Plus de 1.5 milliard de personnes dépendent des aquifères pour leur eau potable ; ces derniers irriguent une grande partie des terres agricoles les plus productives au monde et alimentent les rivières et les ruisseaux. Les aquifères contiennent 97 % des réserves mondiales d’eau douce. Ces services essentiels sont aujourd’hui menacés. Les activités humaines contaminent les eaux souterraines à l’échelle mondiale avec des substances dangereuses telles que les nitrates provenant des engrais et des eaux usées , les pesticides pulvérisés dans les champs, les produits pétrochimiques issus des fuites de réservoirs d’essence et les solvants industriels rejetés par les entreprises, entraînant une pollution massive des nappes phréatiques.

Qu’est-ce que la pollution des eaux souterraines ?

La pollution des eaux souterraines survient lorsque des polluants sont déversés dans le sol et s'y infiltrent. Ce type de pollution peut également être d'origine naturelle, due à la présence d'éléments indésirables, contaminants ou impuretés dans les eaux souterraines ; on parle alors généralement de contamination plutôt que de pollution. La pollution des eaux souterraines peut provenir d'installations sanitaires autonomes, du lixiviat des décharges ou des effluents des stations d'épuration, de fuites d'égouts, de stations-service, de la fracturation hydraulique ou d'une utilisation excessive d'engrais en agriculture. Des polluants naturels, comme l'arsenic ou le fluorure, peuvent également être à l'origine de cette pollution (ou contamination). L'utilisation d'eaux souterraines polluées met en danger la santé publique en provoquant des empoisonnements ou la propagation de maladies hydriques.

Les contaminants des eaux souterraines qui attaquent silencieusement la planète

Les contaminants des eaux souterraines comprennent des caractéristiques physiques, inorganiques, organiques, chimiques, bactériologiques et radiologiques. Bon nombre des produits chimiques qui contribuent à la pollution des eaux de surface peuvent également être détectés dans les eaux souterraines polluées, bien que leur importance relative varie.

1. Arsenic et fluorure

L’ Organisation mondiale de la Santé (OMS) a identifié l’arsenic et le fluorure comme les polluants inorganiques les plus dangereux présents dans l’eau potable à l’échelle mondiale. L’arsenic, un métalloïde, peut être naturellement présent dans les eaux souterraines, notamment en Asie, en particulier en Inde, en Chine et au Bangladesh. La pollution naturelle des eaux souterraines par l’arsenic affecte 25 % des ressources en eau de la plus superficielle des deux nappes phréatiques régionales de la plaine du Gange, au nord de l’Inde et au Bangladesh. L’utilisation d’insecticides à base d’arsenic a également contaminé les eaux souterraines dans certaines zones. On peut aussi trouver de l’arsenic dans les eaux souterraines des zones d’extraction minière ou de décharges de déchets miniers.

Naturellement, la présence de fluor dans les eaux souterraines devient un enjeu crucial à mesure que l'exploitation des nappes phréatiques profondes s'intensifie, exposant plus de 200 millions de personnes à un risque de consommation d'eau potable présentant des concentrations élevées de fluor. Lorsque la dureté de l'eau est faible, le fluor est plus facilement libéré des roches volcaniques acides et des cendres volcaniques dispersées.

2. Pathogènes

L'eau potable peut être contaminée par des germes présents dans les matières fécales et l'urine en raison d'un assainissement insuffisant et de puits mal situés. La typhoïde, le choléra et la diarrhée sont des exemples de maladies à transmission oro-fécale. Les trois premières catégories d'agents pathogènes présents dans les matières fécales (bactéries, virus, protozoaires et helminthes ou œufs d'helminthes) sont régulièrement détectées dans les eaux souterraines contaminées. En revanche, les œufs d'helminthes, relativement volumineux, sont généralement filtrés par la matrice du sol.

Les aquifères profonds et restreints sont généralement considérés comme la source d’eau potable la plus sûre en termes d’agents pathogènes. Les organismes pathogènes issus des eaux usées traitées ou non peuvent polluer certains aquifères, exceptionnellement peu profonds.

3. Nitrates

La contamination chimique la plus fréquente dans les eaux souterraines et les aquifères du monde entier est le nitrate. Les concentrations de nitrate dans les eaux souterraines sont élevées dans certains pays à faible revenu, ce qui suscite de graves problèmes de santé. Il reste stable (ne se décompose pas) dans des environnements riches en oxygène. L'assainissement sur site, l'élimination des boues d'épuration et les opérations agricoles peuvent tous contribuer à l'augmentation des niveaux de nitrates dans les eaux souterraines. De ce fait, il pourrait être d’origine urbaine ou agricole.

4. Composés organiques volatils

Les composés organiques volatils (COV) sont des contaminants nocifs des eaux souterraines. Ils sont fréquemment rejetés dans l'environnement en raison de pratiques industrielles irresponsables. Les hydrocarbures aromatiques, tels que les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), et les solvants chlorés, comme le tétrachloroéthylène (PCE), le trichloroéthylène (TCE) et le chlorure de vinyle (VC), figurent parmi les principaux COV détectés dans les eaux souterraines. Les BTEX sont des composants essentiels de l'essence.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituent un autre contaminant organique présent dans les eaux souterraines et issu des activités industrielles. Le naphtalène est parmi les HAP les plus solubles et mobiles détectés dans les eaux souterraines en raison de sa masse moléculaire, mais le benzo(a)pyrène est le plus dangereux. Dans la plupart des cas, les HAP se forment comme sous-produits de la combustion incomplète de matières organiques.

Voie des contaminants des eaux souterraines

1. Naturellement

La pollution naturelle par l'arsenic est due aux matières organiques présentes dans les sédiments aquifères, qui créent des environnements anaérobies. Ces conditions provoquent la dégradation bactérienne des oxydes de fer présents dans les dépôts, libérant ainsi dans l'eau de l'arsenic, qui est habituellement fortement lié aux oxydes de fer.

2. Boues d'épuration

Le rejet d'eaux usées non traitées peut polluer les nappes phréatiques, provoquant des éruptions cutanées, des diarrhées sanglantes et des dermatites. Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les zones où les infrastructures de traitement des eaux usées sont limitées ou en cas de défaillance régulière du système d'assainissement individuel. Outre les agents pathogènes et les nutriments, les eaux usées non traitées peuvent contenir des quantités importantes de métaux lourds , susceptibles de s'infiltrer dans la nappe phréatique.

Si les eaux usées traitées provenant des installations de traitement des eaux usées pénètrent ou sont rejetées dans les plans d’eau de surface voisins, elles peuvent atteindre l’aquifère. En conséquence, les contaminants non éliminés dans les installations traditionnelles de traitement des eaux usées peuvent se retrouver dans les eaux souterraines.

3. Engrais et pesticides

Les nitrates peuvent également s'infiltrer dans les eaux souterraines en raison d'une utilisation excessive d'engrais, comme l'épandage de fumier. En effet, seule une partie des engrais à base d’azote est utilisée pour produire d’autres produits à base de plantes. Le reste se dépose dans le sol ou est perdu par ruissellement. Les taux élevés d’application d’engrais contenant de l’azote et la solubilité élevée des nitrates dans l’eau entraînent un ruissellement plus élevé dans les eaux de surface et un lessivage dans les eaux souterraines, entraînant une pollution des eaux souterraines.

4. Fuite industrielle

L'extraction minière et le traitement des métaux constituent les principales sources de métaux d'origine anthropique dans les eaux souterraines, notamment l'arsenic. Le faible pH associé au drainage minier acide (DMA) accroît la solubilité des métaux potentiellement nocifs susceptibles de s'infiltrer dans le système aquifère.

5. Systèmes d'assainissement sur site

En fonction de la densité de population et des circonstances hydrogéologiques, la contamination des eaux souterraines par des agents pathogènes et des nitrates peut également provenir de liquides pénétrant dans le sol via des installations sanitaires sur site telles que des fosses septiques.

Pollution des eaux souterraines du fleuve Ganga en Inde : une étude de cas

Le bassin du Gange, considéré comme un lieu sacré pour les hindous, est gravement touché par la contamination à l'arsenic. L'Inde abritant 79 % du bassin , de nombreux États sont concernés. Parmi eux figurent l'Uttarakhand, l'Uttar Pradesh, Delhi, le Madhya Pradesh, le Bihar, le Jharkhand, le Rajasthan, le Chhattisgarh, le Punjab, l'Haryana et le Bengale-Occidental. Les concentrations d'arsenic dans les eaux souterraines peuvent atteindre 4 730 g/L, dans l'eau d'irrigation 1 000 g/L et dans les denrées alimentaires 3 947 g/kg, dépassant ainsi les normes de l' Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture ( FAO) et de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) pour l'eau potable. Les personnes exposées développent des troubles cutanés, neurologiques, reproductifs et cognitifs, pouvant mener au cancer.

Pour lutter contre la pollution croissante des eaux souterraines dans certains districts de l'Inde, le gouvernement a encouragé le développement de l'assainissement. Ces efforts ont porté leurs fruits, réduisant la pollution des eaux souterraines et les risques de maladies pour les mères et les enfants, populations particulièrement touchées par ce problème. Selon une étude, environ 117 000 enfants de moins de cinq ans meurent chaque année des suites de la consommation d'eau insalubre. Cette initiative nationale a obtenu des résultats positifs dans les régions les plus développées économiquement du pays.

De conclure

Des substances polluantes telles que des nitrates et des bactéries peuvent se former et continuer à s'infiltrer dans le sol à mesure que les pesticides, les engrais et le fumier animal se combinent et se répandent sur la terre. Les contaminants continueront de couler jusqu’à atteindre les sources d’eau souterraine. La pollution des eaux souterraines pourrait affecter considérablement les plantes, les animaux et les humains qui dépendent des eaux souterraines contaminées pour répondre à leurs besoins fondamentaux. En outre, la pollution des sols provenant des réservoirs d’élimination des déchets, des décharges et des sites d’exploitation minière et de carrière pourrait tous contribuer de la même manière à la pollution des eaux souterraines.

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