EXEMPLES de sujet sur l'eau 105ES

De nombreux sujets (annales de bac) à voir à l'adresse suivante : http://mracine.webdynamit.net/bac/1es0809metropole/q3.htm

¤SUJET 1 : bac ES 2001 métropole - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - Pollution de l'eau

Au cours de son cycle, l'eau est polluée deux fois. Premièrement elle se charge des déchets organiques traditionnels: les excréments d'origine humaine et animale, ainsi que les restes des fibres végétales cultivées (...). Deuxièmement elle accumule les rejets industriels et des déchets libérés lors de la destruction des produits manufacturés plus ou moins anciens. Les déchets industriels contiennent parfois des métaux lourds et des quantités notables de produits chimiques de synthèse comme les pesticides. Ces substances toxiques et très stables, ne sont facilement dégradées ni dans la nature ni dans les stations d'épuration traditionnelles.
Bien que les déchets organiques soient totalement biodégradables, ils posent un problème important, voire crucial par endroit: une biodégradation excessive épuise l'oxygène de l'eau des lacs et des rivières; en outre, les excréments humains contiennent des contaminants particulièrement toxiques, comme certains micro-organismes pathogènes véhiculés par l'eau et vecteurs du choléra, de la fièvre typhoïde, de la dysenterie...
De nombreux polluants organiques s'infiltrent jusqu'à la nappe phréatique par la fuite des égouts et des citernes souterraines d'essence, le lessivage des décharges, des terres cultivées et des surfaces bitumées des zones urbaines.
Comme l'oxygène n'atteint pas les eaux souterraines, leur capacité d'auto-épuration est très faible.
Les déchets qui se déversent dans les lacs et les rivières proviennent de sources localisées, comme les systèmes d'égouts ou d'écoulement des eaux usées, ou de sources plus diffuses, comme les pesticides et les engrais entraînés par les eaux de ruissellement (...) : l'eau qui lessive les sols contaminés emporte les polluants; les substances chimiques toxiques entreposées dans des décharges polluent les nappes phréatiques et les eaux de surface. novembre 1989. Pour La Science.

première question (10 points) - saisir des informations d'un texte

En utilisant uniquement les informations données par le document, montrez la diversité et la gravité des pollutions.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances

Une des solutions permettant de limiter l'impact des pollutions de l'eau est l'installation de stations d'épuration.

Expliquez leur fonctionnement et les limites de leur efficacité.

¤SUJET 2 : bac ES septembre 2007 métropole - thème au choix Une ressource indispensable : l'eau - Gestion des ressources en eau dans les stations de ski

document 1 : incidence de l'enneigement artificiel sur la ressource en eau 80% des stations de sports d'hiver alpines sont aujourd'hui équipées de canons à neige. L'enneigement artificiel est un exemple de nouveau type de conflit d'usage. Les prélèvements d'eau liés à l'enneigement artificiel représentent de l'ordre de 10 millions de m³ par an des les Alpes. L'eau prélevée est issue des cours d'eau et des nappes (26%), de lacs artificiels créés par des retenues (50%) et du réseau d'eau potable (24%).
La qualité des eaux de consommation d'une commune en aval de communes de montagnes qui pratiquent l'enneigement artificiel se serait subitement dégradée sous l'effet du cumul des prélèvements d'eau (en rivière) et des rejets massifs d'eaux usées. Cet incident encore unique appelle néanmoins une grande vigilance. De plus, les prélèvements pour enneigement artificiel sont concentrés sur une courte période de l'année où la ressource en eau est à la fois sollicitée et fragilisée par l'afflux touristique (demande en eau potable et rejets d'eaux usées qui peuvent être multipliés par dix).

d'après le rapport du Sénat du 25/03/03 : Qualité de l'eau et assainissement en France. Source : Agence de l'eau Rhône Méditerranée Corse.

document 2 : impacts potentiels du changement climatique en France au 21^e siècle en zone de montagne

L'impact du changement climatique aurait un caractère particulier en zone de montagne. Dans les Alpes occidentales, l'élévation de température pourrait être plus forte que la hausse moyenne prévue pour la France. ceci ne peut manquer d'influer sur l'industrie française du tourisme. Toutefois, la prévision de cet impact se heurte à l'imprécision des scénarios d'évolution du climat, mais aussi à l'ignorance de l'évolution des attentes des touristes. Les Alpes connaîtront une nette diminution de leur durée d'enneigement à 1500m d'altitude (de 20 à 25% dans les Alpes du Nord, 30% dans les Alpes du Sud) en même temps qu'une disparition, en un siècle, de près de la moitié de leurs glaciers. La réduction du manteau neigeux des Alpes et des Pyrénées entraînera des difficultés considérables pour les stations de ski de moyenne montagne. Compte tenu du réchauffement, l'irrégularité accrue des approvisionnements entre saisons et années au niveau des eaux superficielles, devrait se répercuter sur le régime des nappes locales à faible réserve. En outre, l'action répétée des cycles de dessiccation (élimination de l'humidité) tendrait à diminuer la réserve en eau des sols, ceci ayant une influence négative sur la recharge des nappes.
d'après Réseau Action Climat France, article 155 du 25/08/04. Sources : MIES, RAC-F, Ministère de l'Aménagement du territoire et de l'environnement, Paris 2000.

première question (10 points) - saisir des données et les mettre en relation

Montrez qu'un réchauffement climatique amplifierait les effets du tourisme et de l'enneigement artificiel sur la quantité et la qualité de la ressource en eau en zone de montagne.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances et les restituer  

Présentez les différents réservoirs d'eau de la planète et précisez lesquels sont principalement exploitées pour la consommation humaine.

¤SUJET 3 : bac ES 2002 Antilles - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - L'eau de la Mozelle
Cours de la Mozelle Composition de l'eau de la Moselle aux différentes stations
Localisation des stations de prélèvement et de quelques agglomérations

	ammo- nium NH4+ en mg.L-1	nitrate N03- en mg.L-1	phosphate PO43- en mg.L-1	DBO5 (1) en mg.L-1
1	0,03	1,2	0,24	3,2
2	0,19	2,1	0,45	2,4
3	0,02	3,2	0,42	5,5
4	0,007	2,9	0,05	1,3
5	0,19	3,2	0,5	1,9
6	0,04	1,9	0,36	2,0
7	0,39	1,9	0,73	3,3
8	0,06	1,8	0,43	3,0

Perilleux E.. 1993. Nathan. ISBN 209 172 1298.

(1) DBO5 = quantité de dioxygène consommée par des bactéries
en 5 jours

Activités des agglomérations :
Bussang (1777 hab.) Eaux minérales, exploitations forestières, scieries, tourisme
Le Thillot (3945 hab.) Agriculture, élevage, fromagerie, textile, industrie du bois
Remiremont (8538 hab.) Exploitations forestières et agricoles, industries du bois, textile et métallurgiques
Epinal (35 788 hab.) Tertiaire, exploitations forestières, confection, tissus

première question (10 points) - saisir des données et les mettre en relation

En vous aidant sur quelques valeurs significatives, formulez des hypothèses explicatives quant aux variations de la composition de l'eau de la Moselle prélevée aux différentes stations.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances et les restituer

Les eaux usées subissent différents traitements avant de rejoindre les cours d'eau.
Précisez les principes du fonctionnement d'une station d'épuration.

¤SUJET 4 : bac ES 2004 Amérique du nord - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - Fragilité des réservoirs d'eau

Document : Des millions de tonnes de produits de lessive sont vendues dans le monde ; ils finissent déversés dans les eaux usées et trop souvent encore, en l'absence de traitement, directement dans les cours d'eau. (...)
La principale conclusion d'un rapport rend public le 29 mai 1990 est que les phosphates sont les principaux responsables de l'eutrophisation, c'est à dire de l'asphyxie des eaux de surface par la prolifération d'algues microscopiques, et que leur utilisation dans des produits de grande consommation comme les lessives est nuisible pour l'environnement aquatique. Le professeur Roland Carbiener parle même de l'écotoxicité des phosphates, c'est à dire de leurs effets nocifs sur les populations constituant les écosystèmes aquatiques et terrestres. (...)
En eux mêmes, les phosphates n'ont aucune toxicité directe sur les êtres vivants. Ils font partie des éléments nutritifs très importants, absolument nécessaires à la vie. mais à cause de ce rôle, ils ont une responsabilité indirecte très claire dans l'écotoxicité des lessives. En augmentant la croissance des algues microscopiques, ils alimentent les bactéries qui décomposent la matière organique. Ces bactéries vont utiliser le dioxygène qui se trouve dans l'eau jusqu'au moment où le dioxygène viendra à manquer dans le fond du lac. (...) D'autres microorganismes anaérobies* peuvent alors se développer produisant des toxines qui détruiront d'autres formes de vie (poissons, crustacés) et même pourront devenir gênantes pour l'homme qui utilise l'eau du lac comme eau de boisson.
* anaérobie : qui peut vivre en absence de dioxygène d'après 1993. La Recherche, janvier.

première question (10 points) - saisir et mettre en relation des informations

Présentez sous la forme d'un schéma l'enchaînement des phénomènes aboutissant à la dégradation de la qualité des eaux de surface.

deuxième question (10 points) - mobiliser ses connaissances

Exposez en quoi une nappe phréatique constitue une réserve d'eau disponible et fragile.

¤SUJET 5 : bac ES 2004 Polynésie - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - Gestion de l'eau

document 1 : une station d'épuration originale Dans un petit village français de plus de 500 habitants, le conseil municipal a fait le choix en 1994 de traiter les eaux usées de la commune par une station dite "filtre planté de roseaux". Cette solution semblait la mieux adaptée aux caractéristiques du village.
Pour un investissement modéré, cet équipement réceptionne plus de 90% des eaux usées domestiques du village, sans qu'il soit nécessaire d'installer un réseau séparatif⁽¹⁾. Les résultats sont étonnants, car la rivière recevant les eaux issues de cette station a largement retrouvé une bonne qualité. totalement intégrée dans l'environnement, ne dégageant aucune nuisance olfactive, cette station biologique est devenue un lieu de promenade du dimanche. Le principe de cette station repose sur la consommation des matières organiques des eaux sales par des micro-organismes vivant au contact des racines de roseaux. Les substances minérales issues de leur activité favorisent le développement des roseaux. la gestion de cette station consiste donc à surveiller les avant-filtres placés avant les roseaux, à faucher les roseaux une fois l'an et à les composter⁽²⁾. (1) type de réseau coûteux, séparant les eaux domestiques des eaux pluviales dans les stations classiques.
(2) transformer les déchets organiques en "engrais", de manière contrôlée.

document 2 : comparaison de trois stations d'épuration des eaux usées envisageables pour ce village

.	Surface au sol	capacité	Coût moyen en électricité	Entretien de la station	Gestion des boues	Coût d'exploitation (€ par habitant et par an)
Station classique à boues activées	500 m2	400 à 3 000 habitants	1 060 €	- par personnel spécialisé - très régulier	production journalière	18,4
Lagunage naturel	6 000 m2	100 à 200 habitants	0	- simple - régulier	nettoyage tous les 10 ans	7,6
Filtre planté de roseaux	2 600 m2	50 à 3 000 habitants	0	- simple - régulier	nettoyage tous les 10 ans des avant-filtres	9,2

d'après Filières d'exploitation adaptées aux petites collectivités. CEMAGREF

première question (10 points) - exploiter des documents et mettre en relation des information

Retrouvez les arguments pour ou contre le type de station d'épuration retenu par le conseil municipal.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances

De la nappe phréatique au robinet, présentez les différents aspects de la gestion de l'eau.

¤SUJET 6 : bac ES 2007 Antilles - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - Pratiques agricoles et qualité de l'eau des rivières

Depuis quelques années on observe, dans la rivière Boyer, une diminution de ia quantité de poissons qui est en particulier liée à la faible quantité d'oxygène présente dans l'eau. De mauvaises pratiques agricoles sont suspectées d'être en partie responsables de ce bouleversement.

Document 1 : Les fertilisants employés sur les terres en culture exercent des pressions environnementales sérieuses dans le bassin versant de la rivière Boyer. Le tableau ci-dessous indique les quantités d'azote et de phosphore apportées chaque année par l'agriculture et celles prélevées par les récoltes. La présence de phosphore dans l'eau provoque une prolifération d'algues et, après la mort de celles-ci, une accumulation de matière organique dans l'eau. La concentration moyenne des eaux en phosphore mesurée entre mai et septembre est d'environ 120 microgrammes par litre. d'après www.mddep.gouv.qc.ca

	Apports en engrais minéraux	Apports en engrais organiques (lisiers...)	Prélèvement par la récolte	Quantités retrouvées dans le fleuve
Azote en tonnes par année	179	1971	928	365
Phosphore en tonnes par année	65	408	155	20

document 2 : l'autoépuration de l'eau

La dégradation de la matière organique par des bactéries participe à l'autoépuration de l'eau. On a mesuré la DBO5 (quantité de dioxygène consommée par des bactéries pour assurer la dégradation de la matière organique) et la quantité de dioxygène dissous dans l'eau pour différentes concentrations en phosphore. Les résultats figurent dans le tableau ci-dessous.

Concentration en phosphore en microgrammes de phosphore par litre	DBO5 en mg 02 par litre	Oxygène dissous en % par rapport au maximum, (maximum = 100%)
Inférieure à 50	inférieure à 1	90 à 100
51 à 100	1,1 à3	70 à 89
101 à 200	3,1 à 5	50 à 69
201 à 400	5,1 à 10	30 à 49
Supérieure à 400	Supérieure à 10	Inférieure à 30

d'après www. cifen.ulg.ac.be

première question (10 points) - saisir des données et les mettre en relation

A partir de l'exploitation des documents, montrez pourquoi on peut suspecter les pratiques agricoles mises en œuvre dans la région étudiée d'être à l'origine de la diminution de l'oxygénation des eaux de la rivière Boyer.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances et les restituer

L'eau douce est une ressource indispensable. Exposez les grands traits d'une gestion raisonnée de cette ressource.

¤SUJET 7 : bac ES enseignement scientifique (SVT) 2007 Liban - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - La qualité de l'eau distribuée

document 1 : résultats d'analyses effectuées pendant une année sur des eaux destinées à la consommation humaine dans une ville française

Substances	Concentrations moyennes
Chlorures	45 mg.L-1
Manganèse	68,7 µg.L-1
Sodium	28,5 mg.L-1
Fluor	0,1 mg.L-1
Nitrates	10,4 mg.L-1
Trichloroéthylène	0,7 µg.L-1
Tétrachloroéthylène	0,7 µg.L-1
Atrazine (pesticide)	0,02 µg.L-1
Déséthylatrazine (pesticide)	0,02 µg.L-1
Simazine (pesticide)	0,01 µg.L-1

Sur 516 prélèvements, 3 ont mis en évidence une contamination de l'eau par des bactéries.

document 2 : quelques limites et références de qualité des eaux de consommation humaine

Les références et les limites de qualité représentent des valeurs que les eaux ne doivent pas dépasser. Cette règle est impérative pour les limités de qualité : en cas de dépassement, des mesures correctives doivent être prises afin de rétablir la qualité de l'eau.

Substances	Références de qualité
Chlorures	250 mg.L-1
Manganèse	50µg.L-1
Sodium	200 mg.L-1
Substances et bactéries	Limites de qualité
Fluor	1,5 mg.L-1
Nitrates	50 mg.L-1
Trichloroéthylène + Tétrachloroéthylène	10µg.L-1
Chaque pesticide	0,1µg.L-1
Total des pesticides	0,5µg.L-1
Bactéries Escherichia coli	0 pour 100 mL
Bactéries Entérocoques	0 pour 100 mL

première question (10 points) - saisir des informations et adopter une démarche explicative

En argumentant votre réponse, dites si les eaux du document 1 sont conformes aux références et aux limites de qualité présentées dans le document 2.

deuxième question (10 points) - restituer des connaissances

Les réservoirs d'eau douce sont sensibles à la pollution par les matières organiques qu'engendrent les activités humaines.

- Expliquez en quoi la mesure de la DBO permet d'évaluer cette pollution
- Expliquez comment la matière organique peut être dégradée par auto-épuration en milieu naturel, et par quel procédé l'Homme traite cette pollution dans les stations d'épuration.

¤SUJET 8 : bac ES 2008 Madrid - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - Les micropolluants et les stations d'épuration

document 1 : Les micropolluants des eaux

document 1a :  Il est vrai que de très nombreuses substances d'origine naturelle sont biodégradables (...). Cette propriété n'est pas aussi fréquente pour les produits organiques de synthèse. Ainsi d'assez nombreuses molécules organiques fabriquées par synthèse chimique sont en fait peu ou pas biodégradables. Elles peuvent alors passer à travers les stations d'épuration sans subir de transformations importantes, pour aboutir finalement dans les milieux (...).
Parmi ces substances, on mentionnera (...), les pesticides, les médicaments (...) les œstrogènes (...). d'après http://www.senat.fr/ Mars 2003

document 1b :  Les effets des perturbateurs endocriniens* sur la reproduction des poissons ont alerté la communauté scientifique internationale et font l'objet de nombreuses recherches actuellement dans les pays industrialisés. Les composés les plus souvent incriminés affectent en premier lieu les individus mâles en provoquant notamment la présence d'ovocytes dans les testicules mais aussi d'autres effets anormaux comme (...) la modification des caractères sexuels secondaires.
* les perturbateurs endocriniens sont des molécules proches des oestrogènes naturels et ont les mêmes effets ; ils comprennent notamment les oestrogènes de synthèse. d'après http://www.lyon.cemagref.fr/

document 2 : La vitellogénine des poissons Chez les poissons femelles, la vitellogénine est une protéine produite par le foie sous l'action des oestrogènes naturels du poisson. On a dosé la vitellogénine chez des poissons exposés à des eaux sortant des stations d'épuration (ESE) et chez des poissons témoins.

Résultats des dosages en fonction du temps d'exposition Sumpter and Jobling Environ Health Perspect 103 ( Suppl 7) : 173-178 (1995)

première question (12 points) - saisir des données et les mettre en relation

a - A l'aide du document 1, expliquez pourquoi et comment la reproduction des poissons peut être perturbée par l'eau sortant des stations d'épuration.
b - A l'aide des documents, montrez que le dosage de la vitellogénine chez les poissons peut servir à détecter la pollution de l'eau par les perturbateurs endocriniens.

deuxième question (8 points) - mobiliser les connaissances et les restituer

Présentez le principe de l'épuration biologique des eaux usées appliqué dans les stations d'épuration et discutez de ses limites.

¤SUJET 9 : bac ES 2004 Pondichery - thème au choix - Une ressource indispensable : l'eau - La qualité des eaux souterraines

Document 1:  L'eau d'une nappe phréatique ne contient naturellement pas de composés azotés. En effet ceux-ci, provenant de la décomposition de la matière vivante par les micro-organismes, sont transformés en azote gazeux libéré dans l'atmosphère ou restent piégés dans le sol lorsqu'ils sont en faible quantité. C'est l'augmentation artificielle de la quantité de composés azotés qui crée un déséquilibre et produit un excès d'azote finalement entraîné vers la nappe. Cet azote se trouve sous la forme de nitrates et sels d'ammonium.

Document 2 : variation de la teneur en nitrates d'une eau souterraine en fonction des pratiques culturales.

Document 3 :  Un excès de nitrates présente des risques pour la santé des nourrissons. Lorsqu'ils sont transformés en nitrites lors de l'ébullition de l'eau dans une casserole puis ingérés avec le lait d'un biberon, par exemple, ils peuvent se combiner à l'hémoglobine et provoquer une cyanose** chez le nouveau-né.

*Lisier : mélange, sous forme liquide, des excréments et des urines des animaux domestiques (principalement des porcs) avec quelques débris de fourrage.
**Cyanose : coloration bleu violacé de la peau, généralisée ou localisée aux ongles, aux lèvres et traduisant un défaut d'oxygénation du sang.

première question (10 points) - exploiter des documents

A l'aide des seules informations fournies par les documents ci-dessus, montrez que la qualité des eaux souterraines est sensible aux pollutions liées aux activités humaines ; précisez la nature du polluant, son origine probable et les risques éventuels pour la santé humaine, puis expliquez comment des comportements raisonnés peuvent limiter ce type de pollution.

deuxième question (10 points) - mobiliser des connaissances

L'eau potable est une eau qui peut être consommée par la population sans risque pour sa santé.

Exposez les principaux critères pris en compte pour définir une eau potable et énoncez les principes du fonctionnement d'une station d'épuration.