre d'exemple la composition moyenne de l'eau des nappes de la Lorraine, par M. Imbeaux (d'après 250 analyses).
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