Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique – la température

Table des matières

La température

L'objectif à poursuivre, pour des raisons de qualité organoleptique, consiste à maintenir l'eau potable à une température égale ou inférieure à 15°C.

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Organisation : Santé Canada

Type : Lignes directrices

Date publiée : 1995

Sujets connexes

Définition et mesure

Dans l'International Practical Temperature Scale of 1968, amended edition, 1975, on définit la température par rapport à la résistance électrique, mesurée à trois points de repère (le point triple de l'eau, le point d'ébullition de l'eau sous la pression d'une atmosphère et le point de congélation du zinc) d'un thermomètre ordinaire à résistance de platine.Note de bas de page 1 Pour effectuer les mesures nécessaires au traitement de l'eau, un thermo-mètre à mercure de bonne qualité, gradué en degrés Celsius, suffit. Le thermomètre doit être gradué au 1/10e de degré et son exactitude doit être vérifiée à l'aide d'un thermomètre de précision conforme aux normes du National Bureau of Standards des États-Unis. Il est possible de se servir d'un thermistor, mais un tel instrument coûte cher et n'est pas à la portée de toutes les bourses.Note de bas de page 2 Le point de fusion de l'eau constitue le repère d'étalonnage des thermistors servant à la surveillance continue de la température dans les grandes stations de traitement des eaux.

Il n'est ordinairement pas rentable de modifier la température de l'eau dans les stations de traitement d'eau potable, sauf si des circonstances exceptionnelles le commandent, par exemple dans l'Arctique, où l'on chauffe l'eau de certains réseaux de distribution.Note de bas de page 3 La température de l'eau dépend donc largement de la source d'eau brute choisie et de la profondeur d'enfouis-sement du réseau de distribution.Note de bas de page 4 Au Canada, la température de l'eau de surface subit de grandes variations saisonnières dans la plupart des aggloméra-tions (entre 2 °C et 25 °C).Note de bas de page 5 La température de l'eau souterraine est nettement plus constante. Dans les puits profonds, elle ne varie que de 2 à 3 °C; moins la couche aquifère est profonde, plus les fluctuations sont accentuées.Note de bas de page 6

Relations avec d'autres paramètres de la qualité de l'eau

La température à laquelle s'effectuent la plupart des réactions chimiques dépend de l'énergie associée à l'activation de celles-ci. Une baisse de la température entraîne généralement un ralentissement des réactions chimiques. Les concentrations relatives des réactifs et des produits en équilibre chimique peuvent aussi varier en fonction de la température. L'amplitude de cette variation dépend essentiellement du changement de l'énergie libre de Gibbs de la réaction en question. Tous les aspects du traitement et de la distribution de l'eau potable sont donc touchés par la température.

Caractéristiques physiques

Les sens du goût et de l'odorat chez l'être humain sont inséparables. La sapidité fait appel à un dosage complexe et plutôt subjectif de ces deux sens, alliés au paramètre d'ordre organoleptique qu'est la couleur. Les buveurs préfèrent l'eau froide à l'eau tiède; en règle générale, une température de 10 °C leur convient.Note de bas de page 7 La limite de 19 °C, souvent citée comme constituant le seuil de tolérance dont le dépassement suscite les récriminations de la plupart des consommateurs, est fondée sur une relation empirique établie il a une soixantaine d'années.Note de bas de page 8 Pangborn et BertoleroNote de bas de page 9 ont montré, en se servant d'eau distillée, de solutions de sels minéraux dans de l'eau distillée et d'échantillons d'eau potable, que c'est à la température de la pièce que l'eau affiche le goût le plus prononcé et que ce goût s'atténue considérablement lorsque l'eau est refroidie ou réchauffée. L'échelle de la sapidité suit la courbe de température suivante : 22 °C > 37 °C > 55 °C > 0 °C. Une hausse de la température accroît la tension de vapeur des matières volatiles présentes dans l'eau potable à l'état de traces et peut, de ce fait, accentuer l'odeur de l'eau. On procède aux tests d'olfaction de l'eau à une température de 40 °C,Note de bas de page 2 car c'est à cette température qu'on décèle le mieux les matières volatiles responsables d'odeurs désagréables.

La température exerce un effet indirect sur la turbidité et sur la couleur puisqu'elle agit sur la coagulation. L'efficacité de cette dernière dépend beaucoup de la température : le pH optimal pour la coagulation diminue proportionnellement à l'élévation de la température.Note de bas de page 10 En pratique, ce n'est probablement que lorsque les doses de coagulant se rapprochent des doses minimales établies expérimentalementNote de bas de page 11 que ce phénomène prend de l'importance. Comme la combinaison des équilibres chimiques intervenant dans le phénomène de la coagulation est d'une grande com-plexité, on recommande, pour utiliser les coagulants d'une façon économique, d'effectuer les essais de floculation à la température de l'eau traitée et non à la température de la pièce.Note de bas de page 11 À mesure que la température baisse, la viscosité de l'eau augmente et la vitesse de décantation diminue.Note de bas de page 11 Dans les installations où le débit est constant et où la capacité des bassins ne peut être augmentée, la décantation ne peut être prolongée; dès lors, en hiver, l'efficacité des phénomènes de coagulation et de décantation qui éliminent la couleur et la turbidité risque d'être moindre qu'en été. Pourtant, on a signalé qu'une infime augmentation de la température (<1 °C) à la source d'eau brute réduisait l'efficacité des procédés de floculation et de décantation. Ce phénomène s'explique par la tendance de l'eau chaude à former une couche distincte au-dessus de la couche d'eau froide dans les décanteurs.Note de bas de page 12 On peut toutefois régler ce problème en modifiant les procédés et les installations en conséquence.

L'élimination finale des matières en suspension se fait par filtration, après la décantation. La filtration est plus lente à de basses températures en raison de la plus grande viscosité de l'eau.Note de bas de page 8 En outre, toujours à de basses températures, elle est moins efficace pour éliminer la turbidité, peut-être parce que la cohésion du floc, ou la taille moyenne des particules, est moindre.Note de bas de page 13 La température influe aussi sur les filtres à charbon actif : le pouvoir adsorbant du charbon actif augmente mesure que la température diminue.Note de bas de page 14

Dans l'eau pure, la concentration d'ions d'hydro-gène est déterminée par l'équilibre de dissociation :

H2O H+ + OH- C) = 14,0 , pKw (25 °

La valeur logarithmique négative de Kw décroît avec l'élévation de la température; conséquemment, il en est de même du pH (le pH de l'eau pure = pKw/2). Le pH de l'eau pure est égal à 7,49 à 0 °C et à 7 à 25 °C (la concentration d'ions d'hydrogène à 0 °C correspond à seulement 32 % de ce qu'elle est à 25 °C).Note de bas de page 15 La présence de carbonates et d'autres espèces faiblement acides dans l'eau potable a un effet tampon qui atténue l'influence de la température. Langelier a publié une analyse thermodynamique détaillée de la variation du pH en fonction de la température en ce qui concerne des solutions contenant diverses quantités de carbonates.Note de bas de page 15

Caractéristiques microbiologiques

La température intervient dans les caractéristiques microbiologiques de l'eau potable, car elle influence d'une part les procédés de traitement des eaux, en particulier la désinfection, et, d'autre part, la croissance et la survie des microorganismes.

En règle générale, une hausse de la température favorise la désinfection. La plupart des données disponibles à ce sujet portent sur la chloration. Dans le cadre de leurs travaux sur l'Escherichia coli, Butterfield et ses collaborateurs ont observé que, lorsque la tempéra-ture s'élève à partir de 2 à 5 °C pour atteindre 20 à 25 °C, l'action bactéricide du chlore se trouve multipliée par cinq.Note de bas de page 16 Dans une étude effectuée pour le compte de l'armée américaine, Ames et Whitney-Smith montrent que, si la température passe de 8 °C à 40 °C, l'action bactéricide du chlore se trouve multipliée par neuf.Note de bas de page 17 Chambers a constaté que l'effet de la température sur l'action du chlore était pratiquement nul à un pH de 7 à 8,5 tandis que, si la température passait de 4 °C à 22 °C avec un pH plus élevé, l'efficacité du chlore était de 4 à 8 fois plus grande.Note de bas de page 18 Des chercheurs ont obtenu des résultats analogues au cours de recherches relatives aux virus.Note de bas de page 19 Deux autres désinfectants méritent d'être mentionnée : il s'agit de l'ozone, couramment utilisé en Europe ainsi que dans une vingtaine de postes de traitement au Québec, et du bioxyde de chlore, surtout utilisé au Canada dans les tests d'olfaction et de gustation. Malheureusement, on connaît très mal l'effet de la température et celui du pH sur l'action de ces désinfectants.Note de bas de page 20 Dans une publication récente, on souligne qu'une élévation de la température améliore l'inactivation du Mycobacterium fortuitum par l'ozone. L'énergie d'activation de l'ozone est évaluée à 18,3 kcal.Note de bas de page 21 Les phases de coagulation et de décantation du traitement des eaux réduisent aussi le nombre de microorganismes en suspension dans l'eau; par ailleurs, nous avons vu que la température influait sur les résultats de ces procédés.

Dans l'eau potable, le chlore libre existe principalement sous forme d'acide hypochloreux et d'ion hypochlorite. L'action germicide de l'acide hypochloreux est à peu près cent fois plus grande que celle de l'ion hypochlorite. Dans l'eau pure, 96,8 % du chlore libre est de l'HOCl quand le pH est de 6; ce pourcentage tombe à 2,9 à un pH de 9.Note de bas de page 22 À pH égal, une augmentation de la température stimule la dissociation de l'acide hypochloreux. Ainsi, avec un pH de 8, la concentration de l'HOCl décroît de 30 % environ lorsque la température passe de 0 à 20 °C.Note de bas de page 23 Toutefois, l'effet de la concentration d'HOCl sur l'efficacité germicide de l'eau chlorée est plus qu'annulé par l'influence contraire et plus grande que la hausse de la température exerce sur l'action germicide.

L'état actuel des recherches ne nous permet pas d'établir une relation claire entre la température et la survie des bactéries dans l'eau. En effet, selon la bactérie étudiée et le type d'eau utilisé (eau distillée, eau du robinet stérile ou eau brute), les chercheurs ont constaté que l'élévation de la température avait un effet favorable, défavorable ou nul sur la viabilité de l'organisme à l'étude.Note de bas de page 24 Dans des sources d'eau brute, on a relevé une variation saisonnière du nombre des coliformes, la prolifération la plus grande étant notée au printemps et à la fin de l'été.Note de bas de page 25 Il semble toutefois que la température ne soit qu'un des divers facteurs pouvant expliquer cette variation.

Les virus survivent beaucoup plus longtemps que les bactéries à de basses températures. On a constaté que le virus de la polio pouvait survivre jusqu'à six mois dans de l'eau du robinet maintenue à basse température.Note de bas de page 22 En revanche, une étude épidémiologi-que relative à l'hépatite infectieuse, menée dans treize villes des États-Unis, n'a pas permis de déceler de corrélation entre le taux d'infection et la température de l'eau brute.Note de bas de page 26 La plage des températures d'analyse allait de 9,4 °C à 20,6 °C.

Les températures élevées diminuent le temps de survie, dans l'eau, des kystes et des oeufs des vers parasites. Ainsi, les oeufs du Schistosoma meurent au bout de neuf jours à une température variant entre 29 et 32 °C, au bout de trois semaines si cette dernière se situe entre 15 et 24 °C et au bout de trois mois à une température de 7 °C.Note de bas de page 7 L'eau chaude stimule la prolifération d'organismes nuisibles qui peuvent causer des odeurs et des goûts désagréables et même rendre l'eau malsaine. La croissance d'algues dans les eaux de surface ne devient ordinairement évidente qu'à une température supérieure 15 °C.Note de bas de page 27 Il semble qu'à une température supérieure 16 °C, des champignons microscopiques puissent se développer dans les canalisations internes des édifices et donner à l'eau une odeur et un goût de terre, de boue ou de moisi.Note de bas de page 28 Certaines proliférations organiques protégeant les bactéries contre l'action de la chloration,Note de bas de page 22 il est préférable de leur faire échec au maximum en utilisant de l'eau froide.

Caractéristiques chimiques

Comme dans la plupart des autres réactions chimiques, la vitesse de formation des trihalométhanes produits par la chloration de l'eau potable est liée à la température. Stevens et ses collaborateurs ont montré que, dans de l'eau brute ayant reçu une dose de chlore de 10 mg/L, la vitesse de formation du chloroforme était multipliée par trois si la température passait de 3 °C à 25 °C.Note de bas de page 29 Les auteurs d'une étude portant sur les substances organiques dans l'eau potable en Ontario ont conclu que la température de l'eau était probablement l'unique facteur important pouvant expliquer la variation saisonnière de la concentration des trihalo-méthanes.Note de bas de page 30 Il ne semble pas, toutefois, qu'on ait cherché à étudier l'influence d'autres facteurs, comme la variation saisonnière du coefficient de dissolution des substances chimiques d'origine organique dans les eaux d'alimentation, le degré de turbidité ou la dose de chlore.

Dans les installations de traitement et de distribution des eaux, la corrosion et l'entartrage sont influencés par la combinaison complexe de multiples facteurs. Il est donc difficile de se prononcer avec certitude quant à l'influence exercée par la température sur la corrosion dans les installations de traitement des eaux. Les connaissances dont nous disposons à cet égard se limitent aux résultats obtenus à la suite de recherches expérimentales relatives à des cas d'espèce. On a montré, par exemple, l'effet produit par la température sur la corrosion de la fonte dans l'eau provenant de la Middlesex Water Company du New Jersey.Note de bas de page 31 L'étude en question prouvait que la corrosion augmentait en fonction de la température et qu'il existait une corrélation véritable entre la moyenne mensuelle de la température de l'eau brute et la vitesse mesurée de corrosion. Sans inhibiteurs de corrosion, la vitesse de corrosion se trouvait multipliée par quatre lorsque la température passait de 3 °C à 26 °C. L'emploi de soude caustique, en modifiant le pH, réduisait le facteur de multiplication à deux avec la même augmentation de température. On s'est toutefois aperçu qu'à des tempéra-tures inférieures à 10 °C, la corrosion s'avérait plus rapide dans l'eau contenant de la soude caustique que dans l'eau non traitée. Cette compagnie a donc cessé d'utiliser la soude caustique en hiver. L'oxygène dissous dans l'eau est un autre facteur de corrosion; or la solubilité de l'oxygène décroît proportionnellement à l'augmentation de la température (10,15 mg/L à 15 °C par rapport à 7,1 mg/L à 35 °C).Note de bas de page 32 Le phénomène est cependant mineur par rapport à la variation contraire --et bien plus prononcée -- des vitesses de corrosion dont il a été question plus haut. Il est donc peu probable que l'oxygène dissous soit un élément important eu égard à l'influence exercée par la température sur la corrosion.

L'indice de solubilité du carbonate de calcium décroît avec la température. Cependant, lorsque l'alcalinité est faible (<50 mg/L de carbonate de calcium), la baisse du pH correspondant à l'augmenta-tion de la température rend le carbonate de calcium plus soluble. Un tel effet sur l'indice de saturation tend à réduire l'entartrage par le carbonate de calcium; en revanche, il rend l'eau plus corrosive et, par voie de conséquence, favorise la détérioration des canalisations d'eau chaude.Note de bas de page 13

Effets sur la santé

 La température de l'eau n'a pas d'influence directe sur la santé. Parmi les relations que nous venons d'énumérer, l'effet de la température sur l'efficacité de la chloration et de la coagulation, d'une part, et l'influence exercée par la température sur la survie des microorganismes, d'autre part, sont les plus importantes du point de vue de l'hygiène.

Justification

  1. L'importance de la température comme facteur décisif relativement à la qualité de l'eau tient à ses relations avec les autres paramètres. La plupart de ces relations touchent les aspects de la qualité organolepti-que de l'eau; d'autres sont indirectement liées à la santé.
  2. La sapidité de l'eau potable dépend, dans une certaine mesure, de sa température. On fait souvent état d'un seuil de 19 °C; cette limite dépassée, la plupart des consommateurs se plaignent. À des températures supérieures à 15 °C, la prolifération d'organismes indésirables dans le réseau de distribution devient gênante et risque de produire des odeurs et des goûts désagréables. Il est possible de remédier à l'effet causé par la basse température de l'eau sur les procédés de traitement en modifiant la quantité des produits chimiques utilisés. La basse température n'empêche en rien la production d'une eau de qualité acceptable.
  3. La température maximale acceptable pour des raisons d'ordre organoleptique est donc de 15 °C. Il est avantageux à plusieurs égards de ne pas dépasser ce plafond. Dans l'eau froide, il est plus facile de conserver un résiduel de chlore puisque la réaction chimique qui entraîne l'élimination de l'acide hypochloreux est ralentie. Du point de vue économique, les pertes dues à la corrosion sont alors moins élevées. Enfin, les buveurs qui disposent d'une eau fraîche au robinet ne sont pas tentés d'avoir recours à des sources d'eau qui risqueraient d'être nocives.

Références bibliographiques

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