Désinfectants: sous-produits

La désinfection chimique de l'eau destinée à la consommation à l'aide de substances telles que le chlore a été appliquée depuis plus d'un siècle. Pendant les années 70, les scientifiques ont découvert l'origine des sous-produits de la désinfection par l'intermédiaire de tests de chromatographie gazeuse. Les sous-produits de la désinfection peuvent être nocifs à la santé humaine. Après cette découverte, des recherches intensives ont eu lieu pour déceler l'origine de ces sous-produits, leur conséquences sur la santé, et les procédures à suivre pour prévenir la formation de ces sous-produits durant le procédé de désinfection.

Quels sont les sous-produits de la désinfection?

Les sous-produits de désinfection sont des substances chimiques, organiques et inorganiques qui peuvent être formées lors de la réaction d'un désinfectant avec de la matière organique présente dans l'eau.

Comment les sous-produits de la désinfection sont-ils formés?

Les sous-produits de la désinfection peuvent se former lorsque les désinfectants tels que le chlore réagissent avec les composés naturellement présents dans l'eau. La formation de ces produits a lieu principalement lors des réactions dans lesquels des substances organiques telles que l'acide humique et l'acide fulvène jouent un rôle. Ces matériaux finissent dans l'eau durant la décomposition de la matière.
En 1971, le scientifique américain Bellar découvrit que le chloroforme était absent de l'eau de la rivière Ohio qui était utilisée pour la production d'eau potable. Cependant ce composé était par la suite présent dans l'eau provenant des bacs de purification. Cela prouva la formation de sous-produits durant la chloration de l'eau.
Peu d'informations peuvent être trouvées sur la structure chimique des acides humiques et fulvènes. Le mécanisme de formation de sous produits de désinfection reste par conséquent peu claire. La recherche est difficile en raison du nombre extensif de substances qui forment la matière organique.

Quels facteurs influencent la formation de sous produits de désinfection?

Les types de sous-produits de désinfection formés dépendent du nombre de facteurs en jeu:

- Le type de désinfectant
- Le dosage du désinfectant
- Le résidu de la désinfection

Lorsque le dosage et le résidu du désinfectant sont plus importants, plus de sous produits sont formés. De nos jours, pour prévenir la formation des sous-produits de désinfection halogéniques, des désinfectants alternatifs sont utilisés. Cependant des sous-produits peuvent encore être formés.

- Circonstances de la désinfection: temps de réaction, température et pH

Lorsque le temps de réaction est plus court, de plus grandes concentrations de trihalométhanes (THM) et de l'acide acétique halogénique peuvent être formés. Lorsque le temps de réaction est plus long, des formes temporaires de sous produits de désinfection peuvent devenir des produits finaux de la désinfection, tels que l'acide acétique de tribromine, ou le bromoforme. Les haloacétonitriles et les halocétones sont décomposés.

Lorsque la température augmente, les réactions ont lieu plus rapidement, provoquant une concentration en chlore plus importante exigée afin d'avoir une désinfection efficace. Cela provoque la formation de plus de sous-produits de désinfection halogénés. Une augmentation de la température accélère également la décomposition des acides acétique de tribomine.

Lorsque la valeur du pH est importante, plus d'ions hypochlorites sont formés, réduisant l'efficacité de la désinfection au chlore. Pour des valeurs de pH plus élevées, plus de THM est formé, alors que plus de HAA est formé lorsque le pH est plus bas. Pour des valeurs importantes, HAN et HK sont décomposés par hydrolyse, à cause d'une augmentation des réactions d'hydrolyse pour des valeurs élevées de pH.
Les niveaux de trihalométhanes dans l'eau destinée à la consommation sont souvent plus important dans l'eau de réseau que dans l'eau des entreprises de production d'eau minérale. Lorsqu'une hydrolyse est appliquée beaucoup de sous-produits de désinfection deviennent des trihalométhanes.

Figure 1: formation des trihalométhanes (trichlorométhane, bromodichlorométhane, dibromométhane et tribromométhane), conséquemment au temps de contact

- Les constituants de l'eau
- Concentrations et propriétés de la matière organique naturelle présente dans l'eau.

La matière organique naturelle est un prédécesseur d'un sous produit de la désinfection. Le niveau de matière organique est usuellement répertorié sous le nom de concentration en "carbone organique total" ou de concentration en "carbone organique dissous". La composition et la concentration de la matière organique naturellement présente détermine les types et les concentrations des sous-produits de désinfection qui seront éventuellement formés. La matière organique naturellement présente contient des composés tels que les acides humiques, les acides fulvènes, les acides hydrophobiques, les substances neutres hydrophobiques, les acides transfiliques, les substances neutres transfiliques, les acides hydrophiliques et les substances neutres hydrophiliques.

Figure 2: La concentration en carbone organique influence la formation de divers types de trihalométhanes pour des concentrations variées en brome.

Les saisons influencent la présence la concentration en carbone organique naturel, provoquant la variation de la concentration en sous-produit de désinfection.
Les concentrations en sous-produits de désinfection dans l'eau de surface et les eaux souterraines peuvent être différentes.

Tableau 1: sous-produits engendrés par différents désinfectants

Cliquez ici si vous désirez plus d'information à propos des effets de l'acide sur de l'eau fraîche.