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Plan du chapitre

L'essentiel
1. Les ordures ménagères : définition et composition
Définition (Ordures ménagères)
Les ordures ménagères sont les déchets solides produits par les ménages (cuisine, emballages, papiers, objets usagés...) et collectés par les services de nettoiement. On parle aussi de déchets ménagers et assimilés. Elles se distinguent des déchets industriels, hospitaliers ou de chantier.
Définition (Matière biodégradable)
Une matière est biodégradable lorsque des êtres vivants décomposeurs (bactéries, champignons) peuvent la transformer en matière minérale (eau, dioxyde de carbone, sels minéraux). Cette transformation s'appelle la minéralisation.
Les ordures ménagères sont un mélange. On les range en grandes fractions :
| Fraction | Exemples | Nature et devenir possible |
|---|---|---|
| Matières organiques fermentescibles | épluchures, restes de repas, déchets de marché, déchets de jardin | biodégradables en quelques semaines ; compostables |
| Papiers et cartons | journaux, emballages en carton | biodégradables lentement ; recyclables |
| Plastiques | bouteilles, sachets, films | pratiquement non biodégradables ; certains sont recyclables |
| Verre | bouteilles, bocaux | non biodégradable ; recyclable |
| Métaux | canettes, boîtes de conserve | non biodégradables ; recyclables |
| Textiles | vêtements usagés | biodégradables en partie ; réutilisables |
| Déchets dangereux des ménages | piles, médicaments périmés, néons, restes de peinture, batteries | toxiques : à collecter séparément |
La composition d'un tas d'ordures varie avec le niveau de vie, les habitudes alimentaires, la saison et le type d'habitat. D'une manière générale, la fraction organique est la plus importante dans les pays à revenu faible ou intermédiaire, alors que la part des emballages (papier, carton, plastique) augmente avec la consommation. La quantité totale produite croît avec l'urbanisation et le niveau de consommation.
Remarque
Les chiffres des exercices (tonnages, concentrations, températures) sont fictifs : ils sont choisis pour t'entraîner à exploiter des documents, pas pour décrire une ville réelle. Les procédés industriels (méthanisation, incinération) sont présentés pour ta culture et pour comprendre les documents ; retiens surtout la nature des pollutions, le mécanisme du compostage, le principe de la décharge contrôlée et du tri.
2. Gérer les ordures : de la collecte au traitement
Les ordures suivent une chaîne : précollecte (bac, sac) puis collecte, transport (parfois via un centre de transfert), tri éventuel, traitement et enfin stockage du déchet ultime (celui qu'on ne sait plus traiter dans les conditions techniques et économiques du moment).
On classe les actions par ordre de priorité : 1) réduire à la source (moins d'emballages, pas de gaspillage) ; 2) réutiliser (réparer, donner, consigner) ; 3) recycler (tri puis transformation en matière première) ; 4) valoriser (compost, biogaz, chaleur) ; 5) éliminer ce qui reste, de préférence en décharge contrôlée.
La décharge sauvage et la décharge contrôlée.
- Une décharge sauvage (non contrôlée) reçoit les déchets sans protection du sol ni de l'eau : déchets éparpillés, brûlés à l'air libre, eau de pluie qui traverse le tas et s'infiltre.
- Une décharge contrôlée (centre d'enfouissement technique ; au Maroc, on parle de centre d'enfouissement et de valorisation) est conçue pour limiter la pollution : site choisi pour sa géologie (sol peu perméable, loin des nappes, des oueds et des habitations) ; fond et flancs imperméabilisés (couche d'argile compactée et membrane plastique) ; déchets compactés en couches recouvertes de terre ; réseau de drains qui collecte les lixiviats vers un bassin de traitement ; puits de captage du biogaz (brûlé en torchère ou valorisé) ; puits de contrôle (piézomètres) pour surveiller la nappe ; couverture finale végétalisée à la fermeture.
Définition (Lixiviat)
Le lixiviat est le liquide qui s'écoule d'un tas de déchets. Il se forme quand l'eau de pluie traverse les déchets et se charge de substances dissoutes, auxquelles s'ajoutent les jus de décomposition. Il est noirâtre, malodorant, riche en matière organique, en ammonium, en sels et en métaux lourds, et il contient des micro-organismes.
Définition (Biogaz)
Le biogaz est le mélange de gaz produit par la décomposition de la matière organique sans oxygène (conditions anaérobies), par exemple au cœur d'une décharge. Il contient environ 50 à 60 % de méthane , 35 à 45 % de dioxyde de carbone , et des traces de sulfure d'hydrogène (odeur d'œuf pourri) et d'autres gaz.
Dans une décharge, la composition du gaz évolue : au début, l'oxygène de l'air emprisonné est consommé par la respiration des micro-organismes (le augmente) ; puis le milieu devient anaérobie, des micro-organismes producteurs de méthane (les archées méthanogènes) s'installent, et le méthane devient le gaz principal.
Le compostage.
Définition (Compostage)
Le compostage est la transformation contrôlée, en présence d'oxygène, de la matière organique fermentescible par des micro-organismes (bactéries, champignons). Il produit du compost, matière stable, riche en humus, utilisable comme amendement du sol.
Les conditions sont : de l'oxygène (aération, retournement du tas), de l'humidité (le tas est humide comme une éponge essorée, environ 50 à 60 % d'eau), un mélange équilibré de matières riches en carbone (paille, feuilles sèches, cartons) et en azote (déchets de cuisine, tontes), et des morceaux de taille moyenne. La température du tas passe par quatre phases :
| Phase | Température | Ce qui se passe |
|---|---|---|
| Montée | de la température de l'air jusqu'à environ 55 °C | les micro-organismes attaquent les matières facilement dégradables et dégagent de la chaleur |
| Chaude (thermophile) | plus de 55 °C, jusqu'à 65-70 °C | activité intense ; hygiénisation : destruction de la plupart des germes pathogènes et des graines de mauvaises herbes |
| Refroidissement | de 55 °C à 30 °C environ | l'activité diminue, les champignons dégradent les matières plus résistantes |
| Maturation | proche de la température de l'air | formation d'humus, le compost devient stable |
La chaleur vient de la respiration des micro-organismes : l'oxydation de la matière organique libère de l'énergie dont une partie seulement est conservée sous forme d'ATP, le reste étant dissipé en chaleur (voir le chapitre sur la libération d'énergie). Le bilan s'écrit : matière organique énergie. La masse du tas diminue fortement (le carbone part sous forme de , l'eau s'évapore).
Si l'oxygène manque (tas tassé, trop humide), le milieu devient anaérobie : les fermentations anaérobies dominent, le tas chauffe peu et dégage des acides organiques, de l'ammoniac et du sulfure d'hydrogène (mauvaises odeurs) ainsi qu'un jus noirâtre.
Attention
Le compostage ne marche bien que si le tri à la source est bon. Des piles dans le tas donnent un compost contaminé par des métaux lourds, et le verre ou le plastique y restent comme corps étrangers : au lieu d'améliorer le sol, un tel compost le pollue.
La méthanisation. C'est la digestion anaérobie de déchets organiques dans une cuve fermée et chauffée : les micro-organismes produisent du biogaz (riche en méthane, utilisable pour la chaleur ou l'électricité) et un résidu, le digestat, utilisable comme engrais. C'est le même processus que dans une décharge, mais contrôlé et capté.
Le tri sélectif et le recyclage. Les déchets propres et triés (papier-carton, verre, métaux, plastiques) servent de matière première : le papier redevient de la pâte à papier, le verre est refondu, les métaux sont refondus (recycler l'aluminium demande beaucoup moins d'énergie que d'en produire à partir du minerai), les plastiques sont broyés puis transformés en granulés. Le recyclage économise des ressources et de l'énergie et réduit la masse à enfouir. Il suppose un tri correct, des filières de rachat et la participation des habitants.
L'incinération. Les ordures sont brûlées dans un four à plus de 850 °C. Le volume et la masse diminuent fortement, et la chaleur peut produire de la vapeur, puis de l'électricité ou du chauffage. Mais les fumées doivent être épurées (filtres, lavage des gaz : poussières, métaux lourds, dioxines, gaz acides), et il reste des mâchefers (utilisables en travaux publics après contrôle) et des cendres et résidus d'épuration des fumées, déchets dangereux à stocker spécialement. L'installation est coûteuse, et elle convient mal aux déchets très humides, riches en matière organique, dont le pouvoir calorifique est faible.
| Mode | Principe | Produits | Atout | Limite |
|---|---|---|---|---|
| Décharge contrôlée | enfouissement isolé du milieu | lixiviat, biogaz | simple, adaptée au déchet ultime | occupe de l'espace, demande un suivi long |
| Compostage | décomposition aérobie | compost, | valorise la matière organique | exige le tri à la source |
| Méthanisation | décomposition anaérobie contrôlée | biogaz, digestat | énergie et engrais | installation technique et coûteuse |
| Recyclage | transformation en matière première | matériaux recyclés | économise matières et énergie | exige tri et débouchés |
| Incinération | combustion | chaleur, mâchefers, fumées | réduit volume et masse | fumées à épurer, coût élevé |
3. Les pollutions liées aux ordures
Définition (Pollution)
Une pollution est une modification défavorable d'un milieu (eau, air, sol) due à l'introduction, par l'activité humaine, de substances ou d'énergie (chaleur, bruit, rayonnements) qui rendent ce milieu dangereux ou nuisible pour la santé, les êtres vivants ou les usages.
Le sol. Les déchets déposés sans protection, les piles et batteries (plomb, cadmium, mercure), les huiles et les plastiques dégradent le sol : perte de fertilité, contamination des cultures, métaux lourds qui s'accumulent. Le plastique est pratiquement non biodégradable : il se fragmente en microplastiques (morceaux de moins de 5 mm) qui persistent.
L'eau. Le lixiviat qui s'infiltre atteint la nappe phréatique (puits, forages) ou ruisselle vers les oueds, les lacs et la mer. Trois effets sont à retenir :
- Matière organique : les bactéries qui la dégradent consomment l'oxygène dissous. On la mesure par la DBO.
- Excès de nutriments (nitrates, phosphates, ammonium) : il provoque l'eutrophisation.
- Germes pathogènes et métaux lourds : maladies hydriques (diarrhées, typhoïde, choléra), intoxications.
Définition (DBO)
La demande biochimique en oxygène sur 5 jours est la quantité de dioxygène consommée en 5 jours, à 20 °C et à l'obscurité, par les micro-organismes pour dégrader la matière organique biodégradable contenue dans un litre d'eau. Elle s'exprime en mg d'oxygène par litre. Plus elle est élevée, plus l'eau est chargée en matière organique biodégradable.
Définition (Eutrophisation)
L'eutrophisation est l'enrichissement excessif d'un milieu aquatique en nutriments (nitrates, phosphates). Elle déclenche une succession d'événements : prolifération d'algues, mort et décomposition des algues par des bactéries aérobies qui consomment le dioxygène, puis manque d'oxygène (hypoxie) et mort des poissons et des invertébrés.
L'air. Le biogaz libéré contient du méthane, gaz à effet de serre (à masse égale bien plus actif que le ) et explosif (mélange inflammable entre 5 et 15 % de méthane dans l'air). Le sulfure d'hydrogène est toxique et malodorant. Le brûlage à l'air libre émet des fumées, des particules, du monoxyde de carbone et des dioxines. Les envols de poussières et de sacs plastiques s'ajoutent à ces nuisances.
Les êtres vivants et la santé. Les décharges attirent des vecteurs (rats, mouches, moustiques). Certains polluants non dégradables suivent la chaîne alimentaire :
Définition (Bioaccumulation et bioamplification)
La bioaccumulation est l'accumulation d'une substance dans un organisme au cours de sa vie, parce qu'il l'absorbe plus vite qu'il ne l'élimine. La bioamplification (ou biomagnification) est l'augmentation de la concentration de cette substance d'un maillon à l'autre de la chaîne alimentaire : les prédateurs situés en haut de la chaîne sont les plus exposés, les humains compris.
Les métaux lourds (mercure, cadmium, plomb) sont non biodégradables : ils restent dans les tissus. L'exemple le plus connu est celui de la maladie de Minamata (Japon), une intoxication au mercure par la consommation de poissons contaminés. Chez l'humain, le plomb provoque le saturnisme.
4. Les solutions : une gestion intégrée
- Prévenir : réduire les emballages, éviter les sacs plastiques à usage unique, limiter le gaspillage, réutiliser.
- Trier à la source, collecter séparément les déchets dangereux (piles, néons, médicaments, batteries, huiles).
- Valoriser : recyclage, compostage, méthanisation, utilisation du biogaz.
- Éliminer proprement : décharges contrôlées (étanchéité, collecte et traitement des lixiviats, captage du biogaz, surveillance de la nappe) ; fermeture et réhabilitation des décharges sauvages.
- Légiférer et éduquer : au Maroc, la loi 28-00 encadre la gestion des déchets et leur élimination ; le principe du pollueur-payeur et l'éducation à l'environnement complètent le dispositif.
Ces mesures s'inscrivent dans une démarche de développement durable : répondre aux besoins d'aujourd'hui sans compromettre ceux des générations futures.
Méthodes
Méthode 1 : Exploiter un tableau de composition de déchets
- Lis le titre et les unités (tonnes par jour, kilogrammes par habitant...).
- Calcule le total, puis le pourcentage de chaque fraction : . Vérifie que la somme fait 100 %.
- Repère la fraction dominante et regroupe les fractions selon leur devenir (compostable, recyclable, dangereuse, résiduelle).
- Relie chaque groupe à un traitement adapté et justifie.
Exemple. Sur 200 t de déchets, 120 t sont organiques : %. Cette fraction dominante est compostable ou méthanisable : un tri à la source est donc prioritaire.
Méthode 2 : Décrire, comparer, expliquer un document
- Décris : donne le sens de variation, avec des valeurs chiffrées (maximum, minimum, valeurs aux extrémités) et l'unité.
- Compare : confronte les valeurs à un témoin (point amont, valeur initiale) ou à une valeur de référence (norme).
- Explique : appuie-toi sur un mécanisme du cours (respiration des micro-organismes, dilution, adsorption, eutrophisation...).
- Conclus en une phrase qui répond à la question posée, et propose une mesure si on te le demande.
Exemple. « La concentration en nitrates passe de 95 mg/L à 50 m à 18 mg/L à 1 000 m : elle diminue de 81 %. Elle reste supérieure à celle du puits témoin (12 mg/L), donc l'eau est encore influencée par la décharge. »
Méthode 3 : Choisir et justifier un mode de traitement
- Identifie la nature du déchet : organique humide, matière recyclable propre, déchet dangereux, déchet combustible sec, déchet ultime.
- Applique la règle : organique compostage ou méthanisation ; recyclable propre tri et recyclage ; dangereux collecte spéciale ; combustible sec à bon pouvoir calorifique incinération avec valorisation ; déchet ultime décharge contrôlée.
- Justifie par les avantages et signale la limite (coût, tri indispensable, résidus).
Méthode 4 : Calculer un bilan de masse et un taux
- Écris ce qui est détourné de la décharge : masse recyclée, masse compostée.
- Calcule le reste à enfouir : .
- Convertis si besoin : une masse en tonnes par jour devient une masse par an en multipliant par 365.
- Calcule le taux : .
Exemple. Sur 100 t/j, on composte 40 t/j et on recycle 10 t/j : reste t/j, soit 50 % ; par an : t.
Méthode 5 : Expliquer une pollution par une chaîne de causes
- Pars de la cause (le rejet, la décharge, le polluant).
- Décris le mécanisme étape par étape, avec des connecteurs (« donc », « ce qui provoque »).
- Termine par la conséquence sur le milieu et sur les êtres vivants.
Exemple (eutrophisation). Apport de nitrates et de phosphates prolifération d'algues mort et décomposition des algues par des bactéries aérobies consommation du dioxygène dissous manque d'oxygène mort des poissons.
Exercices corrigés
Exercice 1 : Trier ses déchets
FacileDocument. Dix déchets d'un foyer : (a) épluchures de légumes ; (b) bouteille d'eau en plastique ; (c) pile bouton usagée ; (d) journal ; (e) canette en aluminium ; (f) bouteille en verre ; (g) restes de pain ; (h) médicaments périmés ; (i) tube néon usagé ; (j) sachet plastique.
- Classe chaque déchet : biodégradable (rapidement ou lentement) ou non biodégradable.
- Indique pour chacun la voie de traitement la plus adaptée parmi : compostage, recyclage, collecte spéciale des déchets dangereux, décharge contrôlée.
- Définis : pollution, lixiviat, compostage.
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1 et 2.
| Déchet | Biodégradable ? | Voie adaptée |
|---|---|---|
| (a) épluchures | oui, en quelques semaines | compostage |
| (b) bouteille plastique | non | recyclage après tri |
| (c) pile bouton | non | collecte spéciale (métaux lourds) |
| (d) journal | oui, lentement | recyclage du papier |
| (e) canette en aluminium | non | recyclage (refonte du métal) |
| (f) bouteille en verre | non | recyclage ou réemploi |
| (g) restes de pain | oui | compostage (ou réutilisation en alimentation animale) |
| (h) médicaments périmés | non (les substances actives persistent dans le milieu) | collecte spéciale (retour en pharmacie) |
| (i) tube néon | non | collecte spéciale (il contient du mercure) |
| (j) sachet plastique | non | recyclage si trié, à défaut décharge contrôlée ; mieux : ne pas en produire |
3. Une pollution est une modification défavorable d'un milieu (eau, air, sol) due à l'introduction par l'être humain de substances ou d'énergie qui le rendent nuisible pour la santé, les êtres vivants ou les usages. Le lixiviat est le liquide chargé de polluants qui s'écoule d'un tas de déchets, formé par l'eau de pluie qui traverse les déchets et par les jus de décomposition. Le compostage est la transformation contrôlée, en présence d'oxygène, de la matière organique par des micro-organismes en un produit stable, le compost, utilisable pour amender le sol.
Exercice 2 : La poubelle d'une ville
FacileDocument. Une ville produit 400 tonnes d'ordures ménagères par jour. Leur composition est donnée en tonnes par jour.
| Fraction | Matières organiques | Papiers et cartons | Plastiques | Verre | Métaux | Textiles | Autres (dont déchets dangereux) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masse (t/j) | 260 | 32 | 40 | 12 | 8 | 20 | 28 |
- Calcule le pourcentage de chaque fraction et vérifie le total.
- Calcule la masse et le pourcentage des matières recyclables (papiers-cartons, plastiques, verre, métaux).
- On composte toute la fraction organique. Sachant qu'une tonne de déchets organiques donne 0,4 tonne de compost, calcule la masse de compost obtenue par jour.
- Explique pourquoi un tri à la source est indispensable avant le compostage.
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1. Total : t/j, ce qui correspond bien à l'énoncé. Pourcentages :
| Fraction | Masse (t/j) | Pourcentage |
|---|---|---|
| Matières organiques | 260 | 65 % |
| Papiers et cartons | 32 | 8 % |
| Plastiques | 40 | 10 % |
| Verre | 12 | 3 % |
| Métaux | 8 | 2 % |
| Textiles | 20 | 5 % |
| Autres | 28 | 7 % |
La somme des pourcentages est %.
2. Recyclables : t/j, soit % (ou %).
3. Masse de compost : t/j. Les 156 t/j restants (260 − 104) sont perdus, essentiellement sous forme de et de vapeur d'eau, à cause de la respiration des micro-organismes et de la chaleur.
4. Si des piles, du verre, des plastiques ou des médicaments sont mélangés aux déchets organiques, le compost contient des métaux lourds et des corps étrangers. Épandu sur un champ, il polluerait le sol et les cultures et le métal pourrait entrer dans la chaîne alimentaire. Il faut donc séparer les matières organiques des autres déchets dès la source (dans le foyer ou au marché). Les matières organiques et recyclables représentent ensemble % du total : un bon tri permettrait en théorie de détourner une très grande part des déchets de la décharge.
Exercice 3 : Un tas de compost qui chauffe
MoyenDocument 1. Un tas de 2 000 kg de déchets organiques (épluchures, déchets de jardin, paille) est mis en compostage à l'air libre, retourné tous les 7 jours. La température de l'air est de 22 °C. On mesure la température au cœur du tas. À 60 jours, le tas pèse 900 kg.
| Jour | 0 | 2 | 4 | 7 | 12 | 20 | 30 | 45 | 60 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Température (°C) | 22 | 38 | 55 | 66 | 63 | 52 | 40 | 30 | 25 |
Document 2. Au 10e jour, on compare deux tas identiques : le tas A est retourné régulièrement, le tas B est très tassé et jamais retourné.
| Mesure au jour 10 | Tas A | Tas B |
|---|---|---|
| Température (°C) | 64 | 38 |
| Dioxygène dans le tas (% ; l'air en contient 21 %) | 15 | 3 |
| Odeur | terre de sous-bois | œuf pourri et ammoniac |
| Liquide noirâtre au pied du tas | non | oui |
- Décris l'évolution de la température dans le document 1 en distinguant trois phases.
- Explique l'origine de la chaleur dégagée.
- Calcule la perte de masse du tas en pourcentage et explique-la.
- Compare les tas A et B et explique les différences.
- Précise l'intérêt sanitaire de la phase à plus de 55 °C.
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1. Phase de montée : la température passe de 22 °C (jour 0) à 55 °C (jour 4). Phase chaude : elle atteint un maximum de 66 °C au jour 7, puis reste au-dessus de 55 °C jusqu'au jour 18 environ (63 °C au jour 12 ; par interpolation entre 63 °C au jour 12 et 52 °C au jour 20, on passe sous 55 °C vers le jour 18), soit une durée d'environ deux semaines à plus de 55 °C. Phase de refroidissement et de maturation : elle diminue ensuite à 52 °C (jour 20), 40 °C (jour 30), 30 °C (jour 45), puis 25 °C au jour 60, valeur proche de la température de l'air (22 °C) : le tas ne chauffe plus, le compost est stable.
2. Les bactéries et les champignons décomposeurs respirent : ils oxydent la matière organique avec le dioxygène de l'air et libèrent du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie. Une partie seulement de cette énergie est stockée dans l'ATP ; le reste est dissipé sous forme de chaleur. Comme le tas est volumineux et isolant, la chaleur s'y accumule et la température monte. Quand la matière facilement dégradable est épuisée, l'activité des micro-organismes diminue et la température redescend.
3. Perte de masse : %. Le tas ne conserve que 45 % de sa masse. Cette perte correspond à la minéralisation : le carbone de la matière organique est rejeté sous forme de par la respiration, et une partie de l'eau est évaporée par la chaleur ; ces produits gazeux quittent le tas.
4. Le tas A est bien aéré : son taux de dioxygène (15 %) reste proche de celui de l'air, la respiration aérobie est active, d'où une température élevée (64 °C) et peu d'odeurs. Le tas B est tassé : le dioxygène (3 %) y est presque épuisé, le milieu est anaérobie. Les micro-organismes réalisent des fermentations anaérobies, qui libèrent peu d'énergie (donc peu de chaleur : 38 °C seulement) et produisent des composés malodorants (acides organiques, ammoniac, sulfure d'hydrogène) ainsi qu'un jus noirâtre (lixiviat). L'aération (retournement) est donc une condition indispensable d'un bon compostage.
5. Maintenir plus de 55 °C pendant plusieurs jours détruit la plupart des germes pathogènes (bactéries, œufs de parasites) et des graines de mauvaises herbes : le compost est hygiénisé et peut être utilisé sans danger comme amendement, par exemple au potager.
Exercice 4 : Une décharge et les puits voisins
MoyenDocument. Une décharge non contrôlée est installée sur un sol sableux très perméable. On analyse l'eau de puits situés dans le sens d'écoulement de la nappe, à des distances croissantes de la décharge, et d'un puits témoin placé en amont de la décharge. Valeurs de référence pour l'eau de boisson (recommandations de l'OMS) : nitrates 50 mg/L au maximum ; plomb 10 µg/L au maximum ; coliformes fécaux : absence dans 100 mL.
| Puits | Nitrates (mg/L) | Ammonium (mg/L) | Conductivité (µS/cm) | Coliformes fécaux (par 100 mL) | Plomb (µg/L) |
|---|---|---|---|---|---|
| Témoin, 200 m en amont | 12 | 0,05 | 640 | 0 | 1 |
| Aval, 50 m | 95 | 14,5 | 3 900 | 1 200 | 38 |
| Aval, 200 m | 62 | 3,2 | 1 900 | 150 | 12 |
| Aval, 500 m | 34 | 0,4 | 1 050 | 8 | 3 |
| Aval, 1 000 m | 18 | 0,1 | 720 | 0 | 1 |
- Décris l'évolution des paramètres en fonction de la distance.
- Explique le rôle du puits témoin et déduis l'origine de la pollution.
- Indique les puits dont l'eau respecte les trois valeurs de référence.
- Explique la diminution des concentrations quand on s'éloigne de la décharge.
- Propose trois mesures pour éviter une telle pollution.
Voir le corrigé
1. Tous les paramètres sont maximaux à 50 m de la décharge (nitrates 95 mg/L, ammonium 14,5 mg/L, conductivité 3 900 µS/cm, 1 200 coliformes fécaux par 100 mL, plomb 38 µg/L), puis ils diminuent régulièrement quand la distance augmente. À 1 000 m, on retrouve des valeurs proches de celles du témoin : 18 contre 12 mg/L pour les nitrates, 0,1 contre 0,05 mg/L pour l'ammonium, 720 contre 640 µS/cm pour la conductivité, 0 coliforme, 1 µg/L de plomb. Par exemple, les nitrates diminuent de % entre 50 m et 1 000 m.
2. La nappe s'écoule de l'amont vers l'aval : le puits témoin, situé en amont, n'est pas influencé par la décharge. Il donne les valeurs naturelles de l'eau de la nappe. À 50 m en aval, les nitrates sont environ 8 fois plus élevés (), la conductivité environ 6 fois (), le plomb 38 fois, et des coliformes fécaux apparaissent alors qu'il n'y en a pas dans le témoin. Ces écarts s'expliquent par l'infiltration de lixiviat, chargé en matière organique azotée, en sels dissous, en métaux lourds et en micro-organismes d'origine fécale. La décharge est donc la source de la pollution.
3. Nitrates ( mg/L), plomb ( µg/L), coliformes (0). Témoin : 12 mg/L, 1 µg/L, 0 : conforme. 50 m : 95 mg/L, 38 µg/L, 1 200 : aucune valeur respectée. 200 m : 62 mg/L, 12 µg/L, 150 : aucune. 500 m : 34 mg/L et 3 µg/L respectent la limite, mais 8 coliformes par 100 mL : non conforme (germes). 1 000 m : 18 mg/L, 1 µg/L, 0 : conforme. Seuls le témoin et le puits à 1 000 m respectent les trois valeurs. Même quand la chimie est correcte, la présence de coliformes fécaux rend l'eau impropre à la boisson sans traitement, car elle indique une contamination fécale et un risque de pathogènes.
4. En s'éloignant, le lixiviat est dilué par l'eau de la nappe. Le sol joue aussi un rôle de filtre, même s'il est sableux : les particules d'argile et la matière organique qu'il contient retiennent (adsorbent) une partie des métaux et de l'ammonium, les bactéries sont filtrées et meurent dans un milieu qui leur est défavorable, et les micro-organismes du sol dégradent une partie de la matière organique. L'ammonium diminue beaucoup plus que les nitrates (divisé par contre pour les nitrates), car il est retenu par le sol et en partie transformé en nitrates par des bactéries (nitrification). Cette auto-épuration a des limites : elle ne protège pas les puits proches, et la zone polluée s'étend avec le temps.
5. Trois mesures parmi d'autres : (i) choisir un site à sol imperméable, loin des nappes et des puits, et imperméabiliser le fond (argile et membrane) ; (ii) collecter et traiter les lixiviats par un réseau de drains et un bassin ; (iii) trier à la source pour exclure piles et autres déchets dangereux, et installer des piézomètres pour surveiller la nappe. On peut aussi fermer et réhabiliter les décharges sauvages et établir un périmètre de protection autour des puits.
Exercice 5 : Le biogaz d'une décharge
MoyenDocument 1. Composition (en % du volume) du gaz prélevé dans une décharge contrôlée à différentes dates après l'enfouissement.
| Date | Méthane | Dioxyde de carbone | Diazote | Dioxygène | Autres gaz |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 semaine | 0 | 20 | 64 | 15 | ? |
| 6 mois | 12 | 70 | 14 | 1 | ? |
| 3 ans | 55 | 40 | 3 | 0 | ? |
| 15 ans | 52 | 43 | 3 | 0 | ? |
Document 2. Une installation capte 600 m³ de biogaz par heure sur cette décharge à 15 ans. Un mètre cube de méthane brûlé libère environ 10 kWh de chaleur. Le moteur transforme 35 % de cette énergie en électricité. Un foyer consomme 2 500 kWh d'électricité par an. L'installation fonctionne sans arrêt toute l'année (365 jours).
- Complète la colonne « Autres gaz ».
- Décris et explique l'évolution de la composition du gaz.
- Montre que le biogaz est un danger et une source de pollution s'il est rejeté dans l'air.
- Calcule le volume de méthane capté par heure, l'énergie électrique produite par jour et par an, et le nombre de foyers alimentés.
- Explique l'intérêt de brûler le méthane en torchère même quand on ne le valorise pas.
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1. Les pourcentages totalisent 100 : « Autres gaz » . 1 semaine : % ; 6 mois : % ; 3 ans : % ; 15 ans : %.
2. Le dioxygène passe de 15 % (1 semaine) à 1 % (6 mois) puis 0 : il est consommé par la respiration des micro-organismes aérobies, qui produit du ; les fermentations de la matière organique en produisent aussi, ce qui explique que le monte à 20 % puis 70 %. Le diazote diminue de 64 % à 3 % : c'était l'azote de l'air emprisonné au moment de l'enfouissement, qui est ensuite dilué et chassé par les gaz produits. Quand l'oxygène a disparu, le milieu est anaérobie : des archées méthanogènes s'installent et produisent du méthane, qui passe de 0 % à 12 % (6 mois) puis 55 % (3 ans) et se stabilise autour de 52 % (15 ans) ; le redescend à 40-43 % et se maintient. La décharge évolue donc d'un milieu aérobie vers un milieu anaérobie producteur de méthane.
3. Le méthane est inflammable et explosif entre 5 et 15 % dans l'air : un gaz qui s'accumule dans un local voisin peut provoquer un incendie ou une explosion. Rejeté dans l'air, le méthane est un gaz à effet de serre, à masse égale bien plus actif que le dioxyde de carbone : il contribue au réchauffement climatique. Les « autres gaz » comme le sulfure d'hydrogène sont toxiques et malodorants : nuisances pour les riverains.
4. Volume de méthane : m³ par heure. Énergie thermique : kWh par heure. Énergie électrique : kWh par heure, soit kWh par jour et kWh par an. Nombre de foyers : foyers.
5. En brûlant le méthane en torchère (), on le transforme en et en eau. On supprime le risque d'explosion et une grande partie des odeurs, et on réduit l'effet de serre, puisque le est un gaz à effet de serre moins puissant que le méthane à masse égale. Ce gaz carbonique provient de matière organique récemment fabriquée par la photosynthèse, contrairement au carbone d'un combustible fossile.
Exercice 6 : Un métal qui remonte la chaîne alimentaire
DifficileDocument. Une lagune reçoit les eaux de ruissellement d'une décharge non contrôlée. On mesure la concentration en mercure dans plusieurs compartiments (on assimile 1 litre d'eau à 1 kg).
| Compartiment | Niveau trophique | Concentration en mercure (µg/kg) |
|---|---|---|
| Eau de la lagune | / | 0,02 |
| Phytoplancton | producteurs | 4 |
| Zooplancton | consommateurs de 1er ordre | 20 |
| Petits poissons planctonophages | consommateurs de 2e ordre | 90 |
| Grands poissons carnassiers | consommateurs de 3e ordre | 810 |
- Calcule le facteur de concentration entre chaque niveau successif, puis entre l'eau et les grands poissons.
- Définis la bioaccumulation et la bioamplification et montre-les à partir du document.
- Explique pourquoi le mercure s'accumule dans les organismes et ne disparaît pas.
- Un seuil sanitaire de 500 µg/kg est fixé pour l'exercice. Quelles espèces le dépassent ? Quelle conséquence pour le consommateur ?
- Indique une origine domestique de ce métal et la mesure qui permet de limiter la pollution.
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1. Facteurs : phytoplancton / eau ; zooplancton / phytoplancton ; petits poissons / zooplancton ; grands poissons / petits poissons . Entre l'eau et les grands poissons : fois.
2. La bioaccumulation est l'accumulation d'une substance dans un organisme au cours de sa vie, parce que l'entrée dépasse la sortie : ici, le phytoplancton contient 200 fois plus de mercure que l'eau qui l'entoure. La bioamplification est l'augmentation de la concentration d'un maillon à l'autre de la chaîne alimentaire : la concentration passe de 4 à 20, 90 puis 810 µg/kg à chaque niveau, soit un facteur supérieur à 1 à chaque étape.
3. Le mercure est un élément chimique : il ne peut pas être décomposé par les décomposeurs (non biodégradable). Il se fixe sur les protéines des tissus (en particulier sous forme de méthylmercure, produit par des bactéries des sédiments, très facilement absorbé) et il est éliminé très lentement. Un prédateur mange de nombreuses proies, dont chacune contient du mercure : il absorbe donc beaucoup plus de mercure qu'il n'en élimine. Plus on monte dans la chaîne, plus la concentration est élevée.
4. Seuls les grands poissons carnassiers (810 µg/kg, soit fois le seuil) dépassent 500 µg/kg ; les petits poissons (90) le respectent. Un consommateur régulier de grands poissons de cette lagune s'expose à une intoxication chronique, par exemple des troubles neurologiques ; le risque est particulièrement important pour les enfants et les femmes enceintes. Il faut donc surveiller la qualité des poissons pêchés et limiter la consommation des grands prédateurs.
5. Le mercure se trouve dans certains néons et ampoules fluocompactes, des thermomètres cassés et des piles anciennes. Il faut les collecter séparément des ordures ménagères et les confier à une filière de traitement des déchets dangereux, pour ne pas les envoyer dans une décharge où le ruissellement et le lixiviat les entraîneraient vers les eaux.
Exercice 7 : Une rivière sous un rejet de lixiviat
Type BacDocument 1. Une rivière reçoit en un point R le lixiviat d'une décharge non contrôlée. On mesure, en début d'après-midi, plusieurs paramètres en amont et en aval du rejet.
| Station | Dioxygène dissous (mg/L) | DBO (mg/L) | Nitrates (mg/L) | Phosphates (mg/L) | Chlorophylle a (µg/L) |
|---|---|---|---|---|---|
| Amont (1 km avant R) | 8,6 | 2 | 8 | 0,05 | 3 |
| R + 100 m | 1,8 | 46 | 24 | 1,1 | 4 |
| R + 5 km | 1,2 | 28 | 31 | 0,9 | 40 |
| R + 15 km | 4,0 | 10 | 26 | 0,6 | 135 |
| R + 30 km | 6,8 | 4 | 14 | 0,2 | 40 |
La chlorophylle a est un pigment des algues microscopiques : sa concentration renseigne sur leur abondance.
Document 2. Observations de la faune et de la flore.
| Station | Observations |
|---|---|
| Amont | larves d'éphémères et de plécoptères, poissons exigeants en oxygène |
| R + 100 m | eau grise et malodorante ; uniquement des vers tubifex et des larves de chironomes rouges ; aucun poisson |
| R + 5 km | mêmes espèces ; eau trouble |
| R + 15 km | eau verte, algues microscopiques et algues filamenteuses très abondantes ; poissons morts retrouvés au lever du jour |
| R + 30 km | retour de larves d'éphémères et de petits poissons |
- Décris l'évolution du dioxygène dissous et de la DBO de l'amont à R + 30 km.
- Explique la chute du dioxygène au niveau du rejet.
- Montre qu'une eutrophisation se développe en aval et explique l'enchaînement des événements.
- Explique le retour progressif des valeurs vers la normale.
- Interprète le document 2 et explique la mortalité de poissons au lever du jour.
- Propose trois mesures pour réduire cette pollution.
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1. Le dioxygène dissous passe de 8,6 mg/L en amont à 1,8 mg/L à R + 100 m (soit une baisse de %), atteint un minimum de 1,2 mg/L à R + 5 km, puis remonte à 4,0 mg/L à R + 15 km et 6,8 mg/L à R + 30 km. La DBO suit l'évolution inverse : elle passe de 2 mg/L en amont à un maximum de 46 mg/L à R + 100 m (23 fois plus), puis diminue à 28, 10 puis 4 mg/L à R + 30 km.
2. Le lixiviat est très riche en matière organique biodégradable, comme le montre la DBO de la rivière, qui passe de 2 mg/L en amont à 46 mg/L juste après le rejet. Pour la dégrader, les bactéries aérobies respirent et consomment le dioxygène dissous plus vite que la rivière ne le renouvelle par échange avec l'air : sa concentration chute. Le dioxygène est donc consommé au niveau du rejet, ce qui explique le déficit en oxygène.
3. Les nitrates (8 puis 24 et 31 mg/L) et les phosphates (0,05 puis 1,1 mg/L, soit 22 fois plus) augmentent fortement après le rejet : ce sont des nutriments des algues. La chlorophylle a, stable à 3-4 µg/L à l'amont et à R + 100 m, atteint 40 µg/L à R + 5 km et un maximum de 135 µg/L à R + 15 km (45 fois la valeur d'amont) : il y a prolifération d'algues, avec un décalage dû au temps que mettent les algues à se multiplier pendant que l'eau s'écoule vers l'aval. Les phosphates (0,6 puis 0,2 mg/L à R + 15 km et R + 30 km) et les nitrates (26 puis 14 mg/L) diminuent ensuite, car les algues les consomment et que l'eau se dilue. L'enchaînement est : apport de nutriments, prolifération d'algues, mort des algues, décomposition par des bactéries aérobies qui consomment le dioxygène, manque d'oxygène : c'est l'eutrophisation.
4. Plus on s'éloigne du rejet, plus la rivière se purifie : la matière organique est dégradée par les micro-organismes (la DBO baisse de 46 à 4 mg/L), une partie de la charge sédimente, le lixiviat est dilué par des affluents, et le dioxygène est renouvelé par les échanges avec l'air (surtout dans les zones agitées) et par la photosynthèse des algues. C'est l'auto-épuration. À R + 30 km, le dioxygène (6,8 mg/L) se rapproche de la valeur amont (8,6 mg/L).
5. Le document 2 montre une succession d'indicateurs biologiques. Les larves d'éphémères et de plécoptères et les poissons exigeants en oxygène sont sensibles à la pollution : leur présence en amont indique une eau bien oxygénée et peu polluée. Les vers tubifex et les larves de chironomes rouges tolèrent les eaux pauvres en oxygène et chargées en matière organique : leur présence seule à R + 100 m et R + 5 km indique une forte pollution organique. Le retour des éphémères et des petits poissons à R + 30 km confirme la reprise de la qualité de l'eau. À R + 15 km, les poissons morts au lever du jour s'expliquent ainsi : les mesures ont été faites en début d'après-midi, quand la photosynthèse des algues produit du dioxygène ; la nuit, les algues cessent de photosynthétiser mais continuent de respirer, comme les bactéries qui décomposent les algues mortes, donc le dioxygène chute sous le seuil vital des poissons.
6. (i) Supprimer la décharge sauvage et la remplacer par une décharge contrôlée avec drains, étanchéité et traitement des lixiviats. (ii) Traiter les rejets avant leur arrivée à la rivière (bassin de décantation, lagunage). (iii) Réduire les apports de nutriments et de matière organique par le tri à la source et le compostage des déchets organiques, et surveiller la rivière (dioxygène, DBO, nutriments, indicateurs biologiques).
Exercice 8 : Quelle stratégie pour une ville ?
Type BacDocument 1. Une ville produit 250 tonnes d'ordures par jour : 150 t de matières organiques, 55 t de matières recyclables (papier-carton, plastiques, verre, métaux) et 45 t d'autres déchets (déchets dangereux des ménages, gravats, cendres).
Document 2. Trois scénarios sont comparés.
- Scénario A : tous les déchets vont dans une décharge non contrôlée.
- Scénario B : tous les déchets vont dans une décharge contrôlée (étanchéité, collecte des lixiviats, captage du biogaz), sans tri.
- Scénario C : tri à la source ; 50 % des matières recyclables sont recyclées ; 70 % des matières organiques sont compostées ; le reste va en décharge contrôlée. On néglige les refus de tri et de compostage.
Document 3. Comparaison qualitative.
| Critère | Scénario A | Scénario B | Scénario C |
|---|---|---|---|
| Pollution du sol et de la nappe | forte (lixiviat non collecté) | faible si l'exploitation est correcte | faible, et moins de lixiviat |
| Pollution de l'air | forte (biogaz libéré, brûlis fréquents) | réduite (biogaz capté) | plus réduite encore (moins de matière organique enfouie) |
| Ressources valorisées | aucune | biogaz seulement | recyclables, compost, biogaz |
| Exigences | faibles | investissement et suivi | investissement, tri par les habitants, débouchés |
- Calcule la masse enfouie par jour et par an dans chaque scénario, puis la réduction obtenue par le scénario C.
- Calcule la masse de compost produite par jour dans le scénario C, sachant qu'une tonne de déchets organiques donne 0,4 tonne de compost.
- Compare les scénarios en utilisant les documents.
- Recommande un scénario en discutant les conditions de réussite et les limites.
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1. Scénarios A et B : tout est enfoui, soit 250 t/j, c'est-à-dire t par an. Scénario C : masse recyclée t/j ; masse compostée t/j ; reste enfoui t/j, soit t par an (environ 42 900 t). C'est % de la masse totale : la réduction est de 53 %, soit t de moins par an.
2. Compost : t par jour.
3. Le scénario A est le plus polluant : le lixiviat s'infiltre vers la nappe et les oueds, le biogaz (méthane, gaz à effet de serre, explosif) est libéré dans l'air, et rien n'est valorisé ; ses « avantages » (aucun investissement) sont payés par des coûts sanitaires et environnementaux. Le scénario B limite les pollutions du sol, de l'eau et de l'air grâce à l'étanchéité, aux drains et au captage du biogaz, mais il enfouit toute la masse. Le scénario C enfouit 53 % de déchets en moins, produit du compost et des matériaux recyclés, et comme moins de matière organique est enfouie, il y a moins de lixiviat et de biogaz à gérer.
4. Je recommande le scénario C, car il réduit le plus les pollutions et valorise les déchets (compost, recyclage, biogaz) : c'est le plus proche de la hiérarchie « réduire, réutiliser, recycler, valoriser, éliminer ». Il exige un investissement (centre de tri, plateforme de compostage, décharge contrôlée) et le tri par les habitants : sans éducation, collecte séparée et débouchés pour le compost et les matériaux recyclés, il échoue. Il reste un déchet ultime (47 %) à enfouir : la décharge contrôlée reste nécessaire, avec captage du biogaz et traitement des lixiviats. En attendant, le scénario B est un minimum acceptable ; le scénario A doit être abandonné.
QCM
Une réponse, puis l'explication : les questions ratées sont gardées dans Mes pièges.
Lancer le quiz du chapitreErreurs fréquentes
- Confondre décharge sauvage et décharge contrôlée : la décharge contrôlée est étanche, drainée, avec captage du biogaz et surveillance de la nappe ; une décharge sauvage n'a aucune de ces protections. Ne dis pas « une décharge pollue toujours » sans préciser.
- Confondre lixiviat et biogaz : le lixiviat est un liquide qui pollue l'eau et le sol ; le biogaz est un gaz qui pollue l'air. Les deux viennent de la décomposition des déchets.
- Dire que le compostage se fait sans oxygène : il est aérobie. Sans oxygène, on obtient des fermentations anaérobies (odeurs, peu de chaleur) ; la méthanisation, elle, est volontairement anaérobie.
- Penser que « biodégradable » veut dire « sans danger » : de la matière organique en excès peut polluer (eutrophisation, consommation du dioxygène, lixiviat). Un produit biodégradable peut aussi être toxique à forte dose.
- Croire que l'incinération fait disparaître les déchets : il reste des mâchefers, des cendres dangereuses et des fumées à épurer.
- Confondre bioaccumulation et bioamplification : la première se produit dans un organisme, la seconde le long de la chaîne alimentaire. Pour la citer, il faut des valeurs de concentration de plusieurs niveaux trophiques.
- Confondre eutrophisation et pollution toxique : l'eutrophisation vient d'un excès de nutriments (nitrates, phosphates), pas d'un poison ; la mort des poissons est due au manque de dioxygène.
- Décrire un document sans chiffres ni comparaison : « ça augmente » ne suffit pas ; donne les valeurs, l'unité, et compare à un témoin ou à une norme avant d'expliquer.
À retenir
- Les ordures ménagères sont un mélange : matière organique (souvent la fraction dominante), papier-carton, plastiques, verre, métaux, textiles et déchets dangereux ; leur composition varie avec le niveau de vie.
- Ordre de priorité : réduire, réutiliser, recycler, valoriser, éliminer ; seul le déchet ultime est enfoui.
- Une décharge contrôlée associe site à sol peu perméable, étanchéité, drains pour les lixiviats, captage du biogaz et surveillance de la nappe ; la décharge sauvage ne fait rien de tout cela.
- Le lixiviat pollue le sol et l'eau (matière organique, nitrates, métaux lourds, germes) ; le biogaz (méthane et ) pollue l'air, c'est un gaz à effet de serre et il est explosif.
- Le compostage est une décomposition aérobie : la chaleur vient de la respiration des micro-organismes (phase à plus de 55 °C = hygiénisation) ; il exige aération, humidité et tri à la source.
- La DBO mesure la matière organique biodégradable ; l'eutrophisation enchaîne nutriments, algues, mort des algues, consommation du dioxygène, asphyxie.
- Les métaux lourds (mercure, plomb, cadmium) ne sont pas biodégradables : ils subissent la bioaccumulation et la bioamplification le long des chaînes alimentaires.
- Les piles, néons, médicaments et autres déchets dangereux se collectent séparément.
- Pour exploiter un document : décrire avec des valeurs, comparer à un témoin ou à une norme, expliquer par un mécanisme, conclure.
Mes notes
Tes notes restent sur cet appareil.
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