Biodiversité des Réseaux de Distribution d'Eau Potable > Formation de chaîne trophique

Le développement de communautés bactériennes dans les systèmes de distribution, conduit à la formation de chaîne alimentaire qui comprend le développement et la croissance de macroorganismes souvent incompatibles avec les exigences de qualité de l'eau potable.



Relation proies-prédateurs

Le mécanisme d’élaboration de la chaîne alimentaire :

• l’eau introduite dans le réseau n’est pas stérile ; bactéries, larves peuvent passer à travers la chaîne de traitement ne serait-ce qu’à l’état larvaire, ainsi que de la matière organique. La matière organique dissoute est utilisée par les bactéries présentes dans les réseaux et sert ainsi de nutriments. Dans les zones où le chlore est relativement inactif ou en trop faible dose, le CODB peut être utilisé par les bactéries qui se multiplient (surtout quant la température est supérieure à 10-15°C).
• les bactéries peuvent alors sédimenter puis se fixer sur la paroi interne des canalisations. La formation de colonies sous forme d’arbuscule constitue une forme de protection contre l’action du chlore et la croissance.
• cette biomasse fixée constitue la base de nutrition pour les unicellulaires (protozoaires, amibes) ou crustacés (Aselles), qui broutent les dépôts divers d’algues, de composés organiques, de biomasse, et contribuent ainsi à la diminution du nombre de bactéries.

La figure ci-dessous présente un type de chaîne alimentaire mis en évidence au niveau d’un réseau. Les différents composants de la chaîne sont présents : nutriments, proies, prédateurs.



La détection systématique de biomasse bactérienne et de protozoaires dans les réseaux de distribution d’eau potable montre la maintenance d’un écosystème microbien bien diversifié, qui reste stable même quand des désinfectants sont utilisés.

Régulation biologique de la croissance du biofilm

La formation de chaîne alimentaire au sein des réseaux de distribution, présentées cidessus, induit la consommation des biomasses bactériennes fixées ou non, dont les principaux consommateurs sont les protozoaires. En effet, ces derniers présentent une activité bactérivore de "broutage" des bactéries fixées ou circulantes. Cependant l’intensité de ce broutage n’a pas encore été quantifiée. Les preuves de cette activité sont principalement indirectes. Tout d'abord, des dénombrements sur réseau ont montré une concomitance des augmentations des bactéries et des protozoaires. De plus, dans les réseaux où la concentration bactérienne est inférieure à 10⁷ cellules.L^-1, les protozoaires dénombrés sont en faible quantité. Il existerait donc une densité bactérienne "minimale", permettant le maintien puis le développement des protozoaires.

L’importance des protozoaires dans la régulation de la croissance des microorganismes au sein des systèmes de distribution d’eau potable a également été démontrée, de façon indirecte, par l'étude de l’évolution de la quantité de bactéries Escherischia coli, introduites artificiellement au sein de réseaux alimentés par des eaux ayant subi des traitements de potabilisation différents : une eau filtrée sur charbon actif, et une eau nanofiltrée (Sibille et al., 1998). Les résultats de cette étude sont présentés au niveau de la figure 7.



La courbe de lessivage représente le lessivage théorique de E.coli induit par la seule hydraulique du réseau. Si la courbe théorique de lessivage et la courbe expérimentale sont superposées, seul le phénomène de dilution influence la concentration en coliformes dans le réseau. Pour le réseau alimenté par l'eau nanofiltrée, la courbe expérimentale de lessivage des E. coli présente une pente plus faible que la courbe théorique, ce qui indique une adaptation voire une multiplication des coliformes dans le réseau. Par contre, dans le cas du réseau alimenté par une eau filtrée sur CAG, la pente de la droite de lessivage expérimentale est plus importante que la droite théorique, ce qui indique qu'un phénomène, autre que l'hydraulique du réseau, entraîne le lessivage des coliformes.

Donc, d'après la figure 7, E. coli est éliminée plus rapidement dans le réseau alimenté par l'eau filtrée sur CAG que dans celui alimenté par de l'eau nanofiltrée. Ces résultats peuvent être expliqués par le fait que le procédé de nanofiltration, dont la taille des pores est de l'ordre de 10 nm, ne permet pas le passage des protozoaires dans le réseau. Au contraire, l'eau filtrée sur CAG, permettrait l'établissement d'une chaîne trophique plus importante, d'un écosystème plus varié. Les protozoaires peuvent alors brouter les bactéries, parmi lesquelles E. coli.

L'activité bactérivore des protozoaires peut alors contribuer au contrôle des populations bactériennes fixées. Les protozoaires ne doivent donc plus seulement être considérés comme des réservoirs de pathogènes potentiels (accumulation de microorganismes au niveau de leur tractus digestif), mais également comme des prédateurs, permettant l’élimination de microorganismes en grande proportion, qu’ils soient introduits ou produits dans le système de distribution d’eau potable.