Le fer (Fe) et l’eau

Le fer dans l’eau : présence, chimie, santé et traitement

Le fer est courant dans les roches, les sols et les eaux souterraines. Sa concentration et son comportement dépendent de l’oxygène, du pH, de la matière organique et de la corrosion. Ces conditions déterminent si le fer reste dissous ou forme des particules susceptibles de colorer l’eau et de créer des dépôts.

Sous quelles formes le fer est-il présent dans l’eau ?

Le fer pénètre dans l’eau par l’altération des minéraux qui en contiennent et, dans certains contextes, par la corrosion des canalisations et des équipements en fer ou en acier. La concentration en fer dissous est souvent élevée dans les eaux souterraines pauvres en oxygène, où le fer ferreux (Fe(II)) peut rester soluble. Dans l’eau oxygénée, le Fe(II) est généralement oxydé en fer ferrique (Fe(III)) ; selon le pH et les autres conditions chimiques de l’eau, il peut subir une hydrolyse et former des particules d’oxydes et d’oxyhydroxydes de fer peu solubles. La matière organique naturelle peut fixer le fer et en maintenir une partie sous forme dissoute ou colloïdale.

Le fer dans l’eau peut donc être dissous, complexé par des substances organiques, fixé à des particules ou présent dans les produits de corrosion. Un résultat de mesure du fer total ne permet pas, à lui seul, d’en déterminer la forme ou l’origine. Le fer métallique exposé à l’eau et à l’oxygène se corrode ; la rouille qui en résulte est un mélange d’oxydes et d’oxyhydroxydes de fer, et non un composé unique.

Sources et comportement dans l’environnement

Les sources naturelles comprennent les minéraux et les sédiments riches en fer. Les conditions réductrices dans les aquifères, les zones humides et les sédiments lacustres peuvent libérer du Fe(II) dissous. Le fer peut également pénétrer dans l’eau du fait de la corrosion dans les réseaux de distribution, des rejets industriels ou des résidus de procédés de traitement utilisant des sels de fer.

Le fer est un micronutriment essentiel pour les organismes, mais sa disponibilité dans l’eau est régie par sa forme chimique. Dans l’eau oxygénée, le fer ferrique se lie souvent à la matière organique ou aux particules et peut se déposer sous forme de précipité ; en conditions réductrices, une plus grande quantité de fer peut rester dissoute. Ces changements influencent le transport du fer et sa biodisponibilité.

Une eau et des dépôts rouges, orange ou bruns peuvent apparaître lorsque le fer dissous s’oxyde ou lorsque les produits de corrosion accumulés dans les canalisations sont remis en mouvement. Toute apparition soudaine d’une coloration doit faire l’objet d’une investigation ; selon la source d’eau et le réseau de distribution, le fer peut être présent aux côtés d’autres substances libérées par les dépôts.

Santé et valeurs de référence pour l’eau potable

Le fer est un nutriment essentiel, et les aliments constituent généralement la principale source de fer dans l’alimentation. L’OMS n’a pas établi de valeur guide fondée sur des critères sanitaires pour le fer dans l’eau potable aux concentrations couramment rencontrées ; le fer pose surtout un problème d’acceptabilité, car il peut modifier la couleur et le goût et provoquer des taches. Cela ne signifie pas que toute eau distribuée présentant une coloration est sûre, ni que les résultats d’analyse du fer remplacent les autres analyses de la qualité de l’eau.

Les valeurs de référence diffèrent selon les juridictions et les objectifs. L’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) indique une valeur de 0,3 mg/L comme norme fédérale secondaire non contraignante visant les effets esthétiques. La directive de l’UE relative à l’eau potable fixe une valeur paramétrique de 0,2 mg/L pour le fer en tant que paramètre indicateur. Le document technique de Santé Canada de 2024 fixe un objectif esthétique de 0,1 mg/L pour le fer total. Ces valeurs ne sont pas des limites sanitaires interchangeables ; consultez les exigences locales applicables.

Quelles technologies de traitement de l’eau permettent d’éliminer le fer ?

Le choix du traitement dépend de la forme et de la concentration du fer, du pH, de l’oxygène dissous, de l’alcalinité, de la matière organique, du manganèse et de la qualité requise pour l’eau traitée. Analysez des échantillons représentatifs pour déterminer les teneurs en fer total et en fer dissous ; si nécessaire, distinguez le Fe(II) du Fe(III) et évaluez le réseau de distribution ainsi que l’eau à la source.

Oxydation et filtration : l’aération ou un oxydant approprié peuvent transformer le Fe(II) dissous en particules, qui sont ensuite éliminées par filtration. Les performances dépendent du pH, du temps de contact, de la demande en oxydant et de la séparation des matières solides.
Coagulation et filtration : la coagulation peut contribuer à éliminer les particules fines ou le fer associé à la matière organique naturelle. Le procédé et la dose doivent être choisis sur la base d’analyses de l’eau et d’essais.
Échange d’ions : ce procédé peut être envisagé pour de faibles concentrations en fer et une composition chimique de l’eau appropriée. Les précipités de fer peuvent encrasser la résine ; le prétraitement et les conditions d’exploitation sont donc importants.
Traitement membranaire ou autre traitement avancé : les membranes et les procédés d’adsorption peuvent convenir à certaines applications, mais leurs performances dépendent de la spéciation du fer, de la maîtrise de l’encrassement et de la composition globale de l’eau.

Le fer est également utilisé comme coagulant dans le traitement des eaux usées, par exemple pour contribuer à l’élimination du phosphore. Cette utilisation dans un procédé diffère de l’élimination du fer naturellement présent dans une eau destinée à l’approvisionnement. Lenntech fournit des informations complémentaires sur la production d’eau potable, la filtration sur sable, l’échange d’ions et la coagulation et la floculation.