Qu'est-ce que la turbidité?
La turbidité est un paramètre de l’eau qui est très utilisé et représentatif de la qualité de celle-ci. Elle exprime, de façon claire et rapide, la concentration en matière en suspension et de quelques autres types de contaminants précis présents dans un échantillon d’eau. De façon générale, on dit d’une eau qu’elle est turbide lorsque la quantité de contaminants (MES et autres) est élevée et que leur présence affecte la netteté et la transparence de l’eau.
S’exprimant en unité néphélométrique, la turbidité de l’eau peut se situer sur une échelle de 0 à 1000 UTN.
- Petite parenthèse, les UTN sont les Unités néphélométrique et représentent la capacité à la lumière de traverser un échantillon d’eau. D’ailleurs, pour en savoir plus sur la néphélométrie, nous vous suggérons de consulter cet article : les unités néphélométrique et la néphélométrie.
Typiquement, au Canada, la norme relative à la turbidité dans l’eau potable est qu’elle ne doit pas dépasser le 0.3 UTN, mais que l’objectif doit être d’atteindre 0.1 UTN. À titre d’exemple, un échantillon d’eau présentant 5 UTN est visiblement turbide et lorsqu’elle atteint les 25 UTN, l’eau devient noirâtre.
Les causes de turbidité
On retrouve 4 principales sources de contamination pouvant promouvoir la turbidité de l’eau. Il y a les matières en suspension, les teintures, les acides humiques et les matières organiques dissoutes colorées.
Les matières en suspension
Comme nous l’avons précisé plus haut, la turbidité est, en partie, causée par les matières en suspension se retrouvant dans un échantillon d’eau. C’est pourquoi il est important de définir plus précisément ce qu’est une matière en suspension.
De façon simple, les matières en suspension sont toutes les matières possédant une masse assez faible pour leur permettre de stagner entre flotter ou couler.
Elles se divisent en trois grandes catégories :
- Particules minérales : Elles sont des particules provenant des minéraux comme le fer. Les particules minérales sont responsables de la catalysassions des réactions d’oxydation et d’hydrolyse en milieu humide.
- Débris organiques : Ils sont des débris biodégradables sous des conditions naturelles. On peut penser aux aliments, au papier ou à tout autre résidu à risque de décomposition. À long terme, la présence de ces débris peut causer de la fermentation et l’émission de gaz contaminants. D’ailleurs, leur décomposition peut promouvoir l’apparition de pathogène.
- Micro-organismes : Cette catégorie englobe tous les organismes vivants, visibles seulement au microscope, mais possédant une taille minimale d’approximativement 2 microns. Les micro-organismes se divisent eux aussi en trois catégories (bactéries, levures & protozoaire). Ces contaminants participent à la décomposition des matières organiques.
Le type de matières en suspension se trouvant dans l’eau varie grandement. On peut retrouver des eaux avec seulement un des trois types de matières en suspension, comme on peut en trouver avec les trois. Le tout dépend de plusieurs facteurs tels que la flore avoisinante, la faune environnante ou le type de sol. Évidemment, les activités humaines à proximité des plans d’eau peuvent aussi avoir un impact important sur la composition des matières en suspension présente dans un plan d’eau.
Ensuite, il est important de préciser que le type de matières en suspension aura un impact sur les risques associés à leur présence et aux types de traitement efficace permettant leur extraction.
Les teintures et les colorants
Qu’elles soient des teintures utilisées pour le textile ou pour le secteur alimentaire, leur présence tend à réduire la transparence de l’eau et diminue ainsi la capacité à la lumière de traverser l’eau. Ces contaminants peuvent poser des risques importants à la santé humaine et à la survie des formes de vie avoisinante (flores et faunes). Cela est dû au fait que la plupart des colorants sont des composés aromatiques et que leur dégradation produit des sous-produits tels des amines aromatiques ou des acides benzène-sulfoniques, qui sont reconnus pour venir altérer l’ADN des cellules, ce qui entraîne leur mort.
Les acides humiques
Ces acides, peu comprises, proviennent d’humus se trouvant dans les sols. Caractérisé comme étant un assemblage de polymères aromatiques présentant une acidité et une réactivité variable. Comme elles sont formées naturellement dans l’humus, ces acides se propagent de façon naturelle.
Bien qu’aucune indication démontre qu’elles soient dangereuses à la consommation ou pour les équipements, leur présence est légiférée par la plupart des gouvernements puisque ces acides sont des précurseurs des sous-produits de désinfection cancérigène et mutagène
Les matières organiques dissoutes chromophores (colorée)
Elles représentent la partie des carbones organiques dissouts qui absorbe la lumière dans la partie bleue et UV du spectre électromagnétique. La présence de ces contaminants donne à l’eau une couleur semblable à celle du thé. Outre donner une couleur peu attrayante à l’eau, ces contaminants n’ont pas de risques extrêmes associer à leur consommation.
Qu'elles sont les causes de la turbidité dans l'eau
Comme la turbidité est causée par la présence des matières en suspension et de certains contaminants abordés ci-haut, il faut comprendre d’où viennent ceux-ci afin de comprendre d’où provient la turbidité et ce qui la cause.
Comment les matières se dissolvent dans l'eau?
La dissolution d’une matière quelconque (soluté) s’effectue grâce à l’interaction et aux forces d’attraction qui présentent entre le soluté et la solution. Ce qui signifie que lorsque la force d’attraction entre le soluté et la solution est plus forte que la force de tension entre les ions formant le soluté, ceux-ci se brisent pour aller se joindre à la solution. Prenons par exemple l’ajout de NaCl dans un échantillon d’H2O pour former de l’eau salée. Bref, les liaisons covalentes entre le Na & l’CL étant moins fortes que la force d’attirance entre le Na & l’H2O, ces liaisons covalentes seront brisées et le NaCl ira se lier ioniquement aux molécules d’eau. C’est dû à ces réactions que les matières variées peuvent se dissoudre dans l’eau.
- Petite parenthèse, l’eau est reconnue comme étant un solvant universel puisque sa composition chimique fait qu’elle peut s’associer à une très grande variété de molécules.
C’est donc de cette manière que les matières se retrouvant dans l’eau ou en contact avec celle-ci. Bien que la plupart des contaminants causant la turbidité dans l’eau se propagent sensiblement de la même manière, soit en se dissolvant dans celle-ci. Les colorants et teintures, eux, sont généralement de provenance humaine. En fait, c’est principalement dû aux secteurs alimentaires et textiles que ces contaminants se retrouvent dans les eaux.
Quels sont les problèmes associés à de l'eau turbide
Les problèmes provenant d’une turbidité élevée sont variés. On peut évidemment penser à l’esthétique de l’eau. En effet, une eau très turbide présentera une couleur peu attrayante, un goût particulier et peut aussi dégager des odeurs. C’est, entre autres, pour ces raisons, que la limite de turbidité pour l’eau potable varie entre 0.1 et 0.3 UTN. Autrement dit, l’eau turbide n’est pas toujours bonne à la consommation.
- À noter que les risques reliés à la consommation d’eau turbide varient en fonction des types de contaminants.
Les risques reliés à l'environnement
Les eaux turbides peuvent aussi présenter des risques à l’état naturel. Que la turbidité soit causée naturellement ou par des activités humaines, sa présence impact la quantité de lumière qui traverses les plans d’eau.
Cette diminution de lumière aura un impact sur la photosynthèse. Puisque la photosynthèse est à l’origine d’un bon pourcentage de l’oxygène dissout se trouvant dans l’eau naturellement, la diminution de la photosynthèse aura donc un impact sur la quantité d’oxygène dissout.
Brièvement, l’oxygène dissout dans l’eau sert à la survie de tous les organismes vivants se retrouvant dans celle-ci. Ce qui signifie que l’absence d’oxygène dissout empêche la vie aquatique à demeurer à cet endroit.
- À des fins techniques, pour en apprendre plus sur l’impact de la diminution de l’oxygène dissout dans un plan d’eau, consulter cet article : la diminution de la DBO/DCO : une solution polyvalente
En plus, comme nous l’avons abordé plus haut, certains contaminants peuvent causer des risques importants lorsqu’ils se dégradent et que des sous-produits génotoxiques se retrouvent dans l’eau.
Les risques reliés aux équipements
Typiquement, les risques associés aux équipements sont relativement faibles. Mais de façon générale, les eaux turbides peuvent avoir un impact sur la désinfection de l’eau. On peut penser à la chloration qui, dans des eaux turbides, nécessitera une plus grande quantité de chlore pour effectuer le traitement.
De plus, lors d’un traitement à l’irradiation UV, les particules causant la turbidité dans l’eau peuvent venir bloquer les ondes UV et ainsi, protéger les bactéries présente dans l’eau.
C’est donc pour dire que la présence de turbidité a tendance à avoir un effet sur l’efficacité des traitements de désinfection de l’eau.
Les technologies de traitement efficace contre la turbidité
Comme nous l’avons vue au début de cet article, la turbidité peut être causée par plusieurs types de contaminants. Chaque contaminant peut avoir un impact différent sur l’eau et sa dangerosité, mais on les extrait généralement tous grâce aux mêmes technologies ou presque.
Les étapes de prétraitement
De façon générale, avant de procéder à la filtration des contaminants causant la turbidité, il est conseillé d’opérer des étapes de prétraitement afin de faciliter leur extraction. Pour ce faire, on peut penser à la floculation ou la coagulation.
Coagulation/floculation
L’étape de coagulation/floculation consiste en un prétraitement chimique durant lequel des polymères et du coagulant peuvent être ajoutés à l’eau. Au même moment, il est fréquent de voir un ajustement de pH effectué afin de promouvoir les réactions de précipitation. Bref, de cette manière, les particules colloïdales chargées négativement se déstabilisent et c’est grâce à cette déstabilisation que les particules s’agglomèrent par voie d’interaction chimique.
Typiquement, les sels d’aluminium et les sels ferriques sont les principaux coagulants utilisés. En ce qui a trait aux polymères, ils servent en tant que floculant.
- Pour approfondir sur les réactions de précipitation, la coagulation et la floculation, nous vous suggérons de visiter cet article : les réactions de précipitations
Filtration
Les différents types de filtration peuvent être un choix intéressant pour la diminution de la turbidité. Toutefois, il est important de comprendre qu’il ne suffit pas de mettre n’importe quel type de filtre face à n’importe quel niveau de turbidité. En effet, plus le niveau de turbidité est élevé, plus la filtration doit commencer de façon grossière afin d’éviter l’encrassement prématuré des membranes filtrantes. À titre d’exemple, les membranes d’osmose inverse ne devraient pas être utilisées pour traiter de l’eau ayant une turbidité supérieure à 1 UTN.
Bref, tous les types de filtration pouvant être utilisés pour la diminution de la turbidité. Pour mieux comprendre les différences entre les types de filtration, voici quelques articles pouvant vous aider.
- Les types de filtration
- L'osmose inverse expliquée
- Comprendre le seuil de coupure du poids moléculaire d'une membrane
La turbidité, un amalgame de contaminant
Comme nous l’avons vu, les causes de la turbidité de l’eau sont variées et les méthodes de diminution sont relativement simples. C’est la raison pourquoi la turbidité de l’eau est le paramètre par excellence pour surveiller l’efficacité d’un système de traitement d’eau. Même s’il est un bon indicateur de l’efficacité d’un système de traitement d’eau, la turbidité n’est pas intimement liée aux autres types de contaminants plus à risques comme les matières dissoutes, les bactéries, les virus ou tout autres contaminants n’étant pas considérés comme de la turbidité.
En d’autres mots, l’idéal est de vouloir diminuer les matières dissoutes, les matières en suspension et tout autre contaminant devant être extraits en fonction de vos besoins, mais de surveiller la turbidité afin de rester à l’affût des fluctuations indésirables de vos équipements.