La pollution des eaux par les nitrates

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Vers une agriculture durable
Type : Partie 1 | Année : 2012 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
La pollution des eaux par les nitrates
 
 

Nourrir l’humanité

Corrigé

9

Thèmes communs

sci1_1200_00_44C

 

Sujet zéro

Nourrir l’humanité • 8 points

Document 1

Résultats d’analyse de l’eau d’un village

 

Paramètre

Valeur

Limite de qualité

Référence de qualité

Ammonium (en NH4+)

< 0,04 mg/L

≤ 0,1 mg/L

Bact. aér. revivifiables à 22° – 68h

0 n/mL

Bact. aér. revivifiables à 36° – 44h

0 n/mL

Bact. et spores sulfitorédu. / 100 mL

0 n/100 mL

≤ 0 n/100 mL

Bactéries coliformes

/ 100 mL-MS

0 n/100 mL

≤ 0 n/100 mL

Carbone organique total

1,5 mg/L C

≤ 2 mg/L C

Chlore libre

< 0,10 mg/L Cl2

Chlore total

0,10 mg/L Cl2

Coloration

< 5 mg/L Pt

≤ 15 mg/L Pt

Conductivité à 25 °C

421 μS/cm

≥ 200 et 1100 μS/cm

Entérocoques /100 mL-MS

0 n/100 mL

≤ 0 n/100 mL

Escherichia coli /100 mL-MF

0 n/100 mL

≤ 0 n/100 mL

Fer total

< 20 μg/L

≤ 200 μg/L

Nitrates (en NO3)

65 mg/L

≤ 50 mg/L

Nitrites (en NO2)

< 0,02 mg/L

≤ 0,5 mg/L

Odeur (qualitatif)

0 qualit.

Température de l’eau

10,0 °C

≤ 25 °C

Titre alcalimétrique

< 1,0 °F

Titre alcalimétrique

complet

6,8 °F

pH

8,05 unités pH

≥ 6,5 et 9 unités pH

 

Ministère chargé de la Santé.

Document 2

Devenir des engrais dans l’environnement dans une exploitation maraîchère


 

D’après banque de schémas SVT, académie de Dijon.

Document 3

Quantité de nitrates restant dans le sol après la récolte en fonction de la dose d’azote apportée à la culture

L’azote est un élément fertilisant fort important mais il est également potentiellement polluant car son utilisation peut conduire à une accumulation de nitrates dans les sols. Une expérimentation a été réalisée au Québec dans une ferme produisant des pommes de terre. Les résultats calculés à partir des données de 2004, 2005 et 2006 sont reportés sur le graphique ci-dessous :


 

D’après fermedanielbolduc.com

Document 4

Rendement relatif d’un champ de pommes de terre en fonction de la dose d’azote appliquée lors de la plantation


 

D’après fermedanielbolduc.com

QUESTIONS

Le maire de ce village a émis un avis déconseillant provisoirement la consommation de l’eau du robinet.

À l’aide des documents et de vos connaissances :

>1. Justifiez l’avis émis par le maire.

>2. Montrez comment l’apport d’azote par les agriculteurs peut être source de pollution de l’eau.

Votre réponse prendra en compte notamment les interactions entre le sol et les nitrates en termes d’échanges d’ions.

Commentaire argumenté

Un agriculteur du village utilise 175 kg/ha d’azote pour ses cultures de pommes de terre.

Développez une argumentation pour le convaincre de diminuer cet apport d’azote aux cultures.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances personnelles (qui intègrent entre autres les connaissances acquises dans différents champs disciplinaires).

Les documents étant aussi variés et nombreux que les questions, il est judicieux de parcourir rapidement les documents puis de lire les questions, avant d’entreprendre l’analyse approfondie de ces documents.

Interpréter les questions

Une des difficultés du sujet est de sélectionner les documents qui vont permettre de répondre à chaque question. Ainsi, les questions 1. et 2. guident une réflexion qui doit être reprise dans le commentaire argumenté.

Comprendre les documents

Document 1

Il présente de nombreuses valeurs dans lesquelles il est important de faire un tri. Vous devez trouver le ou les paramètres qui rendent cette eau non potable.

Document 2

Ce document est un support pour le raisonnement et l’étude des documents qui suivent.

Documents 3 et 4

Ce sont des graphiques. Dans un premier temps, prenez bien en compte leurs titres puis dans chaque cas repérer le paramètre contrôlé par l’agriculteur (en abscisse) et le paramètre variable dont l’évolution dépend du précédent (en ordonnée). Identifiez les parties remarquables de ces graphiques et annotez-les sur le sujet. Pour analyser le document 4 il faut se rappeler ce qu’est un rendement (voir mémento 6).

Organiser les réponses

>  1. N’oubliez pas de citer des valeurs pour appuyer votre argumentation.

>  2. Vous devez mettre en relation les documents 2 et 3, chercher leur lien puis l’approfondir avec vos connaissances. Vous devez impérativement penser au CAH lorsqu’il s’agit d’échange d’ions entre l’eau et le sol (mémento 8).

>Commentaire argumenté

  • Respectez la forme de la lettre : vous vous adressez à un agriculteur.
  • Trouvez le juste milieu entre la nécessité d’utiliser des engrais pour augmenter le rendement et la pollution causée par leur utilisation.
  • Reprenez et précisez les éléments de réponse des questions 1. et 2. pour construire une argumentation.
  • Lorsque vous parlez des risques liés à la pollution par l’azote, n’oubliez pas, outre les effets sur la santé, ceux sur l’environnement et l’intérêt financier de l’agriculteur.
  • Utilisez les valeurs remarquables (chiffres) extraites des graphiques.
Corrigé
 

Questions

>1. D’après le document 1, les résultats d’analyse de l’eau du village montrent qu’elle ne présente pas de problème de potabilité sauf pour les nitrates : la concentration desnitrates (65 mg/L) est supérieure à la limite de qualité (50 mg/L). Il ne faut donc plus consommer cette eau.

>2. Le document 2 indique qu’une partie de l’azote contenu dans les engrais épandus se retrouve dans l’eau des rivières et des nappes phréatiques sous forme de nitrates par trois mécanismes :

  • ruissellement : les engrais qui ne pénètrent pas dans les sols se dissolvent dans l’eau de la pluie et s’écoulent jusqu’aux rivières ;
  • infiltration : les engrais dissous dans l’eau d’infiltration ne sont pas tous retenus par le sol et passent dans les nappes phréatiques dont l’eau s’écoule lentement jusqu’aux rivières (et resurgit au niveau des sources). On sait que le complexe argilo-humique du sol retient moins les ions négatifs comme les nitrates que les ions positifs. Donc les nitrates résiduels sont lessivés par l’eau de pluie et se retrouvent dans les nappes phréatiques. Le document 3 indique de façon chiffrée la relation entre l’apport d’azote et les nitrates résiduels. On constate qu’au-dessus d’environ 140 kg/ha d’azote, la quantité de nitrates résiduels augmente fortement : ce seuil ne doit donc pas être dépassé ;
  • dispersion : les engrais pulvérisés se retrouvent dans l’atmosphère et reviennent dans les eaux de surface lorsqu’il pleut.

Commentaire argumenté

Monsieur,

Je souhaite, par la présente, discuter du choix dont vous m’informez d’utiliser 175 kg/ha d’azote pour vos cultures de pommes de terre. Sachez que l’analyse de l’eau du robinet de notre village indique une teneur particulièrement élevée en nitrates (65 mg/L alors que la dose maximale autorisée est de 50 mg/L), ce qui la rend impropre à la consommation.

Vous devez savoir que les engrais azotés épandus sont transformés en nitrates dans le sol, d’où les cultures le puisent, mais savez-vous qu’un excès d’engrais azotés augmente la quantité de nitrates résiduels dans le sol après la récolte ? Avez-vous conscience que ces nitrates résiduels ne restent pas dans le sol mais passent dans les nappes souterraines et dans les rivières, eaux dans lesquelles nous puisons pour alimenter nos villages et nos villes ? Ces ions résiduels ne sont pas bien fixés par le complexe argilo-humique du sol, ils se retrouvent dans les eaux souterraines par infiltration mais aussi dans les eaux de pluie qui ruissellent jusqu’aux rivières.

Actuellement cette eau polluée par les nitrates est potentiellement dangereuse pour lasanté, en particulier pour les nourrissons et les femmes enceintes.

Sachez par ailleurs que cette pollution par les nitrates peut favoriser la prolifération d’algues vertes, ce qui a de lourdes conséquences environnementales.

Monsieur, je comprends bien la nécessité pour vous d’obtenir un rendement maximum, mais ce choix d’épandre 175 kg/ha d’azote n’est pas idéal, que ce soit pour l’eau de notre village pas plus que pour vos cultures, comme je vais le démontrer.

J’ai ici des documents qui montrent les résultats de recherches en agronomie. Il y est fait état que l’apport d’azote pour une culture de pommes de terre est optimal pour 125 kg d’azote/ha alors qu’au-delà de cette dose, le rendement diminue ! (Document 4) Mon deuxième argument porte sur la teneur en nitrates résiduels dans le sol après les cultures, que j’ai déjà évoquées. Ces recherches montrent qu’un apport de 125 kg d’azote/ha entraîne la présence de 60 mg de nitrates résiduels/kg de sol alors que l’apport de 175 kg d’azote/ha entraîne 100 mg de nitrates résiduels/kg de sol, soit 40 mg de nitrates résiduels/ha en plus, inutiles car perdus pour les cultures et sources de pollution pour nos eaux !

En tant qu’agriculteur, vous visez un rendement optimal à votre production de pommes de terre, mais vous avez aussi le devoir, en tant que citoyen, de préserver votre environnement.

J’espère donc, Monsieur, que vous prendrez la décision de diminuer votre apport d’azote de 50 kg/ha, pour arriver à une dose de 125 kg d’azote/ha, car ainsi :

  • vous optimiserez le rendement de votre champ de pommes de terre tout en faisant des économies d’achats d’engrais ;
  • vous contribuerez à l’amélioration de la qualité de l’eau du robinet de notre village en diminuant la pollution azotée.

Citoyennement vôtre,

Le maire.