Les eaux destinées à la consommation humaine sont en priorité des eaux souterraines ou sinon des eaux de surface. Dans certaines conditions, les eaux de mer peuvent, après dessalement, être utilisées.

1. Eaux souterraines

Les eaux souterraines sont normalement bien protégées par le sol et, de ce fait, rarement polluées par les activités humaines. Cependant, on constate de plus en plus de cas de pollutions notamment par des ions nitrates, des résidus de pesticides (ou de leurs métabolites), de solvants chlorés...

Certaines eaux souterraines peuvent être naturellement impropres à la consommation humaine du fait d’un contact prolongé avec des minéraux et de conditions physico-chimiques particulières, notamment une absence d’oxygène. Des minéraux peuvent alors se dissoudre et libérer des éléments en quantités trop importantes. Les eaux ne sont alors plus aptes à être destinées, en l’état, à l’alimentation humaine car contenant : arsenic, sélénium, antimoine, nickel...

Les principaux cas rencontrés sont :

– une minéralisation globale trop importante : ions sulfate, chlorure, bicarbonate, sodium, calcium, magnésium... Les eaux sont soit séléniteuses par excès d’ions sulfate et calcium (propriétés laxatives), soit très dures car trop riches en bicarbonate de calcium et incrustantes;

– la présence d’éléments minéraux indésirables ou toxiques : fer, manganèse, fluor, arsenic, sélénium, bore, radioéléments... Pour ces éléments, il est bon de se référer à la directive « eau potable » de l’OMS qui, pour chacun d’entre eux, détaille les effets néfastes sur la santé de l’homme;

– la présence de matières organiques d’origine naturelle : acides humiques ou fulviques... Ces acides correspondent à des familles de molécules très complexes qui résultent de la fin de décomposition de matières organiques d’origines animale ou végétale.

Ces éléments peuvent d’ailleurs être retrouvés dans des eaux minérales tout à fait naturellement et ne sont pas des indicateurs de pollutions dues aux activités humaines (arsenic, sélénium, antimoine...). Les eaux souterraines – bien que la plupart d’entre elles soient naturellement potables, car naturellement protégées – présentent un défaut important : elles ne sont disponibles qu’en quantités limitées et sont, de ce fait, difficilement utilisables pour l’alimentation des villes de plus de 50 000 habitants. En effet, on estime globalement la demande en eau à 200 litres par habitant et par jour pour une ville de cette taille, en France. Cela inclut la consommation d’eau par les habitants et celle de la municipalité, des commerces, des artisans et usines associés. Pour des villes de taille inférieure, les besoins sont moindres (ils sont alors proches des 120 L/j/hab.).

Dans certains cas, de grandes quantités peuvent être disponibles pour certaines eaux théoriquement souterraines, mais celles-ci ne le sont pas vraiment : ce sont, d’une part, les eaux alluviales qui, dans bien des cas, correspondent à la filtration sur berge de l’eau de la rivière la plus proche et, d’autre part, des eaux de régions où le sol est soit fissuré soit karstique, avec des infiltrations très rapides d’eau de surface ou de ruissellement. Pour ce dernier type d’eaux, la législation française a considéré qu’elles devaient être rattachées aux eaux de surface avec les mêmes impératifs de traitement. Ces eaux sont donc dénommées « eaux influencées par des eaux de surface ». Leur caractéristique principale est de se troubler lors d’épisodes pluvieux avec une turbidité qui dépasse alors 2 NFU ( Nephelometric Formazine Unit ).

Certaines activités humaines peuvent aussi être à l’origine de la pollution de ces eaux. On ne citera qu’un exemple : la pollution par l’agriculture (ions nitrates, pesticides).
Les eaux souterraines doivent être protégées, car toute pollution de nappe peut durer des années, voire des dizaines d’années. C’est la raison pour laquelle, il était conseillé d’établir des périmètres de protection autour des captages d’eaux souterraines.

2. Eaux de surface

Les eaux de surface sont, par définition, polluées ou risquent de l’être. Elles nécessitent donc toutes un traitement. Le traitement minimum à mettre en place doit comprendre une étape de clarification et une étape de désinfection. Cela correspond à ce que l’Organisation mondiale de la santé (OMS) dénomme, en 1994, un « traitement multibarrière ». Ces eaux sont disponibles en quantités beaucoup plus importantes que les eaux souterraines.

La limite de prélèvement est définie par la loi « pêche » qui précise qu’après prélèvement d’eau, il faut qu’en tout temps le débit restant soit supérieur ou égal au 1/10e du débit moyen de la rivière (calculé sur 5 ans), cela afin de permettre en toute saison la vie piscicole. Si les masses d’eau sont beaucoup plus sujettes à des pollutions, la durée de ces dernières se limite à quelques heures voire au plus à quelques jours. Les captages d’eau de surface doivent, depuis la loi sur l’eau de 1992, être protégés par la délimitation et la mise en place de périmètres de protection (protections immédiate, rapprochée et éloignée).

Le tableau ci-dessus donne la liste des pollutions pouvant être engendrées en fonction des activités, pollutions que l’on peut retrouver dans les eaux de surface soit directement, soit via le ruissellement. Certaines de ces pollutions peuvent également concerner les eaux souterraines.

Le devenir des polluants est fonction de plusieurs paramètres :

– la solubilité du composé qui, pour les molécules organiques, peut être aussi appréhendée par les propriétés hydrophiles ou hydrophobes de la molécule (coefficient de partage octanol/eau : KOW ) ;

– la volatilité des composés : mesurée par la tension de vapeur à 20° C et la constante de Henry ;

– la réactivité de la molécule : ionisation, précipitation, hydrolyse, photolyse, biodégradation...