M15S2_RE

Site:	Moodle CSSRDN
Cours:	Science 4e secondaire (ST / STE) - 2023-2024
Livre:	M15S2_RE

Imprimé par:	Visiteur anonyme
Date:	vendredi 18 juillet 2025, 03:27

Description

Tu dois parcourir l'ensemble des chapitres de ce cahier de ressources pour bien te préparer au test de validation de cette station.

Table des matières

1. Les contaminants de l'hydrosphère (STE)
2. Les bassins versants
3. L'eutrophisation des lacs (STE)
4. Le traitement des eaux usées
5. Synthèse

1. Les contaminants de l'hydrosphère (STE)

1.1 Les plastiques et les vortex océaniques

Comme on l'a vu dans la station précédente, les courants de surface de l'Atlantique Nord forment un immense tourbillon, ou vortex, qui tourne dans le sens horaire dans l'Atlantique Nord et dans le sens anti-horaire dans l'Atlantique Sud. L'océan Atlantique n'est pas le seul à avoir ce type de vortex. En vérité, il en existe 5 sur la planète, soit deux dans l'océan Atlantique, deux dans l'océan Pacifique et un dans l'océan Indien. Lorsqu'ils ne sont pas rejetés sur les côtes, les déchets flottants comme les sacs ou les bouteilles de plastique sont piégés dans ce vortex créant ainsi des amas de détritus qui, de plus en plus, font l'objet de recherche. En effet, comme les plastiques résistent généralement bien au temps et à la dégradation des eaux de mer, ils peuvent non seulement voyager, mais ils peuvent aussi blesser la faune océanique. Pire encore, une fois dégradés, les plastiques sont ingérés par les animaux qui prennent des petites billes de plastiques pour de la nourriture. Leurs effets sur les écosystèmes sont alors encore plus dévastateurs.

1.2 Les principaux contaminants

Les contaminants de l'eau sont des produits hydrosolubles (qui peuvent se dissoudre dans l'eau) qui sont souvent transportés par les eaux de ruissellement et par la nappe phréatique jusqu'aux rivières, aux lacs, aux mers et aux océans. Ainsi, ils proviennent souvent d'une contamination du sol ou de l'air dont les constituants dissouts dans les pluies voyagent au gré des eaux de ruissellement.

1.2.1 Les contaminants organiques

Comme les sols, les lacs, les rivières et les eaux souterraines peuvent être contaminés par des contaminants organiques. L'usage de fumier et de lisier, qui servent à enrichir le sol, contaminent aussi les eaux. Les rejets d'eaux usées, les fosses septiques défectueuses et l'enfouissement des déchets sont aussi une source de pollution organique. En effet, les excréments humains et ceux des animaux contiennent des microorganismes potentiellement pathogènes. De plus, les engrais, qu'ils soient chimiques ou naturels, libèrent des phosphates et des nitrates qui sont la cause principale de l'eutrophisation des lacs.

À plus grande échelle, certains contaminants sont plus persistants et se dégradent plus difficilement dans la nature. On les appelle les produits organiques persistants (POP). Ils proviennent des insecticides et des pesticides, mais aussi de certaines industries qui utilisent des solvants et des sites d'enfouissement de déchets. Ces POP sont ingérés par les organismes vivants et remontent la chaîne alimentaire. Ces derniers sont des substances potentiellement cancérigènes.

Les industries émettent aussi du SO₂ et du NO_X qui, au contact de l'atmosphère, se transforment en acide sulfurique et en acide nitrique et retombent au sol sous forme de pluies acides. Celles-ci nuisent non seulement aux écosystèmes des lacs et des rivières, mais elles nuisent aussi aux océans. En effet, l'acidité des pluies abaisse le pH océanique, ce qui contribue à dissoudre les coraux et les coquilles des animaux marins. Rappelez-vous que ce sont ces mêmes animaux qui utilisent le dioxyde de carbone, l'amène au fond au moment de leur mort et le piège dans les sédiments (rappel du cycle du carbone). Ils jouent donc un rôle important dans la lutte à la réduction des gaz à effet de serre.

Finalement, l'extraction, le transport et le raffinage des produits pétroliers peuvent aussi être une source de contamination. En mer, le pétrole est retiré du plancher océanique à l'aide d'immenses plateformes, puis il est transporté par bateau. Or, les technologies d'extraction sont complexes en haute mer et les fuites peuvent être difficiles à colmater. Les pertes de pétrole ainsi engendrées peuvent nuire aux écosystèmes vivant dans les océans et sur les côtes et créer des marées noires. Sur le continent, l'extraction est généralement plus simple, mais les sources de contamination sont tout de même bien présentes. L'exploitation des sables bitumineux, entre autres, peut contaminer le sol et la nappe phréatique. Le transport par oléoduc du pétrole n'est pas sans risque et si les fuites sont plus faciles à colmater qu'en haute mer, elles peuvent être difficiles à détecter. Le transport par camion ou par train peut aussi être la cause de contamination des eaux lors d'incidents malheureux. Si l'usage de technologies liées à la biodégradation (rappel des biotechnologies) peut réduire les conséquences d'une telle contamination, il n'en demeure pas moins qu'il est difficile de retirer l'ensemble du contaminant et que, comme on l'a dit plus tôt, les fuites sont parfois difficiles à détecter et à colmater.

1.2.2 Les contaminants inorganiques

Les contaminants inorganiques sont habituellement des métaux lourds (plomb, zinc, mercure, arsenic, nickel cadmium) issus du lessivage de sols contaminés. Ainsi, la pluie et le ruissellement transportent les contaminants issus de l'activité minière, de l'activité industrielle, de l'enfouissement des déchets ou de la dégradation de réservoirs souterrains mal entretenus ou laissés à l'abandon. Le principal danger d'une telle contamination est que ces métaux sont ingérés par les organismes vivants, remontent la chaîne alimentaire et affectent le système nerveux des individus contaminés. L'inondation de vastes territoires dans le cadre de la mise en place de réservoirs retenus par les barrages hydroélectriques peut aussi mener à la contamination de l'eau contenue dans ces réservoirs et des écosystèmes qui s'y établissent.

1.2.3 Les contaminants nucléaires

Comme pour les contaminants inorganiques, les contaminants nucléaires proviennent généralement du lessivage des sols par l'eau de pluie. Les poussières et particules radioactives proviennent habituellement de l'activité minière et des résidus miniers, mais ils peuvent aussi venir de la retombée de poussières provenant d'usage d'armes atomiques ou d'incidents dans des centrales nucléaires.

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2. Les bassins versants

Comment suivre un déversement ?

Lors d'un déversement de produits potentiellement nocifs pour l'environnement ou pour la santé, il faut agir vite et il faut agir au bon endroit. Un problème peut être moins grave si on s'en occupe à temps. Le parcours et la vitesse de déplacement des eaux de pluie ou des eaux souterraines dépendent évidement de la quantité et du type de précipitation (pluie, neige...), mais aussi du type de sol et du relief de celui-ci. L'eau s'infiltre plus difficilement dans un sol argileux que dans un sol sablonneux. Comme on l'a vu, la densité de la végétation peut aussi jouer un rôle important puisque certains végétaux ont une tendance naturelle à absorber certains contaminants. Les marécages et les tourbières jouent d'ailleurs un rôle important dans le filtrage des eaux potentiellement contaminées. Pourtant, ces zones sont souvent asséchées par l'homme pour avoir des zones de constructions résidentielles en bordure des cours d'eau.

Lorsqu'il y a déversement, on peut suivre celui-ci si on connait le sens de l'écoulement de l'eau vers les ruisseaux, les lacs et les rivières si on connait le bassin versant dans lequel il a eu lieu. Ce dernier représente l'ensemble des affluents qu'ils soient des ruisseaux, des rivières ou des lacs qui s'écoulent dans le même réseau hydrographique. Le bassin versant recoupe aussi les eaux souterraines reliées à son réseau. Ainsi, que ce soit sur terre ou sous terre, l'eau s'écoule d'un point de haute altitude (amont) à un point de basse altitude (aval). Prenons l'exemple du bassin versant de la rivière Yamaska en Montérégie. Celui-ci regroupe 91 municipalités qui abritent plus de 366 000 personnes. Plus de la moitié de ses 4843 km² est constituée de terres agricoles. On y trouve aussi des villes plus populeuses et ayant une activité industrielle comme St-Hyacinthe ou Granby. Le réseau a un dénivelé de plus de 870 m sur toute sa longueur. Prenant sa source dans les Appalaches au sud, il traverse les sols fertiles des Basses-Terres-du-St-Laurent pour rejoindre le fleuve St-Laurent en aval de Sorel-Tracy. .

Si on a pris l'exemple de la rivière Yamaska, c'est qu'elle est l'une des rivières les plus contaminées au Québec. En effet, sa proximité avec des terres agricoles sur quasi toute sa longueur en fait une rivière à risque pour toute la contamination associée à ce secteur d'activité. Pour mieux comprendre la dynamique d'un bassin versant, répondez aux questions suivantes :

Les utilisateurs invités n’ont pas la permission d’interagir avec des questions intégrées.

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3. L'eutrophisation des lacs (STE)

3.1 Un lac en santé

Un lac en santé est un lac qui possède un équilibre entre les différents éléments nutritifs qui sont nécessaires au développement de la flore (nitrates, nitrites, phosphates...) et les écosystèmes qui y vivent. Pour bien comprendre de quoi il en retourne il serait pertinent de se remémorer les cycles de l'azote et du phosphore que nous avons vus au cours du module précédent. Ainsi, les plantes aquatiques qui vivent dans le lac et qui constituent la base de la chaîne alimentaire ont besoin de phosphate, de nitrite et de nitrate pour pouvoir grandir et se régénérer. Ceux-ci proviennent de la décomposition de matière organique (organismes morts, urine et excréments, feuilles mortes) de la forêt environnante et des organismes vivant dans le lac. Un équilibre se forme alors entre l'apport d'élément nutritif et la vie qui prolifère dans le lac.

3.2 L'attrait de la nature

Un beau lac en santé attire les gens et ceux-ci, recherchant le confort, coupent les arbres et construisent des chalets. Loin de la ville, ils n'ont pas accès au réseau d'égout sanitaire pour traiter leurs eaux usées. Ils utilisent donc une fosse septique. Lorsque celle-ci est bien entretenue, elle ne devrait pas causer une hausse de phosphate, de nitrite et de nitrate trop accentuée. Par contre, lorsque les propriétaires de chalets sèment du gazon et qu'ils utilisent des engrais, des détergents contenant des phosphates et qu'ils coupent les arbres en bordure du lac, les éléments nutritifs des engrais hydrosolubles (qui sont dissous dans l'eau), la baisse de consommation de ces mêmes éléments nutritifs par la forêt environnante et la chaleur engendrée par la perte de l'ombre des arbres en eaux peu profondes aident à la prolifération des plantes aquatiques.

3.3 On ne voit plus le fond

Les poissons ne peuvent se multiplier assez rapidement pour consommer toutes ces algues et tout ce phytoplancton. L'eau gagne en turbidité (laisse moins passer la lumière). L'eau prend tranquillement une teinte plus verdâtre. Comme les plantes au fond de l'eau n'ont plus accès à la lumière du Soleil, elles peinent à produire assez d'oxygène pour faire vivre toute la vie qui compose maintenant le lac. En mourant, les organismes commencent tranquillement à former un fond plus vaseux. Il y a de plus en plus de cyanobactéries.

Au bord du lac, les propriétaires qui utilisent l'eau du lac éprouvent de plus en plus de problèmes. L'eau sent parfois les œufs pourris. Le puit artésien nécessite plus d'entretien et l'équilibre de l'eau qui y est puisée est plus difficile à atteindre. L'eau est moins attrayante pour la baignade et les fonds vaseux sont moins intéressants. La municipalité émet des avis d'interdiction de baignade à certains moments dans l'année.

3.4 Qu'est-ce qui se passe dans ce lac ?

Privés d'oxygène, les organismes du lac meurent et forment une vase de plus en plus épaisse. En se décomposant, ils consomment de l'oxygène et entraînent la mort d'autres organismes. Le lac est de moins en moins profond. La vie change progressivement. Les cyanobactéries maintenant présentes en grandes quantités.

La municipalité émet des avis d'interdiction de baignade, mais ceux-ci sont de moins en moins utiles. En effet, personne ne veut se baigner maintenant. L'eau puisée n'est plus potable et elle sent définitivement les œufs pourries. L'odeur est caractéristique des gaz sulfureux émis par les bactéries vivants dans des milieux anoxiques (sans oxygène).

3.5 La mort du lac

L'accumulation de vase a eu raison de l'eau qui, de moins en moins profonde, ne cesse de se réchauffer et de s'effacer. Il ressemble maintenant plus à un marais ou une tourbière qu'à un lac. La végétation dépasse maintenant la surface de l'eau.

Ceux qui n'ont pas vendu leur chalet tentent de le faire. Il y a de plus en plus d'insectes et certains animaux qu'on ne voyait pas avant font leur apparition.

3.6 Que pouvait-on faire d'autre ?

Les facteurs pouvant causer l'eutrophisation des lacs sont nombreux, mais ils sont généralement liés à la présence d'azote et de phosphore. Voici comment on peut aider à la pérennité de la qualité de l'eau du lac à proximité. Sachez d'ailleurs qu'il n'est pas nécessaire d'habiter un chalet pour adopter de saines habitudes en matière de contamination de l'eau. En effet, plusieurs rivières coulant dans des milieux urbains subissent le même type de contamination. Ainsi, les rivières St-François, Richelieu ou Yamaska, pour ne nommer que celles-ci, sont contaminées pas l'activité agricole et par l'utilisation d'engrais, mais aussi par le déboisement lié à l'urbanisation qui se fait dans l'ensemble de leur bassin versant.

Réduire l'usage d'engrais et choisir ceux qu'on utilise
L'agriculture est sans doute la principale cause de l'eutrophisation des lacs, notamment à cause de l'utilisation d'engrais, et plus précisément, d'engrais chimiques. Ceux-ci sont lessivés par l'eau de pluie et drainés directement dans les cours d'eau. L'usage de compost ou de fumier peut aider à nourrir les plantes de votre potager tout en nuisant moins à la qualité des cours d'eau. En effet, comme ceux-ci doivent se décomposer pour fournir aux plantes les nutriments, ils occasionnent moins de pertes en lessivage. Pour ce qui est des chalets, le fait de laisser les arbres autant que possible et de ne pas semer de belles pelouses réduit l'utilisation d'engrais et, ainsi, l'apport en nitrite, en nitrate et en phosphate.
Entretenir les fosses septiques
Depuis qu'on connait mieux le phénomène d'eutrophisation, des règlements de plus en plus rigoureux sont mis en place pour assurer une qualité du traitement des eaux usées par les centres de traitement des eaux et par les fosses septiques. Certaines municipalités offrent même certains services liés à l'entretien des fosses septiques.
Laisser la nature être la nature
Le déboisement engendre le réchauffement du sol et des eaux peu profondes du lac. La chaleur ainsi emmagasinée accélère la décomposition de la matière organique et accélère l'apport en nutriments des milieux aquatiques. De plus, les arbres contribuent à absorber ces mêmes nutriments et à assurer une stabilité du sol en utilisant l'eau de pluie avant qu'elle n'atteigne les lacs et les rivières.
Choisir ses détergents
Plusieurs détergents contiennent du phosphate. Leur rejet dans la nature via les eaux usées est donc une façon de contribuer à l'eutrophisation des lacs.

On peut aussi noter que le rejet d'eau chaude des industries et des centrales thermiques peut aussi contribuer à l'eutrophisation des lacs. Comme on l'a vu, l'apport en chaleur accélère la décomposition de la matière organique, la libération de nutriments et donc, la prolifération du plancton et des algues en milieu lacustre. Il en est de même pour le remblayage de sable pour faire des plages artificielles. L'eau étant moins profonde et les plages étant généralement dépourvues de végétation, l'eau y est plus chaude.

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4. Le traitement des eaux usées

4.1 La fausse septique

On a vu que lorsque les eaux usées ne sont pas acheminées à un centre de traitement des eaux usées, elles sont traitées différemment dans ce qu'on appelle une fosse septique. Très courantes en milieu rural où il est plus difficile et surtout, plus coûteux de raccorder le système d'égout, les fosses septiques sont de mini-centres de traitement qui s'assurent que l'eau qui est renvoyée dans la nature soit le plus minimalement contaminée possible.

La fosse septique, c'est d'abord un grand réservoir servant à faire décanter tout ce qui compose les eaux usées. On parle ici des eaux de lessives, de l'eau de vaisselle, de l'eau de la douche et de celle des toilettes. L'écume sur le dessus et les boues du fond du réservoir ne passeront pas dans le deuxième réservoir. Les boues seront d'ailleurs retirées lors du vidage et nettoyage de la fausse. Ensuite, dans le deuxième réservoir, les graisses s'accumulent sur le dessus. Or la prise d'eau étant plus basse, elles y resteront jusqu'au vidage de la fausse. L'eau ainsi filtrée sera ensuite acheminée au champ d'épuration où des microorganismes s'occuperont de terminer la décomposition des matières organiques restantes.

4.2 Le centre de traitement des eaux

Il existe trois types de système d'égouts municipaux. D'abord, il y a les égouts sanitaires qui reçoivent les eaux usées des résidences, des commerces et des industries. L'eau est alors acheminée au système de traitement des eaux pour y être soumise à une épuration en profondeur. Il y a aussi le système d'égouts pluviaux qui récupère l'eau de pluie. Le traitement de cette eau est différent puisque si celle-ci peut contenir des sels de déglaçage, des cailloux ou de l'huile, elle est généralement moins contaminée que les eaux usées. Finalement, lorsque le système de récupération des eaux usées est plus vieux, les deux systèmes ne font qu'un. On appelle ce système des égouts unitaires.

Ici, nous nous attarderons principalement aux eaux usées. Celles-ci contiennent des contaminants microscopiques, mais elles contiennent aussi de plus gros contaminants comme des roches, du plastique et du papier. Au retrouve aussi des déchets qui ne devraient pas s'y retrouver comme des condoms, des tampons ou des lingettes pour bébé qui risque de bloquer les filtres.

Ces quelques questions te permettront d'y voir plus clair.

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4.2.1 Les traitements physiques (traitement primaire)

1 Le dégrillage

L’eau est filtrée à l’aide de grandes grilles.

2 Le dessablage, déshuilage, dégraissage

Les sables sont recueillis par le dessableur et sont jetés dans un site d’enfouissement. Les huiles, les graisses qui flottent à la surface sont aussi extraites de l’eau.

3 La décantation

Les eaux sont amenées vers des bassins de décantation où les boues primaires sont recueillies au fond du décanteur.

4.2.2 Le traitement biologique (traitement secondaire)

4 La biofiltration

L’eau est d’abord oxygénée. Ensuite, l’eau est distribuée sur des biofiltres. Grâce à l'oxygénation de l’eau, une mince couche d’organismes vivants se crée et les organismes de cette mince couche se nourrissent des contaminants organiques. Le nitrate et le phosphate s'accumulent au fond sous forme de boue qui sera brûlée, asséchée, puis utilisée comme engrais chimique.

4.2.3 Le traitement physicochimique (traitement tertiaire)

5 La désinfection

Si nécessaire, certains sels pourraient être ajoutés à l’eau pour faire précipiter les métaux lourds. Du chlore et de l’ozone pourraient aussi être ajoutés pour tuer les micro-organismes. Au Québec, de juin à septembre, l’eau est traitée aux ultraviolets afin de détruire les bactéries E.coli pour que l’eau soit propre aux activités nautiques.

4.3 Vidéo récapitulative

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5. Synthèse

Astuce!

Tu veux réussir mieux ! Prends le temps de consigner dans le cahier de note l'ensemble de tes apprentissages. Tu auras ainsi un cahier non seulement ordonné, mais aussi imprimable. De plus, le fait de résumer, d'expliquer, de synthétiser la matière te permet de mieux l'assimiler. Ton temps d'étude en sera sans aucun doute réduit!

Important : Lorsque tu prends des notes dans ton cahier, tu dois toujours cliquer sur "enregistrer" pour les conserver. Une fois tes notes compilées, n'oublie pas de cocher la boite à côté de cette ressource afin d'avoir accès au test de validation de la station.

Voici ce que je retiens de la station 2

Contamination et eutrophisation

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