Surveillance de la qualité des eaux de surface, Solutions contre la pollution des eaux de surface

Surveillance de la qualité des eaux de surface

Qu'est-ce que les eaux de surface ?

Le terme “ eaux de surface ” désigne de manière générale les eaux dynamiques et statiques présentes à la surface du sol, également appelées « eaux terrestres », et comprend diverses masses d'eau liquides et solides, notamment les rivières, les lacs, les marécages, les glaciers et les calottes glaciaires, etc.

Pourquoi surveiller les eaux de surface ?

Les eaux de surface (telles que les rivières, les lacs, les réservoirs et les zones humides) constituent un élément essentiel des écosystèmes et de la vie humaine. Elles servent d’habitat à la biodiversité et constituent une source d’eau cruciale pour l’irrigation agricole, les usages industriels et l’approvisionnement en eau des zones urbaines. La surveillance en temps réel des principaux paramètres de qualité de l’eau (tels que l’oxygène dissous, le pH, la turbidité, l’azote ammoniacal et le rapport phosphore total/azote total) permet de détecter rapidement les changements liés à la pollution, d’émettre des alertes précoces sur les risques écologiques et d’orienter la gestion des urgences ainsi que les efforts d’assainissement. Par exemple, lorsque la teneur en oxygène dissous (OD) passe en dessous de 5 mg/L, les poissons sensibles peuvent subir un stress ; en dessous de 3 mg/L, le risque d’hypoxie augmente considérablement. Les alertes précoces et les interventions via des systèmes en ligne peuvent réduire le temps de réponse face à la pollution de plusieurs jours à quelques heures, prévenant ainsi les catastrophes écologiques et les incidents liés à la sécurité de l’eau.

Indicateurs courants de pollution des eaux de surface et leur signification

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des principaux paramètres de surveillance et de leur importance en matière d'alerte précoce :

Type de phénomène	Paramètre clé	Unité	Seuil typique / Signification	Réponse recommandée
Oxydation biologique et auto-épuration	Oxygène dissous (OD)	mg/L	< 5 mg/L : stress écologique ; < 3 mg/L : hypoxie grave	Lancer des inspections, identifier les sources de nutriments, mettre en place des installations d'aération
Anomalies acido-basiques	pH	—	Des valeurs anormalement basses ou élevées (par exemple, 9) peuvent nuire aux organismes aquatiques.	Vérifier les sources de rejets chimiques, actionner les dispositifs de réglage
Pike de turbidité / de matières en suspension	Turbidité (Turbidité)	NTU	Une augmentation soudaine peut indiquer la présence de sédiments ou de pollution ; l'eau potable doit généralement présenter une turbidité inférieure à 1 NTU.	Prélever des échantillons en vue d'une analyse en laboratoire des TSS, identifier les sources de pollution
Enrichissement en nutriments	Azote ammoniacal (NH₄⁺-N)	mg/L	Le dépassement des limites dans les cours d'eau recevant des effluents agricoles ou des eaux usées indique une charge	Augmenter le nombre de points de surveillance en ligne, planifier des mesures d'atténuation
Risque d'eutrophisation	Phosphore total (TP) / Azote total (TN)	mg/L	Le dépassement des seuils peut entraîner des proliférations d'algues	Mettre en œuvre des mesures de réduction de la charge, passer à la phase de restauration écologique

Remarque : les seuils sont fixés en fonction des normes du secteur et des données issues de la recherche ; ils doivent être adaptés en fonction du bassin versant concerné ou des normes locales.

Pollution des eaux de surface

Évolution des caractéristiques sensorielles	Modifications des propriétés chimiques	Indicateurs biologiques anormaux
Couleur anormale	Déséquilibre entre l'acidité et l'alcalinité (valeur de pH anormale)	Diminution du nombre d'espèces d'organismes aquatiques
Augmentation de la turbidité	Variation de la teneur en oxygène dissous	Modification de la structure des communautés biologiques
Changement d'odeur	Dépassement des limites fixées pour les métaux lourds et les substances nocives	Culture de micro-organismes pathogènes
Augmentation de la mousse et des matières flottantes	Déséquilibre des éléments nutritifs (principalement l'azote, le phosphore, etc.)	/

Comment prévenir et lutter contre la pollution des eaux de surface ?

Les capteurs de qualité de l'eau permettent de mesurer en temps réel plusieurs paramètres clés des eaux de surface. Par exemple, capteurs d'oxygène dissous permet de mesurer avec précision la teneur en oxygène dissous de l'eau, ce qui reflète la capacité d'autopurification des masses d'eau et les conditions de vie des organismes aquatiques ; capteurs de pH permet de déterminer rapidement le pH des masses d'eau, car les différents organismes aquatiques ont des plages de pH spécifiques pour leur survie, et ce paramètre est essentiel pour évaluer l'adéquation écologique des masses d'eau ; et capteurs de turbidité permet de mesurer la turbidité des masses d'eau, ce qui donne une indication indirecte de la quantité de matières en suspension dans l'eau, et permet ainsi de déterminer si la masse d'eau est polluée par des sédiments, des impuretés, etc. Grâce à la demande chimique en oxygène Capteurs (COD), demande biochimique en oxygène Capteurs (BOD), capteurs d'azote ammoniacal, phosphore total et capteurs d'azote total, etc., il est possible de déterminer respectivement le niveau de pollution organique des masses d'eau et leur teneur en éléments nutritifs. En combinant les données mesurées par ces capteurs, on peut obtenir une image complète et précise de la qualité des eaux de surface en temps réel.

Solutions de surveillance de la qualité des eaux de surface

Mesure du niveau d'eau : La mesure du niveau d'eau désigne le processus consistant à mesurer la hauteur de la surface de l'eau par rapport à un plan de référence donné.

Mesure du débit : Il sert principalement à mesurer la quantité de fluide traversant une section transversale donnée par unité de temps. Cette quantité peut être exprimée en volume, on parle alors de débit volumique ; elle peut également être exprimée en masse, on parle alors de débit massique.

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Identifier la source de pollution

Lorsqu'une anomalie de la qualité de l'eau est détectée dans une zone donnée d'eau de surface, il est possible de déployer davantage de capteurs de qualité de l'eau le long du cours d'eau, à proximité des sources de pollution potentielles (telles que les rejets d'eaux usées industrielles en amont, les points de rejet des eaux usées domestiques, les canaux de drainage agricole, etc.) afin d'assurer une surveillance cryptée. Il convient de comparer et d’analyser les données transmises par les capteurs situés à différents endroits, d’observer l’évolution des concentrations des divers polluants, puis d’utiliser l’analyse des données et des modèles de traçabilité spécialisés pour déterminer approximativement la source de pollution. Par exemple, l’analyse révèle que l’augmentation de la teneur en azote ammoniacal dans un tronçon donné d’une rivière a commencé à proximité du rejet d’eaux usées d’une usine en amont ; il est donc possible d’enquêter en détail sur la production et les rejets d’eaux usées de cette usine, ce qui constitue un appui solide pour localiser avec précision la source de pollution et mener à bien les travaux de gestion et d’application de la loi qui s’ensuivent.

Contribuer à la restauration écologique des zones humides et des cours d'eau

Dans les projets de restauration écologique, tels que ceux portant sur les zones humides et les cours d’eau, les capteurs de qualité de l’eau jouent le rôle de “ sentinelles de surveillance ”. Au cours du processus de restauration, ces capteurs permettent de suivre en temps réel l’évolution de la qualité de l’eau, ce qui permet de comprendre intuitivement l’efficacité des mesures de restauration mises en œuvre. Par exemple, le contrôle des éléments nutritifs peut être évalué en surveillant l’évolution des teneurs en phosphore total et en azote total, tandis que l’efficacité du contrôle de la sédimentation peut être évaluée en fonction des variations de turbidité. Grâce aux données fournies par les capteurs, les plans de restauration et les moyens techniques peuvent être ajustés en temps opportun, le processus de restauration écologique peut être optimisé, et les écosystèmes d’eaux de surface, tels que les zones humides et les cours d’eau, peuvent être ramenés à un état sain dans les meilleurs délais, améliorant ainsi leurs fonctions de services écosystémiques.

Garantir la sécurité des sources d'eau potable

Pour les eaux de surface servant de source d'eau potable, les capteurs de qualité de l'eau sont encore plus indispensables. Plusieurs points de surveillance sont mis en place au niveau de la source et en amont de celle-ci ; ils sont équipés de divers capteurs de haute précision, tels que des capteurs de bactéries, de virus et de polluants organiques à l'état de traces, afin de surveiller de près la qualité de l'eau de la source et de garantir que tous les indicateurs de qualité répondent aux normes d'hygiène applicables à l'eau potable. Dès qu’un capteur détecte la présence de substances susceptibles de menacer la sécurité de l’eau potable, il déclenche une alerte en temps utile, ce qui permet aux services compétents d’activer rapidement le plan d’approvisionnement d’urgence en eau et de prendre des mesures pour purifier la source d’eau, identifier la source de pollution et garantir pleinement la sécurité et l’hygiène de l’eau potable des habitants.