Service médical international voyage santé: tous les produits de santé et les services de prévention sanitaire des pays tropicaux
SMI

Produit de désinfection de l'eau: le dioxyde de Chlore


LA PRESENCE DE GIARDIA LAMBLIA ET CRYPTOSPORIDIUM PARVUM DANS L’EAU
 
Giardia lamblia (G. lamblia) et Cryptopsoridium parvum (C. parvum) sont deux micro organismes de la famille des protozoaires. Ils sont naturellement présents dans les eaux usées et les eaux de surface sous forme de kystes résistants dont la
taille varie de 4 à 6 µm pour C. parvum et de 8 à 10 µm pour G. lamblia.
Ces protozoaires flagellés possèdent un cycle de vie comprenant plusieurs étapes et passent d’une forme viable appelée
trophozoïte à leur forme résistante.
Les kystes (voir ci-contre) se forment lorsque les conditions environnementales sont défavorables : baisse de température, pauvreté du milieu nutritif. La production d’une « coque » leur permet de résister à des conditions difficiles en attendant leur amélioration : ainsi les kystes peuvent survivre pendant plusieurs mois dans de l’eau à des températures inférieures à 10°C. Lorsqu’ils se retrouvent dans un environnement propice (par exemple, dans l’estomac après ingestion par voie buccale d’eau ou d’aliments contaminés), les kystes sont débarrassés de leur coque par l’action des sels biliaires. Ils ont ainsi infecté l’organisme récepteur et recommencent un cycle de développement.
 
 
EFFETS ET NUISANCES
 
La présence dans les eaux de ces deux micro organismes est d’autant plus préoccupante qu’il semble que les seuils déclenchant les infections sont relativement bas. En ce qui concerne C. parvum, il semblerait que la DMI50 (Dose Minimale Infectieuse provoquant 50 % de malades) ne soit que de 130, voire moins dans les cas de personnes plus fragiles (enfants, personnes âgées ou immuno-déficientes). La période d’incubation est relativement courte, de quelques jours à une semaine. La contamination par G. lamblia ou C. parvum peut parfaitement passer inaperçue dans le cas de personnes résistantes. Les symptômes d’une giardiase ou d’une cryptosporidiose sont des douleurs abdominales accompagnées de vomissements, de fièvre et de diarrhée. Dans les cas les plus graves, il peut y avoir déshydratation, voire mort pour des patients atteints du SIDA.
Une des plus importantes épidémies dues à la présence de C. parvum dans les eaux est sans aucun doute celle de 1993 à Milwaukee, qui a touché plus de 400 000 personnes et fait une centaine de morts. Plus récemment, la détection de ce même micro organisme dans l’eau potable de la ville de Sydney a obligé plus de 3 millions de consommateurs a faire bouillir leur eau pendant plus d’une semaine durant l’été 1998.
 
 
NORMES EUROPEENNE ET FRANÇAISE
 
Ni la directive européenne 98/83/CE du 3 novembre 1998, ni sa transposition en droit français (décret 2001-1220 du 20 décembre 2001) ne mentionnent explicitement ces deux micro organismes dans les critères de potabilité de l’eau, car il n’existe pas encore, à ce jour, de méthode normalisée pour détecter et quantifier leur présence dans les eaux.
 
 
TECHNIQUES D’ELIMINATION DE G. LAMBLIA ET C. PARVUM
 
Les principales méthodes d’élimination des kystes de G. lamblia et de C. parvum sont :
o la filière conventionnelle de traitement,
o l’oxydation chimique au dioxyde de chlore ou à l’ozone,
o les techniques membranaires de micro ou d’ultra filtration
o l’irradiation aux UV.
 
 
La filière conventionnelle : semble efficace mais il faut trouver une mesure fiable
La filière « coagulation-floculation-décantation-filtration » est évaluée depuis le début des années 90 afin de quantifier son pouvoir d’abattement des kystes de protozoaires. Les études les plus récentes, menées sur des installations pilotes, ont permis de confirmer les bons rendements d’abattement obtenus par cette filière. Cependant, les conclusions ne sont pas définitives étant donné que les chercheurs sont confrontés à deux problèmes essentiels.
 
Le premier d’entre eux est de savoir dans quelle mesure les études menées sur des installations pilotes sont transposables à pleine échelle. En effet, plusieurs phénomènes spécifiques aux études sur pilote rendent ces conclusions difficiles : accrochage des micro organismes sur les parois des installations ou encore utilisation de concentrations initiales de micro organismes plus élevées que les concentrations naturelles.
 
Le deuxième est de trouver un indicateur de performance : de par leur concentration naturelle, leur taille et leurs caractéristiques biologiques, les kystes de protozoaires sont extrêmement difficiles à dénombrer et les méthodes à mettre en oeuvre sont coûteuses. Des études sont donc toujours en cours afin de trouver un indicateur (physique ou microbiologique) fiable et facile à mesurer dont on pourrait corréler l’élimination avec celle des kystes de protozoaires. Les pistes s’orientent vers le comptage de particules, la turbidité ou encore les spores environnementales.
Les études se poursuivent donc avec le double objectif de déterminer l’efficacité réelle de cette filière et un moyen efficace de mesurer cette efficacité (de manière indirecte).
 
 
L’oxydation au dioxyde de chlore ou à l’ozone : efficace mais les méthodes ne sont pas sans inconvénients
Pour ce qui est de l’inactivation des kystes de protozoaires, le dioxyde de chlore est plus efficace que le chlore : les concentrations à utiliser sont plus faibles et les temps de contact moindres. Mesurée avec le modèle mathématique du CT (C, concentration en oxydant et T, temps de contact), l’efficacité du dioxyde de chlore est environ 1 000 fois supérieure à celle du chlore. Cependant, en raison de la formation de bromates (substances cancérigènes), l’utilisation du dioxyde de chlore est déconseillée en cas de présence d’ions bromures dans l’eau à traiter.
Les CT obtenus avec l’ozone sont encore plus faibles que ceux obtenus avec le dioxyde de chlore. Ces résultats en font donc un oxydant de choix, dont l’utilisation reste, malgré tout, encore limitée par son coût. En outre, il n’a aucun pouvoir rémanent : l’ozonation implique donc la mise en œuvre d’un procédé de désinfection supplémentaire, la chloration, pour obtenir une action oxydante prolongée, ce qui ajoute au coût de l’ozonation.
En outre, une contrainte supplémentaire vient freiner l’utilisation de ces deux gaz : ils doivent être produits sur place.
 
Les techniques membranaires : une question de coûts
Etant données les tailles des kystes de protozoaires (entre 4 et 10 µm), les études ont été menées sur la micro et l’ultrafiltration, dont les seuils de coupure situés entre 0,1 et 1 µm pour la microfiltration et 0,001 et 0,01 µm pour l’ultrafiltration sont suffisants pour constituer une barrière contre le passage de ces micro organismes.
Ces deux types de membranes permettent d’obtenir des taux d’élimination très importants, au delà de 95 %. En outre, les rendements de ces procédés ont l’avantage de ne dépendre que de la concentration initiale des micro organismes. Par ailleurs, il semble que la microfiltration soit suffisante pour éliminer les kystes de G. lamblia et de C. parvum. Par contre, elle ne permet pas de remédier à d’autres problèmes tels la présence d’autres micro organismes comme les virus.
Les procédés membranaires constituent donc une barrière efficace contre les kystes de protozoaires ; leur inconvénient majeur reste leur coût.
 
L’irradiation aux UV : une technique prometteuse
Ce procédé consiste en une exposition des micro organismes en suspension à une lumière UV de longueur d’onde 254 nm (longueur d’onde efficace pour l’inactivation des micro organismes par destruction de leur ADN). Il met en œuvre des lampes moyenne pression à vapeur de mercure, dont la puissance est aujourd’hui modulable en fonction du débit à traiter et de sa charge. Les paramètres de la désinfection sont la dose appliquée, exprimée en J/cm2 (ou W.s/cm2), et le temps d’exposition.
Les résultats des études menées (en laboratoire ou à pleine échelle) sont éminemment variables car l’efficacité du procédé dépend des conditions expérimentales (température, turbidité, couleur, matière dissoute, développement de biofilm sur la surface des gaines des lampes). Cependant, il apparaît que les UV sont un procédé à considérer pour l’élimination des risques relatifs aux kystes de protozoaires, d’autant plus qu’il est plus économiquement intéressant que les procédés membranaires.
 
 
CONCLUSION
 
Les risques encourus par la présence de G. lambia et C. parvum sont ignorés en France par le public, alors qu’ils sont très bien connus des professionnels de l’eau et des vétérinaires. Or, il s’avère que de plus en plus de producteurs d’eau sont concernés par des nappes souterraines contaminées.
Les recherches déjà menées et actuellement en cours ont plusieurs objectifs : identifier le(s)procédé(s) efficace(s) pour limiter, voire éliminer tout risque de contamination, ainsi que les conditions optimales d’opération et identifier des méthodes de mesure fiables afin de quantifier précisément les rendements d’abattement ou d’inactivation. S’il semble que les membranes et les UV soient les deux procédés les plus efficaces pour lutter contre les kystes de protozoaires, il n’en demeure pas moins que certaines questions restent en suspens, notamment le processus réellement en cause dans l’élimination des kystes par les membranes, ou encore le problème de l’auto réparation des chaînes d’ADN dans le cas de l’utilisation des UV.