Qualité de l’eau potable et changements climatiques : que prévoient les experts?

En septembre 2023, la ville de Longueuil a fait les manchettes pour des avis d’ébullition de l’eau des aqueducs de la région qui ont duré plusieurs jours, affectant plus de 360 000 personnes, notamment à Boucherville et Saint-Bruno-de-Montarville. Comme c’est souvent le cas lors de l’émission d’un avis d’ébullition, on avait détecté dans l’eau des aqueducs la bactérie Escherichia coli – une bactérie naturellement retrouvée dans la flore intestinale des humains et des animaux, mais dont certains types peuvent être pathogènes. Outre E. coli, les principaux pathogènes qui peuvent se retrouver dans l’eau d’un réseau de distribution sont d’autres microorganismes associés à la flore intestinale et – donc, à une contamination par des excréments humains ou animaux. L’ébullition de l’eau permet d’éviter l’intoxication et la gastroentérite en tuant la majorité des microorganismes (même inoffensifs) qui pourraient être présents dans l’eau.

Malgré les désagréments qu’ils encourent, les avis d’ébullition font partie du système complexe mis en place par les municipalités pour assurer l’accessibilité et la sécurité de l’eau potable au citoyen. « La première fonction du système est de prévenir l’intoxication aigue, donc l’aspect microbiologique et pathogène des contaminants », ce qui assure que le citoyen peut boire l’eau sans risque à court terme. C’est ce qu’explique l’ingénieure Geneviève Pelletier, professeure titulaire de génie civil et de génie des eaux à l’Université Laval, dont les recherches portent sur l’efficacité des conduites d’eau des aqueducs. Le système principal des usines de traitement des eaux potables sert à désinfecter l’eau arrivant d’une source naturelle. Le chlore et les chloramines sont les agents de désinfection les plus couramment utilisés puisqu’ils permettent d’inactiver la majorité des microorganismes (> 90 %) de façon économique et en continu.

Cependant, tous les mécanismes de désinfection ont leurs désavantages; les produits de décomposition du chlore, les trihalométhanes, sont des composés volatils dont l’exposition chronique (durant plus de 20 ans) à hautes doses a été reliée à une augmentation du risque de cancer de la vessie. Ce qui est particulier avec les trihalométhanes, incluant le chloroforme, c’est qu’ils se créent à l’intérieur même des canalisations des aqueducs au contact du chlore et de la matière organique qui s’y trouve.

Si les usines de traitement des eaux possèdent des systèmes pour filtrer et retirer la matière organique de l’eau provenant de la source, elles sont largement impuissantes à contrôler la matière organique qui est présente dans les canalisations une fois l’eau sortie de l’usine. La P^re Pelletier étudie ce phénomène depuis des années : « Le chlore va éventuellement interagir avec le biofilm qui se forme à la surface des conduites. » Un biofilm est une structure organique qui se forme lorsque des microorganismes s’agglomèrent pour croître; leurs déchets et leurs systèmes de protection créent un écosystème microbien presque urbain, organisé en niveaux et souvent très efficace dans le recyclage des nutriments. « Le biofilm lui-même – lorsqu’il n’est pas dérangé – n’est pas dangereux. En fait, il va même protéger les matériaux des conduites de la corrosion jusqu’à un certain point. »

Ce qu’il faut éviter, explique-t-elle, c’est de laisser l’eau chlorée en contact avec le biofilm pour de longues périodes. Le secret est maintenant bien connu des chercheurs, mais demeure difficile à appliquer sur le terrain : il faut trouver le débit critique où le temps de contact est minimal, sans pour autant être trop violent et risquer de détacher le biofilm. Après tout, même s’il est généralement formé de microbes non pathogènes, avaler un morceau de biofilm est une façon efficace de déclencher une gastroentérite.

Produits chimiques et intoxication chronique

La concentration en trihalométhanes est un bon exemple de la deuxième fonction du traitement des eaux potables : réduire les risques de santé associés à l’intoxication chronique. Celle-ci est plus difficile à assurer : les chercheurs découvrent constamment de nouveaux produits qui peuvent être nocifs pour la santé en exposition chronique. De plus, il faut aussi déterminer les doses susceptibles d’engendrer des problèmes, analyser les doses rencontrées en réalité dans le réseau de distribution, trouver des façons d’éliminer ou de diminuer ces concentrations et, surtout, s’assurer que les municipalités seront en mesure de mettre en place les nouveaux systèmes. « Ça ne sert à rien d’émettre une norme gouvernementale si les municipalités sont incapables de l’appliquer, il faut que la norme s’accompagne d’une solution (et souvent d’un appui financier!) », explique le P^r Manuel Rodriguez, titulaire de la Chaire en gestion et surveillance de la qualité d’eau potable à l’Université Laval et expert de la gestion des sources naturelles d’eau potable.

La liste de contaminants qui peuvent être présents dans l’eau s’allonge chaque année et pour plusieurs, la dose chronique nocive est inconnue, dit-il. « Il y a les contaminants émergents – comme les nanoplastiques qu’on retrouve dans l’eau potable depuis une dizaine d’années –, mais il y a aussi les contaminants d’intérêtémergent; c’est-à-dire, des contaminants qui sont présents depuis des décennies, mais à propos desquels on commence tout juste à se poser des questions, les pesticides par exemple. »

En fait, depuis les années 60, la croissance des industries chimiques et leur omniprésence dans nos vies ont donné lieu à une contamination chimique chronique des cours d’eau du monde urbanisé. Certains de ces contaminants ont une persistance dans l’eau qui est si longue qu’on les qualifie de polluants éternels. « Si ça peut se retrouver dans le réseau d’égouts, ça peut éventuellement se retrouver dans le bassin versant d’une source d’eau potable en aval », rappelle le P^r Rodriguez. Détergents, cosmétiques, produits corporels, produits de nettoyage, pharmaceutiques chimiques et hormonaux, agents de conservation, suppléments alimentaires; la liste est longue. Depuis une dizaine d’années, de plus en plus d’études montrent d’ailleurs les effets toxiques des pharmaceutiques et de divers produits de consommation quotidienne d’allure anodine – la caféine, par exemple – sur la faune et flore.

Pour le P^r Rodriguez, la pollution des sources d’eau associée à l’activité humaine est la menace principale à la qualité de l’eau potable, au Québec du moins. « Il faut que les citoyens soient plus conscientisés sur les effets de leurs déchets [peu importe qu’ils aboutissent dans la poubelle ou dans les égouts] sur les sources d’eau potable. » Ce qu’il prône, c’est d’être prudent : « Avec les changements climatiques, on sait que les systèmes hydriques du Québec vont changer; on peut élaborer des scénarios, mais on aura toujours beaucoup d’adaptation à faire. Il faudra avancer par essais et erreurs pour optimiser nos systèmes [de traitement] par rapport aux nouvelles caractéristiques de l’eau qui arrive de la source. » Il craint, notamment, que des contaminants d’origine humaine ne deviennent davantage présents dans les sources d’eau potable – que ce soit parce qu’ils se seront concentrés dans le cas de sécheresse et de forte évaporation, ou parce que des contaminants présents sur des surfaces imperméables ou retenus dans des sites d’enfouissement auront été lessivés par des précipitations violentes. Le cas des crues et des tempêtes pluviales est d’ailleurs un casse-tête pour les ingénieurs des réseaux d’égouts en milieu urbain.

La P^re Pelletier explique que même si des progrès ont été faits dans les dernières décennies (notamment par la séparation des égouts sanitaires et pluviaux, pour éviter les débordements d’eaux non traitées), ces réussites seront vite noyées dans les effets attendus des changements climatiques. « Au Québec et sur la côte est des États-Unis, on s’attend surtout à ce qu’il y ait de plus en plus d’événements de précipitations extrêmes et hors saison. » Or, nos égouts sont conçus pour accommoder un volume d’eau important sur d’assez longues périodes – la fonte des neiges ou une queue d’ouragan, par exemple. « Des orages d’été intenses comme on en voit depuis les dernières années, c’est trop d’eau d’un coup pour nos égouts pluviaux! » Leur débordement est normalement contenu par les égouts sanitaires, mais éventuellement, ceux-ci peuvent aussi déborder causant alors une inondation insalubre de la rue. Comme la majorité des milieux urbains sont encore largement composés de surfaces imperméables (asphalte, béton, etc.), cette eau contaminée ruisselle alors jusqu’au réseau hydrographique naturel sans avoir été traitée : on risque ainsi de contaminer une source d’eau potable.

Précipitations et température : un équilibre délicat

Plus récemment, l’équipe du P^r Rodriguez s’est intéressée aux effets possibles des changements climatiques sur les concentrations en trihalométhanes dans l’eau sortant des usines de traitement de l’eau potable des régions les plus peuplées du Québec. En utilisant des modèles prédictifs basés sur des données de température, de précipitations et de concentration de matière organique dans l’eau, l’équipe prévoit une augmentation de la concentration en trihalométhanes pour tous les types de traitement de l’eau et toutes les stations d’où des échantillons avaient été prélevés pour les simulations informatiques. Ces résultats sont parmi les premiers obtenus à ce sujet, puisque la majorité des études sur les effets des changements climatiques sur l’eau potable se sont principalement intéressées aux questions microbiologiques. L’étude ne pouvait pas inclure dans son modèle les évènements extrêmes de précipitations et de température – ce que les opérateurs des usines de traitement craignent le plus, puisqu’il est difficile d’adapter le traitement à ces changements soudains.

Certains effets attendus ont des conséquences assez directes à prévoir : une diminution des précipitations entraîne une concentration des contaminants, des pics de chaleur encouragent la croissance de cyanobactéries toxiques (les algues bleues), des températures généralement plus chaudes mènent à une plus grande turbidité à cause de la matière organique abondante dans le bassin versant, tout comme le feront des pluies abondantes qui lessivent le couvert du sol. D’autres effets sont plus subtils et se contrebalancent parfois. Des températures plus chaudes au printemps et en automne signifient plus de précipitations liquides, mais aussi plus d’alternance de gel et dégel; de là, plus de sels sur les routes qui se retrouvera lessivé dans le réseau hydrographique et affectera la faune, la flore, le microbiote… 

L’augmentation en précipitations liquides et l’allongement de la période de croissance auront probablement un effet bénéfique sur le rendement agricole dont les besoins en irrigation sont une limite constante. Simultanément, l’augmentation des températures risque aussi d’attirer de nouvelles espèces invasives ou indésirables qu’il faudra contrecarrer avec, peut-être, de nouveaux pesticides qui aboutiront... eh oui, dans l’eau. Bref, même si les changements climatiques affecteront certainement le réseau hydrique du Québec, les modifications des activités humaines en réponse à ces changements auront certainement un impact tout aussi important.

L’adaptation des systèmes de traitement

Le Québec a cependant un avantage comparativement à d’autres régions du monde : nos systèmes de traitement utilisent déjà des techniques très diversifiées. En effet, les paramètres des différents traitements qui rendent potables les eaux naturelles aux caractéristiques diverses sont bien documentés depuis des décennies. Le traitement optimal adopté en pleine canicule et celui adopté en hiver diffèrent grandement, puisque les caractéristiques de l’eau changent aussi; certains traitements sont plus efficaces en eau froide, d’autres deviennent inutiles lorsque la turbidité atteint un certain seuil, etc. 

Le ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs prélève et fait analyser des milliers d’échantillons dans les usines de traitement de l’eau chaque année, au minimum chaque saison. Ces données sont ensuite déposées dans une banque accessible aux opérateurs qui peuvent s’y référer pour s’assurer du traitement à mettre en place selon les caractéristiques de l’eau. Cette variabilité saisonnière déjà bien documentée pourrait donc être un atout dans les périodes d’instabilité climatique à venir.

Le P^r Rodriguez souligne d’ailleurs que l’adaptation des systèmes de traitement jouera certainement un rôle clé dans la médiation des effets des changements climatiques sur la qualité de l’eau potable. « De nouvelles technologies vont immanquablement apparaître et nos systèmes de traitement vont continuer à évoluer. Les pays scandinaves sont déjà plutôt bien avancés dans la recherche sur les contaminants émergents et les nouvelles approches à utiliser, admet-il. Le Québec est un pays d’eau, mais si on attend trop, on va prendre du retard! »

Les changements climatiques auront des effets doubles sur la qualité de l’eau consommée par le citoyen. D’un côté, ils vont affecter directement l’eau à la source ainsi que les réactions chimiques qui peuvent se produire dans l’eau des canalisations. De l’autre côté, les opérateurs des systèmes de traitement vont se retrouver avec des conditions qui n’ont jamais été répertoriées et vont devoir improviser et adapter leurs traitements.

En supposant que les traitements pourront être adaptés pour maintenir la qualité de l’eau telle qu’on la connaît actuellement, il ne faudra pas non plus négliger les effets que les changements climatiques auront sur le réseau de distribution et l’eau (traitée) qu’il contient. « Le réseau de distribution, c’est très large comme terme! s’exclame le P^r Pelletier. Ça va des énormes conduites qui partent de la station de traitement jusqu’aux jonctions dans les vieux quartiers et la robinetterie qui a été installée sous l’évier de la cuisine! » La majorité des conduites principales des réseaux d'aqueduc québécois sont faites de fonte, de PVC (vinyle) ou de béton; des matériaux qui ont montré une bonne durabilité face au gel et qui résistent bien à la corrosion et à l’érosion par le débit d’eau. Dans les vieux quartiers ou les vieux bâtiments, on trouve encore parfois des jonctions de plomb qui doivent être changées lorsqu’elles atteignent un certain âge pour éviter qu’elles ne rejettent ce métal lourd neurotoxique dans l’eau. En même temps, on trouve encore sur le marché des conduites et de la robinetterie domestique en cuivre, un métal connu depuis l’Antiquité pour ses vertus antimicrobiennes, mais celles-ci sont dispendieuses. « L’activité et la nature même du système de distribution peuvent jouer un rôle important sur la qualité de l’eau que le citoyen va consommer. »

Dans l’aqueduc, il faut constamment garder l’équilibre entre la quantité et la qualité de l’eau; si le volume des conduites est trop grand pour la demande, l’eau risque de stagner et le chlore qu’elle contient va interagir avec le biofilm pour créer des composés de dégradation toxiques. Comme toute réaction chimique, celle-ci se produira plus rapidement à une plus haute température, indique le P^r Pelletier. L’augmentation de la température pourrait d’ailleurs influencer la croissance du biofilm présent sur les conduites ou même la matière organique résiduelle présente dans l’eau. La P^re Pelletier s’inquiète aussi des évènements extrêmes, comme les grands froids qui pourraient endommager des canalisations si le sol gèle plus profondément. Même de petites lésions peuvent être suffisantes pour menacer l’intégrité de la conduite et permettre l’infiltration d’eaux usées ou de microorganismes pathogènes. L’adaptation des systèmes de distribution de toute la province ne se fera pas non plus du jour au lendemain et si des installations plus complexes sont nécessaires, l’accessibilité à l’eau potable pourrait être diminuée ponctuellement dans certaines régions.

Et l’eau souterraine dans tout ça?

La majorité des recherches sur l’eau potable se sont intéressées aux eaux de surface qui abreuvent près de 80 % de la population du Québec. Cependant, l’utilisation des eaux souterraines, en puisant dans la nappe phréatique et ses veines, est de plus en plus fréquente, en particulier dans les régions rurales où les systèmes d’aqueduc sont restreints. L’avantage principal de cette eau est sa très faible concentration en matière organique qui la rend plus facile à traiter, même à domicile. Cette eau a une signature chimique bien différente de l’eau de surface; on y retrouve notamment une plus grande concentration en minéraux, certains toxiques à faibles doses, comme l’arsenic. On la qualifie souvent d’eau « vieille », puisqu’elle peut avoir séjourné dans la nappe phréatique pour des centaines voire des milliers d’années. Les connaissances sur le réseau hydrogéologique du Québec et du Canada sont encore limitées. Depuis 2011, le Réseau québécois sur les eaux souterraines a permis de rassembler les chercheurs et les données existantes, mais il reste encore beaucoup de travail avant de pouvoir obtenir une compréhension générale du réseau hydrogéologique.

En raison du manque d’études et de données, les chercheurs peinent encore à établir des scénarios concrets quant aux effets des changements climatiques sur la nappe phréatique. Quelques tendances semblent cependant se dessiner. Par exemple, puisque le niveau des aquifères du Québec est principalement maintenu par la recharge printanière à la fonte des neiges, des perturbations dans le cycle des précipitations légères et fréquentes risquent de mener à une diminution du volume d’eau. En effet, les précipitations violentes sont peu propices à la recharge des aquifères, puisque le sol ne parvient pas à absorber toute cette eau; celle-ci ruisselle donc et demeure plutôt en surface où elle sera soumise à l’évaporation. Les experts s’inquiètent aussi de l’utilisation abusive des eaux de surface qui, elles, sont nourries par l’aquifère souterrain. À l’inverse, des pompages excessifs dans un aquifère peu profond risquent d’entraîner l’assèchement de milieux humides et aquatiques et menacer la biodiversité. Enfin, l’aquifère d’eau douce est lui-même naturellement connecté au milieu marin. Dans les zones côtières de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent, le puisage excessif dans l’aquifère a déjà entraîné des évènements d’intrusion d’eau salée, non potable et de composition très différente que celle attendue dans un aquifère. Ce phénomène est rencontré de plus en plus fréquemment dans les zones côtières du monde entier et risque de s’accentuer avec la montée des océans. 

Bref, les effets des changements climatiques sur la qualité et l’accessibilité de l’eau potable au Québec sont multiples et il reste difficile de les prévoir avec certitude. D’après les experts, c’est l’action humaine qui affecte le plus la qualité de l’eau; l’adaptation aux changements climatiques ne fera probablement pas exception. Il faudra donc faire preuve d’ingéniosité et de prudence pour préserver l’accès à cette ressource essentielle, en passant par l’entretien et le renouvellement des systèmes, l’innovation et l’ajustement des normes de qualité. En ce sens, le P^r Rodriguez croit fermement que les efforts des citoyens pour protéger la ressource de la surconsommation et de la contamination par les déchets solides ou liquides pourraient êtrela clé d’une adaptation efficace et sans à-coups.

La qualité de l’eau consommée passe aussi par les actions au quotidien du consommateur. Il peut être judicieux de faire tester son eau par un laboratoire accrédité par le ministère de l’Environnement, surtout dans le cas de puits privés. Cette analyse permet de mieux cibler les solutions possibles et les filtres à utiliser, par exemple. Pour en savoir davantage sur la gestion de l’eau potable, visitez notre section Eau et environnement.