Analyse des eaux de la Senne

1. Analyse des eaux de la Senne Dossier 2002-2003 ENTRER

2. Menu Principal • Introduction • Mesures sur le terrain • Stations d’épuration • Références bibliographiques • Remerciements et projet • Quitter

3. Introduction • Les sources de la Senne1 • Les cartes de la Senne • Le canal de Willebroek2 • Photos des lieux de prélèvements • A quoi servait la Senne3 ? • Pourquoi analyser les eaux d’une rivière4 ? • Choix des stations • Retour au menu principal

4. Les sources de la Senne La source de la Senne est constituée d’une multitude de sources. On les trouve au chemin de Naast . On trouve le ruisseau du Ceriseau suivi du ruisseau du Bouret ( couche de limon sur de l’argile  sous eaux ) Le ruisseau du Profond Rieu se situe après le carrefour Saint Hubert. Par une route à gauche, on atteint la Houssière où l’on trouve encore du sable bruxellien . La carrière Saint Vincent est souvent pleine d’eau à cause des nombreuses sources de la Senne . En quittant la rue Saint Vincent, on rencontre le ruisseau des Prés Merk . Il faut voir la source au printemps parce qu’on utilise la technique du faux cardage ( coupe avec une faux spéciale, coupe tardive pour respecter l’environnement ) Pour savoir où le ruisseau se trouve, il faut suivre les orties . Si on veut voir la source il faut venir au printemps. Au Moyen Age, la Senne s’appelait Quenast. Les moulins à vent de Soignies servaient à pomper l’eau des carrières car dès qu’on creusait on tombait sur des nappes phréatiques . La Senne est accessible à Valet Maquet . L’église d’Horrues se trouve sur un promontoire . La Gageole draine toutes les sources de la région de Neufville vers la Senne . La Gageole se jette dans la Senne à hauteur de la chaussée d’Enghien ; On trouve des schistes du Silurien ( ère primaire ) à Rebecq Rognon près du pont à cinq arches. Suite

5. Les sources de la Senne Retour

6. La Senne La Senne est une rivière typiquement ‘belge’ qui s’écoule sur près de 100 Km au travers des trois régions. Elle  fait partie du bassin oriental de l’Escaut.  Durant plusieurs siècles, elle a constitué pour toute cette région une artère vitale, source de développement et de progrès…  Mais aujourd’hui, tous semblent avoir oublié ce que cette rivière leur apporta. Suivant Retour

7. Il y a plus de 1000 ans, la Senne était une rivière grâcieuse, formant de nombreux méandres et îlots, très poissonneuse et où fleurissait abondamment l’iris jaune, symbole de la Région de Bruxelles Capitale.  Au V ème siècle, sur ces îlots (et notamment l’îlot Saint Géry) et terres marécageuses les francs fondèrent ‘Bruoscella’ (la maison dans le marais), village agricole qui devint plus tard Bruxelles.  Pendant longtemps, ses habitants utilisèrent la Senne, tant pour la pêche que pour la navigation. Dès le X ème siècle, un port se tenait au cœur de Bruxelles.  De très nombreux moulins à eau, étangs, barrages, installés sur la Senne et ses affluents, ont permis le développement économique, urbanistique et social de Bruxelles.  Précédent Suivant

8. La Senne formait à cette époque deux bras principaux dans Bruxelles, se séparant au hameau d'Aa (Anderlecht), ainsi que de nombreux embranchements secondaires, naturels ou artificiels (notamment la 'petite Senne' et divers fossés des fortifications).  Cette situation a radicalement changé au XIXème siècle: les crues de la Senne occasionnaient de nombreux dégâts dans Bruxelles, d’autant qu’on laissait de moins en moins de place à la rivière pour épandre ses sautes d’humeur redoutables et redoutées.  De plus, les quantités croissantes d’eaux usées (voire d’immondices) rejetées par les habitations et plus tard par l'industrie (notamment les blanchisseries, teintureries, vanneries, brasseries, tanneries…), transformèrent la rivière en égout à ciel ouvert, à l'origine d'épidémies sporadiques Précédent Suivant

9. Les odeurs nauséabondes qui s'en dégageaient sont particulièrement marquées lors des basses-eaux.  Dès 1434, la Senne est canalisée pour la navigation. Mais à la création du canal de Bruxelles au Rupel en 1561, elle perd cette fonction.  Sous l'impulsion de Jules Anspach, bourgmestre de Bruxelles, les premiers travaux de "voûtement" de la Senne seront réalisés de 1867 à 1877. La Senne est voûtée entre 'la gare du midi et la gare du nord', les maisons et ruelles insalubres détruites et des grands boulevards ‘à la Parisienne’ construits sur l'ancien lit (les actuels boulevards du Midi, Lemonnier et  Anspach, ainsi que tous les bâtiments qui les enserrent).  Précédent Retour

10. Carte 1 Suite

11. Carte 2 Réalisation de la coordination Senne, éditée avec le soutien de la Région de Bruxelles-Capitale Suite

12. Carte 3 Station 3 1)Représentation du tracé de la Senne (tronçon Rebecq-Tubize) d’après la carte topographique Rebecq-Tubize (39 1-2) Tubize Station 2 Vers Bruxelles Station1 :Senne à Rebecq Station2 :Senne à Tubize pompier Station3 :Senne à Tubize ville ( Scandiano ) Quenast Rebecq Station 1 Suite

13. Carte 4 • Station 5 Trajet de la Senne de la source jusqu’à la sortie de Bruxelles • Station 4 • Station 3 • Station 2 • Station 1 Retour

14. Le canal de Willebroek Vers le Nord... C'est dans les années 1550, alors que le cours sinueux de la Senne ne se prêtait guère à la navigation et que les bruxellois voulaient éviter de payer des taxes à la ville de Malines qu'est prise la décision de creuser le canal de Willebroek (mieux connu sous le nom de canal maritime de Bruxelles au Rupel). Un nom qui devrait changer puisqu'à l'occasion de la mise en service de l'écluse de mer de Hingene-Bornem: Bruxelles, port de mer, est maintenant directement reliée à l'Escaut et à la mer du Nord par le Canal maritime de Bruxelles à l'Escaut. Cette voie d'eau est de grande importance pour l'économie bruxelloise (ainsi que de toutes les communes situées sur son parcours: Willebroeck, Kapelle-op-den-Bos, Vilvoorde) et sert aussi à éviter les inondations en cas de crue de la Senne. Vers le Sud... Le canal de Charleroi Bruxelles permet à des péniches de 1 250 T de naviguer entre Bruxelles, Charleroi, Dunkerque, Liège et Lille grâce à d'impressionantes constructions hydrauliques compensant la dénivellation entre Bruxelles (+ 13,5 m par rapport à la mer) et les plateaux du Hainaut (+ 120,5 m). Le nouveau Plan incliné de Ronquières remplace toutes les écluses qui faisaient monter ou descendre les bateaux de 67 mètres. Le nouvel ascenseur de Strépy-Thieu rattrapera 73 mètres en remplaçant prochainement les quatre ascenseurs hydrauliques de La Louvière près du canal du Centre. Retour

15. Rejets de polluants (entre station 2 et station 3) – Senne 2000 Suite

16. Mesure de la profondeur et du débitSenne 2000 Suite

17. Recherche de bioindicateursSenne 2000 Suite

18. Prélèvement au canal de Willebroek Retour

19. Pourquoi analyser les eaux ? • Avant-propos • Comment distingue-t-on les différents types de pollution ? • Comment mesure-t-on la quantité de pollution dans l’eau ? • Retour au menu

20. Pourquoi analyser les eaux d’une rivière? On trouve dans l’eau d’une rivière des éléments des roches traversées dans son séjour souterrain, des éléments entraînés par les pluies et le ruissellement sur les terrains avoisinants, des gaz échangés avec l’air, les traces des êtres vivants qui s’y trouvent et finalement des apports indésirables de l’activité humaine. L’analyse de la composition de l’eau d’une rivière permet aux étudiants de réaliser une application concrète de leur notion de chimie . La « valise » d’analyse n’a pas la prétention de rivaliser avec l’équipement de laboratoires d’analyse universitaires ou professionnels . Elle a été composée pour fournir des mesures quantitatives illustrant différentes méthodes chimiques de base proposées aux étudiants de l’enseignement général : des réactions acide-base , des réactions d’oxydoréduction , des titrages volumétriques , de la colorimétrie ou simplement l’utilisation directe de bandelettes colorées… Les observations proposées sont : ·        La description de l’environnement : sous-sol, roches, type de vallées… ·        Mesures physiques : débit, température, conductimétrie… ·        Des mesures chimiques : pH, O2, nitrate… Suite

21. Pourquoi analysons-nous les eaux de surface ? Nous analysons les eaux de la Senne car nous nous préoccupons de la propreté de nos eaux de surface. Dans l’étude mondiale de la qualité de l’eau (rapport ESI 2002), nous sommes classé en très mauvaise position. Nous nous sommes alors posé les questions du pourquoi et du comment de cette place. Nous avons alors comparé les résultats de cette étude avec ceux de l’IBGE et avec les résultats que nous avions obtenu en allant sur le terrain avec du matériel assez considérable . En regardant nos résultats et ceux de l’IBGE, nous avons remarqué que nos eaux de surface n’étaient pas si polluées que ça … Nous nous sommes alors penché sur cette question : Dans quelles conditions les auteurs du rapport traitent-ils leurs résultats ??? Alors en regardant bien nous avons remarqué plusieurs petites erreurs… 1) Ils ne tiennent pas compte de la température des eaux pour voir la quantité d’oxygène dissous dans les eaux 2) Ils ne précisent pas si les prélèvements ont été fait dans des eaux stagnantes (lacs , étangs , marais…….) Et je passe de nombreuses erreurs… Mais celle-ci non ! : LES RAPPORTS NE SONT PAS REDIGES PAR DES SCIENTIFIQUES S’Y CONNAISSANT DANS LA MATIERE MAIS PAR DES GENS NON EXPERIMENTES DANS LE DOMAINE EN QUESTION. Suite

22. Analyse du rapport ESI 2002 Comparaison entre la Belgique et les pays limitrophes Introduction 1 En janvier 2002, la task force « Global Leaders  for Tomorrow Environment » du World Economic Forum a publié, en collaboration avec le « Yale Center for Environmental Law and Policy »(YCELP), de l’université de Yale, et le « Centrer for International Earth Science Information » (CIESIN), de l’université Columbia, le rapport « 2002 Environmental Sustainability Index = Index de Soutenabilité Environmentale = ESI. Dans le rapport ESI 2002, les indicateurs de l’ « Environmental Sustainability » sont calculés, pays par pays, sur base de données disponibles au niveau international. Il y a 68 variables et 20 indicateurs calculés. Après une procédure de normalisation, un index global, le ESI est calculé pour chaque pays et un classement est effectué. Il y a 142 pays qui y sont classés. Dans le rapport ESI 2002, des valeurs surprenantes sont attribuées à la Belgique, particulièrement en ce qui concerne les indicateurs environnementaux. A partir de ce rapport ESI 2002, dans lequel la Belgique occupe une mauvaise position, la région wallonne a fait à son tour l’analyse du rapport ESI 2002 pour comprendre pourquoi la Belgique a un mauvais classement. Suite

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30. Comment distingue-t-on les types de pollution? Le décret wallon du 7 octobre 1985 sur la protection des eaux de surface contre la pollution fait une classification des eaux usées selon des catégories d’usages. Ce texte de loi, voté par le Parlement Wallon considère comme eau usée : • Les eaux usées domestiques qui sont des mélanges complexes et variés d’eaux rejetées par les habitants pour les divers usages qu’on en fait chez soi • Les eaux usées agricoles qui résultent de l’élevage et de la culture • Les eaux industrielles dont les caractéristiques dépendent toujours de l’usage de l’eau dans les procédés de fabrication • Les eaux de ruissellement pluviales qui sont rejetées après la pluie par les systèmes d’évacuation prévus pour les surfaces imperméables ; Les eaux épurées qui ne sont que très rarement des eaux pures mais plutôt des eaux usées traitées jusqu'à un niveau de pollution toléré par la législation pour leur émission. Retour

31. Comment mesure-t-onla quantité de pollution ? Pour comprendre comment on mesure la pollution d’un utilisateur d’eau, il faut tout d’abord répertorier les substances variées qui sont utilisées à la maison et dont nous nous débarrassons. Globalement , on parle d’eaux grises pour toutes les eaux de lavages et d’eaux noires pour toutes les eaux fécales des WC que l’on appelle aussi eaux de vannes. Cette différence de couleur traduit le niveau du risque sanitaire lié à la dispersion de chacun des deux types d’eau. Suivant des catégories de type chimiques, les substances rejetées dans l’eau se répartissent en : • Matières organiques biodégradables (protéines, graisses, hydrates de carbone) qui peuvent servir de nourriture à des microorganismes et que ceux-ci vont transformer en partie, en composés minéraux simples ; • Sels organiques ( sodium, potassium, calcium, magnésium, chlorures, sulfates, phosphates, nitrates…) dont l’origine vient des savons et des produits de nettoyage et aussi des minéralisations initiales de l’eau ; • Produits minéraux éliminés par l’organisme (ammoniaque , phosphates….) • Microorganismes apportés par des matières fécales • Substances dangereuses indésirables car elles sont toxiques et très peu biodégradables dans le milieu aquatique tel que ; • Métaux lourds : mercure, plomb, argent Hydrocarbures : huiles minérales de vidange, solvants pour peinture Retour Suite

32. La première manifestation de la pollution par les eaux usées domestiques est due aux matières organiques, qui provoquent un prélèvement important de l’oxygène dissous par les microorganismes qui prolifèrent dans les milieux pollués. On va donc mesurer la quantité de pollution domestique en laissant incuber une eau usée dans des conditions standards et mesurer la quantité d’oxygène respirée par les microorganismes. On appelle cette mesure la Demande Biochimique en Oxygène ;elle est souvent mesurée après 5 jours et l’abréviation est DBO5 .On l’exprime en milligrammes d’oxygène par litre (mgO2 /l) . Cette mesure étant longue, un raccourci est de mesurer la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder les matières organiques par voie chimique. La durée de mesure est de 2 heures. Le résultat s’appelle la Demande Chimique en Oxygène (DCO). La DCO et la DBO5 mesurent la charge polluante carbonée de l’eau usée. Les substances répertoriées dans les catégories chimiques ci-dessus peuvent être présentes sous différentes formes. Par exemple, les sels inorganiques seront en solution de même que certaines substances organiques, comme le glucose. Ils peuvent être agglomérés en particules. Parmis les particules, certaines, relativement grossières, vont pouvoir décanter ou flotter et se retrouver sous forme de dépôts au fond d’un flacon ou à la surface. On dit alors qu’elles sont sédimentables ou flottantes. Si les particules sont intimement liées à l’eau et ne se trouvent pas au fond après une durée importante, elles se trouvent en suspension colloïdale. Pour caractériser l’eau usée on s’intéresse donc aux matières en suspension. La mesure est réalisée en faisant passer un échantillon de volume connu à travers une membrane dont la taille des pores est plus petite que la majorité des microorganismes habituellement présents dans les eaux usées (0.47 microns[µ.]). Le poids sec de la matière recueillie est appelé Matière En Suspension ou MES et est exprimé en mg/l . Cette mesure est complétée par ce que l’on appelle les Matières Sédimentables (en deux heures), qui est la mesure du volume occupé par le dépôt après une décantation de deux heures et que l’on exprime en millilitre par litre, ml/l . Ces deux mesures indiqueront la quantité de particules en suspension présentes dans l’eau et leur aptitude à former des volumes de sédiments plus ou moins importants . Suite Précédent

33. Qu’est ce que l’équivalent habitant ? Un équivalent habitant (1 E.H.) = Quantité de matières polluantes réputée être produite journellement par une personne. Du point de vue chiffre, la définition (légale) en Belgique est la suivante : En moyenne par habitant et par jour : -180 litres d'eau usée; -90 g MES (matière en suspension); -60 g DBO5 (demande biologique en oxygène à 5 jours); -135 g de DCO (demande chimique en oxygène); -10 g d'azote; -3,5 g de phosphore. Cette unité de mesure permet de comparer facilement des flux de matières polluantes. Précédent Retour

34. Mesures sur le terrain • Quelles sont nos méthodes ? • Résultats • Retour au menu principal

35. Pourquoi ces points ? Le choix des 6 stations de la Senne a été déterminé afin d’observer les sources de pollution en milieu agricole et en milieu urbain. La station 1 se situe à hauteur du pont à 5 arches de la vallée des oiseaux à Rebecq; à cet endroit la Senne a parcouru 6 à 7 Km à ciel ouvert dans un environnement favorisant une auto-épuration . La station 2 se situe en bordure de champs et de prairies à Tubize au pont de la caserne des pompiers; à cet endroit un petit barrage apparaît suite à la pose d’un collecteur passant sous la Senne et recueillant les eaux usées d’une partie des habitants de Tubize; ce collecteur aboutit à une des deux stations d’épuration de Tubize. La station 3 se situe au pont en face du parking Scandiano; le choix de cette station a été déterminé par l’observation d’une source de pollution en amont de ce point et en aval de la station 2. La station 4 (Viangros) se situe à l’entrée de Bruxelles . La station 5 se situe à la sortie de Bruxelles à Buda où se déversent les égouts. Un prélèvement est également effectué à la Woluwe, affluent de la Senne, remis à ciel ouvert. Retour

36. Nos Méthodes • Expérience de 5 Ch • Expérience de 6 Ch • Expérience de 7 TE(traitement des eaux) Retour

37. 7 TE La détermination de l’oxygène a été effectuée à l’aide de la valisette Merck (méthode de Winkler de terrain). La détermination de l’oxygène, de la DBO5 a été effectuée par la méthode de Winkler (par iodométrie). Retour

38. 6 Ch La détermination des nitrates, nitrites, ammoniums et phosphates a été réalisée à l’aide de la valisette Merck. Les sulfates ont été déterminés par gravimétrie. Les chlorures ont été déterminés par volumétrie. Les phosphates ont également été déterminés par spectrophotométrie . Retour

39. 5 Ch: Analyse qualitative Nous étions trois groupes et faisions réagir trois réactifs différents sur les métaux lourds recherchés (témoins) pour voir quels précipités ils formaient pour pouvoir ensuite faire réagir les réactifs avec l’eau de la Senne que nous avions prélevée.   Ensuite nous avons pris les même réactifs c’est à dire HCl , H2S et NaOH et nous les avons mis respectivement dans un tube à essais avec quelques ml de l’eau de la Senne. Nous avons observé qu’aucun précipité ne se formait alors nous avons tiré la conclusion qu’aucun métal lourd n’avait été détecté avec nos méthodes . Voici le tableau des précipités obtenus : Retour

40. Normes • Comparaison entre les teneurs de référence pour les eaux de surface et celles de la valisette Merck

41. Résultats Tableaux des prélèvements • Normes des azotes dans l’eau • Prélèvement du 22/10/2002 • Prélèvement du 23/04/2002 • Graphiques • Retour au menu

42. Toutefois il faut savoir que la réglementation sur la concentration des nitrates (50mg/L) dans les eaux ne satisfait pas à la qualité trophique d’une eau de rivière. Idéalement elle ne devrait pas dépasser 10mg/l pour éviter les risques d’eutrophisation . Le caractère toxique de l’ammonium se marquera à 20°C si le pH dépasse 9,2 (formation de NH3). Retour

43. Retour

44. Les teneurs supérieures à 20 mg/L de nitrates sont indiquées en rouge Les teneurs supérieures à 2,20 mg/L d'ammonium sont indiquées en rouge Les teneurs supérieures à 3 mg/L de nitrites sont indiquées en rouge Légende Station1 :Senne à Rebecq Station2 :Senne à Tubize pompier Station3 :Senne à Tubize ville (Scandiano) Station4 :entrée de la Senne (Viangros à Anderlecht) Station5 :sortie de la Senne (pont de Buda) Métaux lourds (-): signifie que l’on se trouve en dessous des seuils de détection par la méthode d’analyse qualitative Retour

45. Graphiques • Avant-propos • Détermination de la teneur en ammonium printemps-automne 2002 • Détermination de la teneur en nitrates printemps-automne 2002 • Détermination en nitrate, nitrite et ammonium printemps 2002 • Détermination de la teneur en oxygène • Détermination de la teneur en phosphates • Retour au menu

46. La DCO exprime la charge oxydable totale biodégradable ou non La DBO exprime la charge oxydable biodégradable Suite

47. Suite Commentaires Le rapport DBO/DCO exprime donc la fraction de matière biodégradable. Le rapport DCO/DBO donne un coefficient qui sera d'autant plus élevé que la partie biodégradable est faible. Concentration en bactéries La croissance des bactéries est suivie immédiatement par la chute de la concentration en O2 au cours du temps. Concentration en matières organiques biodégradables. La matière organique déversée dans la rivière est oxydée par les bactéries en dioxyde de carbone, eau, nitrates et phosphates. Le pouvoir polluant immédiat du rejet de matières organiques (MO) est donc proportionnel à la quantitéd'oxygène exigée pour l'oxydation de celles-ci. En d'autres termes, de l'oxydabilité de l'eau rejetée. L'eau de l'égout urbain montre un rapport DCO/DBO +/- égal à 2. Observation On constate une augmentation de la DBO à la station Buda. Les méthodes de contrôle de la pollution organique choisies sont la DBO5 et la DCO. Conclusions du graphique Si l'on observe le cas de l'entrée de la Senne à Bruxelles, on constate un rapport de DCO/DBO de 28/6=4,7 et une concentration très faible en O2 dissous (0,5mg/l). Dans ce cas, la fraction biodégradable a déjà été réduite en amont de l'entrée à Bruxelles. A la sortie, on note 226/100=2,3 et une concentration en O2 dissous inférieure à 0,1mg/l. Ce coefficient est typique d'eaux usées domestiques fortement chargées en MO, qui donne lieu à une quasi disparition de l'O2 dissous.

48. Mesure de la concentration de l'O2 dissous - printemps 2002 Suite

49. On constate une diminution constante de l ’oxygène depuis la station 1 jusqu’à la 5. La diminution la plus importante se situe à la station 5 qui se trouve à la sortie de la ville de Bruxelles et de ses collecteurs. Suite

50. Remarque: on constate en regardant les résultats que ceux obtenus au laboratoire sont inférieurs à ceux provenant des tests avec la valisette. Ceci peut s ’expliquer de différentes manières: le délai entre les deux mesures, une erreur systématique de manipulation, ou encore le dépassement de la date de péremption des produits de la valisette. Suite